Shik-v-dom.ru

Шик в Дом
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

6. 9 Пример расчета и выбора автоматических выключателей

6.9 Пример расчета и выбора автоматических выключателей

Произвести расчет и выбрать автоматический выключатель для защиты асинхронного электрического двигателя с короткозамкнутым ротором.

− напряжение сети 380/220 В;

− технические характеристики электрического двигателя:

P = 14 кВт, Kп = 5, cos = 0,85, = 0,87, условия пуска тяжелые.

1 Определяем номинальный ток электрического двигателя по формуле (6.6):

.

2 Определяем пусковой ток электродвигателя по формуле (6.12):

.

3 По табл. 6.2 выбираем автоматический выключатель А3110 с номинальным током IА = 30 А.

4 Проверяем выполнение условия (6.5):

.

Условие (6.5) выполняется.

В заключение следует отметить, что автоматы, несмотря на их более высокую стоимость и сложность конструкции, имеют ряд преимуществ перед плавкими предохранителями. Они более удобны в эксплуатации, надежны и безопасны для обслуживающего персонала. Автоматы всегда готовы к быстрому повторному включению, обладают многократностью действия, обеспечивают одновременное отключение всех фаз поврежденной цепи, не допуская неполнофазных отключений, приводящих к ненормальному режиму работы электроустановок на двух фазах. Наличие в автоматах различных типов расцепителей позволяет производить селективную защиту электроустановок при коротких замыканиях и токовых перегрузках, не допуская при этом ложных отключений.

Пример расчета выбора автоматического выключателя

На замену плавким предохранителям еще два столетия назад пришли автоматические выключатели. С 1924 года патент на это изобретение принадлежит швейцарской компании Brown , Boveri & Cie .

Преимущества АВ над плавкими вставками:

— плавкий предохранитель выходит из строя после первого своего срабатывания, то есть многократное его использование невозможно, необходима замена сгоревшей плавкой части;

— при использовании в трехфазной цепи, короткое замыкание в одной фазе вызовет перегорание одного предохранителя, в то время как две другие фазы будут продолжать работать. Аварийный режим работы (обрыв фазы) исключается АВ, так как к.з. в одной фазе трехполюсного выключателя приводит к разрыву всей цепи.

Автоматический выключатель (АВ) – это электромеханический коммутационный аппарат, который позволяет включать и отключать питание потребителя при нормальном режиме работы. А так же обеспечивает защиту электрооборудования от токов короткого замыкания и перегрузки (перегревания). Частое отключения в ручном режиме нежелательно, так как АВ имеют заявленное число коммутаций (для этого лучше использовать более дешевые рубильники).

Для того чтобы правильно выбрать автоматический выключатель, необходимо понимать его основные параметры и характеристики:

Номинальный ток автомата ( I н ) – величина тока, на которую АВ рассчитан для длительной нормальной работы. Иногда показатель I н имеет определенный диапазон и регулятор для точной настройки. Например, I н =3 ÷ 5А, это означает, что данный автоматический выключатель можно подстроить на рабочие токи от 3 до 5 А. При превышении указанного значения происходит срабатывание защиты и электрическая цепь разрывается. По нормам, срабатывание должно произойти при силе тока в 1,45 I н .

Читайте так же:
Независимый расцепитель для автоматического выключателя авв

Тип автоматического выключателя определяет кратковременное значение силы тока, при котором произойдет разрыв цепи. Тип или класс, в основном, определяется для момента включения. При запуске электрооборудования имеют место пусковые токи, которые могут быть огромными. Например, при прямом пуске электродвигателя, начальный ток равен 10-ти номинальным. Основные типы:

— B (кратковременное увеличение тока в 3-5 раз от номинального);
— C (5-10 раз);
— D (10-50 раз).

Время срабатывания (от момента, когда контролируемый параметр стал больше предельного значения, до момента размыкания контактов). АВ по времени срабатывания делятся на:

— нормальные (t=0,02-0,1с);
— быстродействующие (0,005с);
— селективные (предел регулирования времени срабатывания до 1с)

Последние имеют контакты с задержкой на размыкание. Применяются в сложных цепях, селективный АВ устанавливают на входе потребителя большой мощности. После него на разветвлениях цепи стоят автоматы меньшей мощности. Таким образом, при создании аварийной ситуации на участке цепи – выключится лишь отдельное оборудование, а селективность позволит остальной системе остаться работоспособной.

