Alegerea echipamentului de protecție. Alegerea dispozitivelor de control și protecție. Domeniul cunoștințelor necesare

Ministerul Educației și Științei al Federației Ruse

(FSBEI HPE ZabSU)
Departamentul de Alimentare cu energie electrică

Test

Subiect: Sisteme de alimentare și rețele electrice

Completat de: elev al grupei EP-10-1
Rogozinsky A.P.
Verificat de: Shvets O.B.

Chita 2013
Ministerul Educației și Științei al Federației Ruse
Instituția de învățământ profesional superior al bugetului federal de stat
„UNIVERSITATEA TRANSBAIKALĂ DE STAT”
(FSBEI HPE ZabSU)
Departamentul de Alimentare cu energie electrică

EXERCIȚIU
pentru test

La cursul „Sisteme de alimentare cu energie și rețele electrice”

Pentru studentul Rogozinsky A.P.

Subiect
„Selectarea și testarea conductorilor și dispozitivelor de protecție în rețelele electrice cu tensiuni de până la 1000 V”

Opțiunea 301

Sarcina de testare.

Faceți o selecție de dispozitive de protecție, parametrii acestora, precum și marca și secțiunea transversală a conductoarelor situate în încăperea aparținând zonei clasa P-IIa conform PUE.
Tensiunea de alimentare a rețelei de iluminat este U = 220 V, tensiunea liniară a rețelei este U l = 380 V.
Mod de așezare: conductori de rețea de distribuție – în țevi de oțel; cablul rețelei (principale) de alimentare în pământ.
Datele inițiale sunt prezentate în Tabelul 1; Schema rețelei electrice este prezentată în figura 1.

tabelul 1

Date de calcul ale rețelei de iluminat
Numărul de lămpi			10
Puterea unei lămpi, W			500
Date de proiectare a rețelei de distribuție a energiei electrice
Numerele motoarelor electrice			15,17,19
Parametrii motorului electric
Numărul motorului	Putere nominală, kW	Eficienţă		Factorul de putere cos?	Multiplicitatea curentului de pornire, k i
M15	7	0,87		0,89	6,0
M17	14	0,88		0,89	5,5
M19	4,5	0,86		0,88	7,0

Figura 1 – Schema rețelei electrice

Scopul calculului termic al rețelelor electrice de joasă tensiune este selectarea parametrilor de protecție (siguranțe, întreruptoare, relee termice) utilizați pentru protejarea rețelelor de curenții de scurtcircuit și suprasarcini, precum și selectarea secțiunilor transversale ale conductorilor.
În conformitate cu clauza 1.3.2 din PUE, „conductoarele pentru orice scop trebuie să îndeplinească cerințele pentru încălzirea maximă admisă, luând în considerare nu numai modurile normale, ci și post-urgență, precum și modurile în timpul reparațiilor și posibila distribuție neuniformă a curenţi între linii, tronsoane de autobuz etc. .P. La testarea pentru încălzire, se ia un curent maxim de jumătate de oră, cel mai mare dintre curenții medii de jumătate de oră ai unui anumit element de rețea.
Următoarele tipuri de rețele electrice sunt supuse calculelor termice:

- rețele interioare realizate din conductori așezați deschis, cu înveliș sau izolație inflamabilă;
- rețele de iluminat în clădiri rezidențiale și publice, în spații comerciale, de servicii și casnice, inclusiv rețele pentru receptoare electrice de uz casnic și portabile, precum și rețele din zone cu pericol de incendiu;

- Pentru liniile monofazate:

Unde este puterea totală a lămpilor.

Tensiunea de fază de linie.

Dispozitivele de protecție sunt selectate astfel încât curentul nominal al legăturii siguranțelor (pentru siguranțe) sau curentul declanșatoarelor termice sau electromagnetice (pentru întrerupătoare) să nu fie mai mic decât (egal sau puțin mai mare decât) curentul de funcționare:

Selecția dispozitivelor de protecție se face conform tabelelor de referință.
Acceptăm pentru instalare un întrerupător tip AE 2044 cu declanșare combinată. Curentul nominal al declanșatorului combinat este luat din condiția: .
Noi acceptam.
Curentul nominal al întreruptorului.

Secțiunea transversală a conductoarelor este determinată de valoarea sarcinii admisibile de curent pe termen lung pe miezurile conductorului, în acest caz, trebuie îndeplinită următoarea condiție: (1).
Noi acceptam sârmă de cupru marca PV (cu izolație din clorură de polivinil, cu două nuclee, secțiune transversală 2x2 mm 2. La așezarea acestui fir într-o țeavă de oțel avem: = 23 A.

, prin urmare, parametrii AB acceptați nu corespund secțiunii transversale selectate a miezurilor de sârmă. Creștem secțiunea transversală a firului. Acceptăm sârmă marca PV, cu o secțiune transversală de 2x2,5 mm 2. Când așezați acest fir țeavă de oțel avem: = 25 A.
Astfel, obținem, i.e. condiția (1 este îndeplinită).
Verificăm conformitatea parametrilor selectați ai întreruptorului cu secțiunea transversală a miezurilor de sârmă în funcție de condiția: , avem:
Prin urmare, parametrii AB acceptați corespund secțiunii transversale selectate a miezurilor de sârmă.

Potrivit condițiilor sarcinii, spațiile aparțin clasei P-IIa.

