Практична робота № 2

Тема роботи: Вибір автоматичних вимикачів та запобіжників.

Мета роботи: Навчитися вибирати Автоматичні вимикачі та запобіжники.

Короткі теоретичні відомості

Автоматичні вимикачі.

Автоматичні вимикачі призначені для захисту електричних кіл від струмів короткого замикання, перевантаження або недопус­тимого зниження напруги, а також для нечастого оперативного вмикання та вимикання електричних кіл постійного та змінного струмів.

Автоматичні вимикачі розрізняють за: номінальним струмом,номінальним струмом розчіплювача, видом струму (постійного або змінного), кількістю полюсів. Залежно від призначення автоматичні вимикачі складаються з таких основних елементів: контактної системи, механізму віль­ного розчіплення, дугогасильного пристрою, максимальних і допоміжних розчіплювачів струму, мінімаль­них розчіплювачів напруги та ін.

Основним елементом автоматичного вимикача є розчіплювач, який забезпечує вмикання та вимикання контактів. Він мо­же бути електромагнітним, тепловим і на­півпровідниковим.

Електромагнітний розчіплювач це електромагнітне реле максимального стру­му з механізмами вимикання. Якщо струм в електричному колі, яке захищається ав­томатичним вимикачем, перевищує визначену величину, то реле максимального струму спрацьовує і через механізм вимкнення розімкне головні контакти автомата. Отже, при коротких зами­каннях або при струмах, які перевищують визначену величину, автоматичний розчіплювач спрацьовує миттєво.

Тепловий розчіnлювач - це біметалева пластина, яка є механізмом вимкнення автомата. Вона складається з двох рі­знорідних металів із різними коефіцієнтами лінійного розширен­ня. Тому при нагріванні пластина буде вигинатися в бік металу з меншим коефіцієнтом лінійного розширення і таким чином подіє на механізм вимкнення автомата. Нагрівання може здій­снюватися внаслідок безпосереднього проходження електричного струму, що перевищує мінімальний, через біметалеву пластину або від нагрівача, розташованого поряд з пластиною.

Під час розмикання автоматичного вимикача між його контак­тами виникає електрична дуга. Якщо автоматичний вимикач спра­цьовує при великих струмах перевантаження, це може призвести до замикання дуги між контактами різних фаз і виходу автомати­чного вимикача з ладу. Щоб запобігти цьому, в автоматичних вимикачах застосовують дугогасильні пристрої, які розділяють кон­такти різних фаз. Під дією електромагнітних сил електрична дуга розтягується вздовж пластин дугогасильного пристрою, стикаючись з Їхньою холодною поверхнею, охолоджується і гасне.

Вибираємо автоматичний вимикач для для захисту двигуна за умовами:

1. Номінальна напруга автомата повинна бути більша або рівна напрузі мережі U_н.авт. ≥ U_н.м.;

2. Номінальний робочий струм автоматичного вимикача повинен бути більшим або рівним за сумарний струм навантаження ,але він комутує I_н.авт.. ≥ I_н.дв.;

3. Номінальний струм розчіплювала автоматичного вимикача повинен бути більшим або рівним від сумарного струму навантаження I_{розч.авт.} ≥ I_роз.дв..

Запобіжники.

Запобіжник - це комутаційний електричний апарат, призначений для автоматичного вимикання електричного кола, що захищається, або захисту електродвигунів від перевантаження та струмів короткого замикання. У запобіжнику є спеціально передбачена для цього струмоведуча частина, яка руйнується при проходженні по ній струму визначеної величини. Запобіжник – це апа­рат захисту електричних установок при аварійних режимах.

Основний елемент запобіжника - плавка вста­вка, яку виготовляють із каліброваного дроту або пластини. Пластина має звуження, роз­раховані на номінальний струм запобіжника. При струм ах перевантаження У місцях звуження плавка вставка нагрівається до температури плавлення і перегоряє. Матеріалом для плавкої вставки служать цинк, мідь, сплави свинцю з оловом.

Для зменшення часу горіння електричної дуги при перегорянні плавкої вставки корпус запобіж­ника виготовляють із газогенеруючого матеріалу ­фібри. Гасіння дуги здійснюється газами, що ви­діляються з фібри. Особливо поширені запобіжники в яких для швидкого гасіння дуги вільний простір у корпусі заповнюють кварцовим піском.

Розрізняють плавкі запобіжники з великою тепловою інерцією та безінерційні. Інерційні запобіжники витримують значні ко­роткочасні перевантаження струмом, що забезпечується свинце­вим струмопровідним мостиком, мають значно обмежену здатність до перевантаження, що є результатом використаних в них мідних струмопровідних мостиків.

Вибираємо запобіжники за умовами:

- по номінальній напрузі U_н.з.. ≥ U_м ;

- по номінальному струмові запобіжника I_н.з.. ≥ I _н.дв.

- по номінальному струмові запобіжника I_{нвст..з.} ≥ I _роз.дв.

де ,U_{н.з.. –}номінальна напруга запобіжника;

I_{н.з –} номінальний струм запобіжника;

I_нвст..з - струм плавкої вставки запобіжника.

Розрахунковий струм для захисту електродвигуна визначаємо по формулі:

І _роз.дв. = Ін.дв·кі/ а.

Хід роботи

Від цехового трансформатора кабелем живиться збірка механічної майстерні, до якої підключені чотири двигуни. Напруга мережі 380 В. Всі двигуни працюють одночасно. Типи двигунів приведені в таблиці 2.1 згідно варіанту завдання. Схема цехової електричної мережі, що живить збірку подано на малюнку 2.1. Необхідно вибрати апарати захисту двигунів та кабелю, що живить збірку.

А) автоматичні вимикачі QF₁ – QF₆; (малюнок 2.1а)

Б) плавкі запобіжники FU₁ – FU₆. (малюнок 2.1б)

Таблиця 2.1. Варіанти завдання.

Номер варіанту	Тип пуску	Тип двигуна	Номер варіанту	Тип пуску	Тип двигуна
1	легкий	4А80А2У3, 4А80 В4У3, 4А132М4У3, 4А160S6У3	16	легкий	4А90L2У3, 4А100S4У3, 4А112М4У3, 4А132S8У3
2	важкий	4А90L4У3, 4А80В2У3, 4А180S2У3, 4А180S4У3	17	важкий	4А112М8У3, 4А100L6У3, 4А132М2У3, 4А160S8У3
3	легкий	4А90L2У3, 4А100S4У3, 4А160М8У3, 4А160S4У3	18	легкий	4А200М8У3, 4А180S4У3, 4А90L4У3, 4А112M8У3
4	важкий	4А100S2У3, 4А100 L4У3, 4А132М8У3, 4А132S4У3	19	важкий	4А80А2У3, 4А80В4У3, 4А112МВ6У3,4А100S2У3
5	легкий	4А112М4У3, 4А132S8У3, 4А132М2У3, 4А160S8У3	20	легкий	4А100S2У3, 4А100 L4У3, 4А112М4У3, 4А132S8У3
6	важкий	4А71В2У3, 4А80А4У3, 4А100L2У3, 4А132S6У3	21	важкий	4А180М8У3, 4А180М6У3, 4А112МA8У3,4А112M6У3
7	легкий	4А112М2У3, 4А132М6У3, 4А80B6У3, 4А90LB8У3	22	легкий	4А132S4У3, 4А112M2У3, 4А100L2У3, 4А132S6У3
8	важкий	4А132М2У3, 4А160S8У3, 4А90L6У3, 4А100L8У3	23	важкий	4А132М8У3, 4А132M6У3, 4А160S2У3, 4А160S4У3
9	легкий	4А112МВ6У3,4А100S2У3, 4А180M6У3, 4А160М2У3	24	легкий	4А112М2У3, 4А132М6У3, 4А112МВ6У3,4А100S2У3
10	важкий	4А112МB8У3,4А100L4У3, 4А160S2У3, 4А160M6У3	25	важкий	4А200М8У3, 4А180S4У3, 4А80B2У3, 4А100L6У3
11	легкий	4А80А2У3, 4А80 В4У3, 4А160S2У3, 4А160М8У3	26	легкий	4А160S8У3, 4А132М4У3, 4А80A4У3, 4А80B6У3
12	важкий	4А90L4У3, 4А80В2У3, 4А112M2У3, 4А132S4У3	27	важкий	4А180М8У3, 4А160M2У3, 4А100L8У3, 4А90L6У3
13	легкий	4А100L2У3, 4А112M4У3, 4А180М8У3, 4А160М4У3	28	легкий	4А132М4У3, 4А160S6У3, 4А112М2У3, 4А132М6У3
14	важкий	4А112M6У3, 4А100S4У3, 4А200M6У3, 4А180S2У3	29	важкий	4А160М4У3, 4А180М6У3, 4А80A4У3, 4А80B6У3
15	легкий	4А132М4У3, 4А160S6У3, 4А90L2У3, 4А112M6У3	30	легкий	4А90L4У3, 4А80В2У3, 4А112М2У3, 4А132М6У3

На малюнку 2.1 зображено частину схеми цехової електричної мережі, де ТП – трансформаторна підстанція; РП – розподільчий пункт; КЛ – кабельна лінія; М₁- М₄ – електродвигуни; QF₁ – QF₅ – автоматичні вимикачі; FU₁ – FU₅ - плавкі запобіжники.

Малюнок 2.1. Частина схеми цехової електричної мережі

По типу двигуна з таблиці 2.6 визначаємо його технічні данні:

1. номінальна потужність, коефіцієнт корисної дії, коефіцієнт потужності, коефіцієнт відношення пускового струму до номінального і дані записуємо в таблицю 2.2.

3. Таблиця 2.2.

   № з/п	Тип двигуна	потужність, Р	коефіцієнт корисної дії, ή	коефіцієнт потужності, cos φ
   1
   2
   3
   4

4. 

Для вибору апаратів необхідно провести попередні розрахунки номінального та пускового струмів двигунів.

1. Визначаємо номінальний струм:

35. 2) Визначаємо пусковий струм: I_пуск = k_iּI_ном.дв;

3. Визначаємо розрахунковий струм для захисту двигунів І_роз.дв. = І_н.дв·k_і/ а;

Де а- коефіцієнт , який враховує умови пуску двигуна, при легких пусках а=2,5., при важких пусках а=2

і дані заносимо в таблицю 2.3 і таблицю 2.4

Таблиця 2.3.

Потужність двигуна	Струм двигуна, А			Вибрані запобіжники
	номінальний	пусковий	розрахунковий	ПР 2		ПН 2		НПН або НПР
				Струм запобіж.	Струм встав.	Струм запобіж	Струм встав.	Струм запобіж	Струм встав.

Таблиця 2.4.

Потужність двигуна	Струм двигуна, А			Тип вибраного автоматичного вимикача	Номінальний струм автомата, А	Струм розчіплювавача автомата, А
	номінальний	пусковий	розрахунковий

3. Визначаємо номінальний струм для апарата, що захищає живлячий кабель:

;

3. Вибираємо по найближчому більшому значенні запобіжники з таблиці 2.7 по умовах вибору:

- по номінальній напрузі U_н.з.. ≥ U_м ;

- по номінальному струмові запобіжника I_н.з.. ≥ I_н.дв..

- по номінальному струмові плавкої вставки запобіжника I_{нвст..з..} ≥ I _р.дв..

де ,U_{н.з.. –}номінальна напруга запобіжника;

I_{н.з –} номінальний струм запобіжника;