Расчет автоматического выключателя для электродвигателя

Расчет автоматического выключателя для электродвигателя

Для пуска, реверсирования, принудительной остановки противотоком асинхронных электродвигателей электрики используются контакторы и магнитные пускатели. От правильности выбора коммутационной аппаратуры зависит, как и безотказность системы в целом, так и электробезопасность обслуживающего персонала.

Выбор пускателя и избыточным коммутируемым током ведет к большим финансовым затратам, при его коммутации слышны шлепки большей громкости, чем те что издают маленькие пускатели. Недостаточные по коммутируемой мощности пускатели долго не прослужат, будут греться, и подгорать клеммники и контакты. В результате переходное сопротивление контакта будет расти до тех пор, пока контакт не исчезнет полностью, что приведет к преждевременной замене аппарата.

Автоматические выключатели также должны быть правильно подобраны, особенно при тяжелом пуске двигателя. Слишком чувствительный автомат будет выбивать при пуске, а если он наоборот взят с излишним запасом по току, то в аварийной ситуации может и не отреагировать, что приведет к повреждению кабеля, обмотки двигателя вплоть до возгорания.

Пуск для электродвигателя сопровождается повышенным током в период разгона его до номинальных оборотов, в случае перегрузки и нехватки мощности двигателя для вращения исполнительных механизмов возможно пониженное число оборотов с повышенными токами, в плоть до того, что он вообще не начнет раскручиваться. И наоборот если мощность двигателя избыточна, то потребляемый им ток будет ниже номинального.

Из-за вышеперечисленных причин и появляется необходимость правильного подбора пусковой и защитной аппаратуры в виде магнитных пускателей, контакторов, тепловых реле и автоматических выключателей.

Автоматические выключатели устанавливаются до магнитного пускателя, чтобы в случае необходимости полностью обесточить систему, как силовую цепь, так и цепь управления (питания катушки).

Вместо автоматических выключателей могут использоваться плавкие вставки или предохранители, но в последнее время такие решения встречаются реже, чем раньше. Это усложняет обслуживание и вызывает необходимость иметь в запасе хотя бы комплект предохранителей.

Выбор магнитного пускателя

Магнитные пускатели выпускаются на определенный номинальный ток, из ряда: 6.3 – 10 – 25 – 40 – 63 – 100 – 160 – 250

Часто их разделяют не по токам, а по величинам от 0 до 7, чем больше ток (или величина пускателя) тем больше его габариты и площадь контактов. Опытный электромонтер может отличить по размеру корпуса, конструкции дугогасителя и габаритам контактных площадок примерный коммутируемые ток и напряжение.

Однако если номинальный ток пускателя соответствует току двигателя, это еще не значит, что их можно использовать в паре. Если такое понятие как категория применения, она характеризует режим работы коммутируемой аппаратуры, частоту и условия коммутации. Иначе говоря – это способность переносить пусковые токи. Пусковые токи асинхронного двигателя могут превышать номинальные и в 10 раз, это зависит от условий пуска, напряжения в сети и прочих факторов.

Категории применения обозначаются: «АС-номеркатегории». Сводная таблица величин и категорий применения для магнитных пускателей расположена ниже.

Из неё нас интересует строка «АС-3 – управления двигателями с короткозамкнутым ротором (пуск, отключение без предварительной остановки)». Из этого очевидно, что коммутационные аппараты с такой категорией созданы для того, что бы включать и отключать электродвигателя. Они выдерживают прямой пуск.

Далее нужно определиться с номинальным током пускателя. Для этого нам нужно знать технические характеристики коммутируемого двигателя, а именно:

• η – КПД %,
• cos Ф – коэффициент мощности,
• P – мощность двигателя номинальная;
• U – рабочее напряжение (коммутируемое);

Тогда номинальный ток пускателя равен:

Для быстрых расчетов иногда применяют другую методику, когда мощность двигателя умножают на 2 и получают номинальный ток (приблизительно).

Далее нужно определить пусковой ток, в справочниках это указывается либо как «k» либо как «Iп/Iн». Это кратность или соотношение пускового тока к номинальному. Показывает, насколько ток в момент пуска превышает номинальную величину.

