Gutdver.ru

Отделка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет токов короткого замыкания и выбор автоматических выключателей и предохранителей

Расчет токов короткого замыкания и выбор автоматических выключателей и предохранителей

Расчет токов короткого замыкания необходим для правиль­ного выбора и отстройки защитной аппаратуры. Ток короткого замыкания возникает при соединении токоведущих частей фаз между собой или с заземленным корпусом электроприемника в схемах с глухозаземленной нейтралью и нулевым проводом. Его величина, А, может быть определена по формуле

где Uф — фазное напряжение сети, В;

Zп — сопротивление петли фаза-нуль, Ом,

R — активное сопротивление одного провода цепи корот­кого замыкания, Ом;

X — индуктивное сопротивление, рассчитываемое по удель­ному индуктивному сопротивлению равному 0,6 Ом/км;

Zт — полное сопротивление фазной обмотки трансформа­тора на стороне низшего напряжения, Ом,

где UH, IH — номинальные напряжение и ток трансформатора;

UK% — напряжение короткого замыкания трансформатора, % от номинального.

Величины UH, lН и Uк% для соответствующего трансформа­тора приводятся в главе 5.

Выбор электрического аппарата осуществляется по его функциональному назначению, по роду напряжения и тока, ->о величине мощности.

Следует иметь в виду современную тенденцию, заклю­чающуюся в том, что при выборе между предохранителями и автоматическими выключателями, предпочтение отдается последним в силу их большей надежности, лучшей защиты от неполнофазных режимов, универсальности и т. д.

Выбор аппаратов по напряжению заключается в соответ­ствии номинального напряжения, указанного в паспорте ап­парата, и его рода (переменное, постоянное) номинальному напряжению питающей сети. При выборе аппарата по току следует учесть, что его номинальный ток должен быть не меньше рабочего тока установки.

Выбор автоматических выключателей

Автоматические выключатели выбираются прежде всего по номинальным значениям напряжения и тока. Затем опреде­ляются токи уставки теплового и электромагнитного расцепителей.

Тепловой росцепитель автомата защищает электроуста­новку от длительной перегрузки по току. Ток уставки теплового расцепителя принимается равным на 15—20% больше рабочего тока:

где 1Р — рабочий ток электроустановки, А.

Электромагнитный расцепитель автомата защищает электроустановку от коротких замыканий. Ток уставки электромагнитного расцепителя определяется из следующих соображений: автомат не должен срабатывать от пусковых токов двигателя электроустановки Iпуск.дв., а ток срабатывания электромагнитного расцепителя IЭМР выбирается кратным току срабатывания теплового расцепителя:

где К = 4,5—10 — коэффициент кратности тока срабатывания электромагнитного расцелителя.

Выбранный автоматический выключатель проверяется по чувствительности и по отключающей способности. Автоматы с номинальным током до 100 А должны срабатывать при условии

где IО.К.З. — ток однофазного короткого замыкания.

Чувствительность автомата, имеющего только тепловой расцепитель, определяется соотношением:

Автоматы с номинальным током более 100 А должны срабатывать при

Отключающая способность автомата с электромагнитным расцепителем определяется величиной тока трехфазного короткого замыкания IТ.К.З.

Выбор предохранителей

Ток плавкой вставки предохранителя выбирается в соот­ветствии с выражением

Ток плавкой вставки предохранителей, используемых для защиты асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором,

где Iпуск пусковой ток двигателя, А;

β — коэффициент, зависящий от условий пуска, при сред­них условиях пуска (β = 2,5.

После несложной процедуры регистрации Вы сможете пользоваться всеми сервисами и создать свой веб-сайт.


Моя заявка.
всего позиций: 0.

ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ

Автоматический выключатель (АВ) – это устройство, предназначенное для защиты электрических цепей и оборудования от перегрузок и коротких замыканий.

  • электромагнитный – ЭР (для защиты от токов коротких замыканий – КЗ);
  • тепловой – ТР (обеспечивает защиту от перегрузок, не связанных с возникновением сверхтоков КЗ).

Естественно, возможно ручное отключение автомата.

