Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Лекции - Электрические и электронные аппараты - файл Предохранители и автоматические выключатели.doc


Загрузка...
Лекции - Электрические и электронные аппараты
скачать (6353.6 kb.)

Доступные файлы (19):

Автоматические воздушные выключатели.doc1636kb.06.12.2005 09:55скачать
введние.doc81kb.17.08.2006 15:53скачать
Выключатели переменного тока высокого напряжения.doc1822kb.21.11.2007 16:24скачать
гашение дуги.doc160kb.30.11.2005 10:32скачать
дуга.doc452kb.30.11.2005 10:32скачать
Измерительные преобразователи (датчики).doc1058kb.30.11.2007 11:15скачать
Контактные явления.doc584kb.23.02.2009 18:53скачать
Логические элементы.doc2326kb.31.03.2006 12:53скачать
Магнитные бесконтактные элементы.doc1467kb.23.12.2005 12:01скачать
Магнитные пускатели.doc172kb.31.10.2007 17:31скачать
Предохранители и автоматические выключатели.doc2007kb.07.11.2007 14:36скачать
тепловые процессы.doc339kb.30.11.2005 10:32скачать
эа непосредственного воздействия.doc544kb.31.10.2007 17:24скачать
эду в эа.doc315kb.30.11.2005 10:32скачать
Электромагнитные контакторы.doc476kb.31.10.2007 17:21скачать
Электромагнитные муфты.doc475kb.09.12.2005 13:44скачать
Электромагнитные реле.doc413kb.31.10.2007 18:36скачать
Электромагнитные явления.doc906kb.30.11.2005 10:33скачать
Электромагниты.doc297kb.23.11.2005 15:04скачать

Предохранители и автоматические выключатели.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...




Предохранители и автоматические выключатели
Предохранители – это электроаппараты, предназначенные для защиты электрических цепей от аварийных токовых перегрузок и токов к.з. в силовых цепях и цепях сигнализации, управления и защиты.

Основными элементами предохранителя является плавкая вставка, включаемая последовательно с защищаемой цепью, и дугогасительное устройство.

К предохранителям предъявляются следующие требования:

1. Времятоковая характеристика предохранителя должна проходить ниже, но возможно ближе к времятоковой характеристике защищаемого объекта.

2. Время срабатывания предохранителя при к.з. должно быть минимально возможным, особенно при защите полупроводниковых приборов.

3. При к.з. в защищаемой цепи предохранители должны обеспечивать селективность защиты.

4. Характеристики предохранителя должны быть стабильными, а технический разброс их параметров не должен нарушать надежность защиты.

5. В связи с возросшей мощностью установок предохранители должны иметь высокую отключающую способность.

6. Конструкция предохранителя должна обеспечивать возможность быстрой и удобной замены плавкой вставки при ее перегорании.

При значительных перегрузках (250-300 %) предохранители сгорают почти мгновенно, меньшие перегрузки они выдерживают некоторое время. Так двухкратная перегрузка вызывает сгорание лишь через несколько десятков секунд, а перегрузка 25-30 % практически не вызывает сгорания предохранителя в течение 1 часа.
Нагрев плавной вставки при длительной нагрузки
Основной характеристикой предохранителя является времятоковая характеристика, представляет собой зависимость времени плавления вставки от протекающего тока.



Для совершенной защиты желательно, чтобы времятоковая характеристика предохранителя (^ 1) во всех точках шла немного ниже характеристики защищаемой цепи или объекта (2).

Однако реальная характеристика предохранителя (3) пересекает кривую 2.

Если характеристика предохранителя соответствует кривой 1, то он будет перегорать из-за старения или пуске двигателя.


Цепь будет отключаться при отсутствии недопустимых перегрузок. Поэтому ток плавления вставки выбирается больше номинального тока нагрузки. При этом кривые 2 и 3 пересекаются.

В области больших перегрузок (область ^ Б) предохранитель защищает объект. В области А предохранитель объект не защищает.

