10.2. Захист двигунів напругою до 1000 в
Захист двигунів напругою до 1000 В від міжфазних та однофазних к.з. на землю здійснюється за допомогою плавких вставок запобіжників, електромагнітних та електротеплових розчіплювачів автоматичних вимикачів, а також струмових реле.
Захист двигунів напругою до 1000 в за допомогою плавких запобіжників
Найбільш простим захистом є захист, виконаний на основі плавких запобіжників. За допомогою цього захисту захищаються двигуни потужністю до 100 кВт. Основним недоліком цього захисту є можливість неповнофазного вимкнення двигуна, який виникає внаслідок перегорання плавких вставок запобіжників не у всіх фазах.
На рис. 10.3 показана схема увімкнення запобіжників для захисту двигуна. Запобіжники встановлюються у всіх трьох фазах між рубильником S та контактами пускача або контактора KM.
Рис. 10.3. Схема захисту двигуна за допомогою запобіжників
Вибір запобіжника здійснюється за номінальною напругою та номінальним струмом плавкої вставки.
Номінальна напруга запобіжника та плавкої вставки повинна бути рівна напрузі мережі, де він встановлюється. Не рекомендується встановлювати запобіжники з більшою номінальною напругою, тому що в цьому випадку погіршуються захисні характеристики запобіжника за рахунок збільшення довжини його плавкої вставки (з збільшенням номінальної напруги запобіжника збільшується довжина його плавкої вставки). Тому
|
(10.1) |
де
–
номінальна напруга запобіжника та
плавкої вставки;
–
номінальна
напруга мережі, де встановлений двигун.
Вибір номінального струму плавкої вставки залежить від режиму роботи двигуна, точніше від умов його пуску.
Так, для двигунів з короткозамкненим ротором з легким пуском, час пуску яких складає 2 – 5 с. (це двигуни вентиляторів, насосів, металоріжучих станків тощо) номінальний струм плавкої вставки визначається як:
|
(10.2) |
де
–
номінальний струм плавкої встаки
запобіжника,
– пусковий
струм двигуна.
Для двигунів з короткозамкненим ротором з важким пуском, час пуску яких складає 10 – 20 с. (це двигуни млинів, центрифуг тощо), а також для двигунів з частими пусками номінальний струм плавкої вставки визначається як:
|
(10.3) |
Для двигунів з фазним ротором номінальний струм плавкої вставки визначається за виразом
|
(10.4) |
де
–
номінальний струм двигуна.
Визначені за (10.1), (10.2), (10.3) значення номінальних струмів плавких вставок є розрахунковими. Дійсні значення вибираються як більші ближчі значення за стандартною шкалою номінальних струмів плавких вставок запобіжників.
Вирази (10.2) та (10.3) є справедливими для випадку застосування запобіжників з цинковими та мідними плавкими вставками. Зпобіжники з свинцевими та срібними плавкими вставками мають суттєво більшу інерцію. Тому для двигунів з часом пуску до 5 с., у випадку застосування запобіжників з свинцевими та срібними плавкими вставками розрахунок номінального струму плавкої вставки необхідно здійснювати за формулою (10.4).
Як видно, у формулах (10.2) та (10.3) для розрахунку значень номінальних плавких вставок запобіжників використовуються значення пускового струму двигуна. Якщо ці дані відсутні, то в залежності від номінальної напруги мережі для двигунів потужністю до 100 кВт з короткозамкненим ротором з достатньою точністю можна здійснювати розрахунок значень номінальних струмів плавких вставок запобіжників, знаючи активну потужність двигуна. В цьому випадку розрахункові формули для визначення номінального струму плавкої вставки мають наступний вигляд:
|
(10.5) |
де
–
номінальна потужність двигуна.
Коли невідоме значення пускового струму двигуна, його можна визначити практичним способом (для двигунів з з’єднаням обмоток статора в зірку). Для цього необхідно короткочасно (на 2 – 3 с.) під’єднувати нерухомий двигун двома фазами до мережі та вимірювати за допомогою амперметра фазний струм обмотки статора. Дослід необхідно повторити попарно для всіх фаз. З трьох значень виміряних струмів необхідно розрахувати середнє значення та розрахувати пусковий струм за наступним виразом:
|
(10.6) |
де
–
– середнє
значення виміряного в трьох дослідах
струму.
Вибір плавких вставок запобіжників за виразами (10.2 – 10.5) забезпечує неспрацювання запобіжника в нормальних режимах, під час пусків та короткочасних перевантажень.
З іншого боку для спрацювання запобіжників з часом до 0,2 с (перегорання плавких вставок у всіх трьох фазах) необхідно забезпечити відповідне значення співвідношення струму к.з. на виводах двигуна до значення струму плавкої вставки. З досвіду експлуатації це співвідношення повинно складати
|
(10.7) |
Величина струму к.з. залежить від потужності системи, потужності трансформатора, опору кабелів, які з’єднують двигун з мережею. На практиці таке співвідношення струму к.з. не завжди можна досягти. Тому згідно ПУЕ застосування запобіжників допускається для менших кратностей струму к.з., а саме
|
(10.8) |
Якщо такого співвідношення не можна досягти, захист двигуна необхідно виконати за допомогою інших апаратів, наприклад, струмових реле.