- rețele de toate tipurile în zonele explozive din clasele B-I, B-Ia, B-II, B-IIa.
- rețele de distribuție a energiei la întreprinderile industriale, în clădiri rezidențiale și publice, spații comerciale - în cazurile în care sunt posibile supraîncărcări ale mecanismului din motive tehnologice sau din cauza modului de funcționare al rețelei.

Curentul nominal, A pentru motoarele trifazate curent alternativ calculat prin formula:

Unde este puterea nominală a motorului, W;
- tensiunea rețelei liniară, V;
- factorul de putere al motorului electric;
- coeficientul de performanta (eficienta) al motorului electric.
Curentul de pornire al motorului electric se calculează prin formula: ,
unde este factorul de multiplicitate a curentului de pornire, determinat din cărțile de referință și datele pașaportului motorului electric.
Pentru motoarele electrice date avem:
- Motor M15

Motor M17:

Motor M19:

Curentul nominal al siguranțelor este selectat în funcție de condiția:
, unde este coeficientul de lansare. Acceptăm = 2.0.

- Motor M15 ().
.
Acceptăm = 45A.

Motor M17 ().
.
Acceptăm = 80 A.

Motor M19 ().
.
Acceptăm = 35 A.

Pentru fiecare motor obținem:
- Motor M15 ().

- Motor M17 ().

Acceptăm (începător PML 4220)
- Motor M19 ().

Acceptăm (începător PML 2220)

Alegerea o facem pe baza conditiei: .
Acceptăm pentru instalare sârmă de calitate fotovoltaică cu conductori de cupru, izolație cu clorură de polivinil, cu trei nuclee, așezate într-o țeavă de oțel.

- Motor M15 ().

Acceptăm cablu fotovoltaic 3x1,5 mm 2, secțiune transversală 1,5 mm 2,
- Motor M17 ().

Acceptăm cablu fotovoltaic 3x5 mm 2, secțiune transversală 5 mm 2,
- Motor M19 ().

Acceptăm cablu fotovoltaic 3x1,5 mm 2, secțiune transversală 1,5 mm 2.
Verificăm conformitatea parametrilor selectați ai dispozitivelor de protecție cu secțiunile transversale ale miezurilor conductorilor.

Pentru fiecare motor avem:
- Motor M15 ().
- condiția este îndeplinită.
- Motor M17 ().
- condiția este îndeplinită.
- Motor M19 ().
- condiția este îndeplinită.

Pentru fiecare motor avem:
motor M15:
Acceptăm fir fotovoltaic 3x2, secțiune transversală 2 mm 2,.

motor M17:
- condiția nu este îndeplinită. Creștem secțiunea transversală a firului.
Acceptăm fir fotovoltaic 3x8, secțiune transversală 8 mm 2, .
Obținem: - condiția este îndeplinită.
motor M19:
- condiția este îndeplinită.

Cu acest calcul termic, clasa de zonă nu este determinată, deoarece liniile de alimentare (principale) sunt realizate fie printr-un cablu în pământ, fie printr-o linie aeriană. În al doilea caz, linia nu trebuie să treacă în limitele zonelor periculoase de incendiu și explozie.

Sarcina rețelelor de alimentare constă din curenți de la consumatorii de energie și iluminat.
Curentul de funcționare al liniei principale este determinat de formula:

Unde este suma curenților nominali ai tuturor (n) motoarelor electrice, A;
- suma curenților de funcționare a tuturor (m) lămpilor, A;
- coeficient de cerere (cantitate adimensională ținând cont de funcționarea simultană a motoarelor electrice).

La calcularea curentului maxim de linie, se ia în considerare curentul de pornire al celui mai puternic motor electric, în timp ce curentul său nominal este exclus din sumă.
Curentul maxim de linie este determinat de formula:

Unde este curentul de pornire al celui mai puternic motor electric, A.
A.

Liniile sunt protejate numai de scurtcircuite.
în care.
Pentru protectie la scurtcircuit Acceptăm siguranțe marca PR-2.
.
Acceptăm =80A.
Atunci când alegeți dispozitivele de protecție a autostrăzilor, trebuie să țineți cont de selectivitatea lor de acțiune, de exemplu. În cazul unui scurtcircuit în rețea, trebuie să răspundă numai dispozitivul de protecție cel mai apropiat de locul defectului. Pentru a face acest lucru, este necesar să se îndeplinească următoarea relație între curenții a două dispozitive de protecție conectate în serie:
,
Unde este curentul nominal al fuzibilului cel mai apropiat de sursa de alimentare, A;
- curentul nominal al siguranței de lângă prima de la sursa de alimentare, A.
=80A.
= 80 A
, adică condiția nu este îndeplinită.
Prin urmare, acceptăm = 160 A, apoi obținem că condiția este îndeplinită.

Selecția se face conform tabelelor din secțiunea 1 pe baza condiției:

Acceptăm cablu VRB 3x10, secțiune transversală 10 mm 2,

- condiția este îndeplinită, prin urmare, parametrii selectați ai dispozitivelor de protecție corespund secțiunii transversale acceptate a miezurilor de cablu.

Bibliografie:

Partea electrica

întreprinderile industriale

Dispozitivele electrice și cablurile trebuie să fie protejate de posibile Situații de urgență dispozitive de protecție, acesta este un scurtcircuit, conectarea unei sarcini crescute, supratensiune. Principalele funcții de protecție a oamenilor și cablarea electrică într-o clădire rezidențială sunt îndeplinite de VA(comutatoare automate), RCD (), VD(comutatoare diferențiale), SPD, RPN ().

