Характеристика электропривода
Вопрос №1.
Механической характеристикойрабочей машины называетсязависимость момента сопротивления рабочей машины от частоты вращения вала рабочей машины.
Мс =f(ωм), где Мс — момент сопротивления рабочей машины, Н ∙ м; ωм —угловая скорость, рад/сек, ω=π∙ n /30, где n — частота вращения, об/мин.
Эмпирическая формула (1) позволяет описать механические характеристики
большинства машин:
Мс =М0 +(Мсн - М0) (ω/ ωн)x (1)
где, М0 — начальный момент сопротивления при ω = 0;
Мсн —номинальный момент сопротивленияпри ωн;
ω — текущее значение угловой скорости, соответствующее текущему значению момента.
Если х = 0,то получаем механическую характеристику, не зависящую от скорости, для которой М= Мсн (рис. 1.2). Такая характеристика у подъемных кранов,лебедок.К этой группе могут быть отнесены механизмы, у которых основноесопротивление создают силы трения (навозоуборочные транспортеры, кормораздатчики, шнеки, конвейеры, барабаны сушилок, триеры).
Рис. 1.2. Механические характеристики рабочих машин:
1 — при х = 0; 2 — при х = 1; 3 — при х = 2;
4 — при х = - 1
При х = 1 получается линейно-возрастающая характеристика (для машин, у которых основные сопротивлениясоздаются силами трения совместно с аэродинамическими (молотилки, дробилки кормов, лесопильные рамы, зерноочистительные машины). Иногда такая характеристика называется генераторной, так как она присуща генераторам постоянного тока независимого возбуждения при постоянной нагрузке.
Если х = 2, томомент сопротивления пропорционален квадрату угловой скорости.Такая характеристика называется вентиляторной. Так изменяется момент сопротивления вентиляторов, компрессоров, центробежных насосов, сепараторов, пневматических транспортеров и других механизмов,принцип работы которых основан на законах аэро-и гидродинамики.
Если х = -1, получаетсянелинейно спадающая характеристика, для которой момент сопротивления изменяется обратно пропорционально скорости, а мощность остается постоянной (металлорежущие станки, у которых с увеличением подачи угловая скорость вращения деталей уменьшается.)
Вопрос №2
Механической характеристикой асинхронного двигателя называют зависимость момента развиваемого двигателем, от частоты вращения вала двигателя.
М = f(ω);(1) М = f(n); (2) М = f(s); (3)
ω = f(М); (4) n = f(М);(5) s = f(М); (6)
Все шесть формул являются математической записью механической характеристики.
Скольжение показывает разность между скоростями магнитного поля и ротора, зависит от активного и индуктивного сопротивления обмотки ротора.
Вопрос №3
Механической характеристикой асинхронного двигателя называют зависимость момента развиваемого двигателем, от частоты вращения вала двигателя.
М = f(ω);(1) М = f(n); (2) М = f(s); (3)
ω = f(М); (4) n = f(М);(5) s = f(М); (6)
Все шесть формул являются математической записью механической характеристики.
Скольжение показывает разность между скоростями магнитного поля и ротора, зависит от активного и индуктивного сопротивления обмотки ротора.
Вопрос №4.
В зависимости от характера изменения нагрузки во времени различают продолжительный, кратковременный, повторно-кратковременный режимы работы рабочих машин. Номинальным режимом электрической машины называют режим работы, для которого машина предназначена предприятием-изготовителем. ГОСТ на электрические машины предусматривает восемь номинальных режимов работы электродвигателей.
Номинальный режим указывают на заводском щитке условными обозначениями S1, S2, S3и т. д.
Основные номинальные режимы работы электродвигателей:
продолжительный — S1, кратковременный — S2, повторно-кратковременный—S3, перемежающийся—S6 .
Дополнительные номинальные режимы: повторно-кратковременный с частым пуском S4, повторно-кратковременный с частыми пусками и электрическим торможением S5, перемежающийся с частыми реверсами S7, перемежающийся режим с изменением частоты вращения S8.
Продолжительный режим (S1) характеризуется тем, что температура всех частей электродвигателя при работе с постоянной нагрузкой достигает установившегося значения. Температуру считают установившейся, если в течение часа работы она увеличивается не более чем на одни градус. Такое состояние в электродвигателе наступает при работе с постоянной нагрузкой в течение времени, равным 4T. Следовательно, при времени работы, равным 4Т и больше, режим работы продолжительный.
tp ≥ 4T- выражение определяющеережим S1
Т- постоянная времени нагрева, мин. tp –время работы,мин.
Вопрос №5.
В зависимости от характера изменения нагрузки во времени различают продолжительный, кратковременный, повторно-кратковременный режимы работы рабочих машин. Номинальным режимом электрической машины называют режим работы, для которого машина предназначена предприятием-изготовителем. ГОСТ на электрические машины предусматривает восемь номинальных режимов работы электродвигателей.
Номинальный режим указывают на заводском щитке условными обозначениями S1, S2, S3и т. д.
Основные номинальные режимы работы электродвигателей:
продолжительный — S1, кратковременный — S2, повторно-кратковременный—S3, перемежающийся—S6 .
Дополнительные номинальные режимы: повторно-кратковременный с частым пуском S4, повторно-кратковременный с частыми пусками и электрическим торможением S5, перемежающийся с частыми реверсами S7, перемежающийся режим с изменением частоты вращения S8.
Продолжительный режим (S1) характеризуется тем, что температура всех частей электродвигателя при работе с постоянной нагрузкой достигает установившегося значения. Температуру считают установившейся, если в течение часа работы она увеличивается не более чем на одни градус. Такое состояние в электродвигателе наступает при работе с постоянной нагрузкой в течение времени, равным 4T. Следовательно, при времени работы, равным 4Т и больше, режим работы продолжительный.
tp ≤ 4T- выражение определяющеережим S2 .
t0 ≥4T0 (t0-время паузы,мин , Т0 постоянная времени охлаждения, мин)
Т- постоянная времени нагрева, мин. tp –время работы,мин
В кратковременном режиме двигатели могут быть рассчитаны на стандартную продолжительность рабочего периода 10, 30, 60, 90 мин. ПВ=0
Вопрос №6.
В зависимости от характера изменения нагрузки во времени различают продолжительный, кратковременный, повторно-кратковременный режимы работы рабочих машин. Номинальным режимом электрической машины называют режим работы, для которого машина предназначена предприятием-изготовителем. ГОСТ на электрические машины предусматривает восемь номинальных режимов работы электродвигателей.
Номинальный режим указывают на заводском щитке условными обозначениями S1, S2, S3и т. д.
Основные номинальные режимы работы электродвигателей:
продолжительный — S1, кратковременный — S2, повторно-кратковременный—S3, перемежающийся—S6 .
Дополнительные номинальные режимы: повторно-кратковременный с частым пуском S4, повторно-кратковременный с частыми пусками и электрическим торможением S5, перемежающийся с частыми реверсами S7, перемежающийся режим с изменением частоты вращения S8.
Продолжительный режим (S1) характеризуется тем, что температура всех частей электродвигателя при работе с постоянной нагрузкой достигает установившегося значения. Температуру считают установившейся, если в течение часа работы она увеличивается не более чем на одни градус. Такое состояние в электродвигателе наступает при работе с постоянной нагрузкой в течение времени, равным 4T. Следовательно, при времени работы, равным 4Т и больше, режим работы продолжительный.
tp ≤ 4T- выражение определяющеережим S3 .
t0 ≤ 4T0 (t0-время паузы,мин , Т0 постоянная времени охлаждения, мин)
Т- постоянная времени нагрева, мин. tp –время работы,мин
При повторно-кратковременном режиме(S3) кратковременные периоды нагрузки чередуются с непродолжительными периодами отключения двигателя. При этом tp< 4Т; tп < Т0, то есть ни в одном из периодов температура не достигает установившегося значения, но среднее ее значениеυус устанавливается неизменным.
Повторно-кратковременный режим характеризуется относительной продолжительностью рабочего периода ε и длительностью цикла tц = tp+ tп:
Относительная продолжительность рабочего периода, выраженная в процентах, называется относительной продолжительностью включения и обозначается ПВ%. Номинальной длительностью цикла считают 10 мин.
Дополнительные номинальные режимы: повторно-кратковременный с частым пуском S4, повторно-кратковременный с частыми пусками и электрическим торможением S5, перемежающийся с частыми реверсами S7, перемежающийся режим с изменением частоты вращения S8.
При повторно-кратковременном режиме(S3) кратковременные периоды нагрузки чередуются с непродолжительными периодами отключения двигателя. При этом tp< 4Т; tп < Т0, то есть ни в одном из периодов температура не достигает установившегося значения, но среднее ее значениеυус устанавливается неизменным.
Повторно-кратковременный режим характеризуется относительной продолжительностью рабочего периода ε и длительностью цикла tц = tp+ tп:
Относительная продолжительность рабочего периода, выраженная в процентах, называется относительной продолжительностью включения и обозначается ПВ%. Номинальной длительностью цикла считают 10 мин.
Для режима S3 выпускаются двигатели стандартной продолжительностью включения ПВ 15, 25, 40, 60, %.
Вопрос №7.
Выбор мощности двигателя для продолжительного режима. S1
Если момент и мощность рабочей машины не изменяется, то должен быть выбран двигатель с номинальной мощностью Рн, равной мощности нагрузки с учетом потерь в трансмиссии:
где ηт — к.п.д. трансмиссии.
Нагрузка на валу электродвигателя может периодически изменяться (рис 1), тогда также периодически будут меняться потери в двигателе и его температура.
Выбор мощности двигателя для продолжительного режима. S1 при переменной нагрузке определяют методом средних потерь или методом эквивалентных величин.Чаще пользуются методом эквивалентных величин, как более простым.
Расчет ведут в такой последовательности:
М, Нм |
t, с |
М1 |
М2 |
t1 |
t2 |
t3 |
Повторение цикла |
Рис - 1
1)Определяем режим работы электропривода.
Для этого найдем время работы установки:
(мин)
Далее из таблицы выбираем для двигателей значение постоянного нагрева ТН= мин. и сравниваем время работы с 4ТН , время работы больше 4Т, то режим S1 tр › 4ТН:
2) методом эквивалентных величин определяют эквивалентный момент
3) Определяют мощность машины эквивалентную
4)Определяют мощность двигателя эквивалентную
5) Выбираем предварительно двигатель.
Номинальная мощность двигателя должна быть равна или несколько больше эквивалентной мощности:
Выбранный двигатель по нагреву проверяют по условиям пуска и на перегрузочную способность.
Вопрос №8.
Выбор мощности двигателя для кратковременного режима. S2
Если момент и мощность рабочей машины не изменяется, то должен быть выбран двигатель с номинальной мощностью Рн, равной мощности нагрузки с учетом потерь в трансмиссии:
где ηт — к.п.д. трансмиссии.
Нагрузка на валу электродвигателя может периодически изменяться,(2) тогда также периодически будут меняться потери в двигателе и его температура.
М, Нм |
t, с |
М1 |
М2 |
t1 |
t2 |
t3 |
Повторение цикла |
Рис - 2
Выбор мощности двигателя для кратковременного режима. S2 при переменной нагрузке определяют методом средних потерь или методом эквивалентных величин.Чаще пользуются методом эквивалентных величин, как более простым.
Расчет ведут в такой последовательности:
1)Определяем режим работы электропривода.