Отключающая способность – это максимальный ток, который может присутствовать кратковременно в цепи, чтобы автоматический выключатель не потерял свою работоспособность (возможно сваривание контактов при превышающих норму токах). Это значение обычно в сотню раз больше рабочего тока. А возникает такой огромный ток при коротком замыкании.

Механизмы расцепления

Тепловая отсечка (длительное влияние тока, превышающего норму) выполняется благодаря пластине, которая состоит из двух разных металлов. У используемых металлов разная тепловая проводимость. Пластина подсоединена последовательно, то есть через нее протекает ток цепи. Когда значение тока номинальное или меньше – автомат остается в замкнутом состоянии. Если же ток превысит нормированное значение, пусть даже на 10% в течении длительного времени, пластина нагреется и изогнется, тем самым, разорвет контакт питающей цепи.

Электромагнитное расцепление обеспечивает защиту от больших, резких скачков тока. Эта отсечка выполняется встроенным соленоидом. К примеру, автоматический выключатель рассчитан на ток в 2 А, его тип В, следовательно сработать он должен при токе 10 А. Для этого и служит соленоид. При токах до 10А, он будет неподвижным, а при достижении 10А, соленоид втянется и разомкнет контакт – произойдет выключение автомата.

Строение

На рисунке ниже показаны основные элементы, из которых состоит автоматический выключатель.

1 – соленоид выполняет функцию расцепления при коротком замыкании;
2 – зажимной винтовой контакт для подсоединения провода;
3 – дугогасительная камера рассеивает дугу, которая возникает в следствии коммутации (соединение/разъединение) контактов;
4 – подвижный контакт;
5 – биметаллическая пластина для защиты от перегрузки (длительного повышенного тока).
Читайте так же:
Реле кнопочное под выключатель

Функции независимого расцепления (НР), расцепление по нулевому напряжению (НРН) и по минимальному напряжению (МРН) выступают дополнительными, и не включаются в стандартные комплекты поставки (необходимо заказывать сборочные единицы).

Выше показано одно из многочисленных исполнений АВ. Существует широкое их разнообразие. Например, по роду тока, количеству подключаемых фаз, расположению клемм. Но это все конструктив, а мы описываем как это работает.

Обозначение автоматического выключателя на электрической схеме:

Онлайн расчет автоматического выключателя

Выбор по току . Если Вы хотите в квартире, гараже, на даче поставить АВ. Следовательно, проводка уже проложена и ее сечение Вам известно, тогда нужно обратиться к таблице, где указаны сечения проводов и соответствующие для них максимальные токи. Прочесть подробнее о выборе сечения проводника будет полезным для установки автомата.

Например, у меня дома в стенах проложен алюминиевый провод сечением 2,5 мм 2 .

Для открыто проложенного алюминиевого кабеля сечением 2,5мм 2 максимальный ток – 24А. Но, так как он проложен скрытно, его охлаждение будет хуже, чем на открытом воздухе. Для этого выбранное значение умножаем на поправочный коэффициент для скрытой прокладки 0,8.

Максимальный ток, который выдержит проводка:

Автомат предназначен, чтоб обеспечить защиту не только электроприборов, но и для сохранения целостности проводника. Ведь, согласитесь, искать внутри стен, где перегорела проводка – не самое веселое занятие. Потому нужно выбрать автоматический выключатель с номинальным током, ниже, чем у провода. Из стандартного ряда, автомат на 16А будет подходящим и сохранит целостность проводов и приборов.

Выбор по мощности . Если нам необходимо подключить несколько потребителей электроэнергии, и мы знаем лишь их мощность. Две лампочки накаливания на 100Вт и один асинхронный электродвигатель на 2кВт. Напряжение сети – переменное 220В.

Для лампочек накаливания подсчет будет прост, из формулы активной мощности Р= UI , выразим и найдем значение тока:

А вот с электродвигателем существует нюанс. Так как он является не только активной, но и реактивной нагрузкой, косинус фи вносит изменение в наш расчет. Коэффициент мощности указывается на шилдике (табличке) двигателя, но если такой отсутствует, смело принимайте значение 0,7. Итак, ток через двигатель будет равен:

Выбор автоматического выключателя будет по сумме этих токов (14А), но с небольшим запасом. Выбираем , снова таки, 16 амперный автомат.

Для трехфазной сети, выбор автоматического выключателя по мощности осуществляется по формуле:

Выбор автомата по току короткого замыкания КЗ

Выбор автоматического выключателя для защиты от КЗ (короткого замыкания) осуществляется на основании расчетного значения тока КЗ в конце линии. Расчет относительно сложен, величина зависит от мощности трансформаторной подстанции, сечении проводника и длинны проводника и т.п.