Comutator automat (VA)

Calculul și selectarea dispozitivelor de protecție stă la baza proiectării sursei de alimentare a unei case private. Funcția lor principală este protecția împotriva scurtcircuitelor la supracurent ( scurt circuit) și la pornirea unei sarcini crescute. Din scurtcircuit furnizat eliberare electromagnetică, de la putere crescută este destinată degajare termică.

Când un consumator alege un VA, ar trebui să știe că fiecare aparat electric are curent de pornire. Acest electricitate, care este mai mare decât nominalul (de lucru) cu o anumită sumă. Această valoare poate depăși de 3, 5 sau 7 ori curentul nominal al aparatului electric. Timpul necesar pentru trecerea curentului de pornire este de câteva milisecunde. Dar acest timp este suficient pentru ca declanșarea electromagnetică să funcționeze și ca VA să oprească rețeaua electrică. Din acest motiv, întreruptoarele sunt împărțite în mai multe tipuri, în funcție de mărimea curenților de pornire.

Tip ÎN– (de la 3 – 5) In, unde In este curentul nominal (de funcționare) al dispozitivului electric.
Tip CU– (5 – 10) În
Tip D– (10 – 20) În

De exemplu, trebuie să instalați VA pentru motor asincron. Pentru unele tipuri, curentul de pornire este de 6 In, deci selectăm VA, iar tipul său este B și așa mai departe.

La alegerea mașinilor după tip, adică prin curent de pornire, este necesar să se țină cont de unele nuanțe. Deci, mașinile automate ABB sunt clasificate conform IEC 60947 - 2 ( standard international), unde este clasa LA(8 – 14) În, și clasă Z(2 – 4) În.

Principiul de funcționare al eliberării termice și electromagnetice

Fig.1

clădire VA ( 1 ) sunt realizate din material dielectric, precum mânerul ( 2 ), care servește la pornirea acestuia. Zăvor ( 3 ) este proiectat pentru montarea pe o șină DIN cu o șurubelniță obișnuită (o îndoiți și instalați sau scoateți VA). Placa bimetalica (6) este elementul principal al VA pentru protectia impotriva sarcinii crescute. Esența sa este că este realizat dintr-un aliaj special și are caracteristici fizice și tehnice speciale, iar atunci când trece un curent mai mare decât curentul de funcționare (nominal) prin el, se îndoaie. Ca urmare a acestei îndoiri, acesta acționează asupra elementului ( 7 ) și VA oprește rețeaua electrică. Acestea sunt acțiuni degajare termică.

Dacă în rețeaua electrică apar supracurenți (scurtcircuit), aceștia trec prin solenoid ( 9 ), retrage miezul și VA se oprește. Acestea sunt acțiuni eliberare electromagnetică.

Postulatele de bază atunci când alegeți un VA pentru un consumator casnic

Când un consumator cumpără un întrerupător dintr-un magazin, în primul rând trebuie să cunoască curentul admisibil pe termen lung al cablului pe care îl va proteja.
La alegerea dispozitivelor de protecție (VA) pentru declanșatoarele termice, este necesar să se țină cont de curentul de neînchidere. 1.13 În. Chiar dacă sarcina depășește curentul nominal de 1,11 ori, eliberarea termică nu va funcționa, iar dacă acest curent este expus firului pentru o lungă perioadă de timp, acest lucru poate duce la consecințe nedorite.
Coeficient 1.45 raportat la curentul nominal ia în considerare atunci când întrerupătorul se declanșează. Pentru VA acest timp este de aproximativ 1 oră, dar depinde de mulți factori, Mediul extern, producător, numărul de mașini care sunt amplasate. Între timp, izolația cablului se poate topi. Luați în considerare acest factor atunci când alegeți VA prin curentul nominal raportat la curentul admis pe termen lung al cablului de ieșire.

În funcție de numărul de poli, VA-urile sunt împărțite în unul, doi, trei și patru poli. VA este selectat și în funcție de gradul de protecție, numărul de contacte, tipul de instalare, prezența limitării curentului etc.

Curenții nominali ai întrerupătoarelor sunt la panoul exterior. Linie principală pentru gospodărie VA 6,3, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 63 A este mai mult.

1. Cerințe pentru alegerea echipamentului de protecție.

La alegerea dispozitivelor pentru protejarea rețelelor electrice de bord, se aplică următoarele cerințe:

1. Dispozitivele de protecție trebuie să funcționeze și să deconecteze în mod fiabil circuitele electrice în timpul scurtcircuitelor și supraîncărcărilor inacceptabile și nu trebuie să dea alarme false în modurile normale.

2. La declanșare, dispozitivele de protecție trebuie să acționeze pentru a se opri, iar acțiunea lor trebuie să fie ireversibilă (nu trebuie să existe reactivare automată după eliminarea suprasarcinii sau scurtcircuitului). Repornirea trebuie făcută manual.

3. Dispozitivele de protecție trebuie să asigure deconectarea selectivă (selectivă) a secțiunii de circuit cu un scurtcircuit. În acest caz, secțiunile nedeteriorate ale sistemului de alimentare nu trebuie deconectate. Când apare un scurtcircuit în rețeaua sistemului de alimentare cu energie, dispozitivele de protecție trebuie să efectueze numai acele opriri care sunt necesare pentru eliminarea scurtcircuitului.

