В электроустановках напряжением 0,4 кВ основными защитами оборудования и линий от всех видов повреждений являются токовая отсечка (ТО) и максимальная токовая защита (МТЗ). ТО защищает сети от токов коротких замыканий (КЗ), срабатывание такой защиты выполняется без выдержки времени, а пороговое значение тока срабатывания находится в пределах 10-12 Iн.
МТЗ иначе называется защитой от перегрузок и не допускает перегрева обмоток оборудования и линий, вследствие протекания недопустимого тока нагрузки. Выдержка времени задается в зависимости от величины перегруза.
Защиту электродвигателей (как и большинство других электроприемников) от коротких замыканий и токовых перегрузок выполняют с помощью автоматических выключателей. Наиболее распространенные отечественные серии автоматов: А3100, А3700, ВА, АЕ, “Электрон”, “АВМ”.
Защитные характеристики автоматов. При выборе выключателей очень важную роль играет его защитная характеристика, зависящая от типа расцепителя и определяющая время его срабатывания. Автоматы различаются по следующим защитным характеристикам:
· с независимой характеристикой отключения - имеют электродинамический или полупроводниковый расцепитель, работающий в зоне токов КЗ без выдержки времени;· с зависимой защитной характеристикой. Выполняются только с тепловым расцепителем в виде биметаллических пластин. Чем больше ток, тем меньше времени затрачивается на нагрев биметалла, и соответственно, быстрей отключается расцепитель. Аппараты, имеющие такую характеристику, используются редко, из-за ограниченных возможностей защиты.· ограниченно-зависимая защитная характеристика автоматов - подразумевает использование комбинированного типа расцепителя. При небольших уровнях токов КЗ работает тепловой расцепитель, при значительно больших токах - электродинамический. У выключателей серии АВМ электродинамический расцепитель имеет две ступени срабатывания, поэтому тепловой не применяется. Ограниченно-зависимой характеристики добиваются также применением полупроводниковых расцепителей.· трехступенчатая защитная характеристика - выполняется на базе полупроводниковых расцепителей типа РМТ, БПР, РП. Такими расцепителями оборудуются выключатели серии А3700, ВА, “Электрон”.
Особенность выбора уставок токовой отсечки двигателей состоит в отстройке защиты от пусковых токов. Так, запуск или самозапуск асинхронных электродвигателей может сопровождаться возрастанием тока в 6-7 раз. Кроме того, пусковой ток содержит периодическую и апериодическую составляющие.
Следует учитывать, что выключатели серии А3100, А3700, ВА, АП-50 и АЕ-20 не имеющие полупроводниковых расцепителей, реагируют на апериодическую составляющую и могут производить ложные срабатывания. Массивный якорь АВМ также может срабатывать при кратковременном броске апериодического тока, что приводит к ложному отключению.
Отстройка автоматов от пусковых токов определяется выражением:
Iо ≥ kн Iпуск;
Iо - ток срабатывания отсечки;Iпуск - пусковой ток, каталожное значение;kн - коэффициент надежности отстройки отсеки от пусковых токов: для выключателей с полупроводниковым расцепителем равен 1,5-2,2, для электромагнитного расцепителя 1,8-2,1.
Коэффициент чувствительности для токовой отсечки, при однофазных и двухфазных КЗ должен находиться в пределах:
kч ≥ I(2)кR/ Iо ≥ 1,1kp; kч ≥ I(1)кR/ Iо ≥ 1,1kp;
I(2)кR и I(1)кR - соответственно, минимальный ток двух- и однофазного замыкания на зажимах двигателя. Приближенно 1,1kp принимают равным 1,4-1,5.
Выбор уставки МТЗ определяется выражением:
Iмтз ≥ kн Iн.дв./kв;
kв - коэффициент возврата, характеризующий значение тока, при котором защита переходит в несработанное состояние.
Защита считается выбранной верно если:
Iмтз = (1,2-1,4) Iн.дв;
Ограниченно зависимые защитные характеристики выключателей А3134, А3144, АВМ и “Электрон” не позволяют выбрать ток уставки МТЗ удовлетворяющий вышеприведенному выражению, поэтому их применяют как резервные защиты от перегруза, основную функцию защиты от перегруза в этом случае выполняют тепловые реле.
Наиболее подходящими автоматами для защит электродвигателей от перегруза являются автоматы серии А3700 и ВА, оснащенные полупроводниковыми расцепителями. Время срабатывания МТЗ подбирается таким образом, чтобы не произошло излишнего отключения цепи, при пуске или самозапуске двигателя:
tмтз ≥ (1,5-2) tпуск;
Легким считается пуск двигателя длительностью 0,5-2 сек, тяжелым пуском называется процесс длительностью 5-10 сек. Автоматические выключателя типа А3700, ВА, “Электрон” с полупроводниковыми расцепителями позволяют регулировать время срабатывания МТЗ.
Мотор-автоматы. Зарубежные производители для защиты электродвигателей от ненормальных режимов предлагают специальные мотор-автоматы, которые могут работать автономно и в блоке с магнитным пускателем. Выполняя функции защиты электрических машин, такие автоматы имеют ряд отличий от простых отечественных аппаратов:
· выпускаются только в трехфазном исполнении;· имеют повышенную элктродинамическую стойкость, до 100 кА;· тепловой расцепитель позволяет выполнить точную подстройку под каждый двигатель;· номинальный ток электромагнитного расцепителя 12-14 Iн, что позволяет настроить защиту, с учетом пусковых токов двигателей;- модульная конструкция автоматов позволяет расширять функции защиты, применяя дополнительные блоки.
Наиболее широкое применение, мотор-автоматы получили в приводах с двигателями мощностью до 12,5 кВт при напряжении 380В. Изделия концерна АВВ типа MS225 с номинальным током 25 А, регулируемым расцепителем от 0,1 до 25А имеют электродинамическую стойкость 50 кА.
MS116 - мотор-автоматы открытого типа не имеющие дополнительного оборудования, номинальный ток 16А, электродинамическая стойкость 10 кА. MS450 и MS495 аналогичны MS225 но рассчитаны на ток до 100 А.
Мотор-автоматы компании «SCHNEIDER ELECTRIC» марки GV оснащены термомагнитным расцепителем. Магнитный расцепитель имеет фиксированную уставку 13 Iн, служит для защиты от КЗ. Тепловой расцепитель может быть отрегулирован с помощью специальных дисков, расположенных на лицевой поверхности аппарата, также имеется устройство компенсации температуры окружающей среды.
Аппараты этой марки могут быть укомплектованы расцепителями минимального напряжения. Такое устройство позволяет предупредить несанкционированный самозапуск оборудования, после посадки напряжения. Мотор-автоматы марки GV рассчитаны на токи от 1,5 до 22,5 А.