Методические рекомендации по выполнению практических работ "Выбор пускозащитных аппаратов"
методическая разработка

         КОМИТЕТ ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И МОЛОДЕЖНОЙ ПОЛИТИКИ
ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

«Камышинский индустриально-педагогический колледж

имени Героя Советского Союза А.П.Маресьева»

С.А.ЛЕПИХИНА

ВЫБОР ПУСКОЗАЩИТНЫХ АППАРАТОВ

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ

ПМ.01 Монтаж силового электрооборудования

МДК.01.01 Технология монтажа силового электрооборудования

Профессия: 08.01.19 Электромонтажник по силовым сетям и электрооборудованию, входящая в укрупненную группу профессий  

08.00.00 Техника и технологии строительства

Учебное пособие

                                                   Камышин 2019

Рецензенты:

Голубев А.Н., начальник производственно-технического отдела  КД ООО "НВЭМ"                                              

            Неумоин В. С., главный энергетик ООО "Камышинский Текстиль"                        

        Составитель:

Лепихина С.А., преподаватель государственного бюджетного профессионального образовательного учреждения «Камышинский индустриально-педагогический колледж имени Героя Советского Союза А.П.Маресьева»

Методические рекомендации по выполнению практических работ «Выбор пускозащитных аппаратов» ПМ.01 Монтаж силового электрооборудования МДК.01.01 Технология монтажа силового электрооборудования. Профессия: 08.01.19 Электромонтажник по силовым сетям и электрооборудованию. Учебное пособие. – Камышин, 2019. -  27 с.

Учебно-методическое пособие представляет собой теоретический  и практический материал по выполнению практических работ по выбору пускозащитных аппаратов студентами, формированию навыков самостоятельной работы.

Пособие предназначено для студентов, преподавателей, лаборантов средних профессиональных образовательных организаций по программам подготовки квалифицированных рабочих и служащих, а также специалистов среднего звена.

                                          СОДЕРЖАНИЕ

                                          ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Методические рекомендации по выполнению практических работ «Выбор пускозащитных аппаратов»  ПМ.01 Монтаж силового электрооборудования, МДК.01.01 Технология монтажа силового электрооборудования составлены с учетом требований, обязательных при  реализации федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования по профессии 08.01.19 Электромонтажник по силовым сетям и электрооборудованию, учебным планом и одноименной рабочей программой.

Практические  работы проводятся с целью систематизации, углубления, закрепления полученных теоретических знаний, формирования умений использовать полученные знания на практике, формирования навыков самостоятельной работы, развитию внимательности, точности, ответственности, аналитических, конструкторских и других умений. Настоящее учебное пособие ориентировано на организацию студентов для самостоятельного выполнения практических работ по выбору пускозащитных аппаратов, развитие мыслительно-познавательной активности студентов, приобщение их к методам научного исследования, что имеет большое значение для их профессиональной подготовки.

Содержание и перечень тем практических работ, представленных в данном пособии, отражает требования к умениям и знаниям, предусмотренные ФГОС по профессии, а именно получение умений и знаний в области:

- устройства и принципа действия силового оборудования;

- подготовки и организации монтажа силового электрооборудования;

-подключения различного силового электрооборудования;

Данное пособие разработано для студентов 1-2 курса профессии 08.01.19 Электромонтажник по силовым сетям и электрооборудованию в соответствии с рабочей  программой профессионального модуля и может быть использован в внеаудиторной и аудиторной самостоятельной работе на занятии.

Тематика разработанных практических занятий по междисциплинарному курсу позволяет включать обучающихся в ситуации, приближенные к профессиональным. При выполнении практических работ происходит формирование необходимых профессиональных умений и навыков, приобретается опыт творческой деятельности, создаются условия формирования профессиональных и общих компетенций.

Выбранная тема актуальна и соответствует содержанию профессионального модуля.  Учебного пособия подобного содержания нет ни в библиотеках, ни в издательских центрах. Методические рекомендации по выполнению практических работ позволят студентам более успешно справляться с программой междисциплинарного курса, формировать профессиональные и общие компетенции.

В пособии даны теоретические основы по назначению пускозащитных аппаратов до 1000В, представлен алгоритм выбора аппаратов и примеры расчета и выбора, также представлены технические характеристики аппаратов, рекомендации к выполнению работы,  представлен порядок выполнения работы, указаны требования к оформлению отчета, контрольные вопросы и рекомендуемая литература.

Материал учебного пособия способствует формированию профессиональных и общих компетенций, а также  умений и знаний в соответствии с ФГОС СПО по профессии 08.01.19 Электромонтажник по силовым сетям и электрооборудованию:

 ПК1.1Производить подготовку и организацию монтажа силового электрооборудования;

ПК1.2Устанавливать и подключать различное силовое электрооборудование;

ПК1.3Производить контроль качества монтажа силового электрооборудования;

У1.Производить подготовку силового электрооборудования к монтажу;

З3.Критерии, параметры и методы оценки готовности оборудования к монтажу;

З14.Устройство и принцип действия силового оборудования.