При небольших перегрузках (1,5-2) Iном нагрев предохранителя протекает медленно. Большая часть тепла отдается окружающей среде. Сложные условия теплоотдачи затрудняют расчет плавкой вставки.

Ток, при котором плавкая вставка сгорает при достижении его установившейся температуры, называется пограничным током ^ Iпогр.

Для того, чтобы предохранитель не срабатывал при номинальном токе Iном, необходимо Iпогр > Iном. С другой стороны, для лучшей защиты значение Iпогр должно быть возможно ближе к номинальному. При токах, близких к пограничному, температура плавкой вставки должна приближаться к температуре плавления.

В связи с тем, что время плавления вставки при пограничном токе велико (около 1 часа) и температура плавления ее материала составляет много сотен градусов Цельсия, все детали предохранителя нагреваются до высоких температур. Происходит тепловое старение плавкой вставки.

Для снижения температуры плавления вставки при ее изготовлении применяются легкоплавкие металлы и сплавы (медь, серебро, цинк, свинец).

Наименьшую tплавления имеет свинец 3270С. Но удельное сопротивление свинца в 12 раз выше, чем у меди. Это значит, что сечение вставки из свинца должно быть значительно больше, чем при использовании меди.

Широкое распространение получили медные и серебряные плавкие вставки с металлургическим эффектом.

На тонкую медную проволоку диаметром менее 0,001 м наносится шарик из олова. При нагреве вставки сначала плавится олово, имеющее низкую температуру плавления (2320С). В месте контакта олова с проволокой начинается растворение меди и уменьшение ее сечения. Это вызывает увеличение сопротивления и повышение потерь в этой точке.

Процесс длится до тех пор, пока медная проволока не расплавится в точке расположения оловянного шарика. Возникшая при этом дуга расплавляет проволоку на всей длине. Применение оловянного шарика снижает среднюю температуру плавления вставки до 2800С.

Отношение уменьшается до 1,2, что дает улучшение времятоковой характеристики.

Стабильность времятоковой характеристики в значительной степени зависит от окисления плавкой вставки. Свинец и цинк образуют на воздухе пленку оксида, которая предохраняет вставку от изменения сечения. Медная вставка при длительной работе и высокой температуре интенсивно окисляется. Пленка оксида при изменении температурного режима отслаивается и сечение вставки постепенно уменьшается. В результате плавкая вставка перегорает при номинальном токе, если ее температура при токе, близком к пограничному, выбрана высокой.

Поэтому приходится завышать сечение вставки и тем самым увеличивать отношение примерно до 1,8, что ухудшает защитные свойства предохранителя.

Серебряные плавки вставки не подвержены тепловому старению, и для них отношение определяется только нагревом.

У вставок из легкоплавких материалов эксплуатационная температура ближе к температуре плавления, что позволяет снизить отношение до 1,2-1,4.

В настоящее время в качестве материала плавкой вставки начали применять алюминий. Пленка оксида на поверхности вставки защищает алюминий от коррозии и делает характеристику предохранителя стабильной. Большее удельное сопротивление материала компенсируется увеличением сечения вставки. Al имеет температуру плавления ниже, чем у меди (658 против 10830С).

Медная вставка из-за высокой теплопроводности, высокой температуры плавления и большого отношения в области малых перегрузок не обеспечивает защиту объекта.
Нагрев плавкой вставки при к.з.
Если ток, проходящий через вставку, в 3-4 раза больше номинального, то практически процесс нагрева идет адиабатически, т.е. все тепло, выделяемое плавной вставкой, идет на ее нагрев.

После того как температура плавкой вставки достигла температуры плавления, для перехода вставки из твердого состояния в жидкое ей необходимо сообщить тепло, равное скрытой температуре плавления.

По мере того как часть плавкой вставки из твердого состояния перейдет в жидкое, ее удельное сопротивление резко увеличивается (в десятки раз).

Как только появится жидкий участок вставки, электродинамические силы, сжимающие проводник, образуют суженные участки. В этих условиях возрастает плотность тока и повышается температура. Уменьшение сечения вставки создает разрывающие усилия, аналогичные силам в контактах при к.з.

Таким образом, как правило, дуга загорается раньше, чем вставка полностью перейдет в жидкое состояние.

Основные параметры предохранителя при к.з. является предельный ток отключения – ток, который он может отключить при возвращающемся напряжении, равном наибольшему рабочему напряжению.

Время существования дуги зависит от конструкции предохранителя.

Плавление вставки переменного сечения происходит в перешейках с наименьшим сечением. Процесс нагрева перешейка протекает так быстро, что тепло почти не успевает отводиться на участки повышенного сечения. Наличие перешейков уменьшенного сечения позволяет резко снизить время с момента начала к.з. до появления дуги. Процесс гашения дуги начинается до момента достижения током к.з. установившегося или даже амплитудного значения. Дуга образуется через время t, после начала к.з., когда ток в цепи значительно меньше установившегося значения Iк.уст..

Средства дугогашения позволяют погасить дугу за миллисекунды. При этом проявляется эффект токоограничения. При отключении поврежденной цепи с токоограничением облегчается гашение дуги, так как отключается не установившийся ток к.з., а ток определяемый временем плавления вставки.



С ростом номинального тока возрастает, естественно, и минимальное сечение вставки. Увеличение этого сечения приводит к возрастанию длительности плавления вставки и уменьшению эффекта токоограничения. Интенсивный отвод тепла от вставки при номинальном режиме позволяет выбрать уменьшенное сечение вставки и повысить эффект токоограничения.


Конструкция предохранителей низкого напряжения

(трубчатые – до 1000 А, пробочные – 4-60 А)
1. Предохранители с гашением дуги в закрытом объеме

Выполняются на токи от 15 до 60 А. Имеют упрощенную конструкцию. Плавная вставка прижимается к латунной обойме колпачком, который является выходным контактом.

Плавкая вставка штампуется из цинка, являющего легкоплавким и стойким к коррозии материалом.

В предохранителях более 60 А плавкая вставка присоединяется к контактным ножам с помощью болтов.

Вставка располагается в герметическом трубчатом патроне, который состоит из фибрового цилиндра, латунной обоймы и латунного колпачка.

При отключении сгорают суженные перешейки плавкой вставки после чего возникает дуга. Под действием температуры дуги фибровые стенки патрона выделяют газ, в результате чего давление в патроне за доли полупериода поднимается до 4-8 МПа. За счет увеличения давления поднимается вольтамперная характеристика дуги, что способствует ее быстрому гашению.

Плавкая вставка может иметь от одного до четырех сужений в зависимости от номинального напряжения. Суженные участки вставки способствуют быстрому ее плавлению при к.з. и создают эффект токоограничения.

Поскольку гашение дуги происходит очень быстро (0,002 с), можно считать, что уширенные вставки в процессе гашения остаются неподвижными.





Вставка с четырьмя перешейками после перегорания образует четыре разрыва. На каждом катоде разрыва восстанавливается электрическая прочность около 200 В, а в сумме прочность предохранителя достигает 800 В. Это явление наряду с высоким давлением позволяет

надежно гасить дуги при напряжении источника до 500 В согласно расчету давления внутри патрона пропорционально квадрату тока в момент плавления вставки, и может достигать больших значений. Поэтому фибровый цилиндр должен обладать высокой механической прочностью, для чего на его концах установлены латунные обоймы.

Предохранители работают бесшумно, практически без выброса пламени и газов, что позволяет устанавливать их на близком расстоянии друг от друга.

Предохранители выпускаются двух осевых размеров – короткие и длинные. Короткие предназначены для работы на переменном напряжении не выше 380 В. Они имеют меньшую отключающую способность, чем длинные рассчитанные на работу с напряжением до 500 В.

В зависимости от номинального тока выпускают шесть габаритов патронов различных диаметров. В патроне каждого габарита могут устанавливаться вставки на различные номинальные токи. Так в патроне на номинальный ток 15 А могут быть установлены вставки на ток 6, 10 и 15 А.