4. Sensibilitatea dispozitivelor de protecție trebuie să fie suficientă pentru a funcționa la cel mai mic curent de scurtcircuit din zona de protecție și la suprasarcini periculoase.

5. Dispozitivele de protecție din sistemele de alimentare cu curent alternativ trebuie să răspundă la toate tipurile de scurtcircuite: monofazate, bifazate și trifazate.

6. Liniile de curent alternativ care alimentează direct consumatorii, pentru care modurile monofazate nu sunt permise, trebuie protejate cu întreruptoare trifazate.

7. Dispozitivele de protecție trebuie să aibă o viteză suficientă pentru a asigura o întrerupere cât mai scurtă a alimentării cu energie a consumatorilor, prevenind apariția unui incendiu sau deteriorarea elementelor sistemului de alimentare cu energie și perturbarea stabilității funcționării acestuia.

8. Pentru a proteja AC și curent continuu Trebuie utilizate dispozitive de protecție aprobate pentru utilizare în produsele nou dezvoltate și modificate.

Notă. În general, trebuie utilizate întrerupătoare cu declanșare liberă. Întreruptoarele automate fără declanșare liberă pot fi utilizate în cazurile în care nu există întreruptoare automate cu declanșare liberă cu caracteristicile cerute.

9. Dispozitivele de protecție trebuie selectate:

– în funcție de tensiunea nominală a circuitului;

– în ceea ce privește mărimea și natura sarcinii curente.

10. Dispozitivele de protecție selectate trebuie să ofere protecție pentru fire.

11. Dispozitivele de protecție selectate trebuie verificate:

– rezistenta la curenti de scurtcircuit (electrodinamica, stabilitate termica si capacitate de comutare);

– asupra selectivității funcționării în timpul scurtcircuitului;

– sensibilitate la curentii de scurtcircuit.

Notă. Dispozitivele concepute pentru a proteja sistemul de alimentare cu energie de urgență atunci când sunt alimentate de la surse de urgență nu sunt testate pentru rezistența la curenții de scurtcircuit. Această verificare se efectuează în timp ce sistemul este alimentat de la sursele principale .

2. Metodologia de selectare a echipamentelor de protecție.

Dispozitivele de protecție din rețelele primare de distribuție trebuie selectate ținând cont de puterea curentului maxim pe termen lung a liniei, de numărul de canale ale liniei divizate, ținând cont de distribuția neuniformă a curenților în firele liniilor divizate.

Curentul nominal al dispozitivului de protecție pentru un canal al unei linii divizate a rețelei primare de distribuție este determinat de formulă

Unde eu n.a.– curentul nominal al dispozitivului de protecție a liniei despicate, A;

eu l– puterea curentului de linie, A;

A- coeficientul de denivelare a distribuției curente pentru rețelele de bord se ia egal cu 1,075;

n– numărul de canale ale liniei split;

k– numărul de canale de rezervă.

Să luăm în considerare metodologia de selectare a dispozitivelor de protecție pentru rețeaua secundară de distribuție, care, după cum se știe, furnizează energie consumatorilor de energie electrică direct din magistrala de distribuție și magistrala centrală de control.

Dispozitivele de protecție a alimentatorului pentru consumatorii de energie electrică trebuie selectate în funcție de condiția asigurării funcționării normale a consumatorilor atunci când puterea curentului din circuit este egală sau mai mică decât valoarea sa nominală, precum și în timpul supraîncărcărilor nepericuloase (de exemplu, la pornire). un motor) în conditii diferite mediu inconjurator(temperatura, vid).

Notă. Protecția consumatorilor în cazuri justificate din punct de vedere tehnic trebuie să fie asigurată de către dezvoltatorul acestor consumatori.

Pentru a proteja circuitele, dispozitivele de protecție trebuie selectate cu o tensiune nominală egală sau mai mare decât tensiunea nominală a circuitului protejat.

Dispozitivele pentru protejarea alimentatoarelor consumatorilor trebuie selectate ținând cont de natura muncii consumatorilor.

Pe baza naturii muncii lor, consumatorii de energie electrică sunt împărțiți în două grupuri principale:

– consumatori care nu au putere mare de pornire continuă și curent de suprasarcină (dispozitive de iluminat, dispozitive de încălzire, transformatoare, circuite de control al unității, contactoare, relee etc.);

– consumatori de energie electrică, inclusiv motoare electrice (diverse mecanisme electrice, pompe de combustibil și ulei, convertoare de mașini electrice, ventilatoare etc.).

Pentru alimentatoarele de consum care nu au un curent de pornire mare, curentul nominal al dispozitivelor de protecție trebuie să fie egal cu curentul nominal al consumatorului sau să aibă o valoare mai mare cea mai apropiată de acesta:

eu n.a.³ eu n.spiri, (2)

Unde eu n.spiri– curentul nominal al consumatorului, A.

Pentru alimentatoarele de consum, inclusiv motoare cu moduri de funcționare continuă și pe termen scurt, dispozitivele de protecție trebuie selectate în conformitate cu condițiile:

Unde nu începe. max – ora la care curentul de pornire al consumatorului are valoarea maxima, s;

- timpul de răspuns al dispozitivului de protecție în funcție de caracteristica timp-curent (numită și ampere-secundă) pentru condițiile de mediu în care dispozitivul de protecție se află la o putere de curent egală cu eu rms.start. max, s;

eu rms.start. max – valoarea medie pătratică maximă a curentului de pornire, A.

nu începe. max si eu rms.start. max sunt determinate de curba modificărilor curentului de pornire al consumatorului în timp. Curentul mediu pătrat de pornire pentru orice moment în timp este determinat din oscilograma curentului de pornire al consumatorului (Fig. 1)

conform formulei

Unde n t– numărul de intervale egale din secțiunea t a curbei de schimbare a curentului la pornire;

I 1 ,…,I nt– valori medii ale curentului în intervale pe o secțiune a curbei, A.

Notă.În calcule aproximative valoarea eu rms.start. max pentru motoarele AC cu timp de pornire< 1 сек может быть принято равным 0,9Eu incep. (Eu incep.– valoarea curentului de pornire al motoarelor specificate la conditii tehnice pe ei), nu începe. max poate fi luat egal cu 0,5 s.

Toate cele de mai sus sunt ilustrate în Fig. 2a și 2b.

Pentru consumatorii din a doua grupă, se recomandă utilizarea întrerupătoarelor de protecție termică. Acest lucru se explică prin faptul că există deficiențe semnificative în protejarea acestor consumatori cu siguranțe. Să o arătăm. În fig. Figura 3 prezintă caracteristicile amperi-secundă ale întreruptorului și siguranței cu același curent nominal, selectate conform condiției (3). Figura arată că pentru întrerupător, condiția (3) este îndeplinită, deoarece t a1 (AZ) > t start. max , dar nu pentru siguranta, pentru ca t a1 (R)< t пуск. max.

Dacă este încă necesar să selectați o siguranță, atunci pentru a îndeplini condiția (2), este necesar să creșteți curentul nominal al siguranței. Apoi condiția (2) va fi scrisă în formular I n.Pr1 > I n.pot. iar caracteristica ampere-secundă a unei astfel de siguranțe (Pr1) se va deplasa spre dreapta (Fig. 4) în raport cu siguranța Pr selectată inițial și acum condiția (3) este îndeplinită, adică.

t a1 (Pr1) > t start. max. Dar o astfel de soluție are dezavantaj semnificativ. Să existe un curent de suprasarcină Eu supraîncărc, adică . I n.Pr1 > I supraincarc > I n.pot.

Acest lucru va duce la faptul că I n.Pr1 > ma supraincalzesc siguranța Pr1 nu va funcționa. Dar pentru că Eu supraîncărc > I n.pot., atunci din cauza supraîncărcării consumatorul va eșua. Astfel, în intervalul actual I n.Pr1< I >eu n.pot. consumatorul nu este protejat. Prin urmare, se recomandă instalarea siguranțelor în circuitele în care nu există suprasarcină.

Dacă dintr-un motiv oarecare este necesar să instalați siguranțe, atunci acestea trebuie selectate astfel încât valoarea maximă a curenților de pornire pătrați medii să nu depășească jumătate din curentul de funcționare a siguranței determinat de caracteristica de protecție pentru un timp egal cu nu începe. max, adica

în conformitate cu fig. 2b.

Pentru a proteja alimentatoarele consumatorilor cu sarcini intermitente sau pulsate, curentul nominal al dispozitivelor de protecție trebuie selectat din condiția:

Unde eu rms.u– puterea curentului rădăcină medie pătrată a consumatorului în timpul ciclului de acțiune al unei sarcini intermitente sau pulsate, A;

Timpul de răspuns al dispozitivului de protecție în funcție de caracteristica timp-curent pentru condițiile de mediu în care se află dispozitivul de protecție, la ( eu rms.u) max ;

(t u) max – timpul la care curentul pătrat mediu al unei sarcini pulsate sau intermitente are o valoare maximă, s;

(eu rms.u) max – valoarea maximă a curentului pătrat mediu al unei sarcini în impulsuri sau intermitente, A.

(t u) max și ( eu rms.u) max sunt determinate din curba modificărilor curentului de sarcină pătratică medie în timp. Pentru orice moment din timp ( eu rms.u)t determinată din oscilograma intensității curentului unei sarcini pulsate sau intermitente folosind formula:

Unde eu rms 1 ,…,eu rms.k– valorile pătratice medii ale curentului de impuls, A;

t 1 ,…,tk– durata pulsului, s;

t c– durata ciclului de acțiune pulsată sau intermitentă

încărcături.

eu rms 1 ,…,eu rms.k sunt determinate printr-o formulă similară cu (4), iar n în acest caz va desemna numărul de intervale egale din secțiunea de curent de impuls.

Siguranțele trebuie selectate astfel încât valorile maxime Curentul pătrat mediu al unei sarcini pulsate sau intermitente nu a depășit jumătate din curentul siguranțelor, determinat de caracteristica de protecție pentru un timp egal cu (tu) max (Fig. 5).

Pentru a proteja alimentatoarele care alimentează un grup de consumatori, curentul nominal al dispozitivelor de protecție trebuie selectat luând în considerare curentul nominal al consumatorilor și simultaneitatea funcționării acestora în conformitate cu condiția:

Unde eu n.pot.– puterea curentă nominală a consumatorilor care funcționează simultan.

Alegerea dispozitivelor de comutare și a dispozitivelor de protecție pentru receptoarele electrice se face pe baza datelor nominale ale acestora din urmă și a parametrilor rețelei care le alimentează, cerințele de protecție a receptorilor și a rețelei de condiții anormale, cerințele de funcționare, în special frecvența de comutare. pe și condițiile de mediu la locul de instalare a dispozitivelor.