Пускатель с категорией применения АС-3 может коммутировать ток в 5-7 раз больше чем номинальный, для чего это сказано я покажу при расчетах ниже.

Выбираем пускатель

Допустим, у нас есть асинхронный двигатель с мощностью 2.2 кВт типа 4АМ100L6У3. На его шильдике написано, что кпд 81.0%, коэффициент мощности – 0.73, в интернете я нашел его технические данные, чтобы узнать кратность пускового тока, она оказалась – 5.5

1. Быстрый способ: IН=2.2*2 = 4.4А

2. Сложный способ: IНОМ=2200/(380*0.81*0.73*1.73)=5.6А

Результаты такого расчета дали больший ток.

Теперь считаем пусковой ток: IП=5.6*5.5=30.8А

Подбираем пускатель, с номинальным током более чем 5.6 А, с категорией применения АС-3. В результате обзора рынка, нам подходит пускатель ПМЕ 111 на 10А с тепловым реле.

Выбор автоматического выключателя

Автомат может сработать при пуске или затяжном пуске электродвигателя, когда потребляемый ток значительно превышает максимальный. В автоматическом выключателе за защиту отвечают два узла:

1. Электромагнитный расцепитель. Срабатывает при пиковом токе перегрузке. Этот ток зависит от типа автомата.

2. Тепловой расцепитель. Срабатывает при незначительном но длительном превышении номинального тока.

Номинальный ток двигателя у нас 5.6 А, значит нам нужен автомат не меньше этого значения. Типы автоматов куказывают на доустипое превышение по току в пике:

• тип B – 3-5 раз;
• тип C –5-10 раз;
• тип D – 10-50 раз.

Так как у нас пусковой ток в 5.5 раз больше чем номинальный, это значит что нам подходит автомат типа С и D. Например, автоматический разъединитель EZ9F34306 Schneider Easy9, рассчитан на 6 А и его тип C, позволит выдержать пусковые токи до 60 А.

Но такой автомат будет работать на пределе да и реальная уставка по току может быть ниже 5.5, т.к. тип С находится в пределах 5-10, нужен запас по току хотя бы в 20%.

Поэтому лучше установить автоматический выключатель на тот же ток или немного больший, но типа D, например ИЭК 6-8А ВА47-29

Или на ток 10А с типом C, например PL4-C10/3 Moeller / Eaton

Требования к автомату заключаются в том, чтобы он стабильно выдерживал номинальный ток, и его не выбило при пуске. Если планируется режим работы двигателя с частыми включения и выключениями лучше использовать автомат типа D, он менее чувствителен к всплескам тока.

Заключение

Автоматический выключатель нужен для защиты питающего кабеля и дополнительной защиты двигателя, в случае затяжного пуска или заклинивания вала, дополнительно лучше использовать тепловую защиту. Магнитный пускатель должен выдерживать как напряжение, так и ток, который он будет коммутировать.

Электродвигатель должен быть исправен, отсутствовать витковые замыкания, а его вал должен свободно вращаться. В случае пуска двигателя под нагрузкой лучше брать коммутационную аппаратуру с запасом до 2-х раз для уменьшения вероятности преждевременного подгорания контактов и ложных срабатываний автоматического выключателя.

Питающий кабель должен соответствовать номинальному току, с учетом пусковых токов, как и способ соединения кабеля (использование гильз, наконечников, клеммников и прочего). Состояние всех соединений должно быть в норме – отсутствовать окислы, нагар и прочие механические дефекты, которые могут уменьшить площадь прилягания контакта.

Ранее ЭлектроВести писали, что т урецкая компания Karsan презентовала электрическую версию своего 8-метрового автобуса Atak.

Расчет автоматического выключателя для электродвигателя

Сайт технической поддержки

филиал ЗАО “НПО Севзапспецавтоматика”

Подбор шкафа управления по номинальному току электродвигателя

Номинальный ток шкафа (I ном ) выбирается по току управляемых электродвигателей из расчёта выполнения двух условий:

Условие 1: I ном > I р ;

Условие 2: I ном > I п / K x , где:

I р — рабочий (номинальный) ток электродвигателя, А

I п — пусковой ток электродвигателя, А

К х — коэффициент время-токовой характеристики автоматического выключателя шкафа, принимающий значения:

К х = 5 – для время-токовой характеристики “C”,

К х = 10 – для время-токовых характеристики “D” и “МА”.