Предохранители тип ПР-2 (разборный) обладает токоограничением. Так в цепи с током к.з. 50000 А плавкая вставка на номинальный ток 6 А перегорает при токе всего 400 А. Однако чем больше номинальный ток, тем меньше эффект токоограничения.

При номинальном токе 600 А она отсутствует, так как дуга горит весь полупериод. Выполняются на токи 15-60 А с токоограничением в фибровом корпусе, короткие – на 380 В, и длинные – на 500 В. Первые имеют меньшую отключающую способность. Номинальные токи 6; 10; 15; 20; 25 и 35-350 А; 430-1000 А. В зависимости от токов выпускают 6 габаритов. Имеют от одного до четырех сужений.

2. Предохранители с мелкозернистым наполнителем ПН-2

Эти предохранители более совершены, чем ПР-2. Корпус квадратного сечения изготовляется из прочного фарфора или стеатита. Внутри корпуса расположены ленточные плавкие вставки и наполнитель – кварцевый песок. Плавкие вставки привариваются к диску, который крепится к пластинам, связанным с ножевыми контактами. Пластины крепятся к корпусу винтами.

Кварцевый песок используется в качестве наполнителя с содержанием SiO2 не менее 98 %, с размером зерна (0,2 – 0,4)  10-3 м и влажностью не выше 3 %. Перед засыпкой песок тщательно просушивают при t = 120-1800С. Зерна кварцевого песка имеют высокую теплопроводность и хорошо развитую охлаждающую поверхность.

Плавкая вставка выполняется из медной ленты толщиной 0,1-0,2 мм. Для получения токоограничения вставка имеет суженные сечения. Она разделена на три параллельные ветви для более полного использования наполнителя.

Применение тонкой ленты, эффективный отвод тепла от суженных участков позволяет выбирать небольшое минимальное сечение вставки для данного номинального тока, что обеспечивает высокую токоограничивающую способность. Соединение нескольких суженных участков последовательно способствует замедлению роста тока после плавления вставки, так как возрастает напряжение на дуге предохранителя. Для снижения температуры плавления на вставки наносятся оловянные полоски (металлургический эффект).

При к.з. плавкая вставка сгорает и дуга горит в канале, образованном зернами наполнителя. Из-за горения в узкой щели при токах выше 100 А дуга имеет возрастающую вольтамперную характеристику. Этим обеспечивается гашение дуги за несколько миллисекунд.

После срабатывания предохранителя плавкие вставки вместе с диском заменяются, после чего патрон засыпается песком.

Предохранители ПН-2 выпускается на номинальные токи до 630 А. Предельный отключаемый ток к.з., который может отключаться предохранителем достигает 50 кА.

Малые габариты, незначительная затрата дефицитных материалов высокая токоограничивающая возможность являются достоинствами этого предохранителя.

В малогабаритных распределительных устройствах применяются резьбовые предохранители типа ПРС на токи до 100 А напряжением до 440 В постоянного и 500 В переменного тока частотой 50 Гц. Предельный отключаемый ток составляет 60 кА. Они более сложны в производстве и более дороги, чем ПН-2. Плавная вставка фарфоровой цилиндр, заполненный кварцевым песком. На торцах цилиндра колпачки.

Предохранитель имеет указатель срабатывания. При сгорании плавкой вставки освобождается специальная пружина, которая выбрасывает глазок в застекленном отверстии. После срабатывания заменяется цилиндр со сгоревшей плавкой вставкой и сигнализирующее устройство.

3. Предохранители с жидкометаллическими контактами.

В таком предохранителе электроизоляционная труба имеет капилляр, заполненный жидким металлом. Он герметично закрыт электродами и корпусом и имеет специальное демпфирующее устройство. При протекании большого тока жидкий металл испаряется, образуется пробка и электрическая цепь размыкается. После определенного времени поры металла конденсируются и контакт восстанавливается. Предельный отключаемый ток таких предохранителей достигает 250 кА при U = 450 В переменного тока. Предохранители работают многократно с большими токоограничениями.

4. Быстродействующие предохранители для защиты полупроводниковых приборов.

