Предохранители

Вопросы и ответы

Введение

Любая электрическая сеть, а также электрооборудование нуждаются в защите от так называемых перегрузок по току, т.е коротких замыканий и токов перегрузки. Самым простым и дешевым решением этой проблемы являются предохранители (далее предохранители).

Предохранитель — это коммутационное электротехническое устройство, предназначенное для отключения защищаемой цепи путем разрушения специально предназначенных для этого токоведущих частей под действием тока, превышающего определенное значение. (ГОСТ 17703-72, пункт 25)

Таким образом, как следует из определения, предохранитель — это устройство, имеющее в своем составе специально заданную токопроводящую часть — плавкий элемент, через который проходит электрический ток от источника питания к потребителю, и если значение этого тока превышает заданное значение, под его воздействием разрушается плавкий элемент, тем самым разрывая электрическую цепь, что предотвращает повреждение защищаемой электрической цепи и электрооборудования.

То есть предохранитель – это одноразовое устройство, в отличие от автоматического выключателя, его нельзя включать после срабатывания. Его можно использовать повторно только после замены так называемой плавкой вставки, в состав которой входит упомянутый выше плавкий элемент.

В зависимости от назначения предохранители могут иметь разные виды конструкции:

  1. слаботочные вставки (для защиты небольших электроприборов до 6 ампер)
  2. вилка (для защиты электрических цепей в автомобилях)
  3. пробковый (встречается в жилом секторе, до 63 ампер)
  4. нож (до 1250 ампер)
  5. кварц
  6. газовая генерация

Определение значения номинального напряжения

Номинальное напряжение предохранителя — это рабочее напряжение переменного или постоянного тока. Для надлежащей защиты любой системы напряжение предохранителя должно быть не ниже напряжения системы. Согласно IEC (Международной электротехнической комиссии), переменное напряжение при испытании предохранителей должно соответствовать 110% номинального напряжения с коэффициентом мощности 10-20%.

Согласно североамериканским стандартам (UL) достаточно, чтобы все предохранители были испытаны при их номинальном напряжении с коэффициентом мощности 15-20%. Вот почему большинство продуктов BUSSMANN имеют маркировку с двумя номинальными напряжениями (рис. 1).

Если два предохранителя установлены последовательно, каждый из них должен быть рассчитан на максимально возможное напряжение в цепи. Указанные напряжения переменного тока для предохранителей BUSSMANN действительны для частот 45-1000 Гц.

Процесс прерывания на более низких частотах аналогичен процессу в цепи постоянного тока. При частотах ниже 45 Гц необходимо произвести поправку на номинальное напряжение по графику, приведенному на рис. 2.

Определение значения номинального тока предохранителя

Номинальный ток предохранителя – это действующее значение тока, который предохранитель способен пропускать в течение длительного времени без ухудшения характеристик и выхода температуры за допустимые пределы. Для корректной работы предохранителя необходимо правильно выбрать значение номинального тока.

Это зависит как от параметров защищаемой цепи, так и от многих внешних факторов. При высоких температурах окружающей среды прочность предохранителя следует увеличить, а при низких температурах или при принудительном воздушном охлаждении — уменьшить.

На эту величину также влияют частота тока, плотность тока в зоне контакта, атмосферное давление (на высотах более 2000 м над уровнем моря), а также продолжительность и частота воздействия токов перегрузки. Все эти параметры связаны с номинальным током предохранителя по следующей формуле:

In = Ib/(Kt × Ke × Kv × Kf × Ka × Kb),
где In — номинальный ток предохранителя;

Ib — действующий максимальный ток нагрузки в цепи, работающей длительное время;

Kt – температурный коэффициент воздуха;

Ke – коэффициент контактной плотности тока;

Kv – коэффициент воздушного потока;

Kf – коэффициент текущей частоты;

Ка – коэффициент высоты;

Kb – постоянная (const) нагрузка предохранителя.