Читайте так же:
Устройство воздушных выключателей 110 кв

автоматические выключатели с характеристикой «C»

Из опыта проведения расчетов и проектирования электрических сетей, наиболее влияющим параметром является длинна линии, в нашем случае длинна кабеля от щитка до розетки или люстры.

Т.к. в квартирах и частных домах эта длинна минимальна, то такими расчетами обычно пренебрегают и выбирают автоматические выключатели с характеристикой «C», можно конечно использовать «В», но только для освещения внутри квартиры или дома, т.к. такие маломощные светильники не вызывают высокого значения пускового тока, а уже в сети для кухонной техники имеющей электродвигатели, использование автоматов с характеристикой В не рекомендуется, т.к. возможно срабатывание автомата при включении холодильника или блендера из-за скача пускового тока.

Краткий обзор расшифровок

Автоматические выключатели с различным количеством полюсов

1. Номинальный ток автомата в амперах – 1, 2, 3 (слаботочные), 6, 10, 16, 20, 25, 32 (средние), 40, 50, 63 (мощные).

2. Количество полюсов – 1, 2, 3, 4. Один полюс – одна фаза. Двухполюсный автомат может работать в схеме «одна фаза и нейтраль» (а вторая, страхующая нейтраль – без расцепителя). Трехполюсный – выключает сразу три фазы (его рабочее напряжение 380 В).

Четырехполюсный разрывает питание трех фаз и «ноля» (трех- и четырехполюсные автоматы используются при снабжении потребителя по трехфазной схеме с возможностью подключения электродвигателей, поэтому автоматы довольно мощные).

Ниже пример схемы маркировки автоматического выключателя:

Схема маркировки автоматического выключателя

3. Время – токовая характеристика (другое название «тип кривой автомата») – график, показывающий время срабатывания при росте тока в сети. Кривая состоит из двух секторов.

Верхний, похожий на нисходящую гиперболу, показывает работу теплового расцепителя. Второй, внизу кривой, почти прямой отрезок, показывает, насколько быстро прерывает контакт электромагнит. График можно найти в инструкции, прилагаемой к оборудованию. По типам кривой автоматы делятся на группы B, C, D.

«В» на этикетке означает, что тепловой размыкатель при трехкратной перегрузке срабатывает через 5 секунд.

«С» показывает, что тепловая часть выключателя может выдержать большие перегрузки, но отключится через секунду — две при пяти — семикратном подъеме рабочего тока.

«D» возможно использовать в бытовых сетях, где подключаются электродвигатели большой мощности. Автомат может не выключиться при мгновенной нагрузке в 10-14 раз.

Для домашней (квартирной) электропроводки рекомендуются автоматы типа С за способность выдерживать кратковременные пусковые токи бытовых электродвигателей пылесосов и дрелей – перфораторов.

Ниже пример этикетки автоматического выключателя:

Читайте так же:
Схема тройника с выключателем сборка

Пример этикетки автоматического выключателя

4. Предельный ток короткого замыкания изображается на этикетке цифрой с тремя нулями. Например, цифра «6000» объясняет, что при 6000А, до которых поднимется за миллисекунду сила тока в проводах, электромагнитный расцепитель разорвет цепь.

Появившаяся при этом дуга между контактами уйдет в пламягасительную камеру, раздробится о пластины гасителя, и легкий дымок выйдет через вентиляционное отверстие в корпусе. Контакты пострадают от мгновенной температуры в несколько тысяч градусов, но свою задачу выполнят.

Автоматы производятся с показателями 3000, 4500, 6000 и 10000. Наиболее популярны автоматические выключатели для бытовых электросетей с током КЗ 4500 и 6000.

Знание этих характеристик и параметров поможет выбрать правильное оборудование при монтаже и защите электрической сети.

Характеристики электромагнитного расцепителя

Автоматический выключатель должен срабатывать, если в сети повышается ток до определенного уровня. Естественно, что в электрической сети возможны колебания токов нагрузки в определенных пределах. Зачастую эти колебания связаны с пусковыми токами. Например, при включении бытовых приборов, работа которых связана с пуском двигателей, в сети кратковременно возникает бросок тока. Автоматический выключатель не должен реагировать на подобные броски и не отключать нагрузку. Поэтому у них имеется нижний предел, до которого автомат не срабатывает.