Примечание: Автоматические выключатели с характеристикой “C” в шкафах управления двигателями систем противопожарной защиты сейчас практически не используются.
Автоматические выключатели с характеристикой “МА” (без теплового расцепителя) используются в шкафах управления исполнительными механизмами систем противодымной защиты (вентиляторами и клапанами).
Автоматические выключатели с характеристикой “D” используются в шкафах управления другими двигателями систем противопожарной защиты (насосами и задвижками).

Электродвигатель вентиляторного агрегата имеет номинальный рабочий ток (I р ) = 29,8А и кратность пускового тока (I п / I р ) = 12
(Отсюда пусковой ток I п = 29,8 × 12 = 357,6А).

Для управления вентилятором проектировщик уже выбрал тип шкафа, например ШК1101-ХХ-А2
(для использования в составе системы пожарной сигнализации .

Необходимо подобрать для выбранного шкафа исполнение по номинальному току.

По условию 1: I ном > I р ; I ном > 29,8А

В шкафах выбранного типа ШК1101-ХХ-А2 автоматические выключатели имеют время-токовую характеристику “МА” (из паспорта шкафа, раздел «характеристики электропитания»), отсюда К х = 10

По условию 2: I ном > I п / K x ; I ном > 357,6 / 10; I ном > 35,8А.
Из условий 1 и 2 следует, что I ном > 35,8А.

Поправка на температуру окружающей среды:

Номинальный ток автоматических выключателей нормируется для температуры внутри оболочки шкафа 30°С. При повышении температуры номинальный ток выключателя снижается, и для неотключения при протекании тока близкого к номинальному необходимо использовать автоматический выключатель с номинальным током бОльшей величины.

Принимаем, что из-за работы аппаратуры температура внутри шкафа может превысить наружную на 5°С. Если максимальная температура в помещении установки шкафа управления не будет превышать 25°С, то поправку на температуру окружающей среды можно не вводить.

Для эксплуатации оборудования при температуре окружающей среды выше 25°С, при расчёте необходимо увеличивать I ном на 1% на каждый градус Цельсия (°С) выше 25°С.

Пусть в нашем случае температура в помещении может достигать 35°С, тогда необходимо увеличить I ном на (35 — 25) = 10%.
Отсюда I ном > 35,8А × 1,10; I ном > 39,4А

Примечание:На практике расчёт температурной поправки обычно заменяют использованием коэффициента запаса 15-20%.
Точный расчёт возможен только при знании температурных характеристик конкретного применяемого типа автоматического выключателя.
Для автоматических выключателей с характеристикой “МА” температурную поправку можно не делать (т.к. нет теплового расцепителя).

По таблице вариантов исполнения из графы номинального тока шкафа ШК1101-ХХ-А2 (также см. гл. 3 паспорта шкафа):
…, 20А, 25А, 32А, 40А, 50А, 63А, … выбираем ближайшее большее значение, принимая I ном = 40А.

Значению тока I ном = 40А соответствует вторая цифровая группа 36 в наименовании шкафа.
Соответственно, по таблице вариантов исполнения, выбираем исполнение шкафа ШК1101-36-А2

Для автоматизации расчёта номинального тока можно воспользоваться калькулятором

Примечание: Данная методика подбора шкафов по соответствию тока вводного автомата току двигателя, не подходит для подбора шкафов со встроенным блоком питания, для управления приводами постоянного тока, и шкафов со встроенным преобразователем частоты.

Автоматический выключатель для защиты электродвигателя — как правильно подобрать?

При подборе автоматических выключателей, способных защитить электрические моторы от повреждения в результате КЗ или чрезмерно высоких нагрузок, необходимо учитывать большую величину пускового тока, нередко превышающую номинал в 5-7 раз. Наиболее мощным стартовым перегрузкам подвержены асинхронные силовые агрегаты, обладающие короткозамкнутым ротором. Поскольку это оборудование широко применяется для работы в производственных и бытовых условиях, то вопрос защиты как самого устройства, так и питающего кабеля очень актуален. В этой статье речь пойдет о том, как правильно рассчитать и выбрать автомат защиты электродвигателя.