В технической документации Bussmann номинальный ток предохранителей указан для температуры окружающей среды 20 °C.

Однако в реальных условиях эксплуатации температура может отличаться от этого значения. Повышение температуры среды, например в закрытой установке или в случае близости к теплонагруженным элементам, заставляет выбирать предохранитель с большим номиналом, так как для расплавления перемычки требуется меньше тепла.

И наоборот, снижение температуры окружающей среды требует использования предохранителя с меньшей силой тока. График для определения поправочного коэффициента в зависимости от температуры окружающей среды для типового быстродействующего предохранителя показан на рисунке четыре.

Таким образом, если температура окружающей среды составляет ок. 60 °С, поэтому при токе в цепи 100 А следует использовать предохранитель номиналом 100 А/0,8 = 125 А. Для оценки влияния воздуха используют различные эмпирические формулы и зависимости.

Для принудительного воздушного охлаждения предохранителей со скоростью потока 2-10 м/с допускается применять предохранитель меньшей мощности. Из графика на рис. 5 видно, что уже при расходе воздуха 2 м/с для цепи с максимальным током 1100 А следует использовать предохранитель с номинальным током 1000 А.

Следует отметить, что поток воздуха должен браться непосредственно из блока предохранителей,
не крыльчатка. Быстродействующие взрыватели достигаются увеличением плотности тока в шейках плавких элементов, что вызывает сильный нагрев корпуса взрывателя. Поэтому сечение и длина токоведущих стержней оказывают большое влияние на свойства предохранителя.

Около 70 % тепла, выделяемого предохранителем, отводится через шины. Поэтому увеличение сечения может увеличить номинальный ток на несколько процентов. Bussmann рекомендует плотность тока на сборных шинах 1,3 А/мм2 (согласно IEC 60269, часть 4, плотность тока может находиться в диапазоне 1–1,6 А/мм2).

Если фактическая плотность тока на сборных шинах больше этого значения, номинал предохранителя следует увеличить с помощью коэффициента, определяемого по графику, приведенному на рис. 6.

Например, прямоугольный предохранитель на 200 А устанавливается на сборную шину сечением 100 мм2. Плотность тока в этом случае 200/100 = 2 А/мм2. Для выполнения требования 1,3 А/мм2 рекомендуемое сечение стержня должно составлять 200/1,3 = 154 мм2. Фактический размер шин 100/154 = 65% от рекомендуемого значения.

Определив по графику коэффициент Ке, получим номинальный ток предохранителя 200/0,94 = 213 А. Если обе присоединяемые шины не равны, коэффициент Ке можно рассчитать по формуле: Ке = (Ке1 + Ке2) / 2. Предохранители, работающие в высокочастотных цепях, требуют особого внимания.

В таких условиях их пропускная способность по току может быть снижена из-за возникновения скин-эффекта и эффекта близости токоведущих элементов предохранителя. Скин-эффект выражается в увеличении плотности тока от центра к поверхности проводника. Это связано с явлением смещения тока в проводнике под действием собственного магнитного поля.

Эффект близости выражается в сдвиге плотности тока из-за действия тока в соседних проводниках. Оба этих индуктивных эффекта создают неравномерное распределение тока по сечению проводника, что приводит к повышенному тепловыделению. Для их учета вводится поправочный коэффициент на текущую частоту Кф, определяемый по графику, приведенному на рис. 7.

Из графика видно, что для тока 100 А при частоте 10 кГц следует использовать предохранитель 100/0,7 = 143 А. При использовании предохранителей, например в горах, ухудшается конвекционное охлаждение из-за уменьшения плотности атмосферы .

Поэтому на высотах более 2000 м над уровнем моря используется коэффициент высоты, рассчитываемый по формуле: Ка = (1 — (h — 2000) / 20000), где h — высота в метрах над уровнем моря. Так, на высоте 5000 ми цепь с током 85 А следует использовать предохранитель номиналом 85/(1 — (5000 — 2000)/20000) = 100 А.

