2.4 Выбор средств коммутации и защитной аппаратуры

Выбор коммутационных аппаратов и аппаратов защиты к электроприемникам производится, исходя из номинальных данных последних и параметров питающей их сети, требований в отношении защиты приемников и сети от ненормальных режимов, эксплуатационных требований, в частности частоты включений и условий среды в месте установки аппаратов.

Выбор аппаратов по роду тока, числу полюсов, напряжению и мощности

Конструкция всех электрических аппаратов рассчитывается и маркируется заводами-изготовителями на определенные для каждого аппарата значения напряжения, тока и мощности, а также для определенного режима работы. Таким образом, выбор аппаратуры по всем этим признакам сводится, по существу, к отысканию на основании данных каталогов соответствующих типов и величин аппаратов.

Выбор аппаратов по условиям электрической защиты

При выборе аппаратов защиты следует иметь в виду возможность следующих ненормальных режимов:

а) междуфазные короткие замыкания,

б) замыкания фазы на корпус,

в) увеличение тока, вызванное перегрузкой технологического оборудования, а иногда неполным коротким замыканием,

г) исчезновение или чрезмерное понижение напряжения.

Защита от токов короткого замыкания должна выполняться для всех электроприемников. Она должна действовать с минимальным временем отключения и должна быть отстроена от пусковых токов.

Защита от перегрузки необходима для всех электроприемников с продолжительным режимом работы, за исключением следующих случаев:

а) когда перегрузка электроприемников по технологическим причинам не может иметь места или маловероятна (центробежные насосы, вентиляторы и т. п.),

б) для электродвигателей мощностью менее 1 кВт.

Защита от перегрузки необязательна для электродвигателей, работающих в кратковременном или повторно-кратковременном режимах. Во взрывоопасных помещениях защита электроприемников от перегрузки обязательна во всех случаях. Защита минимального напряжения должна устанавливаться в следующих случаях:

а) для электродвигателей, которые не допускают включения в сеть при полном напряжении,

б) для электродвигателей, самопуск которых недопустим по технологическим причинам или представляет опасность для обслуживающего персонала,

в) для прочих электродвигателей, отключение которых при прекращении питания необходимо для того, чтобы понизить до допустимой величины суммарную пусковую мощность подключенных к сети электроприемников, и возможно с точки зрения условий работы механизмов..

Зашита от чрезмерного повышения числа оборотов может осуществляться различными специальными реле (центробежными, индукционными и т. п.).

Т ак как в силовых сетях особое значение имеет защита от перегрузки и от коротких замыканий, остановимся несколько подробнее на принципиальной стороне этого вопроса.

Ток короткого замыкания должен отключаться мгновенно или почти мгновенно. Величина его в различных участках сети может быть весьма различна, но практически всегда можно считать, что аппараты защиты должны уверенно и быстро отключать любой ток, существенно больший пускового, и вместе с тем ни в коем случае не срабатывать при нормальном пуске.

Током перегрузки является любой ток, превышающий номинальный ток электродвигателя, но нет никаких оснований требовать отключения электродвигателя при каждом возникновении перегрузки.

Известно, что определенная перегрузка как электродвигателей, так и питающих их сетей, допустима, и что чем кратковременней перегрузка, тем больше может быть ее величина. Отсюда ясны преимущества для защиты от перегрузки таких аппаратов, которые имеют «зависимую характеристику», т. е. время срабатывания которых уменьшается с увеличением кратности перегрузки.

Поскольку, за очень редкими исключениями, аппарат защиты остается в цепи электродвигателя и при пуске, он не должен срабатывать при пусковом токе нормальной продолжительности.

Из приведенных соображений ясно, что в принципе для защиты от токов короткого замыкания должен применяться безынерционный аппарат, настроенный на ток, существенно больший пускового, а для защиты от перегрузок, наоборот, инерционный аппарат с зависимой характеристикой, выбранный так, чтобы он не срабатывал за время пуска. В наибольшей степени этим условиям удовлетворяет комбинированный расцепитель, сочетающий в себе тепловую защиту от перегрузки и мгновенное электромагнитное отключение при токе короткого замыкания.

Один только аппарат мгновенного действия, настроенный на ток, больший пускового, защиты от перегрузок не обеспечивает. Напротив, один только инерционный аппарат с зависимой характеристикой, при большой кратности перегрузки срабатывающий почти мгновенно, может осуществить оба вида защиты, если только он способен отстроиться от пусковых токов, т. е. если время его срабатывания при пуске больше продолжительности последнего.

С этой точки зрения дадим теперь оценку различным применяемым аппаратам защиты.

Воздушные автоматы по сравнению с предохранителями являются более совершенными аппаратами зашиты, но обладают не избирательностью действия, особенно при нерегулируемых токах отсечки у установочных автоматов, у универсальных автоматов хотя и имеется возможность избирательности, но осуществляется она сложным путем.

Следует отметить, что у установочных автоматов защита от перегрузки осуществляется тепловыми расцепителями. Эти расцепители менее чувствительны, чем тепловые реле магнитных пускателей, но зато устанавливаются в трех фазах.

В универсальных автоматах зашита от перегрузки является еще более грубой, поскольку в них имеются только одни электромагнитные расцепители. Вместе с тем, в универсальных автоматах имеется возможность осуществить защиту минимального напряжения.

Магнитные пускатели с помощью встраиваемых в них тепловых реле осуществляют чувствительную защиту от перегрузки в двух фазах, но, вследствие большой тепловой инерции реле, не обеспечивают защиты от коротких замыканий. Наличие в пускателях удерживающей катушки позволяет осуществить защиту минимального напряжения.