Задачи устройств для защиты электродвигателей

Бытовую электротехнику от пусковых токов большой величины в сетях обычно защищают с помощью трехфазных автоматических выключателей, срабатывающих через некоторое время после того, как величина тока превысит номинальную. Таким образом, вал мотора успевает раскрутиться до нужной скорости вращения, после чего сила потока электронов снижается. Но защитные устройства, используемые в быту, не имеют точной настройки. Поэтому выбор автоматического выключателя, позволяющего защитить асинхронный двигатель от перегрузок и сверхтоков короткого замыкания, более сложен.

Современные автоматы для защиты двигателя нередко устанавливаются в общем корпусе с пускателями (так называются коммутационные устройства запуска мотора). Они предназначены для выполнения следующих задач:

• Защита устройства от сверхтока, возникшего внутри мотора или в цепи подачи электропитания.
• Предохранение силового агрегата от обрыва фазного проводника, а также дисбаланса фаз.
• Обеспечение временной выдержки, которая необходима для того, чтобы мотор, вынужденно остановившийся в результате перегрева, успел охладиться.

Управляющая и защитная автоматика для двигателя на видео:

• Отключение установки, если нагрузка перестала подаваться на вал.
• Защита силового агрегата от долгих перегрузок.
• Защита электромотора от перегрева (для выполнения этой функции внутри установки или на ее корпусе монтируются дополнительные температурные датчики).
• Индикация рабочих режимов, а также оповещение об аварийных состояниях.

Необходимо также учитывать, что автомат для защиты электродвигателя должен быть совместим с контрольными и управляющими механизмами.

Расчет автомата для электродвигателя

Еще недавно для защиты электрических моторов использовалась следующая схема: внутри пускателя устанавливался тепловой регулятор, подключенный последовательно с контактором. Этот механизм работал таким образом. Когда через реле в течение длительного времени проходил ток большой величины, происходил нагрев установленной в нем биметаллической пластины, которая, изгибаясь, прерывала контакторную цепь. Если превышение установленной нагрузки было кратковременным (как бывает при запуске двигателя), пластинка не успевала нагреться и вызвать срабатывание автомата.

Внутреннее устройство автомата защиты двигателя на видео:

Главным минусом такой схемы было то, что она не спасала агрегат от скачков напряжения, а также дисбаланса фаз. Сейчас защита электрических силовых установок обеспечивается более точными и современными устройствами, о которых мы поговорим чуть позже. А теперь перейдем к вопросу о том, как производится расчет автомата, который нужно установить в цепь электромотора.

Чтобы подобрать защитный автоматический выключатель для электроустановки, необходимо знать его времятоковую характеристику, а также категорию. Времятоковая характеристика от номинального тока, на который рассчитан АВ, не зависит.

Чтобы автоматический выключатель не срабатывал каждый раз при запуске мотора, величина пускового тока не должна быть больше той, которая вызывает моментальное срабатывание аппарата (отсечка). Соотношение тока запуска и номинала прописывается в паспорте оборудования, максимально допустимое – 7/1.

Производя расчет автомата практически, следует использовать коэффициент надежности, обозначаемый символом K_н. Если номинальный ток устройства не превышает 100А, то величина K_н составляет 1,4; для больших значений она равна 1,25. Исходя из этого, значение тока отсечки определяется по формуле I_отс ≥ K_н х I_пуск. Автоматический выключатель выбираем в соответствии с рассчитанными параметрами.

Еще одна величина, которую необходимо учитывать при подборе, когда автомат монтируется в электрощитке или специальном шкафу – температурный коэффициент (К_т). Это значение составляет 0,85, и номинальный ток защитного устройства при подборе следует умножать на него (I_n/К_т).

Современные устройства электрозащиты силовых агрегатов

Большой популярностью пользуются модульные мотор-автоматы, представляющие собой универсальные устройства, которые успешно справляются со всеми функциями, описанными выше.

Кроме этого, с их помощью можно производить регулировку параметров отключения с высокой точностью.

Современные мотор-автоматы представлены множеством разновидностей, отличающихся друг от друга по внешнему виду, характеристикам и способу управления. Как и при подборе обычного аппарата, нужно знать величину пускового, а также номинального тока. Кроме этого, надо определиться, какие функции должно выполнять защитное устройство. Произведя нужные расчеты, можно покупать мотор-автомат. Цена этих устройств напрямую зависит от их возможностей и мощности электрического мотора.