Постоянная (const) нагрузка предохранителя Кб определяется на основании технического описания взрывателя. Это зависит от материала корпуса предохранителя. Так, для фарфоровых предохранителей значение равно 1, а для стеклопластикового корпуса — 0,8.

Типы плавких предохранителей

По назначению и конструкции предохранители бывают следующих типов:

  • Вилочные погрузчики (в основном используются для защиты электропроводки и приборов в автомобилях);
  • Со слаботочными вставками для защиты электроприборов с током потребления до 6 ампер;
  • Пробковые (устанавливаются в щитах в жилых домах, рассчитаны на ток защиты до 63 ампер);
  • Нож (используется в промышленности для защиты сетей с током потребления до 1250 ампер);
  • Генерация газа;
  • Кварц.

Рассмотренная в статье технология ремонта предназначена для восстановления вилок, со слаботочными вставками, предохранителями пробкового и ножевого типа.

Трубчатые плавкие предохранители

Трубчатый взрыватель представляет собой стеклянную или керамическую трубку, закрытую на концах металлическими колпачками, которая соединена калиброванной по диаметру проволокой, проходящей внутри трубки. Внешний вид трубчатых предохранителей вы можете увидеть на картинке.

Проволока приваривается к колпачкам точечной сваркой или припаивается припоем. В предохранителях, рассчитанных на очень большие токи, полость внутри трубки часто заполняют кварцевым песком.

Автомобильные плавкие предохранители

Предохранители в автомобилях редко выходят из строя. Обычно только в тех случаях, когда оборудование выходит из строя. Чаще всего когда перегорают лампочки. Дело в том, что при обрыве нити накаливания лампочки образуется вольтовая дуга, нить накала перегорает и становится короче, резко уменьшается сопротивление и многократно возрастает сила тока.

Бывает, что предохранитель в машине перегорает при залипании дворников. Реже встречается при коротких замыканиях в проводах. На фото вы видите широко используемые автомобильные пластинчатые (вилочные) предохранители. Под каждым предохранителем указан ток защиты в амперах.

Перегоревший предохранитель в автомобиле следует заменить предохранителем того же номинала, но его также можно отремонтировать, заменив перегоревший провод на медный провод соответствующего диаметра.

Напряжение бортовой сети автомобиля значения не имеет. Самое главное – соблюдение тока защиты. Если сложно определить номинал перегоревшего автопредохранителя, можно воспользоваться цветовым кодом.

Влияние перегрузок

Максимальный ток Imax, которому может подвергаться предохранитель, зависит от продолжительности и частоты импульсов перегрузки. По длительности перегрузки их делят на две категории:
• перегрузки продолжительностью более 1 с;
• перегрузки длительностью менее 1 с.

В таблице приведены основные рекомендации по определению максимально допустимого тока перегрузки Imax. Ток плавления получают из времятоковой характеристики предохранителя. Типичные примеры циклов нагрузки, включая токи перегрузки, показаны на рис. 8.

Возьмем, к примеру, предохранитель на 200 А, который подвергается перегрузке в 300 А 3-5 раз в день, каждый по 5 секунд. Для этого типа предохранителя находим по времятоковой кривой, что ток плавления It, соответствующий времени перегрузки 5 с, составит 600 А. По таблице определяем, что для этого типа предохранителя ток максимально возможный ток перегрузки 60% × 600 = 360 А.

Это означает, что данный предохранитель выдерживает временные перегрузки до 360 А. Таким образом, выбранный предохранитель на 200 А, подвергаемый перегрузке 300 А в течение 5 с 3-5 раз в сутки, сработает правильно.

Циклические нагрузки

Циклическая нагрузка, приводящая к преждевременному выходу из строя предохранителей, определяется закономерными и неравномерными изменениями тока нагрузки. При этом параметры тока должны достигать значений, приводящих к деформации элементов предохранителя. Во избежание этого при выборе предохранителя добавляется определенный запас прочности.

