Выбор и проверка плавких предохранителей

При защите на случай короткого замыкания плавкими пре­дохранителями расчетную силу тока плавкого предохранителя определяют в зависимости от силы тока в сети, а также от рода нагрузки.

При расчете осветительных и бытовых сетей силу тока плав­кого предохранителя определяют выражением

а при использовании сварочных трансформаторов

При силовой нагрузке с наличием электродвигателей с короткозамкнутым ротором в сети в момент пуска этих электро­двигателей возникает сила тока, значительно превышающая рабочий ток в сети, называемая пусковым током. В этом случае сила тока плавкого предохранителя определяется в зависимо­сти от силы пускового тока.

Силу пускового тока для одиночного двигателя вычисляют по формуле

где К_п — коэффициент пуска, принимаемый по паспортным дан­ным.

Силу пускового тока для группы электродвигателей опреде­ляют по зависимости

где Р_мах — мощность, наибольшего (по мощности) двигателя в квт;

— расчетная мощность всех электродвигателей за вы­четом мощности наибольшего двигателя в квт;

Для одиночных двигателей с нечастыми пусками и для груп­пы электродвигателей силу тока плавкой вставки определяют из выражения

Для одиночных двигателей с частыми пусками (крановые электродвигатели) или большой длительностью пускового пери­ода (дробилки и пр.)

В СССР для плавких предохранителей установлено стан­дартное номинальное значение силы тока: 6,10, 15,20, 25, 35, 45, 60, 80, 100, 125, 160, 200, 225, 250, 300, 350, 430, 500, 600, 700. 850, 1000 а.

Пример. Подобрать плавкий предохранитель для группы электродвига­телей мощностью 2,2; 3,6; 5 квт. Напряжение сети 220/127 в, cos φ = 0,85, η = 0,75. К_п = 5 для наибольшего по мощности двигателя.

Определяем силу пускового тока:

а

Определяем расчетную силу тока плавкой вставки

а

По сортаменту принимаем ближайшую плавкую вставку для номинальной си­лы тока а.

В четырехпроводных сетях с нулевым проводом плавкие предохранители проверяют по току короткого замыкания по формуле:

а,

где I_к.з — ток короткого замыкания в а;

U_ф — фазное напряжение в в;

r_ф — полное сопротивление фазного провода в ом;

r₀ — полное сопротивление нулевого провода в ом.

В сетях трехфазного тока (без нулевого провода) плавкие предохранители по току короткого замыкания проверяют по формуле

a

где U_л — линейное напряжение в в.

Полное (кажущееся) сопротивление сети переменного тока может быть представлено выражением

ом,

где r_ф — полное сопротивление проводника в ом;

х — реактивное сопротивление в ом;

r — активное сопротивление в ом.

Активное сопротивление r в сети переменного тока опреде­ляют из выражения

или ом,

где ρ — удельное сопротивление проводника в ом·мм²/м;

для меди ρ = 0,0185; для алюминия ρ = 0,0295;

l — длина проводника в м;

S — поперечное сечение проводника в мм²;

γ — удельная проводимость в м/ом·мм²; для меди γ =54; для алюминия γ = 32, для стальных проводов при по­стоянном токе: для однопроволочных проводов γ = 7, для многопроволочных γ = 8.

Реактивное сопротивление трехфазной линии с проводами из цветных металлов при частоте переменного тока 50 гц может быть приближенно определено по формуле

ом/км

где d — диаметр провода в мм;

D — среднегеометрическое расстояние между проводами линии в мм;

мм

где D_1-2, D_2-3, D_3-1 — расстояния между каждой парой проводов трехфазной сети в мм.

При расчете на ток короткого замыкания иногда пользуются приближенным значением реактивного сопротивления проводов из цветных металлов в сети переменного тока небольшой протя­женности: x =0,6 ом/км.

Пример. Определить полное сопротивление алюминиевого провода се­чением 35 мм² трехпроводной воздушной линии электропередачи напряжени­ем 6 кв и протяженностью 5 км. Провода линии укреплены на горизонталь­ных траверсах опор, пролет 50 м. Район строительства — Московская область (I климатический район).

Определяем активное сопротивление

ом

По табл. 23 для I климатического района при пролете между опорами 50 м и напряжении сети 6 кв расстояние между проводами составляет 80 см. Среднегеометрическое расстояние между проводами, расположенными на го­ризонтальной траверсе, определяем по формуле

мм.

По табл. 21 при сечении алюминиевого провода 35 мм² d=7,5 мм. Индуктивное сопротивление провода будет

ом/км

При длине линии 5 км индуктивное сопротивление составит

х = 0,37·5 = 1,85 ом.

Тогда полное сопротивление провода будет

ом

Из примера видно, что при x = 0,37 ом/км при длине линии 3 км и менее общее индуктивное сопротивление провода x < 1 ом и поправку на индук­тивность можно не учитывать для проводов данного сечения.

В сети переменного тока со стальными проводами влияние самоиндукции гораздо сложнее и при изменении величины и на­правления тока влечет изменение не только реактивного, но и активного сопротивления проводника.

Так, в многопроводном стальном проводе марки ПМС-35 се­чением 35 мм², длиной 1 км, обладающем омическим сопротив­лением 3,6 ом, при изменении величины тока от 2 до 40 а актив­ное сопротивление увеличивается пропорционально увеличению тока от 2 до 49%, а реактивное сопротивление изменяется по ве­личине от 0,68 до 2,02 ом/км.

Поэтому в сетях со стальными проводами величину активного и реактивного сопротивления в связи с трудоемкостью вычис­лений практически определяют по таблицам соответствующих справочников в зависимости от величины тока и параметров сети.

Выше было сказано, что при определении сопротивления се­ти при нагрузке от освещения и бытовых приборов реактивное сопротивление проводов можно не учитывать. Тогда формулы проверки тока плавких предохранителей по току короткого за­мыкания соответственно примут вид

и

где r₀ и r_ф — соответственно активное сопротивление нулевого и фазного проводов в ом.

Пример. Проверить плавкую вставку в четырехпроводной сети длиной 300 м; сечение фазного провода мм², нулевого провода S₀ = 16 мм²; провода алюминиевые, ρ = 0,0295 ом·мм²/м. Номинальная сила тока установ­ленного плавкого предохранителя Iп.в = 60 а, напряжение сети 380/220 в,

Определяем сопротивление фазного и нулевого проводов

ом

ом

а

Из условия I_к.з > 3I_п.в. необходимая сила тока плавкой вставки составит

а

т. е. условие срабатывания плавкого предохранителя выдержано.