Особенности защиты электрических двигателей в производственных условиях

Нередко при включении устройств, мощность которых превышает 100 кВт, напряжение в общей сети падает ниже минимального. При этом отключения рабочих силовых агрегатов не происходит, но количество их оборотов снижается. Когда напряжение восстанавливается до нормального уровня, мотор начинает заново набирать обороты. При этом его работа происходит в режиме перегрузки. Это называется самозапуском.

Самозапуск иногда становится причиной ложного срабатывания АВ. Это может произойти, когда до временного падения напряжения установка в течение длительного времени работала в обычном режиме, и биметаллическая пластина успела прогреться. В этом случае тепловой расцепитель иногда срабатывает раньше, чем напряжение нормализуется. Пример падения напряжения в электросети автомобиля на следующем видео:

Чтобы предотвратить отключение мощных заводских электромоторов при самозапуске, используется релейная защита, при которой в общую сеть включаются токовые трансформаторы. К их вторичным обмоткам подключаются защитные реле. Эти системы подбираются методом сложных расчетов. Приводить здесь мы их не будем, поскольку на производстве эту задачу выполняют штатные энергетики.

Заключение

В этом материале мы подробно осветили тему защитных устройств для электрических двигателей, и разобрались с тем, как подобрать автомат для электромотора и какие параметры при этом должны быть учтены. Наши читатели могли убедиться, что расчеты, которые производятся при этом, совсем несложны, а значит, подобрать аппарат для сети, в которую включен не слишком мощный силовой агрегат, вполне можно самостоятельно.

Расчет автоматического выключателя для электродвигателя

Автоматический выключатель (АВ) выбирают по номинальному току I _н.вык выключателя и номинальному току I _н.расц расцепителя.
I _расц =I _дл /К _т , где
I дл =I н.дв – длительный ток в линии,
I _н.дв – номинальный ток двигателя,
К _т – тепловой коэффициент, учитывающий условия установки АВ.
К _т =1 — для установки в открытом исполнении;
К _т =0,85 – для установки в закрытых шкафах.

Iдл=Iн= Р н /(Uн·√3·ηн·cosφ), (1)

гдеР_н — мощность двигателя, кВт;
U_н – номинальное напряжение электродвигателя, кВ;
ηн – КПД двигателя (без процентов),
cosφ – коэффициент мощности двигателя.
Номинальный ток асинхронного двигателя с к. з. ротором будет примерно равен его удвоенной мощности, взятой в киловаттах:
I_н≈ 2Р_н(кВт)
Выбираем АВ:
Тип –
I_н.вык –
I_расц –

Необходимо, чтобы выполнялось условие:
I_мгн.ср ≥ KI_кр, где
I_мгн.ср — ток мгновенного срабатывания,
I_кр – максимальный кратковременный ток,
К – коэффициент, учитывающий неточность определения I_кр в линии.
К = 1,25 – для АВ с I_н > 100А;
К = 1,4 – для АВ с I_н ≤ 100А.
I_кр = I_пуск = К_i I_н, где
К_i – кратность пускового момента К_i = I_пуск/Iн.
Значения К_i берутся из таблиц.
Если условие выполняется, значит АВ выбран верно, если не выполняется, то выбирается АВ с большим значением тока расцепителя.

Приведем пример .

Условие установки АВ:

По типу двигателя выписываем из таблицы его номинальные данные:

Так как автомат устанавливается в шкафу, то К_т = 0,85, поэтому:

По току расцепителя выбираем автомат: ВА 51-25; I_н = 25 А I_расц = 16 А;

I_мгн.ср = 10∙I_расц = 10∙16 = 160 А

Неравенство выполняется, значит автомат выбран верно.

Выбор автоматических выключателей для электродвигателей

Выбирая автоматические выключатели для защиты двигателей, мы должны учитывать, что при пуске электродвигателя, возникает пусковой ток, превышающий в 5 — 7 раз номинального значения.

Автоматические выключатели выбираются по условиям:

• Uном. – номинальное напряжение, В;
• Uном.сети – номинальное напряжение сети, В.