Малая тепловая инерция, быстрый прогрев полупроводников затрудняет защиту мощных диодов, транзисторов и тиристоров при токовых перегрузках. Обычные типы предохранителей из-за относительно большого времени срабатывания не обеспечивают защиту полупроводников при к.з.

При времени протекания тока t < 0,02 сек можно считать, что процесс нагрева протекает по адиабатическому закону. Для удобства согласования характеристик прибора и предохранителя вводится понятие интеграла Джоуля

,

где t – длительность протекания тока через прибор.

Для эффективной защиты необходимо, чтобы полный джоулев интеграл предохранителя был меньше джоулева интеграла защищаемого прибора.

Предохранитель должен работать с большим токоограничением. Для достижения этой цели плавкая вставка выполняется из серебра, имеет перешеек с минимальным сечением и охлаждается кварцевым наполнителем.

С целью улучшения охлаждения при больших номинальных токах плавкая вставка выполняется из ленты толщиной 0,05-0,2 мм. При больших токах она имеет несколько параллельных ветвей.

Для уменьшения времени горения дуги плавкая вставка имеет большое число перешейков. После плавления вставки образуется ряд последовательно включенных дуг, благодаря чему вольтамперная характеристика предохранителя поднимается.

Число перешейков ограничивается перенапряжением, которое возникает при отключении цепи.

При постоянном токе гашение дуги осложняется тем, что ток не проходит через нуль и вся электромагнитная энергия отключаемой цепи рассеивается в предохранителе. Решающим фактором при постоянном токе является постоянная времени . С ее увеличением условия работы предохранителя утяжеляются. Необходимо выбирать предохранитель не более высокое номинальное напряжение, чем при переменном токе.

- время плавления при постоянном токе,

- время плавления при переменном токе,

где ^ Б – постоянная, зависящая от удельной теплоты плавления и испарения материала. Для серебра Б = 8  104 А2  с / мм4, для меди Б = 105 А2  с / мм4, для алюминия Б = 3,4  104 А2  с / мм4; q0 – сечение перешейка, мм2; Т – постоянная времени цепи, сек; Iк.уст – установившееся значение тока к.з. цепи.

При f  50 Гц и Т  2 мс время плавления на постоянном токе больше, чем на переменном. Максимальный пропускаемый постоянный ток предохранителем.

.

Обычно предохранители рассчитываются для работы в цепях с постоянной времени Т  35 мс.

Конструктивно быстродействующий предохранитель представляет собой корпус из прочного фарфора, внутри которого расположены плавкие вставки и кварцевый песок.

В современных преобразовательных установках каждый полупроводниковый прибор имеет предохранитель, токи через них могут достигать 100-200 кА.

В нашей стране выпускается серия быстродействующих предохранителей ПП-57 на номинальные токи 40-800 А и готовится к выпуску серия ПП-59 на номинальные токи 250-2000 А. Номинальное напряжение составляет до 1250 В переменного тока и 1050 В постоянного тока.

Быстродействующие предохранители предназначены только для защиты от к.з. Защита от перегрузок должна выполняться другими аппаратами.

Быстродействующие предохранители ПП60М – Iн = 630 А, Uн = 660 В с неразборной вставкой, указателем срабатывания с медной вставкой и твердым наполнителем; ПП71М – Iн = 750 А, Uн = 1000-1300 В с указателем срабатывания.

4. Блок предохранитель-выключатель (БПВ).

Для уменьшения габаритных размеров выпускают БПВ обеспечивающие отключение номинальных токов – защиту цепей от токовых перегрузок и к.з.

В БПВ при вращении рукоятки траверса с установленными на ней предохранителями перемещается и контакты аппарата размыкаются. Наличие двух разрывов на полюсе обеспечивает отключение номинальных токов до 350 А при переменном напряжении до 550 В. Для отключения номинального постоянного тока 350 А при U = 440 В разрывные контакты снабжаются дугогасительными деионизационными решетками. Съем патрона с перегоревшей вставкой возможен только в отключенном состоянии. Электрическая износостойкость БПВ 2500, механическая – 5000 циклов.
Выбор предохранителей
В процессе длительной эксплуатации температура нагрева предохранителя не должна превосходить допустимых значений. В этом случае обеспечивается стабильность времятоковых характеристик предохранителя. Для выполнения этого требования необходимо чтобы патрон и плавкая вставка выбирались на номинальный ток равный или несколько больше номинального тока защищаемой установки.

Предохранитель не должен отключать установку при перегрузках, которые являются эксплуатационными. Так пусковой ток АД с к.з. ротором может достигать 7Iн.

Длительность пуска зависит от характера нагрузки.

Предохранитель должен не перегорать при воздействии пусковых токов, в плавких вставках не должно происходить старение под действием этих токов. Экспериментально установлено, что сгорание плавкой вставки не происходит при токах равных половине тока плавления.

^ Номинальный ток вставки выбирается по пусковому току нагрузки!

Пример. ПН-2 при пуске в 1 сек по времятоковой характеристике плавится при токе 5Iном. Тогда

и, следовательно, .

Для тяжелых условий пуска, когда двигатель медленно разгоняется (привод центрифуги) или в ПКР, когда пуски происходят с большой частотой вставки выбирают с еще большим запасом

.

Если предохранитель стоит в линии, питающий несколько двигателей, плавкую вставку рекомендуют выбирать по формуле

,

где ^ Iр – расчетный номинальный ток линии, равный Iном.дв..

Разность IпIном.дв. берется для двигателя, у которого она наибольшая. Для двигателя с фазным ротором, если Iп  2 Iном.дв плавкую вставку можно выбирать по условию

.

Для двигателей, работающих в ПКР за номинальный принимается ток в режиме ПВ = 25 %.

Наряду с проверкой вставки по условию пуска или кратковременной перегрузки необходимо проводить проверку по условиям к.з. При время перегорания вставки не превышает 0.15-0.2 сек, и на этом времени мало сказывается разброс характеристик вставок. При таком времени сваривание контактов контактора и магнитного пускателя маловероятно. Однако это требование часто не удается соблюсти, так как кратность определяется мощность питающего тр-ра и сопротивлением токопроводящих проводов и кабелей.

Допускается применение предохранителей при кратностях . При такой кратности время отключения может достигать 15 сек, что создает опасность для обслуживающего персонала, так как при этой кратности напряжение прикосновения может оказаться опасно большим.

При такой низкой кратности нагрев провода при небольших перегрузках (1,6-2) может быть очень большим и может приводить к выгоранию изоляции. Поэтому уставка плавких вставок с большим запасом может допускаться только в крайних случаях, когда выгорание изоляции проводников не грозит пожаром (провода уложены в стальную трубу).

Номинальное напряжение предохранителя ^ Uном.пр. должно быть равно номинальному напряжению сети Uном.с.

Пример.

Легкий пуск



Р = 1,7 кВт, Iн = 3,7 А

Кратность пускового тока = 6

Iв.ном = 0,4  22,2 = 8,88 А

Iпуск = Iн  6 = 3,7  6 = 22,2

Принимаем вставку с номинальным током 10 А.

Тяжелый пуск



Р = 20 кВт, Iн = 38 А

Кратность пускового тока = 6

Iв.ном = 0,4  228 = 136,8 А

Iпуск = Iн  6 = 38  6 = 228 А

Принимаем вставку на 150 А.





М1

Р = 1,7 кВт, Iн = 3,7 А,

кратность = 6, Iпуск = 22,2;

Iв.расч =8,9 А; Iвср.выбр =10 А

Iном.пред =15 А

М2

Р = 2,8 кВт, Iн = 5,8 А,

кратность = 5,5, Iпуск = 31,9;

Iв.расч =12,8 А; Iвср.выбр =15 А

Iном.пред =15 А

М3

Р = 20 кВт, Iн = 38 А,

кратность = 5,5, Iпуск = 228,

Iв.расч =91,2 А; Iвср.выбр =100 А

Iном.пред =200 А

М4

Р = 4,5 кВт, Iн = 9,4 А,

кратность = 6, Iпуск = 56,5;

Iв.расч = 22,6 А; Iвср.выбр = 254 А

Iном.пред =60 А

М5

Р = 20 кВт, Iн = 21,5 А,

кратность = 4,5, Iпуск = 96,8;

Iв.расч =91,2 А; Iвср.выбр =60 А

Iном.пред =60 А


По условию задачи во включенном состоянии могут одновременно находиться четыре двигателя. Если производится пуск, то могут запуститься сразу два двигателя.

Для двигательного режима

.

Самый тяжелый случай одновременного пуска двигателей М3 и М5



А.

Можно принять вставку на 160 А.

Выбранные предохранители надо проверить на к.з. непосредственно у двигателя. Берется двухфазное к.з. при изолированной нейтрали и однофазное к.з. на землю, если нейтраль заземлена.

Для правильной работы необходимо, чтобы

,

где ^ Iк – ток к.з. у двигателя; Iв.ном. – номинальный ток плавкой вставки у двигателя.

Значение Iк зависит от активного и реактивного сопротивления источника питания (тр-ра) и питающих линий. Для двухфазных к.з. , для однофазных к.з. и для трехфазного к.з. .

;

,

где Rф, Хф – активное и индуктивное сопротивление проводников фазы; Rфо, Хфо – то же нулевого провода; Rт, Хт – то же фаза тр-ра; Zт1 – полное расчетное сопротивление тр-ра при замыкании на землю.

Выбранные предохранители проверяют на кратность тока к.з. и отключающую способность.

Так, например, при к.з. на землю у двигателя М5

, Zфо = 0,851 Ом,

тогда А; .

Предельный ток отключения предохранителя ПР-2-60 равен 3500 А. Полученное отношение больше трех, что необходимо для надежной работы предохранителя. Наибольший ток должен отключать предохранитель FU6 при к.з.

.

Сопротивление Zф включает сопротивление силового тр-ра Zт и сопротивление линии ^ Zл от щита РЩ дл РП.
Выбор предохранителей по условию селективности
Между источником энергии и потребителем обычно устанавливается несколько предохранителей, которые должны отключать поврежденные участки по возможности селективно.





Предохранитель FU1, пропускающий большой номинальный ток, имеет вставку большего сечения, чем предохранитель FU2, установленный у одного из потребителей.

При к.з. необходимо, чтобы поврежденный участок отключался предохранителем, расположенным у места повреждения. Все остальные предохранители, расположенные ближе к источнику, должны остаться работоспособными.

Такая согласованность работы предохранителей называется избирательностью или селективностью.

Для обеспечения селективности полное время tР2 работы предохранителя FU2 должно быть меньше времени нагрева предохранителя FU1 до температуры плавления его вставки т.е.



Для закрытых предохранителей с мелкозернистым наполнителем и медной вставкой селективность соблюдается при отношении сечений . Указанные соотношения справедливы и для случая токоограничивающих предохранителей, когда ток к.з. длится только долю полупериода.

Для обеспечения селективности наименьшее фактическое время срабатывания предохранителя FU1 (на большой ток) должно быть больше наибольшего времени срабатывания предохранителя FU2 (на меньший номинальный ток)

т.е. необходимое условие селективности.

Для селективности работы время срабатывания предохранителя на больший ток должно быть в три раза больше, чем у предохранителя на меньший ток.
Таблица

Номинальный ток вставки большого сечения предохранителя ПН-2, требующего для строгого обеспечения селективности.

Номинальный ток вставки меньшего сечения предохранителя ПН-2, А

Номинальный ток вставки большого сечения А, при кратности тока к.з. по отношению к номинальному току вставки меньшего сечения

10

20

50

100

150 и более

30

50

60

120

150

200

40

60

80

120

200

200

50

80

100

120

250

250

60

100

120

150

250

250

80

120

120

200

250

250

100

120

120-150

250

250

250

120

150

200

300

300

300

150

200

250

300

300

300

200

250

300

400

400

400

250

300

400

600

600

600

300

400

500

600

-

-

400

600

600

-

-

-


Для данной вставки с током Iн.м вставка на большой ток берется в зависимости от кратности тока. Так при при токе ^ Iн.м = 30 А вставка предохранителя на больший ток должна быть выбрана на 50 А.
Высоковольтные предохранители
При напряжении выше 3 кВ и частоты 50 Гц применяются высоковольтные предохранители. Процесс нагрева плавной вставки у них аналогичен низковольтным.

Требования:

- длительность плавления вставки должна быть не менее 2 часов при токе перегрузки 2^ Iном, а более 1 часа при 1,3Iном.

Высоковольтные предохранители применяются для защиты трансформаторов напряжения от к.з. Ток, текущий через предохранитель в нормальном режиме не превышает доли ампера. В таких предохранителях время плавления вставки равно 1 мин при 1,25-2,5 А.

Распространены предохранители с мелкозернистым наполнителем и стреляющего типа.

Предохранители ПК – первого типа на напряжение 6-10 кВ фарфоровый цилиндр, наполненный кварцевым песком. В предохранителях до 7,5 А медная плавка вставки наматывается на керамический рельефный каркас. Это позволяет увеличить длину вставки и эффект токоограничения, а следовательно, повысить отключаемый ток.

При номинальных токах выше 7,5 А плавкая вставка выполняется в виде параллельных спиралей. Это позволяет увеличить номинальный ток до 100 А при U = 3 кВ.

Для работы на открытом воздухе при U = 10 и 35 кВ и отключаемом токе до 15 кА применяют стреляющие предохранители типов ПСН-10 и ПСН-35.

При перегорании вставки образуется дуга, которая, соприкасаясь со стенками трубки, разлагает их, и образующийся газ поднимает давление в трубке. Процесс отключения сопровождается сильным выбросом пламени, газов и стреляющим звуковым эффектом. Поэтому предохранители соседних фаз должны быть на значительном удалении друг от друга.

Выбор. При определении номинального тока вставки необходимо исходить из условия максимальной длительной перегрузки.

Часто обмотка высокого напряжения тр-ра присоединяется через предохранитель. При к.з. в самом тр-ре время отключения предохранителя должно быть меньше, чем выдержка времени выключателя, установленного на высокой стороне и ближайшего к предохранителю.

При к.з. на низкой стороне предохранитель должен иметь время плавления больше, чем уставка защиты выключателей на стороне низкого напряжения.








Предохранитель типа ПН-2

Схема защиты плавкими предохранителями группы короткозамкнутых асинхронных двигателей





Блок предохранитель-выключатель

К расчету селективности предохранителей







Предохранитель типа ПРС (а), жидкометаллический предохранитель (б)

Предохранитель типа ПК







Плавкий предохранитель типа ПР



Отключение постоянного и переменного тока предохранителей с токоограничением



Схема теплового реле


Схематичный чертеж теплового реле: 1 – биметаллическая пластинка; 2 – рычаг; 3 – пружина; 4 – контакт; 5 – кнопка возврата



Зависимость сопротивления позисторов и термисторов от температуры:

а – последовательное соединение позисторов; б – параллельное соединение термисторов



Переход тока через нуль





Принципиальная схема автомата





Автомат серии А-3700



Механизм автомата ВАБ-28






Выбор предохранителя
ПЦУ – на токи 1-20 А, U = 380 В, 500 В

ППТ-10; ПР-М – на токи 2-10 А

ПР2 – на токи 6-1000 А, U = 380 В, 500 В

- по номинальному току,

- по пусковому току,

где Iн, Iп – номинальный и пусковой токи двигателей;  - коэффициент, зависящий от режима работы ( = 1 – длительный,  = 1,25 – ПКР);  - коэффициент, характеризующий условия пуска (при нормальных условиях  = 2,5; при тяжелом пуске  = 1,6-2; Кi – кратность пускового тока.

- для группы двигателей.

При тяжелом пуске время пуска превышает 5 с.

- для АД с ф.р. и ДПТ.

- для схем управления.


Скачать файл (6353.6 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации