Защита внутренних электрических сетей напряжением до 1000 В

Электрические сети в домах должны иметь защиту от коротких замыканий, а осветительные сети, питающие группу домов, еще и защиту от перегрузки.

Разрешается защита различных участков одной сети предохранителями и автоматическими выключателями. Автоматические выключатели, имеющие только электромагнитный расцепитель мгновенного действия (отсечку), во внутренних сетях жилых и общественных зданий применять, как правило, не следует, поскольку они не имеют защиты от перегрузки (без тепловых расцепителей).

Номинальные токи тепловых и комбинированных расцепителей автоматических выключателей, плавких вставок предохранителей для защиты групповых линий и вводов квартир, включая линии к электроплитам, независимо от места их установки должны составлять:

– 16 А для сети освещения и розеток на 6–10 А;

– 25 А для линий питания электрической плиты номинальной мощностью до 8 кВт.

В жилых зданиях при сечении фазных проводов до 16 мм² включительно нулевые провода питающих линий и стояков квартир должны иметь такие же марку и сечение (электрическую проводимость), как и у фазных проводов, а при больших сечениях фазных проводов – не менее 50 % фазного провода.

В качестве автоматических выключателей, используемых в электроустановках жилых домов, применяют однополюсные автоматические выключатели типа А‑ 63. Они защищают электрическую сеть от коротких замыканий и перегрузок. Они выпускаются двух модификаций:

– А‑ 63МП с электромагнитным токовым расцепителем с гидравлическим замедлителем срабатывания;

– А‑ 63М без гидравлического замедлителя срабатывания.

Автоматические выключатели типа А‑ 63 имеют следующие номинальные токи расцепителей: 0, 63; 0, 8; 1, 1; 1, 25; 1, 6; 2; 2, 5; 3, 2; 4; 5; 6, 3; 8; 10; 12, 5; 16; 20; 25А. Время срабатывания расцепителя при 6‑ кратном токе по отношению к номинальному току расцепителя составляет 3–20 секунд.

Для внутренних электропроводок в настоящее время применяют автоматические выключатели серии АЕ1000, имеющие комбинированные расцепители или серии АЕ2000.

Например, однополюсный автоматический выключатель типа АЕ1031 рассчитан на номинальный ток 10 или 16 А. Автоматические выключатели имеют рукоятку управления перекидного типа.

Вместо пробочных плавких предохранителей часто используют резьбовой автоматический выключатель типа ПАР на 6, 3, 10 А. Автоматический выключатель, в отличие от пробочного плавкого предохранителя, срабатывает как при коротких замыканиях, так и при перегрузках в сети, что очень важно. ПАР – выключатель многократного использования. После срабатывания достаточно нажать кнопку большего диаметра, и сеть включается. Отключается автоматический выключатель путем нажатия на кнопку. Автоматический выключатель ввертывают в колодку пробочного предохранителя (вместо пробки).

Следует иметь в виду, что ни плавкие вставки предохранителей, ни автоматические выключатели серии АЕ, А‑ 63, ПАР не обеспечивают защиту человека при непосредственном касании токоведущих частей электроустановки, находящейся под напряжением. Они также могут не сработать при неполном однофазном замыкании со значительным переходным сопротивлением в месте замыкания, и человек может оказаться под напряжением, опасным для жизни.

В настоящее время наиболее совершенной и единственной при прямом касании неизолированных токоведущих частей, находящихся под напряжением, является защита, реагирующая на токи утечки на землю. Защита срабатывает и отключает электросеть:

– при замыкании фазного провода на нулевой провод, на зануленный корпус электроустановки, а также на землю;

– при касании неизолированного фазного провода электросети, находящегося под напряжением.

Защита предотвращает возникновение пожара от однофазных замыканий, поскольку отключение сети происходит при незначительных токах утечки порядка 0, 002–1 А. Наиболее чувствительная защита имеет уставку по току утечки на землю всего 0, 002 А (2 мА). Если человек коснется фазного провода сети и через него на землю пойдет ток 2 и более, защита отключит электросеть за время, не превышающее 0, 1 с. Однако следует помнить, что эта защита не отключит сеть при междуфазном замыкании (при двух– трехфазном питании), а также при замыкании фазного провода на нулевой рабочий провод. Поэтому в сети, помимо такой защиты, необходимо устанавливать автоматические выключатели или предохранители, срабатывающие и при коротком замыкании между фазами, фазой и нулевым рабочим проводом. Автоматические выключатели должны иметь тепловую защиту, отключающую сеть при перегрузках, поскольку аппараты защиты по току утечки на перегрузку в сети не реагируют.