• Iном.расц. – номинальный ток расцепителя выключателя, А;
• Iном.дв. – номинальный ток электродвигателя, А.

Ток уставки электромагнитного и полупроводникового расцепителя выбирается по формуле [Л1,с. 106]:

Для приближенного расчета тока уставки электромагнитного и полупроводникового расцепителя, можно принять по таблице 6.1 [Л1,с. 107].

Таблица 6.1 – Значения коэффициентов для расчета тока срабатывания отсечки автоматических выключателей, устанавливаемых в цепях электродвигателей

Надежность срабатывания автомата при двухфазном и однофазном коротком замыкании при КЗ на выводах электродвигателя определяется коэффициентом чувствительности и рассчитывается по формуле [Л1,с. 107]:

При отсутствии значений по коэффициенту разбросу kp, рекомендуется принимать коэффициент чувствительности в пределах 1,4-1,5.

В случае если чувствительности защиты от междуфазных КЗ недостаточно, следует принять следующие меры:

• уточнить значение Iс.о с учетом влияния сопротивления внешней сети на пусковой ток электродвигателя;
• выбрать другой тип АВ;
• увеличить сечение кабеля на одну, две ступени, но не больше;
• применить выносную релейную защиту.

При недостаточной чувствительности защиты от однофазных КЗ, следует принять следующие меры:

• применить кабель другой конструкции с нулевой жилой, алюминиевой оболочкой;
• проложить дополнительные зануляющие металлические связи;
• применить АВ со встроенной защитой от однофазных КЗ;
• применить выносную релейную защиту от однофазных КЗ, ток срабатывания данной защиты принимается 0,5-1*Iном.дв. Коэффициент чувствительности kч > 1,5, согласно ПУЭ 7-издание;

Выбор тока срабатывания для теплового и электромагнитного (комбинированного) расцепителя автоматического выключателя

Для того, чтобы защитить двигатель от перегрузки, то есть от повреждений, вызываемых длительным протеканием тока превышающего номинальный, нужно использовать тепловые и электромагнитные (комбинированные) расцепители. Номинальный ток теплового расцепителя определяется по формуле [Л1. с 109]:

Данные коэффициенты определяются для разных типов выключателя по таблице 6.2 [Л1. с 112].

Таблица 6.2 – Значения коэффициентов для расчета тока срабатывания защиты от перегрузки автоматических выключателей

Общая формула по определению тока теплового расцепителя, имеет следующий вид:

Время срабатывания защиты от перегрузки выбирается из условия, что защита не будет срабатывать при пуске и самозапуске двигателя [Л1. с 112]:

Продолжительность пуска для двигателей с тяжёлыми условиями пуска, составляет более 5 – 10 сек, например для двигателей центрифуг, дробилок, шаровых мельниц и т.д и для двигателей с лёгкими условиями пуска равным 0,5 – 2 с, например для двигателей вентиляторов, насосов, главных приводов металлорежущих станков и механизмов с аналогичным режимом работы.

Проверка чувствительности при однофазных КЗ

Данную проверку нужно выполнять, если для отключения однофазных КЗ используется защита от перегрузки. В настоящее время ПУЭ 7-издание п. 1.7.79 предъявляет требования, чтобы время отключение выключателя тока однофазного КЗ не превышало 0,4 с.

1. Беляев А.В. Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сети 0,4 кВ. Учебное пособие. 2008 г.

Выбор ВА47-29 и настройка РТИ в схеме управления асинхронным электродвигателем (2009)

Как подобрать и настроить защитную аппаратуру асинхронного двигателя?

В цепи обмоток электромотора, помимо короткого замыкания, возможен режим перегрузки, возникающий из-за:

• обрыва фазы;
• повышения/снижения напряжения;
• возрастания момента на валу свыше 1,1 Мном.

Ток двигателя при перегрузке увеличивается на 20. 50%, нагрев обмоток — пропорционально квадрату тока, соответственно на 40. 125%. Если перегрузка кратковременна 2-3 минуты, ею можно пренебречь. Но если более продолжительна, то возрастает вероятность пробоя изоляции обмоток двигателя. Слежением за величиной перегрузки и отключением двигателя занимается тепловое реле. Время его отключения должно быть тем меньше, чем больше ток перегрузки, и пропорционально квадрату отношения величины рабочего тока к току перегрузки.