Защиту от перегрузки и коротких замыканий могут осуществлять токовые электромагнитные и индукционные реле, но они также могут действовать только через отключающий аппарат, и схемы с их применением получаются более сложными.

Для выбора автоматического выключателя рассчитываем номинальный ток

I_н=Р_н/√3 * U_н * cosφ * η (2.25)

где Р_н-Суммарная мощность станка

I_н =18.8/1.73*0.38*0.5*0.87=65.74

Находим номинальный ток теплового расцепителя

I_н.р ≥ 1,1 * I_дл (2.26)

I_н.р≥65.74*1.1=72.3

номинальный ток автомата

I_н.а ≥ I_н.р (2.27)

80=72.3

пусковой ток наибольшего ЭП

I_п.нб=К_п*I_н.д (2.28)

I_п.нб=7*22=154А

I_{у (п)}= 1,25* I_н.р (2.29)

1.25*72.3=90.39

пиковый ток

I_пик= I_п.нб+I_раб-I_н.д (2.30)

Iпик=154+65,74=219,74

ток отсечки

I_о≥1,25* I_пик (2.31)

1.25*219,74=274,7А

К_о- кратность отсечки

К_о≥ I_о/ I_н.р (2.32)

274,7/72.3=3,8

I_{у (кз)}= К_о * I_н.р (2.33)

I_{у (кз)}=3,8*72.3=274,7

I_{у (кз)}= 1,4* I_н.р (2.34)

I _{у (кз)}= 1.4*72.3=101.22

Автомат должен быть с зашитой от К.З. и перегрузок.

Выбираем автоматический выключатель ВА 47-100 с номинальным током 80 А

автоматические выключатели ВА 47-100

Технические характеристики

Соответствуют стандартам

ГОСТ Р 5034599, ДСТУ 302095

ТУ 2000 АГИЕ.641235.003

Номинальное напряжение частотой 50 Гц, В230/400

Номинальный ток I_n, А80,

Номинальная отключающая способность, А10000

Напряжение постоянного тока, В/полюс60

Характеристики срабатывания электромагнитного расцепителяС, D

Число полюсов1, 2, 3, 4

Условия эксплуатацииУХЛ4

Степень защиты выключателяIP 20

Электрическая износостойкость, циклов ВО, не менее6000

Механическая износостойкость, циклов ВО, не менее20000

Максимальное сечение присоединяемых проводов, мм2-35

Выбор пускателя. Пускатель — это устройство, содержащее в себе контактор как главный составляющий элемент.

Кроме того, пускатель как правило содержит тепловое реле для защиты от перегрузки по току, кнопки ПУСК и СТОП, индикацию, может быть заключен в корпус, иметь автоматический выключатель для защиты от КЗ. Иначе говоря, пускатель служит для пуска (включения) различных потребителей электроэнергии.

Пускатель может содержать два контактора. Это бывает в случаях, когда применяется реверсивное управление двигателем, либо при плавном пуске, когда мощный двигатель включают сначала по схеме «треугольник», а затем — по «звезде».

Перед тем, как выбрать контактор, нужно определиться с нагрузкой, и выбор делать исходя прежде всего мощности нагрузки. Параметры контакторов можно уточнить на сайтах производителей или у торгующих организаций, а здесь мы приведем и рассмотрим самые важные. Основные параметры (ток, мощность нагрузки) обычно указывают на корпусе пускателя.

Номинальный ток двигателя 22 А поэтому выбираем Пускатель ПМЛ-221002 с тепловым реле. Номинальный ток пускателя 25А.

Выбор теплового реле Тепловое реле служит для тепловой защиты электродвигателя. Реле защищает двигатель от перекоса фаз или пропадании фазы, от механической перегрузки и заклинивания ротора. Важно, что спасти от короткого замыкания тепловое реле не может просто не успеет. Поэтому в цепь питания двигателя всегда перед пускателем ставят автоматический выключатель, предохраняющий от КЗ.

В о всех современных «теплушках» есть одна пара нормально открытых (НО, NO) контактов и одна пара нормально закрытых (НЗ, NC). Обычно схему питания контактора строят так, что при срабатывании теплового реле НЗ контакты разрывают цепь питания катушки контактора, а НО контакты замыкаются и включают цепь индикации аварии.

При срабатывании реле необходимо устранить причину аварии, затем привести реле в исходное состояние. Для этого на корпусе имеется красная кнопка возврата, на которой напечатана буква R. В некоторых моделях возврат осуществляется автоматически.

Тепловое реле принимается по мощности двигателя

Мощность двигателя 11 кВт

Выбираем тепловое реле

РТЛ-1022

Технические данные РТЛ-1022

Диапазон регулирования 18-25А

Выбор кнопок управления В схеме присутствует 4 кнопки управления SB3,SB4 ,SB12, SВ5,SB6,SB9,SВ10,SВ5,SB6,SB9,SB10 (замыкающие) и SB2,SB11,SB7,SВ1 (размыкающая). Выбираем кнопки с толкателем грибовидной формы серии КЕ на номинальный ток 10 А, что соответствует условию.

Таблица 2.4. Технические характеристики кнопок управления

Позиционные обозначения и типы		Номинальное напряжение, В	Номинальный ток, А	Цвет толкателя	Число контактов зам/раз	Степень защиты
SB3,SB4,SB12, SВ5,SB6,SB9, SВ10,SВ5,SB6, SB9,SB10 КЕ-011У3	требуется	110	0,4	черный	1/0	IP44
	выбрано	660	10	черный	1/1	IP44
SB2,SB11,SB7,SВ1 КЕ-011У3	требуется	110	0,4	красный	0/1	IP44
	выбрано	660	10	красный	1/1	IP44