При работе  с методическим пособием рекомендуется внимательно прочитать теоретические сведения, изучить алгоритм расчета выбора аппаратов, ознакомиться с содержанием отчета, при необходимости пометить материал, который вызывает затруднения для понимания. Попытаться найти ответы на затруднительные вопросы, используя предлагаемую литературу. Если самостоятельно не удалось разобраться в материале, сформировать вопросы и обратиться за помощью к преподавателю на занятии или консультациях. После ознакомления с материалом, приступить к выполнению практической работы, следуя порядку выполнения работы и оформления и сдачи отчета по работе.

При самостоятельной работе студента с использованием методических указаний обеспечивается самостоятельное выполнение расчета и выбора пускозащитных аппаратов, оформление отчета по работе, подготовка к сдаче отчета. Результаты этой подготовки проявляются в активности студента на занятиях, теоретически и практически подготовленным к выполнению работы, соблюдения сроков сдачи отчетов по работе.

Практическая работа

Выбор пускозащитных аппаратов

1.Время на выполнение: 6ч.

2.Цель работы: получить навыки расчета и выбора аппаратов управления и защиты.

 3.Теоретические сведения.

Аппараты  защиты  (ПЗА)  предназначены  для  защиты  электрических сетей, машин и аппаратов от аварийных режимов  (КЗ,  перегрузок  и  других),  угрожающих  сохранности  электрооборудования,  безопасности  персонала,  возникновением пожара или взрыва.

Наиболее  часто  применяемыми  аппаратами  защиты являются  плавкие  предохранители,  воздушные  автоматические  выключатели  (автоматы),  тепловые  реле,  электромагнитные пускатели. Для электроприёмников со сложным режимом  нагрузки  применяются  специальные  защитные устройства,  учитывающие  особенности  их  нагрева.  

1.  КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПУСКОЗАЩИТНЫХ АППАРАТОВ

1.1. ПЛАВКИЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛИ

Плавким предохранителем называется однополюсный коммутационный  аппарат,  предназначенный  для  защиты электрических цепей от сверхтоков; действие его основано на  плавлении  током  металлической  вставки  небольшого сечения и гашения образовавшейся дуги. Время защитного размыкания  цепи  определяется  силой  тока  по  плавкой вставке.

Плавкие  предохранители  характеризуются  следующими параметрами.

Номинальное напряжение Uн.пр –  напряжение, указанное  на  предохранителе  и  соответствующее  наибольшему напряжению сетей, в которых разрешается  установка данного предохранителя.

Номинальный ток предохранителя  Iн.пр –  ток, указанный на патроне предохранителя, и равный наибольшему из номинальных токов плавких вставок, предназначенных для патрона.

Номинальный  ток  плавкой  вставки  Iн.вст  –  ток,  указанный  на  вставке,  для  которого  вставка  предназначена при длительной работе и при котором вставка не расплавляется.

Предельный  ток  отключения  предохранителя  Iпр.пр –наибольшее  значение  тока  КЗ  сети,  при  котором  гарантируется надежное срабатывание предохранителя без каких-либо  повреждений  патрона,  в  котором  находится  плавкая вставка.

1.2. АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ (АВТОМАТЫ)

Автоматы представляют собой силовые выключатели с  встроенными  в  них  простейшими  релейными  устройствами прямого действия, называемых расцепителями; последние  обеспечивают  автоматическое  отключение  выключателя при КЗ и перегрузках.  Автоматы одновременно служат для нечастых коммутаций (включений и выключений).

Современные  автоматы  отличаются  малыми  габаритами,  простотой  обслуживания  и  сравнительно  невысокой стоимостью.  Их  применение  вместо  плавких  предохранителей дает следующие преимущества:

1.  При  перегрузке  или  коротком  замыкании  автомат отключает все фазы защищаемой им цепи, благодаря чему исключается  возможность  работы  трехфазных  двигателей на двух фазах.

2.  Уменьшаются  аварийные  простои,  так  как  включить  сработавший  автомат  быстрее,  чем  сменить  сгоревший предохранитель.

3.  Автоматы  имеют  время-токовые  характеристики срабатывания, обеспечивающие более совершенную защиту  проводников и электроприёмников, чем плавкие предохранители.

Ниже  рассматриваются  только  небыстродействующие установочные  автоматы, получившие наибольшее распространение в производственных и коммунальных электроустановках,  у  которых  собственное  время  отключения составляет не менее 0,01 с.

Установочные автоматы различаются:

а) по номинальному току автомата;

б) по числу полюсов;

в) по типу встраиваемых расцепителей максимального тока;

г) по номинальному току расцепителей;

д) по роду тока (постоянный или переменный);

е)  по  способу  присоединения  внешних  проводов  (с передним или задним присоединением).

Автоматы могут не иметь расцепителей (неавтоматические  выключатели),  иметь  только  электромагнитный расцепитель, только тепловой расцепитель или иметь комбинированный  расцепитель  (т.е.  тепловой  и  электромагнитный). Тип расцепителя выбирают в соответствии с видами  защит,  которые  должен  обеспечить  автомат.   Как правило, автоматы не имеют регулятора тока уставки теплового  расцепителя,  но  отдельные  серии  снабжены  таким регулятором.

 Автоматами  одной  серии  можно  защищать электроустановки  с  разными  типами  электроприёмников, для чего они снабжаются расцепителями с разными время-токовыми  характеристиками:  типа  А,  В,  С,  D,  K,  L (таблица 1).

Таблица 1 - Рекомендованные сферы применения выключателей  с  различными  время-токовыми  характеристиками

Автоматы  характеризуются  следующими  параметрами.

Номинальное  напряжение  Uн.а  –  напряжение,  соответствующее большему номинальному напряжению сетей, в которых разрешается применять данный автомат.

Номинальный ток Iн.а  –  наибольший  длительный  ток,на  который  рассчитаны  токоведущие  и  контактные  части автомата,  равный  наибольшему  из  номинальных  токов расцепителя.

Номинальный  ток  расцепителя  (Iн.эл.м, Iн.тепл   или Iн.комб)  –  наибольший  длительный  ток, при  котором  расцепитель автомата не срабатывает.

Ток  уставки  теплового  расцепителя  Iн.уст.тепл  –  максимальный длительный  ток,  при  котором    еще не срабатывает тепловой расцепитель:

-для автоматов без регуляторов тока уставки Iуст.тепл = Iн.тепл;

-для автоматов с регулировкой тока уставки Iуст.тепл = (0,6 ÷1,0)Iн.тепл.

Ток  срабатывания  расцепителя  Iср.эл.м, Iср.тепл    - наименьший  ток,  при  котором  срабатывает  расцепитель  автомата:

-для  автоматов  с  электромагнитным  или  комбинированным расцепителем Iср.эл.м  =  k х Iн.эл.м  (значение  коэффициента  k  =  2÷20 приводится в паспорте автомата);

-для  автоматов  с  тепловым  расцепителем  без  регулировки тока уставки Iср.тепл  = (1,25-1,45) Iн.тепл ;

-для автоматов с тепловым расцепителем с  регулировкой тока уставки Iср.тепл  = (1,25-1,33) Iн.тепл .

Предельный  ток  отключения  при  данном  напряжении  Iпр.а -  наибольшее значение тока  КЗ  сети, при котором гарантируется  надежная  работа  автомата  без  каких-либо его повреждений.

Номинальные  параметры  автоматов  приведены  в  каталогах, паспортах автоматов и указываются на заводских табличках  автоматов.  Информация  о  некоторых  отечественных автоматах приведена  в приложении 1.

1.3.  РЕЛЕ ТОКОВЫЕ  ЭЛЕКТРОТЕПЛОВЫЕ (ТЕПЛОВЫЕ РЕЛЕ)

Действие теплового реле обусловлено изгибом биметаллической  пластины,  нагреваемой  проходящим  по  ней током.  У  реле  на  большие  токи  имеется  нихромовый нагреватель для дополнительного нагрева биметалла. Тепловые  реле  не  имеют  силовых  размыкающих  контактов  и применяются в комбинации с электромагнитными пускателями  или  контакторами,  когда  контакты  реле  включают  в цепь управления этого аппарата.

Тепловые реле применяются для защиты электродвигателей с длительным режимом работы (рабочий период не менее 30 мин) с плавно меняющейся нагрузкой от перегре-ва  при  длительных  перегрузках  и  сверхтоков  при  потере фазы  питающей  сети.  При  резкопеременном  характере нагрузки  электродвигателя  (кормодробилки,  пилорамы  и др.) тепловые реле как средство защиты от перегрузок неэффективны,  но  часто применяются  в качестве  защиты  от потери фазы.

Тепловые реле имеют следующие параметры.

Номинальное напряжение реле  Uн.р  –  наибольшее номинальное  напряжение  сети,  в  которых  допускается  применение реле.

Номинальный ток реле Iн.р –  наибольший длительный ток, который не вызывает срабатывания реле.

Номинальный  ток  нагревателя  Iн.нагр –  наибольший длительный ток, при котором реле с данным нагревателем не срабатывает (для реле со сменными нагревателями).

Ток  уставки  реле  (для  реле  с  регулятором)  Iн.уст.р –наибольший  длительный  ток,  который  при  данной настройке реле не вызывает срабатывания. Обычно Iн.уст.р = (0,6-1,0)Iн.р(н.нагр).

Ток  срабатывания  теплового  реле  Iср.р –  наименьший длительный  ток, вызывающий срабатывание теплового реле. Обычно Iср.р= (1,2-1,3) Iн.р(н.нагр).

Для реле с регулятором значения  Iн.р  и  Iн.нагр соответствуют  среднему  (нулевому)  положению  поводка  регулятора (току нулевой уставки). Для реле со сменными нагревателями  номинальный  ток  реле  равен  наибольшему  из номинальных  токов  нагревателей,  которые  могут  быть установлены в данном реле.

1.4. МАГНИТНЫЕ ПУСКАТЕЛИ (ПУСКАТЕЛИ)

Такое  название получили  трехполюсные  электромагнитные  контакторы  переменного  тока  с  пристроенными  к ним тепловыми реле. В отличие от автоматов пускатели  не предназначены для отключения токов КЗ. Пускатели предназначены  для  оперативного  дистанционного  управления электроприёмниками  (включение  и  выключение,  реверсирование  асинхронных  двигателей,  переключение  цепей   и т.п.).  При  использовании  в  комбинации  с  тепловым  реле пускатели обеспечивают защиту электроприёмников от перегрузки и от потери фазы (для асинхронных двигателей).

При использовании совместно с кнопочным постом с самовозвратными  контактами  пускатель  обеспечивает  так называемую  нулевую  защиту,  которую  иначе  называют защитой от исчезновения напряжения, и защиту от значительного понижения напряжения в сети. При перерывах в электроснабжении или  значительных  снижениях  напряжения в сети (до 0,4Uн) двигатели автоматически отключаются от сети и не включаются при восстановлении напряжения.  Их  повторное  включение  производит  персонал  предприятия.

Пускатели  характеризуются  номинальным  напряжением, номинальным током  и  предельным током отключения при данном напряжении, определения которых аналогичны приведенным для автоматов.

2.  ВЫБОР И ПРОВЕРКА ПУСКОЗАЩИТНЫХ АППАРАТОВ

2.1. ВЫБОР ПУСКОЗАЩИТНЫХ АППАРАТОВ (ПЗА)

В  сельскохозяйственных  и  промышленных  электроустановках  плавкие  предохранители  применяются  для  защиты распределительных сетей предприятия (кроме взрыво-  и пожароопасных производств), для чего  устанавливаются  в  вводно-распределительных  устройствах  (шкафах, щитах, панелях). В распределительных устройствах, к которым присоединены электроприёмники, применяют автоматы,  пускатели  и  тепловые  реле.  При  многоступенчатой схеме распределения электроэнергии в распредустройствах промежуточных ступеней используют либо предохраните-и,  либо  автоматы.

ВНИМАНИЕ:  комплектные  распределительные пункты с комбинированной защитой предохранителями и автоматами не выпускаются.

Традиционное решение вопросов защиты сети и электроприёмников предусматривает использование автоматов с  электромагнитным  расцепителем  или  предохранителей для  защиты  сети  от  КЗ  и  использование  автомата  с  электромагнитным расцепителем, магнитного пускателя с тепловым  реле  для  защиты  электродвигателей.  

В  пожаро-  и взрывоопасных  производствах  следует  применять  защиту от КЗ и перегрузок сетей автоматами с комбинированными расцепителями.

ПЗА  должны  удовлетворять  следующим  требованиям.

1.  Не нагреваться сверх допустимых для них температур в нормальных условиях эксплуатации.

2.  Не отключать электроустановку (ЭУ) при закономерных  кратковременных  токах  перегрузки,  вызванных пусковыми токами электродвигателей.

3.  ПЗА должны отключать ЭУ при длительных перегрузках раньше времени недопустимого перегрева электрооборудования.

4.  Обеспечивать  надежное  отключение  ЭУ  при возникновении КЗ в наиболее удаленном от ПЗА месте.

5.  ПЗА должны выдерживать действие тока КЗ на его  зажимах,  т.е.  ПЗА  не  должен  разрушаться  при  защитном срабатывании.

Перечисленные  требования  интерпретируются  следующими математическими выражениями:

• по п.1  для предохранителей  Iн.пр ≥ Iр;  Iн.вст ≥ Iр;

для автоматов и тепловых реле магнитных пускателей  Iн.а ≥ Iр ;  Iн.эл-м ≥Iр;  Iн.тепл ≥ Iр;

• по п.2  для автоматов Iср.эл-м ≥ 1,25Iмакс; Iср.тепл ≥ 1,25Iр;

для тепловых реле при легких условиях пуска двигателя (быстром разбеге) Iн.р.≥ Iн;

при затяжных пусках  Iн.р.≥ Iн.нагр= (1,05-1,2)Iн;

• по п.3 τоткл ≤ τнагр;

• по п.4  для взрывоопасных зон Iкз/Iн.вст ≥ 4;  Iкз/Iср.эл-м ≥ 1,25-1,4;  Iкз/Iн.тепл ≥

6; (1)

для невзрывоопасных зон Iкз/Iн.вст ≥ 3; Iкз/Iср.эл-м ≥ 1,25-1,4; Iкз/Iн.тепл ≥ 3;  

• по п.5   Iпред,а ≥ Iкз,        (2)

где Iн.пр –  номинальный ток предохранителя;

Iр –  расчетный ток  ЭУ;  

Iн.эл-м –  номинальный  ток  электромагнитного  расцепителя  автомата;

 Iн.тепл –  номинальный  ток  теплового расцепителя;  

Iср.эл-м –  ток  срабатывания  (уставки)  электромагнитного  расцепителя  автомата;

 Iмакс –  ток  КЗ  на  зажимах аппарата;

 τоткл –  время отключения защитного аппарата;  

 τнагр  –  время  нагрева  ЭУ  до  максимально  допустимой температуры;  

Iкз –  расчетный  ток  КЗ;  

Iпред,а –  предельный ток отключения защитного аппарата.

2.2 ПРИМЕРЫ ВЫБОРА  И ПРОВЕРКИ ПЗА

Задача  1.  Рассчитать  и  выбрать  автоматический  выключатель  с  электромагнитным  расцепителем,  магнитный пускатель и тепловое реле для двигателя 5А90L6У3 (Рн= 1,5 кВт;  ηн= 75 %;  соsφн = 0,74;  kп= Iпуск/Iн= 5,5).

Решение.  Автоматический выключатель выбирают по напряжению из условия Uн.а ≥ Uс; по номинальному току Iн.а  ≥  Iнагр;  по  наличию  расцепителей,  числу  полюсов;  по исполнению и категории размещения.

Определяем номинальный ток двигателя:

Iн.дв =     =  = 4.1 А

С учетом этого тока выбираем трехполюсный автоматический  выключатель  ВА51Г-25-3200  с  электромагнитным расцепителем. Номинальный ток расцепителя Iн.р = 5А; кратность срабатывания автоматического выключателя  Кср  =  14.  

Чтобы  автоматический  выключатель  не отключался  при  пуске  двигателя  должно  выполняться условие   Iср.а ≥ 1,5·Iпуск.дв

Iср.а  =  Кср·Iпуск.дв =14·5  =  70А  -  ток срабатывания электромагнитного расцепителя;

Пусковой ток двигателя

Iпуск.дв = kп·Iн,дв = 5,5·4,1 = 22,6 А.

70 А > 1,5 .

22,6 = 33,9 А – условие выполняется.

Выбор магнитного пускателя производится аналогично из условия:

Uн.пуск  ≥ Uс;    Iн.пуск ≥ Iраб.мах.

Магнитный  пускатель  выбираем  нереверсивный  с тепловым реле для защиты от перегрузки. Напряжение катушки  пускателя  220  В.  С  учетом  сказанного  выбираем магнитный  пускатель  ПМЛ12  –  01620  с  тепловым  реле РТЛ–1010.

 Номинальный  ток  пускателя  Iн,пуск  =  25А;  ток расцепителя теплового реле выбирается из условия:

Imin,тр < Iн,дв <  Imax,тр.

Для  РТЛ–1010  номинальный  ток  Iн,тр  =  25А,  током регулирования нагревательных элементов 3,8…6,0  А  .

Номинальный ток двигателя находится в диапазоне регулирования теплового реле

3,8А <4,1 <6,0А .

По  исполнению  и  условиям  размещения  магнитный пускатель и автоматический выключатель не выбираем из-за отсутствия в условиях задачи необходимых данных.

Задача  2.  Для  представленной  схемы  выбрать  ПЗА.

Двигатели запускаются разновременно: вначале  М2, затем М3 и последним М1.Среда нормальная.

Каталожные данные электродвигателей:

М1: 5А132S4У1  Рн= 7,5 кВт; ηн= 0,875; соsφн  = 0,86; kп= 7,5;

 М2: 5А80В4У1  Рн= 1,5 кВт;  ηн  = 0,77;  соsφн = 0,83; kп= 5;

 М3:  А80А4У1   Рн=  1,1  кВт;  ηн=  0,75;  соsφн  =  0,81; kп= 5.

Рисунок 1 - Схема цепи к задаче 2

Решение. Номинальные и пусковые токи электродвигателей:

Iн.дв1 =     =  = 15.16 А

Iпуск.дв.1 = 7.5х15.16 = 113.71 А

Iн.дв2 =     =  = 3.57 А

Iпуск.дв.2 = 5 х 3.57 = 17.85 А

Iн.дв3 =     =  = 2.75 А

Iпуск.дв.3 = 5 х 2.75 = 13.77 А

Автоматические выключатели выбирают из условий:

Uн.а ≥ Uн;     Iн.а ≥ Iр;     Iн.расц ≥ Iр;    Iс.о ≥ kн·Imax.

Принимаем автоматические выключатели типа ВА51.

Коэффициент надёжности отстройки отсечки от пускового тока электродвигателя kн= 2,1.

Автомат  QF1:  kнImax1 = 2,1 х 113,71 = 238,79 А.

Выбираем автомат  ВА51Г25  Iн.а  =  25 А, с номинальным  током  расцепителя,    Iн.расц  =  16  А.  Ток   мгновенного срабатывания  Iсо  = 14 Iн.расц = 14 х 16 = 224 А.  

Для данного автоматического выключателя не выполняется условие:

Iс.о ≥  kн·Imax.

Поэтому  принимаем  автоматический  выключатель типа ВА51Г25: Iн.а = 25А, с номинальным током расцепителя Iнрасц = 20 А. Ток мгновенного срабатывания Iсо = 14 х Iн. расц = 14 х 20 = 280 А.

Проверка условий выбора:

- по номинальному току автомата 25 >15,16;

- по номинальному току расцепителя 20>15,16;

- по току мгновенного срабатывания  280>224.

Условия выбора выполняются.

Автомат  QF2:    Расчетный длительный ток  Iр2  =  Iн,д2+ Iн,д3 = 3,57 + 2,75 = 6,32 А.  При определении  Imax2 учитываем,  что  двигатели  М2  и  М3  запускаются  разновременно;

сравниваем пусковой ток  двигателя М2  и ток при включении  двигателя  М3  при  работающем  М2:  Imax2  =   Iн2  +  Iп3  = 3,57 + 13,77 = 17,34 А;  17,85  >  17,34, принимаем за максимальный ток 17,85.

kнImax2 = 2,1х17,85 = 37,49 А.

Принимаем  автоматический  выключатель  ВА51Г25:

Iн.а = 25 А; Iн.расц= 8А; Iсо = 14хIн. расц = 14х8 = 112 А.

Проверка  условий выбора: 25  >  6,32;  8  >  6,32; 112  >37,49, условия выполняются.

Выбираем магнитные пускатели серии ПМЛ.

КМ1: ПМЛ 221002 с реле РТЛ-1021.

КМ2: ПМЛ 121002 с реле РТЛ-1008.

КМ3: ПМЛ 121002 с реле РТЛ-1008.

Ток расцепителя теплового реле выбирается из условия:

I min. тр < I нд < I max тр. , а именно:

КК1,  РТЛ-1021,  Iн  = 25А      с  током  регулирования нагревательных элементов 13 < 15,16 < 19 А.

КК2,  РТЛ-1008  Iн = 10А  с   током  регулирования нагревательных элементов 2,4…4,0 А (2,4 < 3,57 <  4,0 А);

КК3,  РТЛ-1008 Iн = 10 А с  током  регулирования нагревательных элементов 2,4…4,0 А (2,4 < 2,75 <  4,0 А);

Предохранитель FU1:

Расчетный длительный ток предохранителя Iро

Iро= Iн,д1+ Iн,д2+ Iн,д3= 15,16 + 3,57 + 2,75 = 21,48 А.

Максимальный ток предохранителей Imax.o определяем из условия пуска двигателя  наибольшей мощности  М1 при работающих М2 и М3.

Imax.o= Iпуск,д1 +  Iн,д2 + Iн,д3 = 113,7 + 3,57 + 2,75 = 120 А.

Предварительно выбираем предохранители ПР-2 Iн = 60 А, Iвст = 25 А.

Проверяем  предохранители  на  несрабатывание  при пуске двигателя М1 по условию  Iн.вст  =  Imax/α  (α  –  коэффициент,  зависящий  от  условий  пуска  двигателя  затяжной или быстрый),  при отсутствии информации о времени пуска двигателя принимаемый равным 2,5)

Imax.o/2,5 = 120/2,5 = 48 A.

Предварительно  выбранная  вставка  предохранителя не  удовлетворяет  условиям  проверки,  выбираем  вставку  с номинальным током Iн.вст  = 60 А.

Проверяем  предохранители  на  селективность  по  отношению  к  тепловому  реле  с  наибольшим  номинальным током  вставки  (РТЛ-1021).  По  условию  селективности необходимо, чтобы    Iн.вст  ≤  4Iн.р.    Вычисление:   4  х  15,16 = 60,6 А. Результат практически совпадает с Iн.вст  = 60А, что позволяет  сделать  заключение  о  выполнении  условия  селективности

составляет 5%, не учитывается.

4.Оснащение: методические указания, индивидуальные задания по выбору и расчету ПЗА

5.Порядок выполнения работы.

1.Ознакомиться с теоретическим материалом по расчету и выбору аппаратов

2.Выполнить расчет и выбор магнитных пускателей, тепловых реле, предохранителей и автоматических выключателей

3.Ответить на контрольные вопросы.

4.Оформить и сдать отчет по работе

6.Содержание отчета:

1.Тема и цель работы

2.Расчет и выбор аппаратов по своему варианту

3.Ответы на контрольные вопросы.

4.Выводы по работе.

 7.Контрольные вопросы и задания.

Задание 1

Произвести расчет и выбор магнитных пускателей, тепловых реле, предохранителей, автоматических выключателей в соответствии со схемой

Рисунок 2. Схема цепи к заданию

Рисунок 2 Схема цепи

             Задания для выполнения практических работ

ЛИТЕРАТУРА

  1.  Амерханов  Р.А.,  Богдан  А.В.,  Вербицкая  С.В., Гарькавый  К.А.  Проектирование  систем  энергообеспечения: учебник для вузов.  – М.: Энергоатомиздат, 2010. – 548 с.

 2.Правила устройства электроустановок (Текст): Все действующие разделы ПУЭ-6 и ПУЭ-7. 9-й выпуск.- Новосибирск:Сиб.униф.изд-во,2008.-854с.,ил.

             3.  Правила технической эксплуатации электроустановок Потребителей.- Москва: ИКЦ «МарТ», Ростов н/Д: Издательский центр МарТ, 2003.-272с.

       4. Шеховцов В.П. Аппараты защиты в электрических сетях низкого напряжения: учебное пособие/ В.П.Шеховцов.- М: ФОРУМ, 2010.-160с.:ил.

ПРИЛОЖЕНИЯ

                                                                                                                      Приложение А

ПРЕДОХРАНИТЕЛИ ПЛАВКИЕ

Предохранители плавкие серии  ПН-2  предназначены для  защиты  электрооборудования  промышленных  установок  и  электрических  сетей  трехфазного  переменного  тока напряжением 380/220 В, частотой 50 Гц и 220 В постоянного тока от перегрузок и коротких замыканий.

Предохранители  плавкие  серии  НПН-2  предназначены для защиты электрооборудования промышленных установок и электрических сетей трехфазного переменного тока напряжением 380/220В, частотой 50Гц и 220В постоянного тока от перегрузок и коротких замыканий.

Плавкие  предохранители  общего  назначения  с  отключающей  способностью  во  всем  диапазоне  ППНИ-33/35/37/39  выполняют  защиту  электроустановок от перегрузок и токов короткого замыкания и предназначены для применения в однофазных и трехфазных электрических сетях переменного тока напряжением до 660В частотой 50 Гц и номинальным током от 2 до 630 А.

Предохранители  ППНИ  имеют  унифицированные  габаритные  и установочные размеры, что позволяет использовать их для замены  предохранителей  отечественного  и  европейского производства.  

Предохранители ППН заменяют устаревшие предохранители ПН2, которые имеют более низкие эксплуатационные показатели. При использовании ППН у потребителей будет иметь место существенное снижение потерь мощности — не менее 30%.

Ц27  -  предохранители предназначены для защиты от токов  перегрузок  и  короткого  замыкания  проводников электрической энергии в осветительных сетях с номинальным напряжением до 380В переменного тока частоты 50 и 60Гц.          Быстродействующие  предохранители  серии  ПНБ5 предназначены  для  защиты  полупроводниковых устройств от токов короткого замыкания.

Предохранители плавкие серии  ПП17  предназначены для  защиты  электрооборудования  промышленных  установок  и  электрических  сетей  трехфазного  переменного  тока напряжением 380/220 В, частотой 50 Гц и 220 В постоянного тока от перегрузок и коротких замыканий.

                                     Таблица А. 1 - Технические данные плавких предохранителей

          Таблица А. 2 - Предохранители плавкие серии ППНИ

                                                                                                                    Приложение Б

АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

Автоматические  выключатели  ВА47-29  и  ВА47-100 предназначены  для  защиты  электрических  цепей  от  перегрузок  и  токов  короткого  замыкания,  а  также  для  осуществления  оперативного  управления  участками  электрических  цепей.  Выключатели  ВА47-29  выпускаются  с  защитными  характеристиками  B,  С,  D,  выключатели  ВА47-100 с характеристиками С, D.

Таблица Б.1 – Автоматические выключатели  серии  ВА47

Автоматические  выключатели  ВА51-хх,  ВА52-хх предназначены для проведения тока в нормальном режиме и отключения тока при коротких замыканиях, перегрузках и недопустимых снижениях напряжения, для эксплуатации в электроустановках с  номинальным напряжением до 440В постоянного  тока  и  напряжением  до  660  В  переменного  тока  частоты 50Гц 60Гц. Автоматы ВА51-35 средней коммутационной способности, ВА 52-35 -  повышенной коммутационной способности (30 кА при 380В, 18 кА при 660 В).

Автоматический  выключатель  исполнения  ВА51Г-хх специально предназначен для защиты электродвигателей.

Таблица Б.2 – Автоматические выключатели серии ВА51 и ВА52

Примечание:  серия  ВА  является  новейшей  серией отечественных автоматов и возможность их применения в проектируемой  электроустановке  должна  оцениваться  в первую очередь.

Выключатели  автоматические  серии  АЕ1000  (однополюсные)  предназначены  для  защиты  осветительных электроцепей  переменного  тока  напряжением  380  В  при перегрузках  и  токах  короткого  замыкания и  для  нечастых оперативных  включений  и  отключений  электрических  цепей вручную.

Выключатели автоматические серии  АЕ2000  предназначены для проведения тока в нормальном режиме в электрических цепях напряжением до 380 В, переменного тока

частоты 50, 60 Гц, для защиты электрических цепей от токов короткого замыкания и токов перегрузки, для защиты, пуска  и  остановки  асинхронных  электродвигателей  с  короткозамкнутым ротором, а также для оперативных включений  и  отключений  указанных  цепей  с  частотой  до  30 включений в час.

                 Таблица Б.3 – Автоматические выключатели серии АЕ1000 и АЕ2000

Выключатели автоматические серии  А3713Б  предназначены  для  проведения  тока  в  нормальном  режиме  и  отключения  тока  при  КЗ,  перегрузках  и  недопустимых  снижениях  напряжения,  а  также  для  нечастых  оперативных включений и отключений электрических цепей переменного  и  постоянного  тока.  Допускается  использовать  выключатели  для  нечастых  прямых  пусков  и  защиты  асинхронных электродвигателей в режиме АС3 по ГОСТ 12434-83.

Таблица Б.4 – Автоматические выключатели серии А3713Б

                                                                                                                  Приложение В

ЭЛЕКТРОТЕПЛОВЫЕ РЕЛЕ

Электротепловые реле РТЛ  предназначены для защиты  электродвигателей  от  перегрузки,  асимметрии  фаз,  затянутого  пуска, заклинивания ротора. Для защиты от тока короткого  замыкания  необходимо  устанавливать  предохранители  или  автоматические  выключатели  соответствующего номинала.

Таблица В.1 - Технические данные тепловых реле серии РТЛ

                                                                                                                    Приложение Г

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПУСКАТЕЛИ

Пускатели  электромагнитные  ПМЛ  предназначены для применения в стационарных установках для дистанционного  пуска  непосредственным  подключением  к  сети, остановки  и  реверсирования  трехфазных  асинхронных электродвигателей  с  короткозамкнутым  ротором  переменного напряжения 660 В частоты 50 и 60 Гц. При наличии трехполюсных тепловых реле серий РТТ и РТЛ пускатели осуществляют  защиту  управляемых  электродвигателей  от перегрузок  недопустимой  продолжительности  и  от  токов, возникающих при обрыве одной из фаз.

Пускатели пригодны для работы в системах управления с применением микропроцессорной  техники  при  шунтировании  включающей катушки помехоподавляющим  устройством или при  тиристорном  управлении.

Предназначены  для  дистанционного пуска непосредственным подключением к сети и отключения  трехфазных  асинхронных  электродвигателей  с  короткозамкнутым  ротором.  

Дополнительные  функции:  реверсирование, при наличии тепловых реле - защита двигателей от  перегрузок  недопустимой  продолжительности,  в  т.  ч. возникающих  при  выпадении  одной  из  фаз,  изменение схемы включения обмоток Y/Δ.

Структура условного обозначения пускателей ПМЛ

ПМЛ – Х  Х  Х  Х

              1   2   3  4

Первая цифра - величина пускателя по номинальному току:

«1» - 10А;

«2» - 25А;

«3» - 40А;

«4» - 63А;

«5» - 125А;

«6» - 160А;

«7» - 250А.

Вторая цифра - характер работы электродвигателя и наличие теплового реле:

«1» - без реле, нереверсивный;

«2» - с реле, нереверсивный;

«4» - с реле, реверсивный;

«5» - без реле, реверсивный с электрической и механической блокировками;

«6» - реверсивный пускатель с тепловым реле с электрической и механической блокировками;

Третья цифра - исполнение пускателя по степени защиты и наличию кнопок:

«0» - IP00

«1» - IP54, в корпусе без кнопок;

«2» - IP54, в корпусе с кнопкой « Пуск» и «Стоп»;

«3» - IP54, в корпусе с кнопкой «Пуск» и «Стоп» и сигнальной лампой;

«4» - IP40, в корпусе без кнопок (только для 127, 220, 380В, 50Гц);

«6» - IP20 (открытый)

Четвертая цифра – число контактов вспомогательной цепи:

«0»   -   1з    (на   10 - 25А),    1з   +1р   (н а   40  -63А) – переменный;

«1» - 1р (на 10 - 25 А) – переменный.

              Выпускаются в следующих исполнениях:

-открытое без теплового реле;

-открытое с тепловым реле;

- закрытое без теплового реле;

 -закрытое с тепловым реле.

Ток  теплового  реле  пускателя  соответствует  номинальному току пускателя.

Таблица Г.1 - Технические данные электромагнитных пускателей ПМЛ

Пускатели электромагнитные серии ПМ12

Пускатели  электромагнитные  серии  ПМ12,  а  также типов  ПМ12-125,  ПМЕ-200  и  ПМА-3000  предназначены для  применения  главным  образом  в  стационарных  установках  для дистанционного  пуска  непосредственным  подключением  к  сети,  остановки  и  реверсирования  трехфазных  асинхронных  электродвигателей  с  короткозамкнутым ротором  при  напряжении  до  660  В  переменного  тока  частоты 50 и 60 Гц.

Для  ограничения  коммутационных  перенапряжений, возникающих  при  отключении  пускателей  на  катушках управления,  на  пускатели  серии  ПМ12  степеней  защиты IP00  и  IP20  могут  устанавливаться  ограничители  перенапряжений ОПН. Пускатели, комплектуемые ограничителями  перенапряжений,  пригодны  для  работы  в  системах управления с применением микропроцессорной техники.

Таблица Г.2 - Технические данные электромагнитных пускателей ПМ12, габаритов I-III

Для  защиты  трехфазных  асинхронных  электродвигателей с короткозамкнутым ротором от перегрузок недопустимой  продолжительности  и  от  токов,  возникающих  при обрыве  одной  из  фаз,  предназначены  трехполюсные  электротепловые токовые реле.

Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая пыли, агрессивных газов и паров.

Род тока главной цепи и цепи управления (включающих катушек) - переменный.

Таблица Г.3 - Технические данные электромагнитных пускателей ПМ12 на токи 63,100,160,250 А

Таблица Г.4 - Технические данные электромагнитных пускателей ПМЕ-222