Поскольку установить общее правило для всех ситуаций невозможно, используется дополнительный коэффициент G, который определяется опытным путем. В большинстве случаев достаточно следующего значения коэффициента G = 1,6.

При выборе предохранителя необходимо проверить, достаточен ли запас прочности в условиях периодической импульсной нагрузки. Для этого необходимо определить ток предохранителя Det по времятоковой характеристике предохранителя. В качестве аргумента принимается длительность одного импульса из цикла.

Затем по графику (рис. 9) найти коэффициент циклических пульсаций В. Здесь в качестве аргумента используется период импульсов Т. Чтобы предохранитель надежно выполнял свои функции, допустимое значение импульсного тока должно быть меньше произведения тока плавления It на коэффициент B:

Предполагая, что параметры ухудшения отсутствуют, примем коэффициент G равным 1,6. Мы получили
I > Irms × G = 107 × 1,6 = 171 А.

После первой оценки в этом случае достаточно предохранителя на 200 А. Теперь давайте проверим запас прочности для фактора B. Длительность импульса (рис. 10) 120 с.По времятоковой характеристике (рис. 11) определяем ток плавления It за 120 с.Он равен 440 А.

Затем по графику (рис. 10) вычисляем период цикла Т. Он равен 120 с + 15 мин = 17 мин. По графику (рис. 12) определяем коэффициент В для 17 минут. Коэффициент В равен 0,32. Проверим выполнение условия надежности при работе с заданной циклической нагрузкой. Умножая коэффициент В на ток плавления, получаем 440×0,32 = 141 А, что меньше импульсного тока 150 А.

Значит, при такой циклической нагрузке предохранитель на 200 А не будет иметь достаточного запаса прочности. Стоимость залога должна быть увеличена. Осуществляя такие проверки, можно добиться гарантии длительной работы взрывателя в условиях импульсно-циклического нагружения.

Иногда в результате расчетов оказывается, что показатель тепловой энергии I2t предохранителя становится больше, чем у защищаемого устройства, например, IGBT-модуля. В этом случае предохранитель не сможет выполнять возложенные на него функции.

В таких ситуациях стоит немного уменьшить запас прочности предохранителя, либо при значительном снижении прочности нужно выбрать другую модель предохранителя. Помимо выбора основных параметров предохранителя, рассмотренных выше и являющихся определяющими, существуют и другие критерии, такие как конструкция, тип контактов, наличие индикации тура и так далее

Устройство и принцип работы

Конструкция и принцип действия всех предохранителей схожи и имеют лишь незначительные отличия в зависимости от условий эксплуатации и параметров сети, для защиты которой они предназначены. Здесь мы рассмотрим предохранительное устройство ножевого типа.

Контактные ножи механически и электрически соединяют плавкую вставку с основанием предохранителя. Они изготавливаются из меди или медного сплава с покрытием из олова или серебра и необходимы для включения предохранителя в электрическую цепь путем установки их в специальные держатели.

Индикатор работы (указатель) позволяет быстро определить перегоревшие предохранители.

При повышенной жесткости пружины индикатора он также может служить ударным сигнальным устройством для приведения в действие микровыключателей — для включения сигнальных и управляющих цепей, или разъединения — для отключения питания всей сети для предотвращения ее работы в разомкнутой фазе режим (на двух фазах), который необходим для защиты некоторых видов электрооборудования, например электродвигателей.

Защитные кожухи имеют планки для захвата унифицированными рукоятками — специальным приспособлением для снятия и установки предохранителей. Вместе с керамическим корпусом они образуют огнеупорную оболочку для электрической дуги.

Плавкий элемент выполнен в виде перфорированной медной или серебряной ленты. Конфигурация плавкого элемента может быть различной и определяется номинальным током и напряжением. Количество перфораций (перетяжек) определяется рабочим напряжением предохранителя исходя из правила — одна перетяжка ~ 100 В рабочего напряжения.

Керамический изолятор предотвращает выход горячих газов и жидкого металла в окружающую среду. Он изготовлен из высококачественной технической керамики и должен выдерживать очень высокие температуры и внутреннее давление в выключенном состоянии.

Оловянный припой наносится в виде шарика на плавкую вставку и представляет собой растворитель металлической меди. Вставка вплавляется в олово при меньшем значении тока и температуре в 2–3 раза ниже температуры плавления самой меди. Наличие такого жестяного шарика улучшает защиту предохранителя от перегрузки.

Кварцевый песок – действует как среда дуги. В момент срабатывания предохранителя (перегорания предохранителя) может возникнуть дуговой разряд, так называемая электрическая дуга, этот разряд ионизирует воздух (газ) внутри предохранителя, что в свою очередь поддерживает горение дуги. Пока горит дуга, через предохранитель течет ток.

Именно кварцевый песок препятствует образованию дуги и делает невозможным горение, сплавляется с материалом плавкого элемента, песок образует стеклообразный материал — фульгурит, обеспечивающий надежный разрыв в электрической сети благодаря своей высокой изоляционные свойства.

Кварцевый песок не применяют в слаботочных (вилочных, пробковых) предохранителях, так как образование дуги в них невозможно.

Как было сказано выше, принцип работы всех предохранителей одинаков. Предохранитель, а точнее его плавкая вставка, специально сконструирован таким образом, что является самым слабым звеном защищаемой им электрической цепи.

В случае аварийного режима (короткое замыкание или перегрузка) плавкая вставка перегорает, тем самым разрывая цепь и предотвращая последующее разрушение более ценных элементов электрической цепи большим током в аварийном режиме (сверхток).

Основные электрические характеристики

  1. Номинальное напряжение Un – это напряжение, при котором гарантируются параметры отключения.
  2. Номинальный ток In — это значение тока, которое предохранитель может пропускать длительное время при заданных условиях без повреждения.
  3. Предельная отключающая способность — это максимальный потенциальный ток короткого замыкания, при котором предохранитель может отключиться, не разрушая его.
  4. Интеграл Джоуля I2t — это характеристика предохранителя, определяющая, какое количество энергии предохранитель способен пропустить через себя до отключения тока короткого замыкания.

Для предохранителя стандарт определяет характеристику I2t (см рис. 2) как кривую, которая дает максимальное значение I2t как функцию потенциального тока при заданных условиях эксплуатации

I2t определяет количество энергии, прошедшей через плавкую вставку во время обычных испытаний на ток короткого замыкания. Характеристика позволяет комплексно оценить коммутационное сопротивление устройства при прохождении через него определенного количества энергии.

  1. Потери тока являются произведением падения напряжения и номинального тока при установившемся тепловом режиме.
  2. Температурная зависимость рабочего тока (см рис. 3).

Если плавкие вставки рассчитаны на непрерывную полную нагрузку при умеренной температуре окружающей среды, может потребоваться уменьшить номинальный ток. Коэффициент такого снижения указывается производителем в эксплуатационной документации с учетом всех условий эксплуатации.

Повышение средней температуры окружающей среды приводит к относительно небольшому увеличению температуры перегрева.

Повышение средней температуры окружающей среды приводит к некоторому, обычно незначительному, снижению условно-расплавных и нерасплавных токов.

Если повышение средней температуры воздуха вокруг плавкой вставки вызвано пуском двигателя, номинальный ток этой плавкой вставки не должен уменьшаться.

  1. Характеристика дальности отключения.

Наиболее важной и информативной характеристикой предохранителя является характеристика диапазона срабатывания плавкой вставки (временно-токовая характеристика) (см рис. 4), которая представляет собой кривую зависимости фактического времени срабатывания от ожидаемого переменного/постоянного тока при заданных условиях срабатывания

Из рисунка видно, что плавкое соединение с номинальным током 0,25 А при токе 0,6 А сработает за 10 секунд, а при токе 1 А скорость срабатывания составит ок. 0,004 с.

Временные характеристики плавких вставок бывают нескольких типов. Тип времятоковой характеристики указывается в маркировке (см главу 3. Маркировка).

Времятоковая характеристика имеет досадное свойство, заключающееся в том, что она дается для «заданных условий срабатывания», что в первую очередь относится к температуре окружающей среды. Поэтому, чтобы узнать время срабатывания при других температурах, необходимо учитывать поправочные коэффициенты, указанные производителем в эксплуатационной документации.

Читайте также: 15 маркировок на автоматических выключателях — что означают, расшифровка надписей ABB, Schneider Electric, Legrand, IEK

Маркировка предохранителей

В соответствии с ГОСТ 17242-86 маркировка предохранителей (см рис. 5) содержит следующие данные:

  • а) товарный знак изготовителя;
  • б) обозначение серии (типа, исполнения) предохранителя или его каталожный номер;
  • в) номинальный ток;
  • г) номинальное напряжение постоянного и переменного тока с указанием рода тока;
  • д) характеристика диапазона отключения (временно-токовая характеристика)*;
  • д) трещиноемкость;
  • г) размер;
  • и) обозначение стандарта или технических условий на предохранитель конкретной серии или типа.

* Для идентификации по этому параметру плавкие вставки маркируются двумя латинскими буквами.

Первая буква обозначает предельное значение:

  • а — отключающая способность в частях диапазона токов срабатывания, гарантирует надежную защиту оборудования от токов короткого замыкания;
  • б — отключающая способность во всем диапазоне токов отключения, гарантируют надежную защиту оборудования от токов перегрузки и коротких замыканий.

Вторая буква описывает тип защищаемого оборудования (характеристику или категорию):

  • Г — общего применения;
  • L — защита кабелей и распределителей;
  • М — защита электродвигателей;
  • R — защита полупроводниковых приборов.

Выбор плавкого предохранителя

В соответствии с ГОСТ МЭК 60269-1-2016 номинальный ток предохранителя следует выбирать из следующего диапазона: 2; четыре; 6; 8; 10; 12; шестнадцать; 20; 25; 32; 35; 40; 50; 63; 80; одна сотня; 125; 160; 200; 250; 314; 400; 500; 630; 800; 1000, 1250 А.

Максимальное напряжение в системе не должно превышать 110 % от номинального напряжения предохранителя. При постоянном напряжении, полученном выпрямлением переменного напряжения, пульсации не должны вызывать колебаний более чем на 5 % выше или на 9 % ниже среднего значения 110 % номинального напряжения.

Для предохранителей с номинальным напряжением 690 В максимальное напряжение сети не должно превышать 105% номинального напряжения предохранителя.

ГОСТ Р 50571.4.43-2012 предписывает согласование между проводниками и устройствами защиты от перегрузок, заключающееся в обеспечении соблюдения следующих условий:

Ib ≤ In ≤ Iz(1)

I2≤ 1,45 Из(2)

Ib – ток нагрузки; Iz — длительная нагрузочная способность кабеля; In — номинальный ток защитного устройства; — ток, обеспечивающий эффективную работу устройства защиты в течение определенного времени.

Если в качестве защитного устройства используется плавкий предохранитель, формула (2) будет иметь вид:

1,6In≤ 1,45Iz или In≤ 0,9Iz

так как по ГОСТ IEC 60269-1-2016 ток 1,6In является условным током срабатывания предохранителя.

Поэтому для выполнения защиты от перегрузки с помощью предохранителя необходимо обеспечить следующее:

Ib≤In≤0.9Iz

Реализация селективности

В соответствии с ГОСТ 31196.2.1-2012 для предохранителей типа гГ для обеспечения селективности должно выполняться соотношение не менее 1,6:1 к номиналу следующего предохранителя.

Селективность предохранителей типа aM обеспечивается входным предохранителем gG.

