Расчет и выбор аппаратов управления и защиты

Аппараты управления, предназначены для пуска, реверсирования, торможения, регулирования скорости вращения, напряжения, тока электрических машин, станков, механизмов или для пуска и регулирования параметров других потребителей электроэнергии в системах электроснабжения. Основная функция этих аппаратов — это управление электроприводами и другими потребителями электрической энергии. Особенности: частое включение, отключение до 3600 раз в час, т. е. 1 раз в секунду.

К ним относятся электрические аппараты ручного управления — пакетные выключатели и переключатели, рубильники, универсальные переключатели, контролеры и командокотролеры, реостаты и др., и электрические аппараты дистанционного управления — электромагнитные реле, пускатели, контакторы и т. д.

Магнитный пускатель — это комплексный коммутационный аппарат, предназначенный для пуска, отключения, реверса и защиты электродвигателей от перегрузки, исчезновения или значительного уменьшения питающего напряжения. Его единственное отличие от контактора — наличие устройства защиты (обычно теплового реле) от тепловых перегрузок.

Выбор магнитных пускателей осуществляют исходя, главным образом, из мощности подключаемого электродвигателя.

Для двигателя 5АМХ112МВ6, мощностью 4 кВт по каталожным данным подходит магнитный пускатель типа ПМ12П-010, который имеет следующие параметры: мощность управляемого двигателя — 5,5 кВт; номинальный ток — 10А;, напряжение главной цепи — до 660 В.

Аппараты защиты, используются для коммутации электрических цепей, защиты электрооборудования и электрических сетей от сверхтоков, т. е. токов перегрузки, пиковых токов, токов короткого замыкания. К ним относятся плавкие предохранители, тепловые и токовые реле, автоматические выключатели и др.

Остановимся на терминах, относящихся к плавким предохранителям, и на выборе тока плавкой вставки для защиты электродвигателей и линий.

Номинальным током предохранителя называют ток, равный наибольшему номинальному току плавкой вставки, которая может быть установлена на данном предохранителе. Значение его указывается на щитке предохранителя.

Номинальный ток плавкой вставки — это тот ток, который вставка выдерживает неограниченно долго, не плавясь; значение его также указано на вставке.

Предельно отключаемым током или разрывной мощностью называется соответственно максимальный ток или мощность короткого замыкания, которые способен разорвать (отключить) предохранитель.

При выборе тока плавкой вставки предохранителя, применяемого для защиты асинхронного короткозамкнутого двигателя, необходимо учитывать, что пусковой ток может в 7 — 8 раз превышать номинальный ток двигателя. Если номинальный ток плавкой вставки выбрать равным номинальному току двигателя, то при пуске двигателя вставка сгорит от перегрузки пусковыми токами за доли секунды. Ток плавкой вставки выбирают по выражению:

где — кратность пускового тока;

— коэффициент при частых пусках с продолжительностью более 20 с;

Из справочника выбираем предохранители типа СН 16 с номинальными токами плавких вставок от 2 — 48 А.

Для защиты электродвигателей от длительной перегрузки и связанного с этим недопустимого перегрева служат тепловые реле.

Двигателю мощностью 4 кВт соответствует тепловое реле ТРН-10.

Для теплового реле ТРН-10 номинальный ток составляет 10А. Так как номинальный ток реле равен номинальному току электродвигателя, то регулировка реле по току не требуется.

Убеждаются, что реле допускает пуск данного двигателя. Для этого находят отношение пускового тока к току установки.

По защитным характеристикам реле находим, что при кратности тока 4,8 минимальное время срабатывания реле с учетом возможного разброса их характеристик составляет из холодного состояния 15 с, из горячего — 2 с. Время пуска двигателя 0,5 с. Следовательно, пуск двигателя возможен из холодного и горячего состояний.

Автоматические выключатели (автоматы) служат для автоматического отключения цепей постоянного и переменного тока при перегрузках, коротких замыканиях и других нарушениях режима работы цепи.

Номинальный ток автоматического выключателя с тепловым расцепителем выбирается по длительному расчетному току защищаемой линии.

I_т.р. I_н, (8.3).

I_т.р. 9,1 А.

а регулируемого расцепителя:

I_т.р. 1,25 I_н. (8.4).

I_т.р. 1,25 9,1=11,4 А.

При выборе комбинированных автоматических выключателей для защиты электродвигателей от перегрузки и коротких замыканий установка теплового расцепителя должна быть не менее:

I_т.р. 1,25 I_н, (8.5).

I_т.р. 1,25 9,1=11,4.

а электромагнитного расцепителя:

I_эл.р. 1,25 К_i I_н, (8.6).

I_эл.р. 1,25 5,5 9,1=62,5 А.

где К_i — кратность пускового тока электродвигателя.

Предварительно выбираем автоматический выключатель типа ВА12- 15 с номинальным током теплового расцепителя на 15 А. По каталогу проверяем выбранный автомат по току срабатывания электромагнитного расцепителя. Для автоматического выключатель типа ВА12−15 ток срабатывания электромагнитного расцепителя равен:

I_ср.эл.р = 65 А.

Проверка:

I_ср.эл.р I._эл.р. (8.7).

65А 62,5А

Автомат удовлетворяет условиям пуска.

Основными преимуществами автоматических выключателей являются:

• — исключение неполнофазных режимов при срабатывании;
• — многократность срабатывания;
• — возможность дистанционного управления и дополнения специальными приставками, расширяющими диапазон защитных функций.