Устройство защитного отключения типа БЗОУ‑ 2 оформлено подобно автоматическому выключателю типа ПАР. Оно ввертывается в резьбовой патрон предохранительной колодки.

21.Режимы работы электропривода. Методы расчёта мощности и выбор электродвигателей. Электропривод должен качественно обеспечивать нормальное протекание технологического процесса при расчетной производительности рабочей машины и высокой экономической эффективности.Выбор электродвигателя. Электродвигатели для привода машин и механизмов выбирают в зависимости от рода тока и напряжения, частоты вращения, условий окружающей среды, величины и характера нагрузки.Род тока и напряжение определяются системой электроснабжения хозяйства (в большинстве случаев это четырехпроходная трехфазная система переменного тока частотой 50 гц и напряжением 380/220 В) и должны соответствовать паспортным данным двигателя.В зависимости от условий среды, в которой будет работать двигатель, выбирают его конструктивное исполнение. Все сельскохозяйственные помещения, в которых эксплуатируются электрооборудование, делятся на следующие категории: сухие, влажные, пыльные, сырые, особо сырые, особо сырые с химически активной средой, пожароопасные, взрывоопасные. Мощность электродвигателя для привода рабочей машины определяется величиной нагрузки, т.е. мощностью Р_М на валу машины. Мощность на валу рабочей машины может быть указана в технической характеристике машины (в каталогах, справочниках). Для некоторых типов машин (насосов, вентиляторов, транспортеров) потребляемая ими мощность может быть вычислена.

Так, для насоса

, где P_М – мощность на валу, кВт; Q - производительность насоса м³/с, k - коэффициент запаса, учитывающий возможные перегрузки (применяется равным 1, 2 при мощности двигателя до 50 кВт), h _НАС - к.п.д. насоса (для центробежных 0, 4 …. 0, 8, для вихревых 0, 25….0, 5), H - полный напор, Па.

Для вентилятора , где Q - производительность вентилятора, м³/с, H - напор, Па, k - коэффициент запаса (применяется равным для двигателей мощностью до 1 кВт – 2, от 1 до 2 кВт – 1, 5, от 2 до 5 кВт – 1, 25), h ВЕНТ - к.п.д. вентилятора. Для скребкового транспортера , где Q - производительность транспортера, т/ч, H - высота подъема груза, м, L - длина горизонтальной проекции транспортера, м, W - коэффициент сопротивления движению (принимается равным для втулочно – роликовых цепей при производительности 4, 5 т/ч – 2, 25; 9, 0 т/ч – 1, 7; 18 т/ч – 1, 3; 27 т/ч – 1, 1); h_ТР к.п.д. транспортера.Расчетная мощность двигателя при длительном режиме работы определяется исходя из мощности на валу рабочей машины и данных передаточного механизма: , где Р_РАСЧ - расчетная мощность двигателя, кВт, Р_М - мощность на валу рабочей машины, кВт, H_ПЕР - к.п.д передачи.При переменной нагрузке за расчетную принимается эквивалентная мощность, определяемая по нагрузочной диаграмме как среднеквадратичная [1, 4, 5].о расчетной мощности из каталога выбирают электродвигатель с паспортной (номинальной) мощностью .Двигатель, выбранный по эквивалентной мощности, должен быть проверен на перегрузочную способность: , где М_MAX - максимальный момент по графику нагрузки, Н × м, М_Н - момент на валу двигателя в номинальном режиме, Н × м, l_М - коэффициент перегрузки по моменту (приводится в каталогах, справочниках).

Момент на валу электродвигателя может быть определен по формуле: , где Р - мощность на валу двигателя, кВт,

h - частота вращения, об/мин.При выполнении расчетов рекомендуется литература [1, 4, 5].Технические данные выпускаемых в настоящее время электродвигателей приведены в [1, 2, 4].

