Практическая работа №5 Внутреннее электроснабжение. Расчет и выбор аппаратов защиты

• Название: Расчет и выбор аппаратов защиты
• Дата: 08.11.2022
• Размер: 101.8 Kb.
• Имя файла: Практическая работа №5 Внутреннее электроснабжение.docx
• Тип: Практическая работа; #776200

Практическая работа №5

Тема: Расчет и выбор аппаратов защиты

Цель: Изучить методику выбора защитной аппаратуры и расчета уставок аппаратов защиты. Научиться выбирать автоматические выключатели и предохранители для защиты электрических сетей.
Теоретические сведения

Неправильное определение аппаратов защиты и, как следствие, сечения проводов (кабелей) электрической внутрицеховой сети предприятий и гражданских зданий впоследствии может привести к пожару или к взрыву во взрывоопасных помещениях и гибели людей.

Защита электрических сетей напряжением до 1000 В внутрицеховых промышленных предприятий и в жилых и общественных зданиях должна выполняться в соответствии с гл. 3.1; 1.7; 7.1; разделом 6 ПУЭ и СП 31-110-2003 п.11.1 (СВОД ПРАВИЛ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ).

Выбор аппаратов защиты производится, исходя из:

- номинальных данных электроприемников, питающие линии которых будут защищать эти АЗ;

- параметров сети, питающей эти электроприемники;

- требований в отношении защиты приемников и сети от ненормальных режимов;

- эксплуатационных требований, в частности частоты включений;

- условий среды в месте установки аппаратов.

В качестве аппаратов защиты электроприемников и электрических сетей промышленных предприятий от коротких замыканий широко используются плавкие предохранители типа ПН2 и НПН и автоматические выключатели серии ВА и АЕ.

Номинальный ток плавкой вставки предохранителя определяется по величине расчетного длительного тока [9, с. 43]:

(4.1)

и по условию перегрузок пусковыми токами:

(4.2)

где – максимальный кратковременный (пиковой) ток, А;

α – коэффициент кратковременной тепловой перегрузки, который при легких условиях принимается равным 2,5; при тяжелых – 1,6…2,0; для ответственных электроприемников – 1,6.

Номинальный ток плавкой вставки для защиты ответвления в сварочному аппарату или другому электроприемнику, работающему в повторно-кратковременном режиме, выбирают по условию [9, с. 43]:

, (4.3)

где – номинальный ток сварочного аппарата при номинальной продолжительности включения (ПВ), А.

При выборе защитного аппарата для защиты линии, питающей однодвигательный приемник, в качестве длительного расчетного тока нагрузки принимается номинальный ток ЭД , А, а в качестве максимального кратковременного тока принимают пусковой ток ЭД , А:

(4.4)

(4.5)

Для линий с небольшим количеством ЭД (n≤3) и линий, питающих многодвигательные приемники (например, станок), в качестве максимального расчетного тока нагрузки принимается сумма номинальных токов этих ЭП или ЭД , А, а в качестве максимального кратковременного тока принимают пиковый ток линии , А:

(4.6)

(4.7)

где – пусковой ток электроприемника группы с максимальной мощностью, А;

– сумма номинальных токов электроприемников группы за исключением номинального тока ЭП с максимальной мощностью, А.

Для линий, питающих группы с достаточно большим числом электроприемников (n>3), максимальный расчетных ток нагрузки I_р, А, определяется по одному из известных методов определения нагрузок (например, метод расчетных коэффициентов), а в качестве максимального кратковременного тока принимают пиковый ток линии , А, определяемый следующим образом:

(4.8)

где и – соответственно пусковой и номинальный токи электроприемника группы с максимальной мощностью, А;

– коэффициент использования этого электроприемника, о.е.
Выбор автоматических выключателей производится по следующим условиям [9, с. 42]:

, (4.9)

, (4.10)

где  и  – соответственно номинальные напряжение и ток автоматического выключателя, В и А;

– напряжение сети, В;

– номинальный ток расцепителя автоматического выключате-ля, А.

Номинальный ток расцепителя автоматического выключателя , А, для защиты силовых линий с одним электродвигателем следует выбирать, исходя из следующего условия:

, (4.11)

где I_ном – номинальный ток двигателя, А.

Ток уставки срабатывания электромагнитного расцепителя I_СРэ, А, автоматического выключателя для силовых линий с одним электродвигателем выбирается по условию:

, (4.12)

гдеI_п – пусковой ток двигателя, А.

При установке автоматических выключателей на линиях к силовым электроприемникам, не имеющим в своем составе электродвигателей, коэффициент 1,25 не учитывается.

Для автоматических выключателей, защищающих групповые линии с несколькими приемниками, номинальный ток расцепителя автоматического выключателя , А, следует выбирать, исходя из следующего условия:

, (4.13)

где I_р – длительный расчетный ток линии, А.

Ток уставки срабатывания электромагнитного расцепителя I_СРэ, А, автоматического выключателя выбирается по условию:

, (4.14)

гдеI_пик – пиковый (максимальный кратковременный) ток линии, А.
Пример №1:

Необходимо выбрать аппарат защиты для электродвигателя привода насоса со следующими техническими характеристиками:

Тип АИР132М2 Р_н = 11 кВт, cosφ = 0,9; η = 88%; k_I = 7,5; U_с = 380 В.

Решение:

Определяем номинальный ток ЭД:



Определим пусковой ток ЭД:



Запишем условия выбора предохранителя:









Выбираем предохранитель типа ПН2-100 с номинальным токов 100 А и током плавкой вставки (см. таблица 4.3).
Пример №2:

Необходимо выбрать аппарат защиты для электродвигателя привода насоса со следующими техническими характеристиками:

Тип АИР132М2 Р_н = 11 кВт, cosφ = 0,9; η = 88%; k_I = 7,5; U_с = 380 В.

Решение:

Определяем номинальный ток ЭД:



Определим пусковой ток ЭД:



Запишем условия выбора автоматического выключателя:







Выбираем автоматический выключатель типа ВА51-31 с номинальным током 100 А, уставкой теплового расцепителя 16 А и током срабатывания электромагнитного расцепителя (см. таблица 4.4).

Пример №3:

Необходимо выбрать аппарат защиты для электродвигателя привода насоса со следующими техническими характеристиками:

Тип АИР132М2 Р_н = 11 кВт, cosφ = 0,9; η = 88%; k_I = 7,5; U_с = 380 В.

Решение:

Определяем номинальный ток ЭД:



Определим пусковой ток ЭД:



Запишем условия выбора автоматического выключателя:







Выбираем автоматический выключатель типа ВА51-31 с номинальным током 100 А, уставкой теплового расцепителя 16 А и током срабатывания электромагнитного расцепителя (см. таблица 4.4).
Задание:

1) Для электродвигателя, технические данные которого взять из таблицы 4.1 по варианту, произвести выбор предохранителя.

2) Для электродвигателя, технические данные которого взять из таблицы 4.2 по варианту, произвести выбор автоматического выключателя.

3) Для группы из двух электродвигателей, выбранных в п.п. 1 и 2, произвести выбор предохранителя.

4) Для группы электроприемников, подключенных к РП1 (из практической работы №1), произвести выбор автоматического выключателя.

Технические данные аппаратов защиты приведены в таблицах 4.3-4.5.
Таблица 4.1 – Технические данные электродвигателей

Номер варианта	Типоразмер двигателя	Рном, кВт	n0, об/мин	, %	cos
1	АИР71A2	0,75	3000	78,5	0,83	6
2	АИР71B2	1,1	3000	79	0,83	6
3	АИР80A2	1,5	3000	81	0,85	7
4	АИР80B2	2,2	3000	83	0,87	7
5	АИР90L2	3	3000	84,5	0,88	7
6	АИР100S2	4	3000	87	0,88	7,5
7	АИР100L2	5,5	3000	88	0,89	7,5
8	АИР112М2	7,5	3000	87,5	0,88	7,5
9	АИР132М2	11	3000	88	0,9	7,5
10	АИР160S2	15	3000	90	0,89	7
11	АИР160М2	18,5	3000	90,5	0,9	7
12	АИР180S2	22	3000	90,5	0,89	7
13	АИР180М2	30	3000	91,5	0,9	7,5
14	АИР200М2	37	3000	91,5	0,87	7
15	АИР200S2	45	3000	92	0,88	7,5

Таблица 4.2 – Технические данные электродвигателей

Номер варианта	Типоразмер двигателя	Рном, кВт	n0, об/мин	, %	cos
1	АИР180S4	22	1500	90,5	0,87	7
2	АИР180M4	30	1500	92	0,87	7
3	АИР200M4	37	1500	92,5	0,89	7,5
4	АИР200L4	45	1500	92,5	0,89	7,5
5	АИР225М4	55	1500	93	0,89	7
6	АИР250S4	75	1500	94	0,88	7,5
7	АИР250М4	90	1500	94	0,89	7,5
8	АИР280S4	110	1500	93,5	0,91	6,5
9	АИР280М4	132	1500	94	0,93	6,5
10	АИР100L4	4	1500	85	0,84	7
11	АИР112M4	5,5	1500	85,5	0,86	7
12	АИР132S4	7,5	1500	87,5	0,86	7,5
13	АИР132M4	11	1500	87,5	0,87	7,5
14	АИР160S4	15	1500	90	0,89	7
15	АИР160M4	18,5	1500	90,5	0,89	7

Таблица 4.3 – Номинальные данные предохранителей

Тип	Номинальное напряжение, В	Номинальный ток, А		Предельный отключаемый ток, кА
		предохранителя	плавкой вставки
НПН2-63	380	63	6; 10; 16; 20; 25; 31; 40; 63	10
ПН2-100	380	100	31,5; 40; 50; 63; 80; 100	100
ПН2-250	380	250	80; 100; 125; 160; 200; 250	100
ПН2-400	380	400	200; 250; 315; 355; 400	40
ПН2-600	380	630	315; 400; 500; 630	25

Таблица 4.4 – Технические данные автоматических выключателей ВА-51 и ВА-52 с комбинированным расцепителем

Тип выключателя	Номинальный ток, А			Кратность тока отсечки по отношению к IНР
	выключателя, IНА	расцепителя, IНР
ВА 51Г-25	25	0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25	14
ВА 51-25	25	6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25	7; 10
ВА 51-31	100	6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100	3; 7; 10
ВА 51Г-31	100	16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100	14
ВА 52-31	100	16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100	3; 7; 10
ВА 51-33 ВА 52-33	160	80; 100; 125; 160	10
ВА 51Г-33 ВА 52Г-33	160	80; 100; 125; 160	14
ВА 51-35 ВА 52-35	250	80; 100; 125; 160; 200; 250	12
ВА 51-37 ВА 52-37	400	250; 320; 400	10
ВА 51-39	630	400; 500; 630	10
ВА 52-39	630	250; 400; 500; 630	10

Таблица 4.5 – Технические данные автоматических выключателей серии

ВА 53, ВА 55, ВА75 с полупроводниковыми максимальными расцепителями

Тип выключателя	Номинальный ток выключателя, IН, А	Уставка тока расцепителя в зоне КЗ, кратная IНР.
ВА 53-37 ВА 55-37 ВА 55-39	160; 250; 400	2; 3; 5; 7; 10
ВА 53-39	160; 250; 400; 630	-
ВА 53-41 ВА 55-41	1000 1600	2; 3; 5; 7
ВА 53-43 ВА 55-43	2500	2; 3; 5
ВА 75-45	2500	2; 3; 5; 7
ВА 75-47	4000	2; 3; 5

Примечание: Выключатели допускают регулировку номинального тока уставки максимального расцепителя (I_НР) тремя ступенями в пределах от номинального тока выключателя I_Н до 0,8·I_Н или до 0,6·I_Н. Например, ВА 55-37 на 250 А может иметь I_НР = 250; 200; 157,5 А.

Контрольные вопросы:

1. Какой аппарат защиты можно использовать для защиты:

а) от перегрузок; б) от токов коротких замыканий?

2. Когда должны использоваться аппараты защиты:

а) от перегрузок; б) от токов коротких замыканий?

3. Укажите, где должны устанавливаться аппараты защиты от токов КЗ?

4. Поясните, для чего в условии выбора плавкой вставки предохранителя (4.2) введен коээфициент α?