Характеристика электропривода

Вопрос №1.

Механической характеристикойрабочей машины называетсязависимость момента сопротивле­ния рабочей машины от частоты вращения вала рабочей машины.

Мс =f(ω_м), где Мс — момент сопротивле­ния рабочей машины, Н ∙ м; ω_м —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 +(М_сн - М₀) (ω/ ω_н)^x (1)

где, М₀ — начальный момент сопротивления при ω = 0;

М_сн —номинальный момент сопротивленияпри ω_н;

ω — текущее значение угловой скорости, соответству­ющее текущему значению момента.

Если х = 0,то получаем механическую характеристику, не зависящую от скорости, для которой М= М_сн (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.

t_p ≥ 4T- выражение определяющеережим S1

Т- постоянная времени нагрева, мин. t_p –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.

t_p ≤ 4T- выражение определяющеережим S2 .

t₀ ≥4T₀ (t_0-время паузы,мин , Т₀ постоянная времени охлаждения, мин)

Т- постоянная времени нагрева, мин. t_p –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.

t_p ≤ 4T- выражение определяющеережим S3 .

t₀ ≤ 4T₀ (t_0-время паузы,мин , Т₀ постоянная времени охлаждения, мин)

Т- постоянная времени нагрева, мин. t_p –время работы,мин

При повторно-кратковременном режиме(S3) кратковремен­ные периоды нагрузки чередуются с непродолжительными перио­дами отключения двигателя. При этом t_p< 4Т; t_п < Т₀, то есть ни в одном из периодов температура не достигает установившегося значения, но среднее ее значениеυ_ус устанавливается неизменным.

Повторно-кратковременный режим характеризуется относительной продолжительностью рабочего периода ε и длительностью цикла t_ц = t_p+ t_п:

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 t_p< 4Т; t_п < Т₀, то есть ни в одном из периодов температура не достигает установившегося значения, но среднее ее значениеυ_ус устанавливается неизменным.

Повторно-кратковременный режим характеризуется относительной продолжительностью рабочего периода ε и длительностью цикла t_ц = t_p+ t_п:

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 η_т — 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 Т_Н= мин. и сравниваем время работы с 4Т_{Н ,} время работы больше 4Т, то режим S1 t_р › 4Т_Н:

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 η_т — 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 Т_Н= мин. и сравниваем время работы с 4Т_{Н ,} время работы меньше 4Т, и время паузы больше 4Т, то режим S2 t_р › 4Т_Н:

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 Р_Н должна быть равна или несколько больше эквивалентной мощности Р_Э, время работы номинальное t_н должно быть равно или несколько больше расчетного t_р

tн ≥ t_р

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 η_т — 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)

t_р ≤ 4Т

Время паузы меньше 4Т₀ t₀ ≤ 4Т₀ Это условия режима S3

Далее из таблицы выбираем для двигателей значение постоянной времени нагрева Т_Н= мин. и сравниваем время работы с 4Т_{Н ,} 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;

ε_н — стандартная продолжительность работы.

6) Выбираем предварительно двигатель, по мощности и продолжительности включения ПВ %.

Номинальная мощность двигателя Р_Н должна быть равна или несколько больше мощности Р, ПВ_н% номинальное должно быть равно или несколько больше расчетного ПВ%.

ПВ_н% ≥ 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) U_н.

Расчет и выбор магнитного пускателя для управления электродвигателем производится по условию.

1) U_н.п ≥ U_с

2) I_н.п ≥ I_дл

где: U_н.п, U_с - напряжение магнитного пускателя, напряжение сети, В;

I_н.п , I_дл – номинальный ток магнитного пускателя, номинальный ток линии, А.

По таблице выбирают магнитный пускатель указывая марку и ток магнитного пускателя. ПМЛ-121002, I_н.п. = 10А.

Выбранный пускатель проверяют по условию коммутации:

3) I_н.п ≥ I_пуск/6

где I_пуск – максимальный пусковой ток двигателя, А;

I_н.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) U_н.т.р ≥ U_с

2) I_н.т.р ≥ I_дл

3) I_н.т.рас ≥ I_дл

где: U_н.п, U_с - напряжение теплового реле, напряжение сети, В;

I_{н.т.рас.} , I_дл – номинальный ток теплового расцепителя реле, номинальный ток линии, А;

I_н.т.р – номинальный ток теплового реле, А.

Из таблицы выбираем тепловое реле указывая тип РТЛ-101204, среднее значением силы тока I_ср.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 I_вст 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 (I_вст) называется защитной характеристикой плав­кой вставки.

С учетом старения плавкую вставку калибруют так, чтобы при токе I= (1,25 ... 1,5) I_вст она не сгорела, а при максималь­ном I = (1,6... 2,1) I_вст 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 I_дл из соотношения:

I_вст ≥ I_дл

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 I_э выбирают по длительному расчетному току линии:

I_э ≥ I_дл.

2. Ток срабатывания отсечки электромагнитного или комби­нированного расцепителя I_ср.э проверяется по максимальному пусковому току линии

I_ср.э ≥ 1,25 I_пуск.

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:

I_ср.р ≥ 1,25 I_дл.

4. Номинальный ток защищаемого от перегрузок теплового расцепителя автомата выбирается только по длительному расчетному току линии.

I_н ≥ I_дл.

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 I_ном = 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_∆