Электромагнитный расцепитель представляет собой катушку (соленоид) через которую протекает ток, который, собственно, нужно контролировать. При его увеличении сверх установленной величины магнитным полем катушки приводится в действие привод выключателя, размыкающего электроцепь.

Читайте так же:
Выключатель двигателя переменного тока

Тепловой расцепитель – это биметаллическая пластина, которая при нагревании деформируется (изгибается) и тоже отключает ток.

Возможно и электронное управление расцепителями, однако, большинство бытовых автоматических выключателей являются механическими устройствами.

Основной характеристикой автоматического выключателя является номинальный ток In, при котором устройство будет поддерживать замкнутое состояние контактов сколь угодно долго. Кстати, величину превышения сверх In принято описывать в относительных значениях, а именно – отношении реального тока к номинальному I/In.

  • B –трех – пяти кратное превышение;
  • C – пяти – десяти;
  • D – десяти – двадцати, бывает и до пятидесяти, но редко.

КАК ВЫБРАТЬ АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ПО ТОКУ

При организации защитного отключения ориентироваться только на In не корректно. Поэтому существует еще ряд параметров, которые нужно знать и учитывать.

Характеристики автоматического выключателяВ совокупности они называются время токовыми характеристиками, описываются графиком (рис.1) и указываются производителем на каждую модель АВ.

Очевидно, что при различных условиях, в частности, температуры, существует разброс характеристик, поэтому указываются они для конкретных условий. Что касается окружающей температуры, то это 30 о С.

Опять же, условия работы автоматического выключателя будут определяться тем как долго он находится под нагрузкой. Для этого указываются две ветви (верхняя – для «холодного» автомата, а нижняя – для «разогретого»).

На графике по горизонтальной оси указывается отношение I/In, а на вертикальной время. Обратите внимание – шкала отсчета не линейная, а логарифмическая. Пунктиром указаны значения для автоматов с In не более 32А. Давайте на приведенном примере рассмотрим основные моменты, влияющие на время срабатывания АВ.

Для каждого автоматического выключателя существуют три величины (относительно номинального тока): 1,13In, 1,45In и 2,55In.

1,13In – ток условного не расцепления.

  • 1 часа для АВ с In<63А;
  • 2 часа для In>63А

1,45In – ток условного расцепления.

  • менее чем за час для АВ с In<63А;
  • менее чем за 2 часа для автоматических выключателей In >63А.

При достижении значения 2,55In «горячий» автомат отключается за время не менее 1 сек, «холодный» до 1 мин. Для автоматов In >32А последнее значение нормируется до 2 мин.

Промежуточные значения определяются из конкретного графика указываемого, как говорилось, производителем. Кстати, указанные кривые соответствуют характеристике B. Для автоматических выключателей C, D они сдвинутся вправо.

Таким образом, при выборе АВ для электропроводки с проводами определенного сечения следует учитывать указанные разбросы. Или наоборот. Например, для проводки сечением 2,5 мм 2 , Imax следует брать не более 25А.

Если выбрать, как вроде бы напрашивается, автомат на 25А, то при I= 25х1,45 (условного расцепления) = 36,25А он может проработать час. В течении этого времени провод возможен перегрев провода, вплоть до воспламенения. Таким образом, следует использовать АВ и In=16А.

Если же, с учетом мощности нагрузки нужен выключатель именно 25А, то провод следует выбирать сечением не меньше 4 мм 2 . Это важный момент, который следует учитывать при расчете электропроводки.

Возможен вопрос: «зачем тогда нужны различные типы автоматических выключателей B, C, D»?

Поскольку они определяют величину кратковременной перегрузки, то конкретный тип выбирается исходя их того, какие электроприемники будут защищаться АВ. Если это электродвигатели, которые имеют большие пусковые токи, то нужен тип D.

При отсутствии «рабочих» скачков потребляемой мощности подойдут B и C.

© 2014-2021 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер, могут выражать мнение автора и не подлежат использованию в качестве руководящих и нормативных документов.