Для других типов низковольтных предохранителей, а также высоковольтных предохранителей селективность защиты определяется исходя из характеристик устройств в документации изготовителя.

Условие селективности для предохранителей с t<0,01 (преддуговое время): нижний порог I2t (время до начала плавления плавкого предохранителя или время до перегорания) следующего предохранителя должен быть больше верхнего порога I2t предыдущего предохранителя (плавка) время и эксплуатация).

Пример выбора предохранителей для защиты кабельных линии

Рассчитаем предохранители для следующей цепи

Определяем расчетные токовые нагрузки для каждого кабеля по формулам:

  • Для однофазной сети:

Iр=P/UФ*cosφ

  • Для трехфазной сети:

Iр=P/√3*Uл*cosφ

куда:

  • P — Расчетная мощность сети, в ваттах (как определить расчетную мощность бытовой сети, читайте здесь.);
  • Uph — Фазное напряжение, в вольтах (напряжение между фазой и нейтралью);
  • Ul — Линейное напряжение, в вольтах (напряжение между двумя фазами);
  • cosφ — коэффициент мощности — отношение активной мощности к полной мощности (при отсутствии данных принимается равным: от 0,95 до 1 — для бытовых электрических сетей (обычно 1); от 0,75 до 0,85 — для промышленных электрических сетей);

Примечание: ток сети можно рассчитать с помощью нашего калькулятора тока сети.

Так как сеть в нашем случае однофазная (220 вольт), то токовая нагрузка на кабель №4 (Iб4) составит:

Ib4=P/Uf*cosφ=4000/220*1=18,2 А

По указанному выше диапазону номинальных токов предохранителей выбираем предохранитель FU4 с номинальным током (In4) 20 А.

В соответствии с таблицей длительно допустимых токов (см табл. 1.3.6 ПУЭ) принимаем сечение жил кабеля № 4 мм2 и выбираем кабель типа ВВГ 3×2,5 (длинный) -временная нагрузочная способность (долговременно допустимый ток) 25 А).

Проверяем соответствие выбранного кабеля №4 и предохранителя

Ib4≤ In4 ≤ 0,9Iz4 → 18,2 ≤ 20 ≤ 0,9*25 → 18,2 ≤ 20 ≤ 22,5 – условие выполнено

Аналогично проводим расчеты для кабелей №2 и №3

Кабель №3:

  • ток (Iб3) — 27,3А
  • кабель типа ВВГ 3х6 (постоянный ток 42 А)
  • предохранитель (FU3) с номинальным током (In3) 32 А
  • b3≤ In3 ≤ 0,9Iz3 → 27,3 ≤ 32 ≤ 0,9*42 → 27,3 ≤ 32 ≤ 37,8 – условие выполнено

Кабель №2:

  • ток (Iб2) — 22,7А
  • кабель типа ВВГ 3х4 (постоянный ток 35 А)
  • предохранитель (FU2) с номинальным током (In2) 25 А
  • b2≤ In2 ≤ 0,9Iz2 → 22,7 ≤ 25 ≤ 0,9*35 → 22,7 ≤ 25 ≤ 31,5 – условие выполнено

Кабель №1:

  • ток (Iб2) — 68,2А
  • кабель типа ВВГ 3×25 (постоянный ток 95 А)
  • предохранитель (FU2) с номинальным током (In1) 80 А
  • b1≤ In1 ≤ 0,9Iz1 → 68,2 ≤ 80 ≤ 0,9*95 → 68,2 ≤ 80 ≤ 85,5 – условие выполнено

Проверяем условие обеспечения селективности между входным предохранителем и предохранителями отходящих линий:

  • In1/In4 ≥ 1,6 → 80/20 ≥ 1,6 → 4 ≥ 1,6 – условие выполнено
  • In1/In3 ≥ 1,6 → 80/32 ≥ 1,6 → 2,5 ≥ 1,6 – условие выполнено
  • In1/In2 ≥ 1,6 → 80/25 ≥ 1,6 → 3,2 ≥ 1,6 – условие выполнено