Рассмотрим типовую схему включения асинхронного электродвигателя. В нее входят: трехполюсный автоматический выключатель, контактор серии КМИ, кнопочная станция, тепловое реле серии РТИ, электродвигатель (см. Рис. 1).

Рисунок 1. Типовая схема включения асинхронного электродвигателя

При выборе автоматического выключателя необходимо учитывать пропускание пускового тока двигателя:

Для двигателя 4А100S2У3 (Рном = 4,0 кВт, пном=2880 об/ мин, КПД=86,5%, CoS9=0,89, Iпуск/Iном=7,5 номинальный ток Іном=Рном/ 380.Cos9 КПД=4000/1, 73.380.0, 89Ю,865=7,9А, пусковой ток Іпуск=7,5.Іном=59,3А) при условии, что пусковой ток 59,3А меньше нижней границы диапазона тока срабатывания ЭМ расцепителя, выбираем ВА47-29 с характеристиками В20, С13 или D8.

Сопоставим выбранные выключатели. По загрузке В20/С13/ D8 соотносятся, как 0,4/0,62/1; В20 загружен на 40%, С13 — на 62%, D8 — на 99%. По тепловыделению в20/С13/ D8 соотносятся как 0,16/0,38/0,98. Мощность тепловых потерь на В20 составляет 1,7 Вт, на С13 — 4 Вт, на D8 — 10,3 Вт. Что выбрать? Вариант с меньшим тепловыделением и загрузкой!

Приведем еще пример расчета и выбора вводного автоматического выключателя ВА47-29 для электродвигателей серии АОП2 (с повышенным пусковым моментом).

При определении пускового тока принимаем его кратность для двигателей 1500 об/мин равной 7,5; для 1000 об/мин — 7, и для 750 об/мин — 6. Расчетный номинальный ток вводного автомата определяем делением пускового тока на кратность нижней границы диапазона настройки расцепителя. Для характеристик: В-3, для С — 5, для D — 10. Второе условие выбора вводного автомата: номинальный ток автомата должен быть больше номинального тока двигателя.

В результате, например, для двигателя АОП2-42-4 мощностью 5,5 кВт и частотой вращения 1440 об/мин (номинальный ток 11,7 А, пусковой ток 88 А), наиболее подходящим с точки зрения надежности будет вариант автоматического выключателя с характеристикой В 32, а не D13 или С18!

Настройка уставки теплового реле

Проведение пуско-наладочных работ предусматривает настройку тепловой защиты. Наиболее верно проводить настройку уставки теплового реле «на горячем двигателе», при установившемся температурном режиме работающего двигателя и теплового реле.

Настройка теплового реле проводится поэтапно. Перед пуском двигателя уставку ставят на максимальное значение. При установившемся температурном режиме, спустя 25. 40 минут непрерывной работы при номинальном рабочем режиме, уставку плавно уменьшают до срабатывания теплового реле и отключения электродвигателя.

Слегка «загрубив» уставку, повторно запускают двигатель и проверяют правильность настройки. Если реле опять отключит двигатель, то уставку увеличивают, если не отключит — то, уменьшая уставку, снова проверяют срабатывание теплового реле во второй, и в третий раз.

Оптимальным считается вариант настройки при совпадении теплового режима окружающей среды щитового оборудования и двигателя. Например, при размещении в одном помещении.

Положительным фактором является встроенная термокомпенсация теплового реле. Но если ее нет, необходимо, в зависимости от температуры окружающей среды (лето/зима — день/ночь), проводить корректировку уставки.

Тепловые реле серии РТИ торговой марки IEK имеют термокомпенсацию. Это рычаг между эксцентриком уставки и механизмом переключения контактов, который изготовлен из биметалла.

Более сложный вариант настройки тепловой защиты двигателя — при размещении пускозащитной аппаратуры в щитовом помещении, а двигателя — на открытом воздухе. Именно в летний период при максимальной дневной температуре повышается вероятность перегрузки двигателя. В таких случаях применяют встроенную температурную защиту двигателя. В статорной обмотке двигателя (при его изготовлении) размещают позисторы (резисторы с нелинейной зависимостью сопротивления от температуры), автоматически контролирующие температурный режим обмоток и отключающих питание двигателя при достижении максимально-допустимой температуры обмотки.