Режимы работы электроприводов

Далее: Номинальные величины, характеризующие электродвигатели

При выборе мощности электродвигателя необходима знать режим работы машины, приводимой им в действие, т. е. мощность, вращающий момент, скорость вращения, длительность нахождения под нагрузкой.

Режимы работы электродвигателей могут быть подразделены по:
– длительности непрерывной работы; характеру изменения нагрузки во времени; зависимости изменения скорости вращения от на грузки;
– характеру регулирования скорости двигателя. По длительности непрерывной работы электродвигателя различают режимы: длительный, кратковременный и повторно-кратковременный.

Длительным называют режим работы, при котором рабочий период электродвигателя настолько велик, что нагрев последнего достигает своего стабильного состояния При таком режиме работают двигатели вентиляторов, насосов и других механизмов непрерывного действия. Гра фик этого режима представлен на рис. 3, а.

Кратковременный р е-жим работы характеризуется тем, что в течение рабочего периода нагрев электродвигателя не достигает стабильного состояния, а перерыв в работе настолько велик, что при возобновлении ее температура двигателя близка к температуре окружающей среды. При таком режиме, например, работают двигатели подъема стрелы одноковшового экскаватора. Их работа продолжается несколько минут, после чего они надолго выключаются. График кратковременного режима представлен на рис.

При повторно-кратковременном режиме рабочие периоды чередуются с паузами, т. е. с периодами остановки электродвигателя. За период работы двигатель не успевает полностью нагреться, а за период остановки — полностью остыть. Повторно-кратковременный режим дополнительно подразделяется на режим периодический и непериодический (рис. 3, s и г). При таких режимах работают электродвигатели кранов, лифтов и других подъемных механизмов. Рассматриваемый режим характеризуется показателем ПВ (продолжительность включения), который равен отношению продолжительности рабочего периода к продолжительности цикла (рабочего периода и остановки).

Рис. 3. Упрощенные графики работы электроприводов при различных режимах
а — длительный; б — кратковременный; а — периодический повторно-кратковре-менный; г — непериодический повторно-кратковременный (т— температура нагрева двигателя)

По характеру изменения нагрузки во времени различают следующие режимы:
1) работа при постоянной нагрузке, не меняющейся с течением времени. Так работают, например, двигатели вентиляторов и центробежных насосов;
2) работа при переменной нагрузке, меняющейся через определенные, равные отрезки времени. Такой режим характерен для электродвигателей поршневых насосов;
3) работа при нерегулярно переменной нагрузке, меняющейся бессистемно, через разные промежутки времени. При таком режиме работают двигатели башенных кранов и других подъемных механизмов.

По характеру изменения скорости вращения от нагрузки различают:
1) работу при постоянной или почти постоянной скорости вращения, когда постоянную скорость вращения обеспечивают синхронные двигатели, а почти постоянную скорость, независимую от изменения нагрузки, — электродвигатели постоянного тока параллельного возбуждения и трехфазные асинхронные двигатели с малым сопротивлением в цепи якоря (ротора);
2) работу со слегка падающей скоростью вращения, когда допустимо незначительное снижение скорости вращения двигателя от холостого хода до максимальной нагрузки. Такой режим обеспечивают трехфазные асинхронные двигатели, двигатели постоянного тока параллельного возбуждения и некоторые двигатели коллекторного типа переменного тока;
3) работу с сильно падающей скоростью вращения, которую обеспечивают электродвигатели с большим сопротивлением в цепи ротора, электродвигатели постоянного тока последовательного возбуждения, трехфазные и однофазные двигатели переменного тока коллекторного типа.

По характеру регулирования скорости вращения различают следующие режимы:
1) работа при нерегулируемой скорости, которую можно обеспечить любым электродвигателем без приспособлений для регулирования скорости. Для большинства строительных машин характерна работа при постоянной скорости;
2) работа при регулируемой скорости, обеспечиваемая двигателями переменного и постоянного тока, снабженными специальными устройствами для регулирования скорости. вращения. Двигатели постоянного тока по сравнению с двигателями переменного тока дают большие возможности в отношении регулирования скорости и ее диапазона. Такой режим (с регулированием скорости) требуется для ряда строительных машин, например строительных кранов, экскаваторов и др.