НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1000 В

В сетях и установках напряжением до 1000 В возможны ненормальные режимы, связанные с увеличением тока (сверхтоком), к которому приводят перегрузки, самозапуск электродвигателей, короткое замыкание. Эти ненормальные режимы могут привести к повреждению электрических сетей и оборудования, созданию ситуаций, опасных для персонала. Поэтому сети и установки должны быть защищены от перегрузок и токов короткого замыкания

Основными аппаратами защиты сетей напряжением 380...660 В являются предохранители с плавкими вставками и автоматические воздушные выключатели. От них требуются кратчайшее время отключения и обеспечение селективности. Номинальные токи плавких вставок предохранителей и токи срабатывания расцепителей автоматических выключателей должны быть минимально возможными, но не приводящими к отключению цепи при пуске электродвигателей и кратковременных перегрузках.

Предохранители применяют в основном для защиты электроустановок от токов короткого замыкания. Предохранитель, например серии ПР (рис. 5.8, а) представляет собой аппарат, содержащий плавкую вставку 1, калиброванную на определенный ток и выполненную из легкоплавких материалов. Плавкие вставки предохранителей выдерживают ток на 30... 50% выше номинального в течение 1 ч и более. При токе, превышающем номинальный ток плавких вставок на 60... 100%, они плавятся за время меньше 1 ч. Для уменьшения времени перегорания плавкой вставки ее выполняют плоской с несколькими сужениями или в виде параллельно соединенных проволок с напаянными на них оловянными шариками.

Предохранитель и плавкую вставку характеризуют следующие показатели:

номинальное напряжение — напряжение, при котором предохранитель работает длительное время;

номинальный ток патрона — ток, на который рассчитаны токоведущие и контактные соединения патрона по условию длительного нагрева;

номинальный ток плавкой вставки — ток, который она выдерживает, не расплавляясь длительное время

разрывная способность, определяемая максимальным отключаемым током, при котором происходит перегорание плавкой вставки без опасного выброса пламени и без разрушения патрона;

времятоковая, или защитная, характеристика — зависимость времени полного отключения цепи от отключаемого тока

I — болтовой контакт; 2 — латунная втулка; 3 — плавкая вставка; 4 — фибровая трубка; 5 — латунный колпачок; 6 — медный контактный нож

К наиболее распространенным предохранителям, применяе­мым для защиты электроустановок напряжением до 1000 В (табл. 5.2), относятся ПР-2 — предохранитель разборный, НПН — насыпной предохранитель неразборный, ПН-2 — предохранитель насыпной разборный.

По конструктивному исполнению предохранители можно раз­делить на две группы: с наполнителем (например ПН-2, НПН, ПП-17, ПП-18, наполненные мелкозернистым кварцевым песком); без наполнителя (например ПР-2).

В предохранителях без наполнителя с закрытыми разборными патронами из фибры дуга гасится газами, образующимися при разложении фибры во время горения дуги. Электрическая дуга при перегорании плавкой вставки предохранителей с наполнителем из кварцевого песка разветвляется между его зернами и охлаждается вследствие интенсивной отдачи теплоты наполнителю, что значительно сокращает время ее горения.

Плавкие предохранители выбирают по номинальному току плавкой вставки I_B. При этом должны быть выполнены следующие условия:

номинальный ток плавкой вставки должен быть не меньше максимального тока данной цепи в рабочем режиме, т.е.

I_B≥I_P

что предотвращает перегорание предохранителя при нормальном режиме работы;

плавкая вставка не должна перегорать во время пуска самого мощного электродвигателя, подключенного к данной цепи, т.е.

I_B≥I_пуск/К_п

где I_пуск — пусковой ток самого мощного из двигателей; К_п — коэффициент кратковременной перегрузки плавкой вставки, К_п = = 2,5 для двигателей, пускаемых без нагрузки, К_п = 2 для двигателей, пускаемых при наличии нагрузки на валу, и К_п = 1,6 для сварочных постов;

номинальный ток плавкой вставки должен быть не больше трехкратного значения длительно допускаемого (номинального) тока I_доп проводов защищаемой линии, т.е.

I_B≥3*Iдоп

Чтобы выполнить последнее условие, иногда приходится увеличить площадь сечения проводов линии.

При защите линии, от которой питаются двигатели и другие электропотребители,

I_B≥I_кр/2,5

где I_кр — кратковременный максимальный ток линии.

Этот ток определяется по формуле

I_кр=I_пуск+I`_р

где I`_р — расчетный ток линии без учета электродвигателя с наибольшим пусковым током.

Плавкую вставку подбирают по большему из токов, рассчитанных по двум первым условиям. При этом выбирают ближайшее большее стандартное значение номинальною тока вставки. Выбор плавких вставок проверяют по типовым времятоковым характеристикам, приведенным в справочниках

Автоматические выключатели, или автоматы, устройство одного из которых показано на рис. 5.10, применяют для защиты элементов сети от токов короткого замыкания и в качестве оперативных коммутационных аппаратов. Управление автоматами может быть ручным и дистанционным. Автоматы выпускают в одно-, двух- и трех- полюсном исполнении для сетей переменного и постоянного тока, выдвижными (с втычными контактами, расположенными с обратной стороны панели автомата) и невыдвижными (с передним присоединением). Расцепители автоматов бывают тепловыми (Т), электромагнитными (М) комбинированными (МТ), минимального напряжения, независимого питания.

Автомат характеризуют следующие показатели:

номинальное напряжение — максимальное напряжение постоянного или переменного тока, при котором автомат нормально работает;

номинальный ток автомата I_{н а} — максимальный длительный ток его главных контактов;

Рис. 5.10. Автоматический выключатель:

1 — дугогасительная решетка; 2, 5, 14 — элементы механизма свободного расцепителя; 3 — рукоятка; 4 — отключающая пружина; 6 — пружина; 7— собачка расцепителя; 8— термобиметаллический элемент; 9 — якорь электромагнита; 10— сердечник электромагнита; 11 — шинка расщепителей; 12 — гибкий проводник; 13 — ось; 15 — подвижный контакт; 16 — неподвижный контакт; 17 — шина; 18 — крышка; 19 — основание

ток срабатывания автомата I_ср.а — наименьший ток, при котором автомат отключает электрическую цепь;

предельный ток отключения I_пр.а — наибольший ток, который можно отключить автоматом;

номинальный ток расцепителя I_нр — максимальный длитель­ный ток, при котором расцепитель не срабатывает;

ток уставки расцепителя I_у — наименьший ток срабатывания расцепителя, на который тот настраивается;

ток установки мгновенного срабатывания электромагнитного расцепителя I_{у м}, называемый током отсечки.

В зависимости от наличия механизмов, регулирующих время срабатывания расцепителей, автоматы делят на неселективные с временем срабатывания 0,02...0,1 с, селективные с регулируемой выдержкой времени и токоограничивающие с временем срабатывания не более 0,005 с.

При выборе автоматов должны соблюдаться следующие условия: номинальный ток автомата I_н.а и ток уставки расцепителя I_у должны быть больше расчетного тока I_р, т.е.

I_н.а>I_р I_у>I_р

ток уставки мгновенного срабатывания (отсечки) электромагнитного расцепителя I_{у м} принимается в зависимости от пикового тока линии I_пик

I_у.м≥1,25*I_пик

Для ответвления к одиночному электродвигателю

I_пик=I_к.р=I_пуск

где I_кр— ток уставки комбинированного расцепителя; I_пуск — пусковой ток электродвигателя.

Таблица 4.Данные автоматических выключателей