При токах короткого замыкания, если автомат своевременно не отключится, то возможны негативные последствия. Чтобы выключение осуществлялось за минимально короткое время, в автомате предусмотрен электромагнитный расцепитель, который реагирует на токи, которые значительно больше токов перегрузки. Этот показатель еще называется током отсечки. Токи отсечки указываются буквами, которые находятся перед цифрами, которые соответствуют рабочему току автоматического выключателя.

Различают 3 типа автоматов, в зависимости от тока отсечки:

  • В – автомат срабатывает при увеличении тока в 3-5 раз превышающего рабочий ток устройства.
  • С – если ток в сети превышает рабочий ток автомата в 5-10 раз.
  • Д – если ток нагрузки выше рабочего тока автоматического выключателя в 10-20 раз.

Выбор защитного автомата по данным критериям основан на том, в каком техническом состоянии находится электропроводка в доме, на даче или в квартире.

  • Автоматы с буквой «В» следует устанавливать там, где электрическая проводка достаточно сомнительная: в старых домах, на дачах, в селах, в поселках. Подобные автоматические выключатели трудно найти в магазинах и зачастую их приходится заказывать.
  • Автоматы с буквой «С» пользуются большой популярностью и устанавливаются практически везде, после капитальных ремонтов, а также в новостройках.
  • Автоматы с буквой «Д» больше распространены в производственных помещениях, где установлено электрооборудование с большими пусковыми токами.

Другими словами, наиболее распространенными считаются автоматы с буквой «С». Эти устройства наиболее подходят для защиты электрических сетей бытовых потребителей.

Читайте так же:
Расположение выключателей над тумбой

Как правильно рассчитать селективность

Чаще всего защитными устройствами выступают обыкновенные автоматические выключатели. Их селективность обеспечивается с помощью верного выбора и настроек параметров. Принцип работы таких выключателей обусловлен соблюдением следующих условий:

  • Iс.о.послед ≥ Kн.о. I к.пред., где: Iс.о.послед — ток, при котором вступает в действие защита; I к.пред. — ток короткого замыкания в конце зоны действия защиты;
  • Kн.о. — коэффициент надёжности, зависящий от параметров.

Определить селективность при управлении аппаратами по времени можно при помощи следующей формулы: tс.о.послед ≥ tк.пред.+ ∆t, где: tс.о.послед и tк.пред. — временные интервалы, через которые срабатывают отсечки автоматов в зависимости от близости к источнику питания; ∆t — временная ступень селективности.

Таблица селективности

Ниже представлена таблица селективности для автоматических выключателей. Расчет селективности автоматических выключателей можно осуществить с помощью онлайн-калькулятора. Вручную просчитывать лучше только опытному электрику, который и будет подключать предохранители.

Таблица селективности

Безопасная проводка не может работать без избирательности автоматов. Благодаря этой статье можно грамотно подобрать устройства для создания защиты. Для безопасного подключения рекомендуется обращаться к мастерам.

Пример

Для примера проведём расчёт электропроводки в квартире для новой стиральной машины. Я выбрал для примера, стиральную машину Bosch WAN20060OE. Её максимальная потребляемая мощность 2300 Вт (по описанию).

Для стиральной машины нужно сделать отдельную группу со своим автоматом защиты и УЗО. Отдельная группа защиты означает, что розетка стиральной машины должна питаться электрическим кабелем, идущим от квартирного щита и защищаться отдельным автоматом защиты и желательно, отдельным УЗО.

Расчёт по току:

Делим 2300 Вт на 220 Вольт и получаем силу тока цепи равную 10,45 Ампер. Здесь округляем в меньшую сторону, так как напряжение может быть 220-230 В.

Получаем ток данной цепи 10 Ампер. По таблице смотрим сечение кабеля. Оно равно 2,5 мм 2 , для меди. Алюминиевый кабель в рассмотрение не берем.

Автомат защиты выбираем с запасом на 16 Ампер. УЗО выбираем на рабочий ток 10 или 16 Ампер. Ток срабатывания УЗО 30 мА.

Для улучшения эргономии щита, пару автомат защиты+УЗО лучше заменить на дифференциальный автомат защиты (дифавтомат). Он выполнит обе функции защиты. Номинал дифференциального автомата защиты 16 Ампер.

Длину необходимого кабеля промеряем рулеткой от места установки розетки до места установки автомата защиты. К этой длине прибавляем 10%.

Всё, расчет электропроводки в квартире для новой стиральной машины проведён.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector