управление током

+7 (47147)2-10-78
sbyt@nva-korenevo.ru

Выбор ППН - Кореневский завод низковольтной аппаратуры

Все новости...

Новости

  • 30.08.2017

    Акутальный прайс лист доступен для загрузки

    Уважаемые партнёры! Актуальный прайс лист доступен для загрузки. Перейти в раздел

    Подробнее...
  • 28.08.2017

    Приглашение на семинар АО "НВА" в г. Челябинск 08.09.2017 г.

    Уважаемые друзья! Приглашаем вас посетить семинар о выпускаемой нашим заводом продукции, который...

    Подробнее...
  • 15.08.2017

    Повышение цен с 01.09.2017 г.

    Уважаемые партнёры! Администрация АО «НВА» объявляет о повышении цен на 10% с 1.09.2017 г. для...

    Подробнее...
  • Выбор предохранителей низкого напряжения для защиты электрооборудования

    Общие требования к выбору предохранителей

       Выбор предохранителей определяется типом электрооборудования (с учётом возможных происходящих в них аварийных процессов) и параметрами аварийных режимов, возникающих при его эксплуатации.

       По критериям типизации защищаемого электрооборудования предохранители с плавкой вставкой применяются для защиты:
        - токопроводящих кабелей (и проводов) и электрооборудования общепромышленного назначения;
        - электрооборудования в системе электропривода.

       В зависимости от вида аварийных режимов, возникающих при эксплуатации, предохранители с плавкой вставкой применяются:
        - для защиты в режимах перегрузки по току;
        - для защиты в режимах КЗ (короткого замыкания);
        - для селективной защиты.

       При нормальном режиме работы ток, протекающий по эксплуатируемому электрооборудованию, может превышать его номинальный ток Iн.ном, достигая значения Iн.дл, не приводящего к нагреву токоведущих частей электрооборудования выше установленной нормы, определяемой классом изоляции. Допустимое значение этого тока Iн.дл определяется коэффициентом запаса конструктивных и электротехнических параметров электрооборудования в каждом конкретном случае.
       Таким образом, при выборе предохранителей необходимо иметь сведения о параметрах защищаемого электрооборудования в процессе эксплуатации, а именно:
        - Iн.ном - номинальном токе;
        - Iн.дл - допустимом значении длительного тока;
        - Iн.дл - токе перегрузки;
        - Iкз - токе КЗ.

       Нагрузочная и перегрузочная способности электрооборудования в аварийных режимах определяются характеристикой термической стойкости, которая регламентирует допустимое время tдоп. протекания по защищаемому электрооборудованию в аварийном режиме тока заданной величины I.
    Производственные погрешности конструктивных и физико-технических свойств материалов электрооборудования, влияние окружающей среды, отклонение электротехнических параметров питающей сети - всё это определяет разбросы характеристики термической стойкости защищаемого электрооборудования (см. рис. 1, кривые 4 и 5).

       Надёжность защиты электрооборудования предохранителем при аварийных режимах определяется степенью рационального согласования характеристики термической стойкости защищаемого объекта и времятоковой характеристики предохранителя (рис. 2). Поэтому выбору предохранителей предшествует выбор диапазона токов срабатывания защиты (в том числе Io) и расчёт параметров характеристики термической стойкости защищаемого электрооборудования (в том числе tдоп.ав.р.)

       Ток отключения Iо, при котором должен срабатывать предохранитель, в аварийном режиме, устанавливается по значению меньшим действующего значения установившегося тока соответственного аварийного режима Iу.ав.р, а величина tдоп.ав.р., определяющая термическую стойкость защищаемого электрооборудования, рассчитывается по формулам, характерным для каждого вида защищаемого электрооборудования с учётом аварийного режима.

       После определения этих величин для каждого конкретного вида защищаемого электрооборудования выбор параметров предохранителя осуществляется с учетом рекомендаций, определяющих эффективность защиты, общих для всех видов защищаемого электрооборудования.


    Общие рекомендации при выборе параметров предохранителя

       Условный ток неплавления Iнпл с учётом диапазона возможных разбросов ±ΔIнпл плавкой вставки должен превышать допустимое значение длительного тока Iн.дп защищаемого электрооборудования.

    Условный ток неплавления Iнпл с учётом диапазона возможных разбросов ±ΔIнпл плавкой вставки должен превышать:
        - в электрооборудовании общепромышленного назначения, кабелях и проводах:
           - в режиме перегрузки Iндл< Iнпл- ΔIнпл,
           - в режиме КЗ Iн.перmах=3Iн.ном- ΔIнпл;
        - в электрооборудовании электропривода Iдв.ск< Iнпл-ΔIнпл, где Iдв.ск - среднее квадратичное значение тока переходного процесса пуска (торможения или реверса).

       Номинальный ток Iв.ном плавкой вставки определяется с учётом тока неплавления Iнпл и коэффициента тока неплавления Кнпл
    Iв.ном = Iнплнпл

       Он должен превышать:
           - в электрооборудовании общепромышленного назначения, проводах и кабелях:
        - в режиме перегрузки Iн.дл < Iв.ном или Iн.ном < Iв.ном;
        - в режиме КЗ Iн.дл < Iв.ном;
        - в электрооборудовании электропривода Iдв.дл < Iв.ном, где Iдв.дл - длительный ток асинхронного электродвигателя.

       Номинальный ток держателей (или основания) предохранителя Iпр.ном должен превышать или быть равным номинальному току плавкой вставки Iв.ном и соответствовать ближайшему большему значению рекомендуемого ряда
    Iв.ном Iпр.ном

       Условный ток плавления Iпл с учётом диапазона возможных разбросов плавкой вставки ±ΔIпл должен быть меньше установленного значения тока отключения Iо (в любом аварийном режиме):
    Iпл + ΔIпл < Iо.ав.р

       При заданном значении тока отключения Iо время отключения to предохранителя с учетом диапазона возможных разбросов ±Δto должно быть меньше допустимого времени разбросов tдоп.ав.р. соответствующего параметрам характеристики термической стойкости защищаемого электрооборудования при этом токе отключения Iо с учётом диапазона возможных разбросов ±Δtдоп.ав.р:
        to + Δto < tдоп.ав.р. - Δtдоп.ав.р
    при защите электродвигателя
        to + Δto < tдв.допКЗ - Δtдв.допКЗ

    Все параметры указанных выше условий представлены в графическом виде на рис. 1 и 2.

       Рис.1. Согласование характеристик термической стойкости электрооборудования и защитных характеристик плавких предохранителей. Времятоковые характеристики отключения to= f(Iож)
    1, 2, 3 - в режиме перегрузки,
    1', 2', 3' - в режиме КЗ
    Характеристики термической стойкости защищаемого электрооборудования – кривые 4, 5.

       Рис. 2. Согласование характеристик термической стойкости электродвигателя и защитных характеристик предохранителя.
    1, 2 – характеристики термической стойкости обмотки асинхронного электродвигателя при протекании по ней токов Iдв КЗ ? (2-3) Iдв.ном. (зона токов КЗ);
    3, 4, 5 – времятоковые характеристики отключения предохранителя.

    Защита токопроводящих кабелей, проводов и электрооборудования промышленного назначения

    Защита в режимах перегрузки

       Из-за достаточно продолжительного времени действия тока перегрузки анализ тепловых режимов токопроводящих кабелей, проводов и электрооборудования проводится с учетом отдачи тепла в окружающую среду. При этом время термической стойкости определяется как

    tдоп.пер. =тln(Qу.пер –Qнач)/(Qу.пер –Qпер)

    где т - постоянная времени нагрева защищаемого оборудования.
       Qу.пер = Qнач (Iн.пер/Iн.ном)2 - установившееся значение превышения температуры защищаемого оборудования при токе перегрузки Iн.пер;
       Qнач = (vдл –vо) - начальное превышение температуры защищаемого оборудования к моменту начала протекания по нему тока перегрузки Iн.пер;
       Qпер= (vпер –vо) - допустимое значение превышения температуры защищаемого оборудования при протекании по нему тока перегрузки.

       Постоянные времени Δ нагрева электрооборудования представлены в нормативно-технических документах токопроводящих кабелей и проводов.

       Превышения температуры Qy.nep, Онач и Qnep определяются относительно температуры окружающей среды vо = 25-35°С. Максимальная допустимая температура vдл нагрева электрооборудования при длительном протекании тока Iн.дп лимитируется классом изоляции согласно ГОСТ 8865-87. Для токопроводящих кабелей и проводов предельная допустимая температура нагрева vдл при длительном протекании тока Iн.дп соответствует значению vдл = 65грС, а предельные допустимые температуры vпер при протекании тока перегрузки Iпер приведены в литературе.

       Для снижения значений времени отключения tо, предохранителя необходимо выбирать плавкую вставку с наименьшим значением номинального тока Iн.ном.

       Для защиты электрооборудования от токов перегрузки Iн.пер значение тока отключения Iо рекомендуется выбирать в пределах Iо = (2-3)Iн.ном.