Защита электродвигателя

При выборе предохранителя необходимо убедиться, что защита между предохранителем и двигателем согласована. Это достигается соблюдением следующих основных условий:

  1. Пересечение времятоковых характеристик предохранителя и защитных устройств должно быть до диапазона разрушения контактора;
  2. Предохранитель не должен срабатывать во время запуска двигателя;
  3. Пиковый ток, подаваемый в цепь, не должен превышать предельную мощность и отключающую способность выключателя защиты двигателя или контактора;
  4. Параметр I2t не должен превышать предельную выработку и отключающую способность теплового реле и контактора.

Возможные последствия неправильно поставленной защиты:

  1. Ток короткого замыкания превышает предельную выработку и отключающую способность контактора:
  • приварка контактов контактора;
  • разрушение дугогасительной камеры.
  1. Ток короткого замыкания превышает предельную выработку и отключающую способность биметаллической пластины реле:
  • защита двигателя невозможна;
  • выгорание биметаллического элемента.

При выборе плавких вставок учитывают следующие требования:

  1. Номинальный ток плавкой вставки In.inst должен быть равен или немного превышать расчетный Icalc (номинальный ток In) тока двигателя:

In.vst ≥Iрасч = In

  1. Плавкая вставка не должна плавиться при пуске или реверсе двигателя, когда через нее проходит ток Imax:

In.int ≥Imax/α

где α — коэффициент кратковременной тепловой перегрузки плавкой вставки, равный 2,5 для электродвигателей, пускаемых на холостом ходу; для электродвигателей, запускаемых под нагрузкой — 1,6-2,0.

  1. Плавкая вставка для линии, питающей несколько электродвигателей с короткозамкнутым ротором и другой нагрузкой, выбирается по двум условиям:

а) усилие должно соответствовать номинальному току провода:

In.int ≥ ΣIрасч

б) вставка не должна плавиться при пуске двигателя с наибольшим пусковым током при временно включенных всех других нагрузках:

In.int ≥ ΣIcalc+ Istart.nb / α

где ΣIрасч — номинальный ток линии без учета стартера;

Istart.nb — наибольший пусковой ток одного из электродвигателей.

Из значений, определенных в пунктах «а» и «б», выберите наибольшее. Определив значение In.вст (точка 1, 2 или 3), по шкале токов плавких вставок выбирают его ближайшее номинальное значение.

Пример 1

Выберите предохранитель для двигателя при пуске без нагрузки.

Исходные данные:

Рн=10 кВт; Un=380 В; ИП/В=4,5; п = 0,865; cosφn=0,82

Решение

  1. Номинальный ток двигателя:

Iрасч = In = Pn * 103 / √3 * Un * cosφn * ηn = 10 * 1000 / 1,73 * 380 * 0,82 * 0,865 = 21,5 А

2. Пусковой ток двигателя:

Ip = Imax = 4,5 In = 4,5 * 21,5 = 96,8 А

3. Ток плавкой вставки:

In.inst ≥ Imax / α=96,8/2,5=38,7 А

4. Подбираем плавкую вставку на номинальный ток по шкале:

В.вст = 40А

Пример 2

Выберите предохранитель для двигателя при пуске под нагрузкой.

Исходные данные:

Рн=55 кВт; Un=380 В; ИП/В=7,5; п = 0,905; cosφn=0,91

  1. Номинальный ток двигателя:

Iрасч = In = Pn * 103 / √3 * Un * cosφn * ηn = 55 * 1000 / 1,73 * 380 * 0,91 * 0,905 = 102А

2. Пусковой ток двигателя:

Ip = Imax = 7,5 In = 7,5 * 102 = 765А

3. Ток плавкой вставки:

In.inst ≥ Imax / α=765/2=382,5A

4. Подбираем плавкую вставку на номинальный ток по шкале:

В.вст = 400А

Оцените статью
Блог об электричестве
Adblock
detector