Добавил:

Parenek777 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Ростовский Государственный Университет Путей Сообщения

Предмет:

Безопасность жизнедеятельности

Файл:

Безопасность жизнедеятельности в условиях производства. Расчеты. Практикум. 2019

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

15.03.2026

Размер:

7.06 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 / 1711 12 13 14 15 16 17 > Следующая >>>

101

Принцип работы автомата с электромагнитным расцепителем можно упрощенно пояснить с помощью схемы, изображенной на рис. 7.3. В результате нажатия включающей кнопки или поворота соответствующей рукоятки подвижный контакт 1 автомата замыкается и удерживается во включенном состоянии защелкой 2, по электрической цепи протекает ток I. Проходя по обмотке 3 электромагнитного расцепителя, ток I создает втягивающее усилие F, стремящееся притянуть якорь 4 к сердечнику 5 электромагнита. Однако этому притяжению противодействует пружина 6, которая одновременно обеспечивает и надежное сцепление защелки.

Рис. 7.3. Принцип работы автомата с электромагнитным расцепителем

Как только ток I достигает установленного значения, равного току срабатывания (установки) расцепителя Iуст.эм, втягивающее усилие F электромагнита преодолевает сопротивление пружины, якорь притягивается к сердечнику, рычаг 7 поворачивается по часовой стрелке и освобождает защелку. Под действием пружины 8 контакт размыкается, и цепь тока автоматически прерывается, т. е. происходит выключение автомата.

Особенностью автоматов с электромагнитными расцепителями является их безынерционность, благодаря чему они способны осуществлять мгновенное отключение электроустановок без выдержки времени (токовую отсечку). При использовании автомата в системе защитного зануления (система TN) эта особенность является существенным достоинством, так как способствует выполнению требований ПУЭ [13] к быстродействию защиты при коротких замыканиях.

В автоматах с тепловым расцепителем основным элементом, осуществляющим выключение автомата при токовых перегрузках, является биметаллическая пластина – элемент, состоящий из двух жестко соединенных между собой пластин, выполненных из металлов с разными коэффициентами теплового линейного расширения. При токовых перегрузках оба элемента биметаллической пластины нагреваются и удлиняются. Но поскольку коэффициенты теплового линейного расширения у них разные, то один из элементов удлиняется больше другого. В результате этого биметаллическая пластина изгибается и, воздействуя на механизм свободного расцепления, освобождает защелку, что приводит к выключению автомата.

102

Особенностью автоматов с тепловыми расцепителями является их тепловая инерционность, из-за которой их выключение происходит не мгновенно, а с задержкой времени. Причем чем больше токовая перегрузка, тем быстрее возрастает температура биметаллической пластины, тем быстрее она изгибается и производит отключение автомата. Таким образом, тепловые расцепители, так же как и плавкие предохранители, имеют обратно зависимую от тока временную характеристику, что позволяет избежать ложных отключений электроустановок при кратковременных токовых перегрузках (например, при пусковых токах электродвигателей).

В автоматах с комбинированным расцепителем имеется и электромагнитный элемент, и биметаллическая пластина. Такие автоматы позволяют осуществлять и токовую отсечку (мгновенное срабатывание) при коротких замыканиях, и отключение электроустановок с обратно зависимой от тока выдержкой времени при токовых перегрузках, не допуская при этом ложного отключения при кратковременных перегрузках, не опасных для электроустановок (например, при пуске электродвигателей).

Для выбора автоматов используются следующие их технические характеристики:

номинальное напряжение автомата (UА) – напряжение, соответствующее наибольшему номинальному напряжению электрических сетей,

вкоторых разрешается применять данный автомат;

номинальный ток автомата (IА) – наибольший ток, на который рассчитаны токоведущие части и контакты автомата, равный наибольшему из номинальных токов расцепителя;

номинальный ток расцепителя автомата (магнитного Iэм, теплового

Iт или комбинированного Iкомб) – наибольший ток, на который рассчитан расцепитель автомата для длительной работы, не вызывающий срабатывания расцепителя;

ток уставки (срабатывания) расцепителя (Iуст.эм, Iуст.т) – наименьший ток, при котором срабатывает расцепитель автомата.

Типы применяемых в настоящее время автоматов весьма разнообразны, и их технические характеристики приведены в соответствующих справочниках и каталогах. Технические данные некоторых автоматов представлены в табл. 7.2 [17].

			Таблица 7.2
	Технические данные автоматов серии А3100

	Номинальный ток	Комбинированный расцепитель
Тип автомата
		Номинальный ток	Ток установки мгновенно-
	автомата IА, А	Номинальный ток	Ток установки мгновенно-
	автомата IА, А	Iкомб, А	го срабатывания Iуст.эм, А
		Iкомб, А	го срабатывания Iуст.эм, А
1	2	3	4
	15	15	150
А3110	20	20	200
	25	25	250

103

			Окончание табл. 7.2

1	2	3	4
	30	30	300
	40	40	400
	50	50	500

	60	60	600
	80	80	800
	100	100	1000

	120	120	840
А3130	140	140	1000
А3130	170	170	1200
	170	170	1200

	200	200	1400

7.6 Расчет требуемых параметров и выбор аппаратов защиты

1 Выбор плавких вставок предохранителей осуществляется с учетом противоречивых условий. С одной стороны, плавкая вставка должна в возможно короткое время отключить электроустановку при коротком замыкании, и чем меньше ее номинал, тем быстрее и надежнее произойдет ее отключение. С другой стороны, плавкая вставка должна обеспечить нормальный режим работы электроустановки и не допускать отключения при кратковременных перегрузках (например, при запуске электрических двигателей с короткозамкнутым ротором). В этих случаях чем выше номинал плавкой вставки, тем надежнее будет работа приемника электрической энергии. Однако, учитывая, что пусковой режим длится кратковременно, а плавкая вставка обладает тепловой инерционностью, с целью повышения чувствительности защиты допускается перегрузка плавкой вставки, при которой она за время пуска не успевает перегореть.

Поэтому для защиты электродвигателей с пусковыми токами выше номинальных плавкая вставка выбирается из условия

I		Iпуск	,	(7.1)
	пл

где Iпл – требуемый ток плавкой вставки предохранителя, А; Iпуск – пусковой ток потребителя, А;

α – коэффициент перегрузки плавкой вставки, учитывающий ее инерционность.

Для защиты электроустановок, пусковой ток которых не превышает номинального (трансформаторов, электрических двигателей с фазным ротором, осветительной нагрузки и др.) плавкая вставка выбирается по номинальному току электроустановки:

Iпл Iн,

(7.2)

где Iн – номинальный ток приемника электрической энергии, А.

104

2 Выбор автомата для включения, выключения и защиты электроустановки производится таким образом, чтобы его номинальный ток IА был равен или несколько больше тока, длительно протекающего через его контакты и токоведущие части:

IА Iн,

(7.3)

где IА – номинальный ток автомата, А;

Iн – номинальный ток электроустановки, А.

Выбрав из условия (7.3) серийный автомат, необходимо проверить, чтобы во избежание ложных отключений номинальные токи его расцепителей были не меньше длительно протекающего через них тока электроустановки:

I	н.эм
	н.эм

I	н

I	н.т	I	н

I	н.комб
	н.комб

I	н

(7.4)

Кроме того, во избежание ложных отключений при кратковременных токовых перегрузках (например, при пуске электродвигателя) необходимо убедиться, что ток уставки электромагнитного расцепителя автомата (токовой отсечки) Iуст.эм больше пускового тока Iпуск электродвигателя:

I	уст.эм

I	пуск

(7.5)

7.7 Исходные данные для выбора аппаратов защиты электроустановок

1 Вид приемника электрической энергии: электрический двигатель (с короткозамкнутым или фазным ротором), трансформатор (трехфазный, двухфазный, однофазный), электрическая печь (трехфазная, двухфазная, однофазная) и т. д.

2 Номинальные параметры приемников электрической энергии: напряжение, мощность, коэффициент мощности. Для электрических двигателей с короткозамкнутым ротором кроме указанных параметров – коэффициент полезного действия электрического двигателя, кратность пускового тока.

3 Вид аппарата защит для защиты приемника электрической энергии: плавкий предохранитель, тип автоматического выключателя.

7.8 Последовательность расчета и выбора номинальных токов плавких вставок предохранителей

1 Определяется номинальный ток приемника и электрической энергии, т.е. ток, который он потребляет из сети в длительном установившемся режиме, работая с номинальной нагрузкой.

Номинальный ток трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым или фазным ротором (рис. 7.4) определяется по формуле

Iн		P 1000		,	(7.4)


	3 Uл		cos
	3 Uл		cos

105

где P – номинальная мощность на валу электродвигателя, кВт;

Uл – номинальное линейное напряжение (напряжение между фазами) сети, В;

cos − номинальный коэффициент мощности, показывающий, какая часть полной мощности, потребляемой электродвигателем из сети, идет на выполнение полезной работы;

− номинальный коэффициент полезного действия электродвигателя.

Пр

Рис. 7.4. Трехфазный электродвигатель

Номинальные параметры электродвигателей приводятся в их технических характеристиках. Коэффициенты мощности и коэффициенты полезного действия электродвигателей, приведенные в технических характеристиках, обычно лежат в пределах: cos = 0,7…0,9,

= 0,75…0,95.

Номинальный ток трехфазного трансформатора определяется по формуле

I		1000S
	н	3	U

				л

(7.7)

где S – полная номинальная мощность трансформатора (активная и реактивная), потребляемая из сети, кВА;

Uл – номинальное линейное напряжение сети, В.

Номинальный ток двухфазной электроустановки, включенного между двумя фазами (рис. 7.5), определяется по формулам:

I		1000S
	н	U

			л

или	Iн	1000Р			,
		U	л	cos

(7.8)

(7.9)

где S – полная номинальная мощность, потребляемая электроустановкой из сети, кВА;

106

P – активная номинальная мощность, потребляемая электроустановкой из сети, кВт;

Uл – номинальное линейное напряжение сети, В;

cos − номинальный коэффициент мощности потребителя.

Рис. 7.5. Двухфазный электроприемник

Номинальный ток однофазного электроустановки, включенного между фазным и нулевым рабочим проводником (рис. 7.6), определяется по формулам:

или

	I			1000S
		н		U
				U
I			1000Р
I	н		U cos
	н

(7.10)

(7.11)

где S – полная номинальная мощность, потребляемая электроустановкой из сети, кВА;

P – активная номинальная мощность, потребляемая электроустановкой из сети, кВт;

U – номинальное фазное напряжение сети, В;

cos – номинальный коэффициент мощности электроустановки.

Рис. 7.6. Однофазный электроприемник

Для асинхронных электрических двигателей с короткозамкнутым ротором определяется пусковой ток по формуле:

107

где

I	пуск
	пуск

I	пуск	К	I	н	,
	пуск	п		н

пусковой ток электродвигателя, А;

(7.12)

I	н

К		п

номинальный ток электродвигателя, А; коэффициент краткости пускового тока, показывающий, во

сколько

раз пусковой ток электродвигателя превышает номинальный ток:

п 4 7 для асинхронных электродвигателей с короткозамкну-

тым ротором;

К	п	1,5 2,5
	п

для асинхронных электродвигателей с фазным рото-

ром.

2 Для электродвигателей с короткозамкнутым ротором определяется требуемое значение тока плавкой вставки по формуле

I	тр	I	пуск	,
I				,

	пл

(7.13)

где − коэффициент перегрузки плавкой вставки, учитывающий допускаемую кратковременную токовую перегрузку.

Согласно опытным данным значения коэффициента принимаются равными:

= 2,5 – для электродвигателей, запускаемых в холостую (легкие условия пуска);

= 1,6…2,0 – для электродвигателей, запускаемых под нагрузкой (тяжелые условия пуска).

3 По требуемому значению тока плавкой вставки

	I	тр
	I	пл
		пл

для электриче-

ских двигателей с короткозамкнутым ротором или по номинальным токам других потребителей, не имеющих пусковых токов, выбираются предохранители с ближайшими большими стандартными значениями номинальных токов плавких вставок Iпл (см. табл. 7.1).

4 Определяется требуемое значение тока плавкой вставки

	I	тр
	I	пл
		пл

для

защиты группы электроустановок.

Требуемый ток плавкой вставки для защиты группы электроустановок не имеющих пусковых токов, определяется как сумма номинальных токов защищаемых электроустановок:

где

n
Iнi
i 1

		n
I	тр		I		,	(7.14)
I	пл		I	нi	,	(7.14)
	пл			нi
		i 1

сумма номинальных токов всех защищаемых электроустано-

вок, А.

Требуемый ток плавкой вставки для защиты группы электроустановок, пусковые токи которых превышают номинальные, определяется из условия, что электроустановки, имеющие наибольший пусковой ток, запускаются, а все остальные работают в номинальном режиме:

108

где Iпуск – n 1

Iнi i 1

		n 1
	Iпуск	Iнi
	тр	i 1	,	(7.15)
	Iпл		,	(7.15)

наибольший пусковой ток электроустановки в группе, А;
	сумма номинальных токов всех электроустановок без учета

запускаемого, А;– коэффициент запаса плавкой вставки для запускаемой электро-

установки.

Для обеспечения селективности защиты номинальный ток плавкой вставки для защиты группы электроустановок должен быть как минимум на ступень выше каждого из номинальных токов плавких вставок в группе

где

Iпл

пе, А.

тр	Iплi
Iпл	Iплi	,	(7.16)

наибольшее значение номинального тока плавкой вставки в груп-

7.9 Последовательность расчета и выбора автоматических выключателей

1 Определяется номинальный ток электроустановки по формулам

(7.6)…(7.11).

2 Для электрического двигателя с короткозамкнутым ротором определяется пусковой ток по формуле (7.12).

3 По номинальному току электроустановки выбирается автоматический выключатель (см. табл. 7.2).

7.10Пример расчета номинальных токов плавких вставок

ивыбора предохранителей

Произвести расчет и выбрать плавкие предохранители для защиты электроустановок, изображенных на однолинейной электрической схеме сети (рис. 7.7).

Рис. 7.7. Однолинейная электрическая схема сети

109

								Таблица 7.3
				Исходные данные

		Мощность потребителей электрической энергии, кВт
Трехфазные электрические двигатели с короткозамкнутым ро-							Двух-		Однофаз-
				тором			фазные		ные
Насос	Вентилятор		Токарный станок	Сверлильный станок	Центрифуга	Компрессор	Сварочный трансформатор		Понижающий траснформатор
7,5	4,0		6,5	2,2	15,0	20,0	28,0		2,4

2 Определяем номинальные токи потребителей

–трехфазные потребители:

–двухфазные потребители:

–однофазные потребители:

Iн					P 1000		, А;

					Uл cos
			3
			3
I			P 1000			, А;
I	н		U		cos	, А;
	н
				л
				л
I			P 1000			, А;
I		н	U		cos	, А;
		н

где P – номинальная мощность на валу электродвигателя, кВт;

Uл – номинальное линейное напряжение (напряжение между фазами) сети, В;

− номинальный коэффициент полезного действия электродвигателя.

I		н1

I	н3



7,5 1000
1,73 380 0,8
6,5 1000
1,73 380 0,8

17,83 0,8

15,45 0,8

А;

I			4 1000
I	н2
	н2	1,73 380 0,8
		1,73 380 0,8
			2,2 1000
н4			380 0,8
н4		1,73
		1,73

9,5

0,8

5,23

0,8

А;

I	н5

1,73

15 1000		35,65	А;
		35,65	А;
380 0,8 0,8
	28 1000	92,1 А;
н7	380 0,8	92,1 А;
н7

I	н6
	н6
	I	н8
		н8

20 1000 1,73 380 0,8 0,8

2,4 1000 13,6

220 0,8

47,54

А.

А;

3 Определяем пусковые токи для двигателей с короткозамкнутым ротором по формуле (7.12):

Iпуск Кп Iн , А,

где Iн номинальный ток электродвигателя, А;

Кп краткость пускового тока для двигателей с короткозамкнутым ротором Кп 4 7 .

110

Iпуск1 5 17,83 89,15	А;	Iпуск2 5 9,5 47,5 А; Iпуск3 5 15,45 77,25
Iпуск4 5 5,23 26,15 А; Iпуск5 5 35,65 178,25				А;
	I	пуск6	5 47,54 237,7А.
		пуск6

А;

5 Определяем требуемое значение номинального тока плавкой вставки. Для двигателей с короткозамкнутым ротором определяем расчетные

значения номинальных токов плавких вставок по формуле (7.13)

	I	тр
	I	пл
		пл

где − коэффициент перегрузки каемую кратковременную токовую

I	пуск	,
		,

плавкой вставки, учитывающий допусперегрузку:

= 2,5 – для электродвигателей, запускаемых вхолостую (легкие условия пуска);

= 1,6…2,0 – для электродвигателей, запускаемых под нагрузкой (тяжелые условия пуска).

Для трансформаторов

	I	тр
	I	пл
		пл

I	н

I	тр	89,15	35,66

	пл1	2,5

А;

I	тр	47,5	19

	пл2	2,5

А;

I	тр	77,25	30,9

	пл3	2,5

А;

I	тр	26,15	10,46

	пл4	2,5

А;

тр

178,25

71,3

А;

тр

237,7

95,08

пл5

2,5

пл6

2,5

тр

92,1

А;

тр

13,6

А.

пл7

пл8

А;

6 По требуемому значению номинального тока плавкой вставки для защиты электродвигателя с короткозамкнутым ротором и номинальным током остальных электроустановок по табл. 7.1 выбираем предохранители с ближайшими большими значениями номинальных токов плавких вставок:

Пр. 1 – тип ПН2-100 с номинальным током плавкой вставки Iпл1 40 А;

Пр. 2 – тип НПН 60М с номинальным током плавкой вставки

I	пл2

А;

Пр. 3	– тип НПН 60М с номинальным током плавкой вставки Iпл3 35 А.
Пр. 4	– тип НПИ 15 с номинальным током плавкой вставки Iпл4 15 А.

Пр. 5 – тип ПН2-100 с номинальным током плавкой вставки I Пр. 6 – тип ПН2-100 с номинальным током плавкой вставки I Пр. 7 – тип ПН2-100 с номинальным током плавкой вставки I Пр. 8 – тип НПИ 15 с номинальным током плавкой вставки

пл5

А.

пл6 100 А.

пл7 100 А.

Iпл8 15 А.

7 Определяем требуемое значение номинального тока плавкой вставки для защиты группы электроустановок по формуле (7.15):

			n 1
		Iпуск	Iнi	237,7	17,83 9,5 15, 45 5, 23 35,65
I	гр		i 1	237,7	17,83 9,5 15, 45 5, 23 35,65	128,54 А.
	гр		i 1
	пл				2,5
					2,5

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 / 1711 12 13 14 15 16 17 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете Безопасность жизнедеятельности

#
15.03.20267.06 Mб0Безопасность жизнедеятельности в условиях производства. Расчеты. Практикум. 2019.pdf
#
15.03.20263.35 Mб0Безопасность жизнедеятельности в ЧС. Учеб пособ. 2022.pdf
#
15.03.20261.54 Mб0Безопасность жизнедеятельности. Под ред. Е.П. Чубарь. 2017.pdf
#
15.03.20266.73 Mб0Безопасность жизнедеятельности. Под ред. И.Г. Переверзева. 2017.pdf
#
15.03.20266.21 Mб0Безопасность жизнедеятельности. Учеб. пособ. 2-е изд. 2019.pdf
#
15.03.2026883.64 Кб0Исслед электромагнитных излучений от перс компьютеров. К лаб раб. 2021.pdf