Proiectarea tuturor dispozitivelor electrice este calculată și marcată de producători pentru valorile de tensiune, curent și putere specifice fiecărui dispozitiv, precum și pentru un anumit mod de funcționare. Astfel, alegerea echipamentelor pe baza tuturor acestor criterii se rezumă în esență la găsirea tipurilor și dimensiunilor adecvate de dispozitive pe baza datelor din catalog.

Atunci când alegeți dispozitive de protecție, ar trebui să aveți în vedere posibilitatea următoarelor moduri anormale:

1) Scurtcircuite fază la fază.

2) Scurtcircuit de fază către carcasă.

3) Creșterea curentului cauzată de suprasarcină echipamente tehnologiceși uneori un scurtcircuit incomplet.

4) Dispariția sau scăderea excesivă a tensiunii.

Pentru toate receptoarele electrice trebuie asigurată protecție împotriva curenților de scurtcircuit. Ea trebuie să acționeze cu timp minim oprire și trebuie reglată împotriva curenților de aprindere.

Protecția la suprasarcină este necesară pentru toate receptoarele electrice cu funcționare continuă, cu excepția următoarelor cazuri:

1) Când supraîncărcarea receptoarelor electrice din motive tehnologice nu poate avea loc sau este puțin probabilă (pompe centrifuge, ventilatoare etc.).

2) Pentru motoare electrice cu o putere mai mică de 1 kW.

Protecția la suprasarcină este opțională pentru motoarele electrice care funcționează în moduri pe termen scurt sau intermitent. În zonele explozive, protecția receptoarelor electrice împotriva suprasarcinii este obligatorie în toate cazurile. Protecția la tensiune minimă trebuie instalată în următoarele cazuri:

Pentru motoare electrice care nu pot fi conectate la rețea la tensiune maximă;

Pentru motoarele electrice, a căror pornire automată este inacceptabilă din motive tehnologice sau prezintă un pericol pentru personalul de exploatare;

Pentru alte motoare electrice, a căror oprire în timpul unei căderi de curent este necesară pentru a reduce puterea totală de pornire a receptoarelor electrice conectate la rețea la o valoare acceptabilă.

Curentul de scurtcircuit trebuie întrerupt instantaneu sau aproape instantaneu. Amploarea sa în diferite părți ale rețelei poate fi foarte diferită, dar aproape întotdeauna se poate presupune că dispozitivele de protecție trebuie să oprească cu încredere și rapid orice curent semnificativ mai mare decât curentul de pornire și, în același timp, în niciun caz să nu fie declanșate în timpul normal. pornire.

Un curent de suprasarcină este orice curent mai mare decât curentul nominal al motorului, dar nu există niciun motiv pentru a cere ca motorul să fie oprit ori de câte ori apare o suprasarcină.

Se știe că o anumită suprasarcină atât a motoarelor electrice, cât și a rețelelor care le alimentează este acceptabilă și că, cu cât suprasarcina este pe termen scurt, cu atât amploarea acesteia poate fi mai mare. Prin urmare, avantajele pentru protecția la suprasarcină a unor astfel de dispozitive care au o „caracteristică dependentă” sunt clare, și anume, timpul de răspuns al cărora scade odată cu creșterea frecvenței de suprasarcină.

Deoarece, cu excepții foarte rare, dispozitivul de protecție rămâne în circuitul motorului în timpul pornirii, acesta nu ar trebui să funcționeze cu un curent de pornire de durată normală.

Pentru a proteja împotriva curenților de scurtcircuit, trebuie utilizat un dispozitiv fără inerție, configurat pentru un curent semnificativ mai mare decât cel de pornire, iar pentru protecție împotriva suprasarcinilor, dimpotrivă, un dispozitiv inerțial cu caracteristică dependentă, selectat astfel încât să facă nu funcționează la ora de pornire. În cea mai mare măsură, aceste condiții sunt îndeplinite de o declanșare combinată care combină protecția la suprasarcină termică și oprirea electromagnetică instantanee în timpul curentului de scurtcircuit.

Numai un dispozitiv instantaneu, configurat pentru un curent mai mare decât cel de pornire, nu asigură protecție la suprasarcină. Dimpotrivă, un singur dispozitiv inerțial cu o caracteristică dependentă, care funcționează aproape instantaneu cu un factor de suprasarcină mare, poate implementa ambele tipuri de protecție, numai dacă este capabil să deconecteze curenții de pornire, adică dacă timpul său. funcţionarea la pornire este mai mare decât durata acestuia din urmă.

Siguranțele, care au fost utilizate anterior pe scară largă ca dispozitive de protecție, au o serie de dezavantaje, dintre care principalele sunt:

Posibilitate limitată de aplicare a protecției la suprasarcină din cauza dificultății de detonare de la curenții de aprindere;

În unele cazuri, puterea maximă de întrerupere este insuficientă;

Continuarea funcționării motorului electric în două faze atunci când inserția din a treia fază se arde, ceea ce duce adesea la deteriorarea înfășurărilor motorului;

Lipsa capacității de a restabili rapid puterea;

Posibilitatea de a utiliza inserții necalibrate de către personalul operator;

Dezvoltarea unui accident cu anumite tipuri de siguranțe, din cauza transferului de arc către faze adiacente,

Există o răspândire destul de mare a caracteristicilor timp-curent chiar și printre produsele omogene.

În comparație cu siguranțele, întreruptoarele cu aer sunt dispozitive de protecție mai avansate, dar au acțiune nediscriminată, mai ales cu curenții de întrerupere nereglați în întrerupătoarele de instalare, deși întreruptoarele universale au posibilitatea de selectivitate, aceasta se realizează într-un mod complex;

Trebuie remarcat faptul că la mașinile cu instalații automate, protecția la suprasarcină este asigurată de declanșatoare termice. Aceste declanșări sunt mai puțin sensibile decât releele termice ale demaroarelor magnetice, dar sunt instalate în trei faze.

La mașinile universale, protecția împotriva supraîncărcării este și mai brută, deoarece au doar una eliberări electromagnetice. În același timp, în mașinile universale este posibilă implementarea protecției la tensiune minimă.

Demaroarele magnetice, cu ajutorul releelor termice incorporate in ele, asigura protectie sensibila impotriva suprasarcinii in doua faze, dar, datorita inertiei termice mari a releului, nu ofera protectie impotriva scurtcircuitelor. Prezența unei bobine de reținere în demaroare permite o protecție minimă la tensiune.

Protecția împotriva suprasarcinii și scurtcircuitelor poate fi asigurată de releele electromagnetice și de inducție de curent, dar pot funcționa și numai printr-un dispozitiv de deconectare, iar circuitele cu utilizarea lor sunt mai complexe.

Ținând cont de cele de mai sus și de totalitatea cerințelor pentru dispozitivele de control și protecție:

1) Pentru motoarele electrice cu o putere de până la 55 kW care necesită protecție la suprasarcină, cele mai frecvent utilizate dispozitive sunt demaroarele magnetice în combinație cu siguranțe sau întrerupătoare de aer.

2) Când puterea motoarelor electrice este mai mare de 55 kW, contactoarele electromagnetice sunt utilizate în combinație cu relee de protecție sau întrerupătoare de aer. Trebuie reținut că contactoarele nu permit întreruperea circuitului în timpul scurtcircuitelor.

Curent nominal motor:

In = , A (8) unde In este curentul nominal al motorului, A;

Рдв - puterea motorului, kW;

Factor de conversie;

Ne - tensiune nominală, V;

Eficienţă.

Alegem un întrerupător cu acționare electromagnetică.

Selectați un transformator de curent.

Transformatorul de curent este conceput pentru a reduce curentul primar la o valoare standard (5 sau 1 A) și pentru a defini circuite de măsurare și protecție de la circuitele primare de înaltă tensiune.

Tabelul 4. Date tehnice ale întreruptorului automat de aer din seria A3730F

Tabel 5. Date tehnice ale transformatorului de curent seria TKL

Transformatoarele de curent sunt fabricate pentru următorii curenți nominali: 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 600, 800, 1000, 1600, 3000, 4000, 4000, 2000 5000, 6000, 8000, 10.000 și 15.000 A

În cele din urmă alegem un transformator de curent TKL - 0,5 - un transformator de curent bobină cu izolație din rășină sintetică turnată.

Alegerea unui transformator de tensiune.

Un transformator de tensiune este proiectat pentru a converti tensiuni alternative ridicate în tensiuni relativ scăzute.

În cele din urmă selectăm un transformator de tensiune NOS - 0,5.

Transformator de măsurare a tensiunii uscate monofazate.

Calculul și selecția cablurilor și sârmelor

Selectăm un cablu în funcție de densitatea de curent economică.

Condiții pentru alegerea secțiunii conductorului:

unde Fek - secțiunea conductorului, mm2;

IP max - curent maxim calculat al modului normal, A;

jek - densitatea curentului economic, A/mm2.

Densitatea de curent economică depinde de materialul conductorului și de valoarea Tmax. Deoarece Tmax = 5000 h, alegem jek = 1,7 A/mm2.

Selectați cablu AVVG - (4CH95)

Cablu cu patru fire cu miez de aluminiu, izolație din cauciuc, manta din PVC și armătură.

Verificarea cablului pentru pierderi de tensiune:

DU - factor de conversie;

Ir - curent rotor, A;

Lungimea liniei, km;

r0 = 0,89 Ohm/km - rezistența activă specifică a cablului la 1 km lungime;

cos c - factor de putere activ;

x0 = 0,088 Ohm/km - reactanța specifică a cablului la 1 km lungime;

sin c - factor de putere reactivă;

Tensiune nenominală, V.

DU = H100% = 3,5%,

3,5% < 5%, кабель проходит по потерям напряжения

Analiza defecțiunilor și a modurilor de funcționare neevaluate mașini electrice ne permite să identificăm următoarele tipuri de accidente care apar adesea în practică:

Scurt circuit(scurtcircuit) la bornele mașinii sau în înfășurarea statorului;

Rotor blocat la pornirea motorului (modul de scurtcircuit al motorului, mai ales frecvent la pornirea lui direct);

Defecțiunea de fază a înfășurării statorului (deseori întâlnită la protejarea înfășurărilor cu siguranțe);

Suprasarcinile tehnologice care apar atunci cand sarcina creste in timpul functionarii motorului;

Defecțiune de răcire cauzată de funcționarea defectuoasă a sistemului ventilație forțată motor;

O scădere a rezistenței de izolație care apare ca urmare a îmbătrânirii izolației din cauza supraîncărcărilor ciclice de temperatură.

Modurile de urgență în circuitul unui motor asincron pot provoca fie o creștere pe termen scurt a curentului de 12... 17 ori în comparație cu valoarea nominală, fie un flux de curent pe termen lung de 5... 7 ori mai mare decât valoarea nominală. valoare.

Pentru a proteja circuitele electrice de modul de scurtcircuit, întrerupătoarele, releele de curent și siguranțele sunt utilizate pe scară largă. Când apare supracurent, este necesar un alt echipament de protecție. Astfel, atunci când una dintre fazele unui motor asincron se rupe, cele mai eficiente sunt protecția minimă a curentului și a temperaturii; mai putin eficient, dar eficient - protectie termica (relee termice). Când rotorul este blocat, releele de curent maxim și protecția la temperatură sunt foarte eficiente; Când este supraîncărcat scoruri de top asigură protecție împotriva temperaturii. Releele termice sunt de asemenea eficiente. Dacă răcirea motorului este afectată, numai protecția împotriva temperaturii poate preveni un accident.

Reducerea rezistenței de izolație înfăşurarea statorului motorul poate provoca atât o suprasarcină în circuit, cât și un scurtcircuit.

Protecția în cazul unui astfel de accident se realizează prin dispozitive speciale pentru monitorizarea rezistenței de izolație a înfășurării motorului.

Principalul mod de urgență în instalațiile de iluminat este scurtcircuitul. Protecția la suprasarcină este necesară numai pentru instalațiile de iluminat operate în interior și în medii explozive și periculoase de incendiu. Cel mai comun dispozitiv de protecție pentru instalațiile de iluminat este întrerupătorul. Când lămpile cu incandescență sunt aprinse, apare o creștere a curentului pe termen scurt, de 10...20 de ori curentul nominal. În aproximativ 0,06 s curentul scade la valoarea nominală. Valoarea curentului de pornire este determinată de puterea lămpilor. Atunci când alegeți tipul de protecție pentru lămpile cu incandescență, este necesar să țineți cont de particularitățile caracteristicilor lor de pornire.

Datorită utilizării pe scară largă a tehnologiei semiconductoare de putere, protecția acesteia necesită utilizarea unor dispozitive eficiente. Unul dintre principalele dezavantaje ale dispozitivelor semiconductoare de putere este capacitatea lor scăzută de suprasarcină a curentului, care impune condiții stricte asupra echipamentelor de protecție (în ceea ce privește viteza, selectivitatea și fiabilitatea funcționării). În prezent, pentru a proteja dispozitivele semiconductoare de putere de scurtcircuite (atât externe, cât și interne), întrerupătoare de circuit de mare viteză, întrerupătoare cu semiconductor, întrerupătoare de circuit în vid, întrerupătoare cu arc de impuls, siguranțe de mare viteză etc. Fezabilitatea utilizării uneia sau alteia protecții pentru dispozitivele semiconductoare de putere este determinată de condițiile specifice de funcționare a acestora.

Un loc aparte îl ocupă protecția circuitelor electrice. În prezent, rețelele cu tensiuni de la 0,4 la 750 kV sunt utilizate pe scară largă. Principalele, cele mai periculoase și frecvente tipuri de daune în rețele sunt scurtcircuitele între faze și defecțiunile fază-pământ.

Cea mai mare parte a consumatorilor primește energie de la rețelele de distribuție cu o tensiune de 0,4; 6 și 10 kV (recent, rețelele cu o tensiune de 0,66 kV au găsit o utilizare pe scară largă). Pentru alimentarea consumatorilor staționari de energie și a instalațiilor de iluminat scop general Se folosesc rețele trifazate cu patru fire cu o tensiune de 380/220 V cu un neutru solid împământat. Consumatorii de energie sunt conectați la tensiunile de linie ale rețelei și iluminat- la fazele. Consumatorii puternici de energie, de exemplu motoarele electrice cu o putere de 160 kW și peste, au o tensiune de 0,66; 6 și 10 kV.

Principalele moduri de urgență în astfel de rețele sunt: scurtcircuit monofazat (până la 60% din accidente), scurtcircuit trifazat (până la 10%), scurtcircuit bifazat la masă (până la 20% ), scurtcircuit bifazat (până la 10%).

Protecția rețelelor electrice cu tensiuni de până la 1000 V se realizează, de regulă, prin dispozitive de protecție, iar rețelele cu tensiuni de peste 1000 V au protecție prin relee.

Cele mai comune dispozitive de protecție a rețelei sunt întreruptoarele și siguranțele. Daca se cere sa aiba protectie cu viteza mare, sensibilitate sau selectivitate, atunci se foloseste protectia cu relee, realizata pe baza de relee si intrerupatoare.

Rețelele electrice cu tensiuni de până la 1000 V în interior trebuie să aibă și protecție la suprasarcină, realizată de obicei pe baza întrerupătoarelor automate cu declanșatoare termice sau combinate.

Sarcina principală cu care se confruntă la alegerea echipamentelor de protecție a consumatorilor și a rețelelor electrice este de a coordona caracteristicile dispozitivelor de protecție cu caracteristicile de sarcină maximă (dependența curentului admisibil de durata curgerii acestuia) ale diverșilor consumatori și rețele (sârme și cabluri). Pentru fiecare tip specific de consumator, acordul cel mai complet poate fi realizat prin utilizarea unui anumit tip de dispozitive de protecție. În caz de acord deplin, caracteristicile curent-tensiune și timp ale dispozitivului de protecție de pe grafic sunt mai mari și cât mai apropiate de caracteristica de sarcină a consumatorului.