    Защита в режимах короткого замыкания

       В режимах КЗ при допустимом кратковременном действии токов КЗ анализ тепловых режимов данного вида оборудования проводится без учета отдачи тепла в окружающую среду (т.е. в адиабатическом режиме). При этом рассчитывается время термической стойкости как

    tдоп. кз = (q2/Iп.кзп.кз)(γ/α ρ0)ln(1 +αvкз)/(1 + αvнач),

    где q - площадь поперечного сечения проводника;
       γ, ρ0, α - соответственно, удельная теплоемкость, плотность, удельное электрическое сопротивление при °С, температурный коэффициент сопротивления материала проводника;
       vкз - допустимое максимальное значение температуры нагрева проводника при протекании по нему тока Iкз;
       vнач - допустимая начальная температура нагрева проводника при протекании по нему длительного тока Iдл.
       Для защиты электрооборудования в режимах КЗ заданное значение тока отключения Iо должно быть меньше действующего значения установившегося тока КЗ Iу.кз и его рекомендуется выбирать как Iо > 5Iн.ном.

       Предохранители, предназначенные для зашиты электрооборудования в режимах КЗ, применяются как сопутствующие совместно с тепловыми реле, защищающими электрооборудование от токов перегрузки Iн.пер.

       Далее предохранители выбираются с учётом общих рекомендаций, представленных выше по тексту.

    Защита электрооборудования в системах электропривода

       Наиболее массовое применение в электроприводах находят асинхронные двигатели мощностью до 100 кВт.
       В процессе эксплуатации электроприводов возможно возникновение аварийных режимов, опасных для электрооборудования. Причиной их являются:
       - режим перегрузок из-за появления на валу электродвигателя больших перегрузочных моментов;
       - режим КЗ обмоток на корпусе или междуфазное замыкание обмоток и полностью заторможенное состояние электродвигателя.

       В режимах перегрузок защита электродвигателя осуществляется тепловыми реле. При этом допускается протекание тока перегрузки по обмотке электродвигателя, равного Iдв.пер ≤ Iдв.ном, где Iдв.ном - номинальный ток электродвигателя при номинальном нагрузочном моменте.

       Для защиты электрооборудования электропривода от повреждения при КЗ применяются предохранители, включаемые в три фазы статора асинхронного электродвигателя. Эти предохранители являются сопутствующими, т.к. они используются совместно с тепловыми реле.

       Особенностью использования предохранителя в цепи электродвигателя является условие исключения ложных срабатываний предохранителя в процессе пуска, торможения или реверса электродвигателя, которые сопровождаются переходными процессами изменения тока, протекающего по обмотке статора, от значения пускового тока Iдв.п = КnIдв.ном , Кn - коэффициент кратности пускового тока, равный Кn = Iдв.п/Iдв.номдв.ном =5-8, до установившегося значения Iдв.у в течение времени переходного режима tn (пуска, торможения или реверса). За время переходного режима tn эквивалентный ток, оказывающий тепловое воздействие на обмотку статора электродвигателя и элементы схемы электропривода, соответствует среднему квадратичному значению тока Iдв.ск за время tn переходного процесса пуска, торможения или реверса.

       Среднее квадратичное значение тока Iдв.ск и время tn переходного процесса зависят как от параметров асинхронного электродвигателя, так и от условий пуска, торможения или реверса электродвигателя (нагрузочный момент Мн, частота вращения n, время tn пуска, торможения или реверса и др.).

       Характеристика термической стойкости обмотки асинхронного электродвигателя при протекании по ней токов Iдв.кз ≤ (2 - 3)Iдв.ном (зона токов режима КЗ, кривые 1 и 2, рис. 2) с учетом адиабатического нагрева обмотки статора электродвигателя рассчитывается по уравнению

    tдв.доп.кз = (vдв.кз - vдв.начмγмq^2м/I^2дв.кзρом

       где vдв.кз = 200 °С (для изоляции класса В) и 225 °С (для изоляции класса F) - допустимая максимальная температура нагрева обмотки электродвигателя при протекании по ней тока КЗ;
       vдв.нач = 120 °С (для изоляции класса В) и 145 °С (для изоляции класса F) - допустимая температура нагрева обмотки электродвигателя при длительном протекании по ней номинального тока Iд.ном;
       qм - площадь поперечного сечения провода обмотки электродвигателя;
       см, γм, ρом - соответственно, удельная теплоемкость, плотность, удельное электрическое сопротивление при 0°С материала провода обмотки статора электродвигателя (меди), и согласовывается с времятоковой характеристикой отключения предохранителя (рис. 2, кривые 3-5).

       Выбору предохранителей для защиты составных частей электрооборудования систем электропривода предшествует установление тока Io отключения (срабатывания) предохранителя, который при полностью исправном состоянии всех трёх фаз сети питания должен быть меньше пускового тока Iдв.пдв.п с учётом диапазона возможных разбросов ±ΔIдв.п
    Io < Iдв.п - ΔIдв.п. и который для процесса пуска электродвигателя с одной оборванной фазой сети питания должен быть Iо < √3/2 (Iдв.п - ΔIдв.п).