Для этого найдем время работы установки:
(мин)
Время паузы больше t0 ≥ 4Т0 Это условия режима S2
Далее из таблицы выбираем для двигателей значение постоянной времени нагрева ТН= мин. и сравниваем время работы с 4ТН , время работы меньше 4Т, и время паузы больше 4Т, то режим S2 tр › 4ТН:
2) методом эквивалентных величин определяют эквивалентный момент
3) Определяют мощность машины эквивалентную
4)Определяют мощность двигателя эквивалентную
5) Выбираем предварительно двигатель, по мощности и времени работы
Номинальная мощность двигателя РН должна быть равна или несколько больше эквивалентной мощности РЭ, время работы номинальное tн должно быть равно или несколько больше расчетного tр
tн ≥ tр
Далее выбранный двигатель по нагреву проверяют по условиям пуска и на перегрузочную способность.
Вопрос №9
Выбор мощности двигателя для повторно-кратковременного режима. S3
Если момент и мощность рабочей машины не изменяется, то должен быть выбран двигатель с номинальной мощностью Рн, равной мощности нагрузки с учетом потерь в трансмиссии:
где ηт — к.п.д. трансмиссии.
Нагрузка на валу электродвигателя может периодически изменяться,(3) тогда также периодически будут меняться потери в двигателе и его температура.
М, Нм |
t, с |
М1 |
М2 |
t1 |
t2 |
t3 |
Повторение цикла |
Рис - 3
Выбор мощности двигателя для повторно-кратковременного режима. S3 при переменной нагрузке определяют методом средних потерь или методом эквивалентных величин.Чаще пользуются методом эквивалентных величин, как более простой.
Расчет ведут в такой последовательности:
1)Определяем режим работы электропривода.
Для этого найдем время работы установки и сравним с 4Т (время за которое заканчиваются переходные процессы)
(мин)
tр ≤ 4Т
Время паузы меньше 4Т0 t0 ≤ 4Т0 Это условия режима S3
Далее из таблицы выбираем для двигателей значение постоянной времени нагрева ТН= мин. и сравниваем время работы с 4ТН , время работы меньше 4Т, и время паузы меньше4Т0, то режим S3
2) методом эквивалентных величин определяют эквивалентный момент
3) Определяют мощность машины эквивалентную
4) Определяют мощность двигателя эквивалентную
5)Определим продолжительность включений в относительных единицах
где: - время паузы по диаграмме 9.1.
При выборе двигателей мощность их принимают равной мощности нагрузки при соответствующей относительно продолжительности работы.
Если относительная продолжительность рабочей машины отличается от стандартной, делается пересчет по выражению
где Р, ε — мощность и относительная продолжительность работы машины;
εн — стандартная продолжительность работы.
6) Выбираем предварительно двигатель, по мощности и продолжительности включения ПВ %.
Номинальная мощность двигателя РН должна быть равна или несколько больше мощности Р, ПВн% номинальное должно быть равно или несколько больше расчетного ПВ%.
ПВн% ≥ ПВ%
Далее выбранный двигатель проверяют по условиям пуска и на перегрузочную способность.
Вопрос №10.
Электромагнитные пускатели предназначены для дистанционного и автоматического управления трехфазными асинхронными двигателями с номинальным током до 200 А (100 кВт). Их применяют также для дистанционного управления трехфазными электронагревательными, осветительными и облучательными установками.
Основные части электромагнитного пускателя — электромагнит переменного тока с прямоходовым якорем, контакты мостикового типа, замыкающие и размыкающие блок-контакты. Для управления пускателями применяют двухкнопочные или трехкнопочные посты.
Промышленность изготовляет электромагнитные пускатели серий ПМЛ и ПМА. Они установлены в пластмассовом корпусе, состоящем из двух частей, скрепленных винтами.
Электромагнитный привод пускателя имеет Ш-образный сердечник и якорь. На крайних полюсах сердечника установлены короткозамкнутые витки. Намагничивающая катушка расположена на средней укороченной части сердечника и несколько выступает над ним, что создает дополнительную силу тяги. Катушка фиксируется выступами верхней части корпуса.
Якорь связан с пластмассовой траверсой, на которой установлены подвижные главные контакты мостикового типа и нажимные пружины, обеспечивающие нажатие контактов. Неподвижные контакты установлены в пластмассовом корпусе контактора, они разделены перегородками и закрыты крышкой. В крышках контакторов большой мощности размещаются деионные дугогасительные камеры. При отключении катушки якорь с траверсой перемещается в исходное положение под действием возвратных пружин.
Электромагнитные пускатели представляют собой комплексные устройства, в состав которых, кроме прямоходового контактора, входят электротепловое реле и защитный кожух.
Для пуска трехфазных электродвигателей на два направления вращения изготовляют реверсивные пускатели, которые состоят из двух нереверсивных, смонтированных в общем кожухе и снабженных механической блокировкой, исключающей одновременное включение.
В конструкции пускателей ПМЛ предусмотрена возможность присоединения приставки ПКЛ из двух или четырех дополнительных блокировочных контактов или приставки ПВЛ с контактами, переключающимися с выдержкой времени.
Пускатели ПМЛ изготовляют на номинальные токи от 10 до 200 А семи размеров, различными по исполнению в зависимости от степени защиты, категории размещения и т. п. Все эти особенности закодированы в буквенно-цифровом обозначении пускателя, состоящем из букв, характеризующих серию, и шести цифр.
Примерно такой же код у пускателей единой серии ПМА.
Электромагнитные пускатели выбирают с учетом степени защиты и климатического исполнения, по номинальному току контактов главной цепи и номинальному напряжению. Все пускатели можно устанавливать в сети напряжением 380 В.
Следует иметь в виду также то обстоятельство, что катушки электромагнитных пускателей могут быть разными по их номинальному напряжению. Чаще их изготовляют на напряжение 380 и 220 В, но они могут быть изготовлены и на другое стандартное напряжение переменного или постоянного тока. Например, катушки пускателей ПМЛ изготовляют также на напряжения 24, 48, 60, 110 и 220 В постоянного тока и напряжения 24, 36, 127 и 660 В при частоте переменного тока 50 Гц.
Пускатели надежно работают при переменном напряжении в пределах (0,85...1,05) Uн.
Расчет и выбор магнитного пускателя для управления электродвигателем производится по условию.
1) Uн.п ≥ Uс
2) Iн.п ≥ Iдл
где: Uн.п, Uс - напряжение магнитного пускателя, напряжение сети, В;
Iн.п , Iдл – номинальный ток магнитного пускателя, номинальный ток линии, А.
По таблице выбирают магнитный пускатель указывая марку и ток магнитного пускателя. ПМЛ-121002, Iн.п. = 10А.
Выбранный пускатель проверяют по условию коммутации:
3) Iн.п ≥ Iпуск/6
где Iпуск – максимальный пусковой ток двигателя, А;
Iн.п – номинальный ток магнитного пускателя, А.
Если неравенство не выполняется, то выбирают пускатель на ступень выше.
Вопрос №11.
Электротепловые реле предназначены для защиты электродвигателей от недопустимого перегрева при длительных перегрузках.
Основной рабочий орган теплового реле - биметаллическая пластина, которая при нагреве изгибается и переводит контактную систему в отключенное состояние. Пластина состоит из двух прочно соединенных между собой разнородных металлов, которые обладают различными коэффициентами линейного расширения при нагреве.
Биметаллическая пластина упирается в верхний конец пружины. Нижний конец пружины давит на выступ пластмассовой колодки, которая может поворачиваться вокруг оси. Подвижный контактный элемент и неподвижный замкнуты. При увеличении тока до значения, превосходящего допустимое, нагревательный элемент сообщает биметаллической пластине такое количество тепла, что она изгибается и занимает крайнее положение, в это же положение переходит и верхний конец пружины. Создаваемая пружиной сила давит на выступ колодки, поворачивая ее против часовой стрелки. Контакты размыкаются. Упоры ограничивают движение пластины и пружины.
Возврат реле в исходное положение самопроизвольное или при помощи кнопки самовозврата.
В сельском хозяйстве встречаются тепловые реле типа ТРН, которые выпускаются двух величин на ток 10 А и 25 А. Они выпускаются двухполюсными с постоянными или сменными нагревательными элементами, комплектуются с магнитными пускателями ПМЕ.
Электротепловые реле типа РТЛ комплектуются с магнитными пускателями ПМЛ, выпускаются на напряжение 660 В. Реле РТЛ имеют температурную компенсацию, механизм ускоренного срабатывания при обрыве фазы, регулятор силы тока, размыкающие и замыкающие контакты или один размыкающий, ручной возврат. Выпускаются трех величин: 25, 80, 200 А.
В основе выбора теплового реле лежит соответствие номинального тока его нагревательного элемента номинальному току двигателя.
Расчет и выбор теплового реле для защиты от токов перегрузок.
1) Uн.т.р ≥ Uс
2) Iн.т.р ≥ Iдл
3) Iн.т.рас ≥ Iдл
где: Uн.п, Uс - напряжение теплового реле, напряжение сети, В;
Iн.т.рас. , Iдл – номинальный ток теплового расцепителя реле, номинальный ток линии, А;
Iн.т.р – номинальный ток теплового реле, А.
Из таблицы выбираем тепловое реле указывая тип РТЛ-101204, среднее значением силы тока Iср.т.р= 6,8А и пределами регулирования силы тока несрабатывания (5,5…8,0)А.
Вопрос №12.
Предохранители наиболее дешевые и простые из аппаратов, предназначенных для защиты электрической цепи и оборудования от токов короткого замыкания. Включающим элементом в предохранителе служит легкоплавкая проволока или пластина — плавкая вставка, перегорающая при определенном значении тока в течение определенного времени.
Номинальным током предохранителя называют ток, равный наибольшему из номинальных токов плавких вставок, предназначенных к установке в данном предохранителе.
Номинальным током плавкой вставки Iвст называют ток (указанный заводом-изготовителем), при котором вставка должна работать длительно, не расплавляясь и не нагреваясь выше допустимой температуры (60...70°С).
Зависимость полного времени отключения тока от отношения значения тока I, протекающего через вставку, к номинальному току вставки (Iвст) называется защитной характеристикой плавкой вставки.
С учетом старения плавкую вставку калибруют так, чтобы при токе I= (1,25 ... 1,5) Iвст она не сгорела, а при максимальном I = (1,6... 2,1) Iвст сгорала за 2...1 ч. При кратности тока 3 плавкая вставка должна сгореть за 1 с.
Плавкая вставка, выбранная по условиям пуска, не защищает двигатель от опасных для него небольших длительных перегрузок.
Номинальный ток плавкой вставки по первому условию определяется по значению длительного расчетного тока электроприемника или линии Iдл из соотношения:
Iвст ≥ Iдл
И по второму условию:
где — значение пускового тока, А;
— коэффициент, значение которого зависит от продолжительности и частоты пусков; при редких пусках с продолжительностью до 10 с
= 2,5, и
- при продолжительности более 10с (тяжелые условия пуска).
Для цепей, питающих группу электроприемников, ток плавкой вставки по условию
где — пусковой ток наибольшего электродвигателя или группы одновременно включаемых электродвигателей, А;
— длительный расчетный ток остальных электродвигателей, А.
Типы предохранителей. ПН-2 предохранитель неразборный на ток до 630 А, состоит из фарфорового корпуса, внутри которого находится плавкая вставка в виде медной пластины с оловянным шариком, пространство которой заполняется кварцевым песком. Корпус закрывается плоскими крышками через асбестовую прокладку. При коротком замыкании песок металлизируется, после чего предохранитель не пригоден для дальнейшей работы.
ПР-2 – предохранитель выпускается на ток до 1000 А. Разборный, состоит из цилиндрического фибрового корпуса, по торцам закрывается цилиндрическими резьбовыми крышками. Внутри предохранителя цинковая плавкая вставка в виде пластины неравномерного сечения. Пластина перегорает в месте наименьшего сечения. Фибра выделяет газ при высокой температуре и гасит дугу.
Вопрос №13.
Автоматические выключатели используют для нечастых пусков трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, защиты двигателей и электрических установок от недопустимых перегрузок и токов короткого замыкания.
Автоматические выключатели различаются: по числу полюсов (одно-, двух- и трехполюсныс); роду тока (переменного и постоянного); типу расцепителя (тепловой, электромагнитный, комбинированный) и по номинальному току.
Автоматы серии АП50Б выпускаются с регулируемыми электромагнитными и тепловыми расцепителями (исполнение МТ), только тепловыми (Т) и только электромагнитными (М) расцепителями в двух и трехполюсном исполнении на номинальные токи уставок от 1,6 до 63 А.
Автоматический выключатель состоит из следующих узлов: коммутирующего устройства, дугогасительных камер, механизма свободного расцепления и расцепителей. Кожух объединяет основание, на котором смонтированы все части автомата, и крышку. Коммутирующее устройство состоит из неподвижных и подвижных контактов.
Механизм свободного расцепления обеспечивает мгновенное размыкание контактов с постоянной скоростью, не зависящей от скорости движения кнопки отключения. Тепловые расцепители срабатывают с обратно зависимой от тока выдержкой времени. Электромагнитные расцепители срабатывают мгновенно при токах, больших токах уставки (на 15%). Гибкие проводники соединяют подвижные контакты с тепловыми расцепителями, которые, в свою очередь, соединены с электромагнитными расцепителями.
Держатели подвижных контактов монтируются на изоляционной траверсе, кинематически связанной с механизмом свободного расцепления и кнопками «включение» и «отключение». Контакты каждого полюса заключены в дугогасительную камеру. Гашение дуги в камере происходит в результате ее дробления поперечными стальными пластинамии деионизации.
Расцепители при срабатывании воздействуют на общую для всех полюсов отключающую рейку. Механизм свободного расцепления срабатывает, и все полюса автомата одновременно размыкаются.
Автомат имеет приспособление для регулировки тока уставки. Перемещением рычага ток уставки может быть уменьшен до номинального тока следующей по шкале уставки с точностью до 20%. Например, уставку на 25 А можно снизить до 16 А, а уставку с 17 А до 10 А и т. д.
Электромагнитные расцепители снабжены указателем, позволяющим за счет сжатия пружины увеличить ток срабатывания до 40%.
Ток уставок электромагнитных, комбинированных и тепловых расцепителей автоматических выключателей выбирают по следующим выражениям.
1. Номинальный ток электромагнитного или комбинированного расцепителя автоматических выключателей Iэ выбирают по длительному расчетному току линии:
Iэ ≥ Iдл.
2. Ток срабатывания отсечки электромагнитного или комбинированного расцепителя Iср.э проверяется по максимальному пусковому току линии
Iср.э ≥ 1,25 Iпуск.
Для ответвления к одиночному электродвигателю максимальный кратковременный ток линии равен пусковому току электродвигателя.
3. Ток срабатывания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой характеристикой, обратно зависимой от тока:
Iср.р ≥ 1,25 Iдл.
4. Номинальный ток защищаемого от перегрузок теплового расцепителя автомата выбирается только по длительному расчетному току линии.
Iн ≥ Iдл.
Вопрос № 14.
В основе действия устройств защитного отключения (УЗО) лежит принцип ограничения продолжительности протекания тока через тело человека при непреднамеренном прикосновении его к элементам установки, находящейся под напряжением.
Другим важным свойством УЗО является его способное осуществлять защиту от возгорания и пожаров из-за возможных повреждений изоляции, неисправностей электропроводки и электрооборудования.
Например, ток в 500 мА, протекающий через горючие материалы, способен вызвать их возгорание.
Основным узлом УЗО является дифференциальное устройство, которое постоянно измеряет разницу между величиной тока на входе и выходе цепи. Если эта разница отлична от нуля, значит, существует утечка тока. В большинстве УЗО в качестве датчика тока используются дифференциальные трансформаторы тока. Пороговый элемент выполняется или на чувствительных магнитоэлектрических реле прямого действия, или на электронных компонентах.
При отсутствии тока утечки (дифференциального тока) в силовой цепи по проводникам, проходящим через окно магнитопровода трансформатора тока, протекает рабочий ток нагрузки. Проводники, проходящие сквозь окно магнитопровода, образуют встречно включенные обмотки дифференциального трансформатора тока, по которым протекают токи I1 и I2, которые равны в нормальном режиме(I1 — ток, протекающий по направлению к нагрузке, I2 — ток, протекающий от нагрузки).
Равные токи во встречно включенных обмотках наводят в магнитопроводе равные встречно направленные магнитные потоки Ф1, и Ф2 Таким образом, результирующий магнитный поток равен нулю, и ток во вторичной обмотке трансформатора также равен нулю.
В случае прикосновения человека к открытым токоведущим частям или корпусу электроприемника, на который произошел пробой изоляции, по фазному проводнику через УЗО кроме тока нагрузки I1, протекает дополнительный ток утечки — I△, являющийся для трансформатора дифференциальным. Таким образом, в фазном проводнике протекает ток I1+ I△, а в нулевом проводнике – ток I2= I1. Во вторичной обмотке трансформируется дифференциальный ток вызванный нескомпенсированным магнитным потоком. Ели этот ток превышает значение уставки порогового елмента, последний срабатывает и воздействует на исполнительный механизм . Исполнительный механизм, состоящий из пружины привода, спускового механизма и группы силовых контактов, размыкает цепь нагрузки.
Для контроля работоспособности УЗО предназначена цепь. тестирования. При нажатии кнопки «Тест» искусственно создается отключающий дифференциальный ток. Срабатывание УЗО при этом означает, что оно исправно.
По конструкции УЗО разделяются на два типа;
• УЗО функционально не зависящие от напряжения питания (электромеханические). В них источником энергии. необходимой для отключения поврежденной цепи, является сам сигнал — дифференциальный ток;
• УЗО, функционально зависящие от напряжения питания (электронные). Их механизм для выполнения отключения нуждается в энергии, получаемой от контролируемой} сети либо от внешнего источника.
Выбор УЗО для защиты персонала при прямом прикосновении и при токах утечки производится по дифференциальному току утечки УЗО I∆n и по току нагрузки. Ток нагрузки рассчитывается аналогично току нагрузки автоматического выключателя. Дифференциальный ток УЗО рассчитывается как сумма токов нагрузки и длинны линии. Из расчета, что на 1 А нагрузки приходится 0,4 мА тока утечки и на 1 м провода кабеля 0,01 мА тока утечки. Например при длине группы от УЗО до потребителя L =15 метров, расчётный ток нагрузки Iном = 20А.
Тогда расчетный фоновый ток определится следующим образом:
Ток утечки, приходящийся на 1А нагрузки составляет 0,4мА.
I∆nА = Iн 0,4 = 20
0,4 = 8 мА
Ток утечки, приходящийся на 1м линии от УЗО до двигателя составляет 0,01мА.
I∆nL = L 0,01 = 15
0,01 = 0,15 мА
Суммарный фоновый ток составит
∑ I∆n = I∆nА + I∆nL = 8 + 0,15 = 8,15 мА
Дифференциальный ток утечки УЗО должен быть больше расчётного в
три раза.
I∆n = ∑I∆