Выбор автоматического выключателя

Выбор автоматического выключателя

Автоматический выключатель должен соответствовать требованиям, предъявляемым к нему в каждом конкретном случае, поэтому для успешного выбора модели нужно знать параметры защищаемой электропроводки, подключаемых к ней нагрузок и главные характеристики электропитания.

Читайте так же:
Автоматический выключатель значение тока мгновенного расцепления

Основываясь на этих данных и необходимых параметрах защиты, можно выбрать нужные автоматы для реализации схемы электрощита и системы токовой защиты в целом. Так как схема может быть достаточно сложной и не только состоять из нескольких ступеней защиты, но и иметь несколько вводных и отходящих линий, то для выбора выключателей в то или иное место нужно также учитывать указанные выше параметры смежных автоматов и других аппаратов защиты установленных до и после выбираемого автомата.

Чтобы выбрать подходящий автоматический выключатель, нужно обратить внимание на следующие характеристики:

Номинальное напряжение Ue (B)

Это максимальное допустимое значение напряжения в условиях нормальной работы. При меньших величинах напряжения отдельные характеристики могут изменяться или, в некоторых случаях, улучшаться (например отключающая способность).

Номинальное напряжение изоляции Ui (кB)

Установленное изготовителем значение напряжения, характеризующее максимальное номинальное напряжение выключателя. Максимальное номинальное напряжение ни в коем случае не должно превышать номинальное напряжение изоляции.

Номинальное импульсное напряжение Uimp (кВ)

Номинальное импульсное напряжение – пиковое значение импульсного напряжения заданной формы и полярности, которое автомат способен выдержать без ущерба.

Номинальный ток In (А)

Это наибольший ток, который автомат может проводить неограниченное долгое время при температуре окружающего воздуха 40°С по ГОСТ Р 50030.2-99 и 30°С по ГОСТ Р 50345-99. При более высоких температурах значение номинального тока уменьшается.

Предельный ток короткого замыкания

Эта характеристика определяет максимальный ток, при протекании которого автоматический выключатель способен разомкнуть цепь хотя бы один раз. Так же её называют предельная коммутационная способность (ПКС). Иначе говоря, ПКС показывает максимальный ток при котором подвижный контакт автомата не приварится (не пригорит) к неподвижному контакту при возникновении и гашении дуги при размыкании контактов. Токи короткого замыкания могут достигать нескольких тысяч ампер и указываются на маркировке модели.

Параметр, напрямую влияющий на безопасность, надежность и долговечность электропроводки. Он заключается в отключении питания защищаемой цепи раньше, чем ток короткого замыкания достигнет своего максимума. Благодаря этому изоляция не подвергается повышенному нагреву при коротких замыканиях, тем самым снижая риск возникновения возгорания. Класс токоограничения — это время от момента начала размыкания силовых контактов автоматического выключателя до момента полного гашения электрической дуги в дугогасительной камере. Существует три класса токоограничения: 1, 2, 3. Самый высокий класс — 3. Время гашения дуги автомата этого класса происходит за 2,5…6 мс , 2-го класса — 6…10 мс, 1 класса — за время более 10 мс. Данная характеристика указывается под значением предельной коммутационной способности в черном квадрате. Автоматы с токоограничением 1-го класса не маркируются.

Данная характеристика определяет максимально возможное количество подключаемых к автомату защиты питающих и защищаемых проводов/проводников, одновременное отключение которых происходит при аварийной ситуации (превышение значения номинального тока и кривой отключения свыше определенного времени) в любой из подключенных цепей.

Номинальная отключающая способность Icu (кА)

Это способность автомата отключить защищаемый участок при возникновения в нем тока короткого замыкания, не превышающем величины предельной коммутационной способности. Если ток будет превышать её, то защита линии и способность автомата отключиться не гарантируется. Если автомат выбран по номинальной отключающей способности, то он может обеспечить защиту от тока короткого замыкания несколько раз.

Это характеристика зависимости времени отключения от протекаемого тока. Иначе её еще называют токо-временная характеристика. Выбор должен осуществляться в соответствии с типом Вашей системы, так как требования по защите всегда различны. Существует несколько типов кривых, самые популярные из них это типы B, C, и D: 1. Кривая B предназначена в основном для защиты генераторов, пиковых бросков тока нет. Расцепление от 3 до 5 номинальных токов. 2. Кривая C необходима для защиты цепей в случаях общего применения. Расцепление от 5 до 10 номинальных токов. 3. Кривая D требуется для защиты цепей с высоким пусковым током (трансформаторов и двигателей). Расцепление от 10 до 20 номинальных токов.

Читайте так же:
Выключатель автоматический 63а ekf

Степень защиты — IP

Степень защиты автоматического выключателя от неблагоприятных воздействий окружающей среды характеризуется международным стандартом IP и обозначается двумя цифрами, например IP20. Более подробно об этой важной характеристике Вы можете узнать в статье Что такое класс защиты IP

Что обозначает маркировка выключателя?

Пример маркировки автомата

На фото изображена маркировка однополюсного автоматическиго выключателя фирмы Siemens. На его примере рассмотрим типичные обозначения данного ряда устройств: 5SY61 MCB — полное название модели, С 10 — кривая отключения типа С и номинальный ток 10 А, 230-400V — номинальное напряжение. Схемы показывают 2 рабочих положения автомата: I — цепь замкнута ( положение 1), O — цепь разомкнута (положение 2). Ниже слева от индикатора включения представлена предельная коммутационная способность (ток короткого замыкания) — 6000 А, под ней расположен класс токоограничения — 3. Подробное описание всех этих параметров приведено выше.

Зная эти характеристики можно без труда подобрать нужную модель. На нашем сайте представлен широкий ассортимент автоматических выключателей и вся необходимая информация о них. Задавайте все интересующие Вас вопросы через форму «Помощь онлайн», и Вам обязательно помогут с выбором. Удачных приобретений!

Автоматические выключатели

1. Автоматические выключатели Автоматические выключатели с электромагнитными расцепителями применяются для защиты сети и электрического приемника от повреждений, вызываемых током короткого замыкания, действующим даже кратковременно.

Контакт главной цепи замыкается нажатием на кнопку или поворотом рукоятки. При этом преодолевается усилие размыкающей пружины и контакт удерживается в замкнутом положении защелкой 3. Как только ток в защищаемой цепи превысит определенную величину, сердечник 6 втянется в катушку 5 и через рычаг 4 освободит защелку 5. Под действием пружины 1 контакт 2 разомкнётся. На схеме изображен один контакт главной цепи, а практически их может быть два или три, столько же может быть и катушек 5 с сердечниками 6. Всё сердечники при втягивании действуют на одну и ту же защелку 3. Увеличение тока в любом проводе (катушке) до величины, превышающей величину установки тока срабатывания, влечет за собой размыкание всех главных контактов.

Электромагнит с механизмом отключения называется электромагнитным расцепителем. Время отключения автоматических выключателей с электромагнитными расцепителями незначительное (доли секунды), поэтому они относятся к аппаратам максимальной защиты мгновенного действия.

Преимущество автоматических выключателей перед плавкими предохранителями состоит в том, что они обладают многократностью действия. После срабатывания плавкого предохранителя требуется замена плавкой вставки. Автоматический же выключатель после устранения причины срабатывания можно подготовить для повторной работы нажатием на кнопку или поворотом рукоятки.

Автоматические выключатели применяются не только для отключения приемников при токах короткого замыкания, но и для нечастых включений и отключений их вручную при нормальной работе. Возникающая при размыкании цепи электрическая дуга гасится в воздухе или масле. В зависимости от этого автоматические выключатели называются воздушными или масляными. В цепях с напряжением до 500 В применяются в основном воздушные выключатели.

2. Автоматические выключатели с тепловыми расцепителями Металлы имеют разные коэффициенты линейного расширения и поэтому при нагревании удлиняются неодинаково. Если две металлические пластины с различными коэффициентами расширения наложить одну на другую и прочно соединить вместе, получится биметаллическая пластина. При нагревании она деформируется выпуклостью в сторону активного слоя металла. Активным называется слой металла, обладающий большим коэффициентом расширения. Другой слой называют пассивным. Активный слой делают из стали, а пассивный — из инвара (сплав, состоящий из 64 % железа и 36% никеля). Коэффициент линейного расширения инвара в 12 раз меньше стали.

Читайте так же:
Как подключить двойной выключатель электричества

Если один конец биметаллической пластины закрепить, то другой при нагревании будет изгибаться в сторону пассивного слоя. Это свойство пластины используется для освобождения защелки автоматического выключателя. Степень деформации пластины зависит от температуры ее нагрева.

Применяются два способа нагревания пластины: непосредственный и косвенный. При первом ток проходит непосредственно через пластину. При этом количество теплоты, которое выделяется в ней, пропорционально квадрату величины тока, времени его прохождения и сопротивлению пластины. При втором способе ток проходит по нагревательному элементу (небольшой спирали), выполненному из нихрома или другого сплава. Спираль располагают рядом с пластиной или наматывают на нее. Выделяющаяся в этой спирали теплота и нагревает биметаллическую пластину. Перед намоткой спирали биметаллическая пластина покрывается электроизоляцией, например слюдой.

Схема автоматического выключателя с тепловым расцепителем. Контакт 2 главной цепи замыкают вручную кнопкой или рукояткой, g замкнутом положении он удерживается защелкой 3. При прохождении по сети тока, величина которого меньше определенного значения, биметаллическая пластина 7 нагревается незначительно, и ее изгиба вверх недостаточно для того, чтобы передать усилие на защелку 3. Если же по спирали 8 будет проходить ток, величина которого превысит это определенное значение, то через некоторое время правый конец пластины 7 изогнется вверх настолько, что через толкатель 4 поднимет рычаг защелки 3. Под действием пружины 1 разомкнётся контакт 2. Время, через которое произойдет размыкание контакта, зависит от степени перегрузки сети. Тепловые расцепители не могут срабатывать мгновенно, особенно при косвенном нагреве биметаллической пластины. Нагрев и деформация ее не происходят мгновенно даже при очень большом выделении теплоты в спирали.

Автоматические выключатели с тепловыми расцепителями отключают сеть с выдержкой времени в обратной зависимости от величины тока перегрузки. При больших перегрузках отключение происходит быстрее. На схеме изображен один контакт выключателя, а их может быть два или три.

3. Автоматические выключатели с комбинированным расцепителем В этих выключателях устанавливают как электромагнитные, так и тепловые расцепители. Обмотки электромагнитов и нагревательные элементы тепловых расцепителей включают последовательно электрическому приемнику. Электромагнитные расцепители мгновенно отключают электроприемник при токе короткого замыкания хотя бы в одном проводе сети. Тепловые же расцепители отключают электроприемник при незначительных, но длительных токах перегрузки. Последние превышают номинальный ток приемника, но значительно меньше токов короткого замыкания.

Автоматические выключатели с комбинированным расцепителем получили широкое применение в сетях с различными электроприемниками. В сетях с электродвигателями они незаменимы.

Величина тока электродвигателя зависит от нагрузки на его валу и колебания напряжения сети. Она увеличивается при обрыве провода в процессе работы трехфазного электродвигателя. Во время холостого хода двигателя потребляемая им мощность и ток наименьшие. С возрастанием нагрузки на валу до номинальной величины Р2н ток I и подводимая мощность Р1 увеличиваются до номинальной величины.

Если нагрузка на валу выше номинальной, то потребляемая мощность и ток также превышают номинальную величину. В этом случае обмотки электродвигателя через некоторое время перегреваются, и изоляция начинает разрушаться и может даже воспламениться. Тепловые расцепители должны предотвратить это, несколько ранее отключив двигатель от сети. При кратковременных небольших перегрузках, которые неопасны для двигателя, тепловые расцепители не успевают срабатывать и отключить его.

Если нагрузка остается неизменной, но произошел обрыв одного провода, то по двум проводам будет проходить ток, значительно превышающий номинальную величину. При этом обмотки двигателя быстро перегреваются. Отключение двигателя в этом случае должны производить тепловые расцепители.

Читайте так же:
Выключатель 2кл 10а valena

Уменьшение напряжения на двигателе также влечет за собой увеличение тока в его обмотках.

Для защиты двигателя от перегрева при пониженном напряжении кроме автоматических выключателей с тепловыми расцепителями применяются выключатели с расцепителями минимального напряжения. При значительном снижении или исчезновении напряжения якорь расцепителя минимального напряжения отпадает и, воздействуя на защелку, размыкает главные контакты автоматического выключателя. При нормальном напряжении якорь втянут, а контакты выключателя замкнуты.

Наряду с автоматическими выключателями серии АП50Б на предприятиях торговли и общественного питания применяются новые автоматические выключатели серии АЕ20, устройство и принцип действия которых те же, что и АП50Б. В этих автоматических выключателях буквы характеризуют условное обозначение серии, а первые две цифры (20) — порядковый номер разработки. Следующая цифра обозначает номинальный ток (цифра 3–25 А, 4–63 А и 5–100 А). Четвертая цифра обозначает число полюсов и максимальную токовую защиту; цифры 1, 2, 3 соответствуют электромагнитным расцепителям; 4, 5, 6 — комбинированным (электромагнитным у тепловым) расцепителям; 7, 8 , 9 — отсутствию расцепителей. При этом цифры 1, 4, 7 обозначают однополюсное исполнение, цифры 2, 5, 8 — двухполюсное и 3, 6, 9 — трехполюсное исполнение. Пятая цифра обозначает наличие или отсутствие контактов вспомогательной цепи. При этом цифра 1 показывает отсутствие контактов, цифра 2 — наличие одного замыкающего, 3 — одного размыкающего и 4 — одного замыкающего и одного размыкающего контактов.

Шестая цифра обозначает наличие или отсутствие дополнительных расцепителей. При этом цифра 0 показывает на отсутствие дополнительного расцепителя, Цифра 1 — на наличие расцепителя минимального напряжения, а 2 — независимого расцепителя.

Буквы, следующие за шестой цифрой, обозначают: К — наличие температурной компенсации; Р — наличие температурной компенсации и регулирования тока срабатывания тепловых расцепителей.

Условное обозначение автоматического выключателя ДЕ203610Р на 2,5 А расшифровывается: серия АЕ, Номер разработки — 20, номинальный ток выключателя 25 А (3) с тремя полюсами и комбинированными расцепителями (6), без контактов вспомогательной цепи без дополнительных расцепителей (0), с температурной компенсацией и регулированием тепловых расцепителей (Р), номинальный ток расцепителей 2,5 А. Регулировать тепловой расцепитель этого выключателя можно от 2,0 до 2,5 А.

Автоматический выключатель АЕ20 (на 25 А) выпускается на номинальные токи расцепителей 0,6; 0,8; 1,0 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10; 12,5; 16,0; 20; 25,0 А.

Если автоматические выключатели серий АП50Б ц АЕ20 в основном устанавливают в электрошкафах обору, дования, например холодильных прилавках, то в групповых и распределительных щитах цехов и предприятий устанавливают автоматические выключатели серии A3100. Они выпускаются одно-, двух- и трехполюсными с тепловыми, электромагнитными и комбинированными расцепите-лями. Автоматические выключатели A3161 (однополюсные), A3162 (двухполюсные) и A3163 (трехполюсные) на номинальный ток 50 А имеют тепловые разделители на 15, 20, 25, 30, 40, 50 А, которые срабатывают при токах, в 1,25… 1,35 раза превышающих номинальный ток расцепителей. Автоматические выключатели А3113, АЗП4, A3123, A3124 на ток 100 А выпускаются двух- и трехполюсными с электромагнитными и комбинированными разделителями на различные номинальные токи. Выключатели с последней цифрой 3 — двухполюсные, с цифрой 4 — трехполюсные. Первые два автоматических выключателя отличаются от двух других различным превышением тока срабатывания относительно номинального тока разделителя.

Одно- и двухполюсные автоматические выключатели применяются в однофазных цепях, трехполюсные — в трехфазных.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector