ВЫБОР МАКСИМАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ

При эксплуатации электрической сети в отдельных ее участках бывают нарушения нормального режима ра­боты и в проводниках могут возникнуть токи, превы­шающие расчетные. Возможно, например, увеличение тока линии в связи с перегрузкой двигателя.

Короткое замыкание может вызвать пожар из-за вос­пламенения покровов провода. Еще более опасные по­

следствия может повлечь за собой короткое замыкание во взрывоопасном помещении, где приходится считаться с возможностью взрыва.

Несравненно менее опасна для проводников пере­грузка. Кратковременная перегрузка проводников не представляет для них и для окружающей среды непосред­ственной опасности. Однако длительные перегрузки ведут к износу изоляции и снижению ее изоляционных свойств.

Защита сети от коротких замыканий является обяза­тельной во всех случаях, и время ее действия должно быть минимальным для уменьшения теплового действия токов короткого замыкания.

Перегрузка является менее опасной, и в ряде случа­ев допускается отказ от применения защиты проводов и кабелей от перегрузки.

Защита проводов и кабелей электрических сетей на­пряжением до 1 ООО В осуществляется плавкими предо­хранителями. автоматическими выключателями с тепло­выми и электромагнитными расцепителями и магнитны­ми пускателями или контакторами с тепловыми реле.

Наиболее простым и дешевым защитным аппаратом является плавкий предохранитель. Его защитным эле­ментом является плавкая вставка, включаемая последо­вательно в цепь тока. При увеличении тока линии выше определенной величины температура плавкой вставки повышается и происходит ее расплавление, цепь тока разрывается, предохраняя провод линии от недопусти­мого перегрева.

Выбор предохранителей. Плавкая вставка предохра­нителя выбирается по номинальному току. Шкалы но­минальных токов плавких вставок наиболее употреби­тельных предохранителей типов ПР-2 и ПН-2 приведены в табл. П-7.

При выборе плавких предохранителей следует обес­печить выполнение двух условий.

Первое условие — номинальный ток плавкой вставки (А) должен быть не меньше длительного расчетного то­ка линии

іц^ідп, (7)

где /дл — длительный расчетный ток линии, А.

Второе условие связано с необходимостью предотвра­тить перегорание плавкой вставки от кратковременных толчков тока, вызванных пуском двигателей с коротко- замкнутым ротором, так как при пуске двигателя с ко­їв роткозамкнутым ротором возникает пусковой ток, пре­вышающий номинальный ток двигателя в 4—7 раз.

Величина пускового тока двигателя (А) определяет­ся по формуле

/п ⁼ КіК.ДВ, (8)

где /н.дв — номинальный ток двигателя, А; Кі— крат­ность пускового тока, показывающая, во сколько раз пусковой ток двигателя больше номинального. Величины /н.дв и Кі определяются по каталогам или справочникам [Л. 6].

Чтобы плавкая вставка не расплавилась от пусково­го тока при пуске двигателя, должно выполняться одно из следующих условий.

При защите ответвления к одиночному двигателю с нечастыми пусками при длительности пускового перио­да не более 2—2,5 с (двигатели металлообрабатываю­щих станков, вентиляторов, насосов и т. п.)

А. (9)

При защите ответвления к одиночному двигателю с частыми пусками (двигатели кранов) или с большой длительностью пускового периода (двигатели центрифуг, дробилок, нагруженных транспортеров и т. п.)

(¹⁰>

При защите магистрали, питающей силовую или смешанную нагрузку,

/_в^£|,А. (1!)

В последних трех формулах /_п — пусковой ток двига­теля, А; /_кр — максимальный кратковременный ток ли­нии (А), равный

Лф=/'_п+/'дл, (12)

где У и — пусковой ток двигателя, при пуске которого кратковременный ток линии достигает наибольшей ве­

личины, А; I'дл — длительный расчетный ток линии до момента пуска двигателя, определяемый без учета рабо­чего тока пускаемого двигателя, А.

При выборе плавкой вставки ее номинальный ток должен удовлетворять соотношению (7) и одному из трех сотношений: (9), (10) или (11) в зависимости от условий пуска двигателя и от назначения линии (ответ­вление к двигателю или магистраль).

Пример 5. Асинхронный двигатель типа А2-92-6, соединенный с вентилятором, имеет следующие технические данные:

номинальная мощность Р_н=74 кВт;

номинальное напряжение U_B=380 В;

номинальный ток статора /н.дп= 135 А;

кратность пускового тока Кі = 6,9.

Требуется выбрать плавкие вставки к предохранителям типа ПН-2, установленным на питающем двигателе линии прн условии, что двигатель загружен полностью.

Решение. Так как по условию двигатель загружен полностью, можно принять расчетный ток линии равным номинальному току двигателя

/дл —135 А.

Первое условие для выбора номинального тока плавкой вставки по длительному току линии (7) приводит к соотношению

/в 3^135 А.

Второе условие для выбора плавкой вставки по пусковому току двигателя устанавливается формулой (9), так как условия пуска по условию задачи легкие (двигатель приводит во вращение венти­лятор).

Пусковой ток двигателя определяется по формуле (8)

/п=6,9 • 135=932 А.

По формуле (9) получаем:

932

^;.= 275 = 3⁷³А.

По табл. П-7 подбираем плавкую вставку предохранителя типа ПН-2 на номинальный ток 400 А.

Результаты выбора плавких вставок предохранителя в примере 5 показывают, что предохранители не защи­щают двигатель с короткозамкнутым ротором от пере­грузки. Действительно, номинальный ток двигателя 135 А, а номинальный ток плавких предохранителей 400 А. Если проводники питающей двигатель линии вы­браны по номинальному току двигателя, как это обычно и делается, то они также не будут защищены от пере­грузки. Таким образом, плавкий предохранитель в рас- 20 сматриваемом случае защищает двигатель и проводники только от нагревания токами коротких замыканий.

Защита от перегрузки. При необходимости иметь защиту от перегрузки применяют автоматические выклю­чатели с тепловыми расцепителями или магнитные пу­скатели с тепловыми реле.

Отсюда следует, что тепловые расцепители автомати­ческого выключателя и нагревательные элементы тепло­вых реле, установленных в магнитных пускателях, сле­дует выбирать только по длительному расчетному току (А) линии

^н.т^^дл. (13)

Тепловая защита, являясь хорошей защитой от пере­грузки, плохо защищает от коротких замыканий. Дело в том, что тепловые расцепители и нагревательные эле­менты тепловых реле действуют медленно и провода ли­нии или проводники обмоток двигателя при протекании через них тока короткого замыкания могут быть повреж­дены прежде, чем сработает тепловая защита.

В связи с этим тепловая защита должна дополнять­ся защитой от короткого замыкания. Последняя может быть выполнена в виде плавких предохранителей. В слу­чае применения автоматического выключателя (автома­та) с тепловыми расцепителями для защиты от пере­грузки целесообразно для защиты от коротких замыка­ний применять электромагнитные расцепители. Такие автоматические выключатели с комбинированными рас­цепителями, содержащие тепловые и электромагнитные расцепители, получили широкое распространение. Они одновременно осуществляют защиту как от перегрузки, так и от короткого замыкания.

Номинальный ток (А) электромагнитного и комбини­рованного расцепителей автоматического выключателя выбирается по длительному расчетному току линии

IП.э5& /дл. (14)

Кроме того, указанные расцепители должны быть проверены по наибольшей величине кратковременного то- 3-417 ?.) ка линии при пуске двигателей. Понятно, что при пуске двигателей автоматический выключатель не должен от­ключаться. Это будет обеспечено, если ток срабатыва­ния (А) (или ток трогания) расцепителя удовлетворяет условию

Ар.э^1,25/кр, (15)

где /кр — наибольший кратковременный ток линии, А; 1,25 — коэффициент запаса, учитывающий разброс ха­рактеристик расцепителей автомата.

Необходимо отметить, что в зависимости от конструк­тивного выполнения некоторые расцепители допускают регулировку величины тока срабатывания; для других исполнений величина тока срабатывания не регулиру­ется.

6.