       Далее, выбор предохранителей происходит с учётом рекомендаций, приведённых выше по тексту.

       В повторно-кратковременном режиме асинхронного электродвигателя с повторяющимися циклами пуска электродвигателя с продолжительностью включения ПВ рассчитывают эквивалентный средний квадратичный ток Iдн.ск.э. При выборе предохранителя он принимается за величину тока, с которым согласуется ток Iнпл неплавления плавкой вставки предохранителя.


       где тдв - постоянная времени нагрева обмотки статора асинхронного электродвигателя, с;
       tn - время пуска асинхронного двигателя, с.

    Селективная защита

       Селективность защиты — свойство системы защиты при аварийном выходе из строя одного из защищаемых объектов (при внутренней недопустимой перегрузке или при внутреннем КЗ) обеспечить срабатывание плавкого предохранителя только аварийного объекта, сохраняя в работоспособном состоянии остальные защищаемые объекты, и обеспечить срабатывание общего (фидерного) предохранителя системы защиты при возникновении внешних недопустимых перегрузок или внешних КЗ (в нагрузке) для защиты от повреждения всех защищаемых объектов.
    Селективная защита группы асинхронных двигателей

       В системах электропривода, состоящих из нескольких асинхронных электродвигателей, предохранители Прj включаются в три фазы каждого электродвигателя и общие (фидерные) предохранители Пробщ - в три фазы общих шин электропитания.

       В зависимости от производственной необходимости электропривод может работать:
       при одновременном включении т электродвигателей;
       при поочередном включении т электродвигателей.

       При одновременном включении т электродвигателей токи, протекающие через общие (фидерные) предохранители Пробщ, составят:
       суммарный номинальный ток группы электродвигателей

    Iобщ.ном = ∑mj=1Iдв.номj

       где т — наибольшее число одновременно работающих электродвигателей;
       суммарный длительный ток группы электродвигателей

    Iобщ.дл = ∑mj=1Iдв.длj

       суммарный пусковой ток группы т электродвигателей

    Iдв.п.общ = ∑mj=1Iдв.пj

       среднее квадратичное значение тока за время пуска tп одновременно включаемой группы т электродвигателей
    Iобщ.ск = √∑mj=1I^2дв.ск.j

       При поочередном включении т электродвигателей токи, протекающие через общие предохранители Пробщ, составляют:
       результирующий пусковой ток

    Iдв.п.р = ∑mj=1I^2дв.номj + (Iдв.п – Iдв.ном)max

       где Iдв.п – Iдв.ном)max - разность между средним квадратичным значением и номинальными токами для электродвигателя, имеющего указанную разность наибольшей величины;
       результирующее среднее квадратичное значение тока определяется уравнением

    Iск.р = ∑mj=1I^2дв.номj + (Iдв.ск – Iдв.ном)max

       где Iдв.ск – Iдв.ном)max- разность между средним квадратичным значением и номинальными токами для электродвигателя, у которого указанная разность имеет наибольшую величину;

       суммарный номинальный ток Iобщ.ном и суммарный длительный ток Iобщ.дл при поочерёдном включении т электродвигателей определяется так же, как и соответствующие токи при одновременном включении m электродвигателей.

       Выбор общих (фидерных) предохранителей для общих шин распределительного щита проводится по описанной выше методике с учётом значений токов Iобщ.ном, Iобщ.дл, Iобщ.ск, Iск.р, Iдв.п.общ., Iдв.п.р, рассчитываемых по вышеприведенным уравнениям данного пункта.

       Номинальное напряжение предохранителей Uпp.ном и плавких вставок Uв.ном выбирается равным номинальному напряжению сети Uс.ном

       Не рекомендуется установка предохранителей и плавких вставок со значением номинального напряжения, превышающего номинальное напряжение сети, так как при этом увеличивается длина плавкой вставки, вызывающая увеличение времени отключения предохранителя.

       При отсутствии исходных данных о возможных разбросах параметров защитной характеристики отключения предохранителя и характеристики термической стойкости защищаемого объекта рекомендуется при выборе типоразмера предохранителя принимать для инженерных расчётов допустимые пределы диапазона возможных разбросов δI:
       - для значений токов I (длительных, неплавления, плавления, перегрузок, КЗ и др.) в относительных пределах ± δI = ±(10-15%);
       - для значении времени t (допустимое время протекания токов перегрузки и КЗ, время отключения предохранителя и др.) и для значений интегралов Джоуля в относительных пределах ± δI = ±(15-25%).

    Начальник конструкторско-технологического отдела Алименко Н.А.