Гарантией наиболее верного способа защиты от перегрузки будет правильный выбор мощности приводного двигателя. И если нормы проектирования СССР рекомендовали выбирать двигатель с загрузкой 0,75.0,9 (то есть запас составлял 10-25%), то при выборе мощности двигателя с загрузкой на половину номинала проблем с тепловой защитой будет гораздо меньше.

Итак, подведем итоги:

• Защита силовой цепи асинхронных электродвигателей автоматическими выключателями серии ВА47-29 с заменой характеристики электромагнитного расцепителя D на В или С, снижает тепловыделение, и, соответственно, температуру в щите управления;
• Анализ характеристик автоматических выключателей для питания электродвигателей серии АОП2 показывает, что возможна замена автоматического выключателя ВА47-29 с характеристикой D для электродвигателей мощностью до 13 кВт на В, и до 22 кВт на автоматический выключатель ВА47-29 с характеристикой С;
• Настройку тепловой защиты двигателей необходимо проводить «на горячем двигателе» в установившемся температурном режиме двигателя и теплового реле, подбирая уставку последнего согласно вышеприведенной методике.

САМ себе МАСТЕР

Как подобрать автоматический выключатель для двигателя

• Как выбрать
• Электромонтажные работы

Правильный подбор автоматического выключателя для защити электродвигателя имеет огромное значение для оборудования. Надежность работы, защита двигателя от аварийных режимов работы и проводки напрямую зависит от подбора автоматического выключателя.

В этой статье наведем условия выбора автоматического выключателя для защиты электродвигателя. Для того чтобы выбрать автоматический выключатель необходимо знать:

— номинальный ток двигателя;

— кратность пускового тока к номинальному;

— максимально допустимый ток электропроводки.

Номинальный ток двигателя – это ток который имеет электродвигатель во время работы при номинальной мощности. Он указывается на паспорте электродвигателе или берется с таблиц паспортных данных электродвигателей.

Кратность пускового тока к номинальному – это соотношение пускового ток который возникает в электродвигателе во время пуска к номинальному. Он тоже указывается на паспорте электродвигателя или в таблицах электродвигателей.

Максимально допустимый ток электропроводки – это допустимый ток, который может проходить по проводу, кабеля, что подключен к электродвигателю.

Условия для правильного выбора автоматического выключателя для защиты электродвигателя:

— номинальный ток автоматического выключателя должен бить больше или равен номинальному току электродвигателя. Например: ток электродвигателя АИР112М4У2 І_{н. дв.} =11,4А выбираем автоматический выключатель ВА51Г2534 на номинальный ток І_н. = 25А и ток расцепителя І_н..рас. = 12.5А.

После этого проверим автоматический выключатель на не срабатывания при пуске электродвигателя используя условие :

Iу.е.>kзап. · kр.у ·kр.п. ·Iн.дв ·kі

где Kзап . — коэффициент запаса, который учитывает колебания напряжения, Kзап . = 1,1 ;

kр.у — коэффициент, который учитывает неточность вставки по току срабатывания электромагнитного расцепителя автоматического выключателя , Kр.у = 1,2 ;

kр.п. — коэффициент, который учитывает возможное отклонение пускового тока от его номинального, kр.п. = 1,2 ;

K і — каталожная кратность пускового тока электродвигателя;

Iн.дв — номинальный ток двигателя , А.

Iу.е = 14 · I_н.рос = 14 · 12,5 = 175А

З таблицы электродвигателей находим K і = 7,0 для электродвигателя АИР112М4У2.

Подставляем в условие и определяем

Условие выполнилось, следовательно, автоматический выключатель не сработает при запуске двигателя.

— номинальный ток автоматического выключателя должен быть меньше предельно допустимого тока кабеля которым питается электродвигатель. Например: подключение сделано кабелем АВРГ (3х2,5) который имеет допустимый ток I_доп =27А. Для водного автомата для защиты электродвигателя условие выполняется потому, что I_доп =27А > І_н. = 25А .

В этой статье вы узнали как правильно, используя условия выбора правильно подобрать автоматический выключатель для защиты электродвигателя.