Как подобрать автоматический выключатель для асинхронного двигателя

Зачастую в быту приходится сталкиваться с такой ситуацией, когда необходимо заменить устаревшие автоматические выключатели (автоматы) на современные. Однако крепежи различаются, и без доработок никак не обойтись.

Подъездные группы автоматов располагаются в поэтажных щитках и крепятся двумя пластинами, которые прижимают сразу всю группу автоматических выключателей. Также в щитке может располагаться разъединитель на весь этаж в целом либо по отдельности на каждую квартиру.

Для безопасной работы необходимо отключить разъединителем весь щиток. Если разъединителей много, нужно определить соответствующий разъединитель и работать очень осторожно, т. к. все соседние группы будут под напряжением.

После выключения разъединителя необходимо убедиться в отсутствии напряжения на обоих контактах автоматических выключателей с помощью указателя напряжения.

По правилам монтажа, подводящие силовые провода (те, которые приходят от распределительного пункта, расположенного в подвале дома) зажимаются верхним винтом автоматического выключателя, а отводящие (которые идут на саму квартиру) — нижним. Но часто электрики из-за экономии проводов или по неопытности делают, как проще, и путают местами верх и низ. Поэтому при замене нужно точно определить, какие провода приходящие, а какие — отходящие. В определении может помочь следующее:

1) в начале линии ставится разъединитель, а затем от разъединителя — автоматические выключатели;

2) диаметр проводов приходящей линии больше диаметра проводов отходящей линии;

3) на приходящей стороне ставятся перемычки, обеспечивающие питание всех автоматических выключателей.

Важно, что автоматические выключатели ставятся в фазном проводе, а нулевой проводник берется либо с корпуса щитка, либо с вывода счетчика, либо с PEN-шины.

После выяснения всех вопросов о том, что делать, как делать, что отключить и куда подключать, приступаем непосредственно к демонтажу и монтажу. Перед демонтажем убеждаемся в отсутствии напряжения и помечаем все отходящие от автоматических выключателей провода, чтобы не перепутать нулевые и фазные проводники при подключении. Раскручиваем все винты крепления проводов и крепежные винты и снимаем все выключатели.

Современные автоматические выключатели крепятся на DIN-рейку, которую располагают горизонтально. Нужно помнить, что включается автоматический выключатель в положении «ВВЕРХ», а выключается в положении «ВНИЗ». Любые другие положения нежелательны по правилам технической эксплуатации.

Автоматические выключатели необходимо расположить посреди опорных выступов. Для этого из двух DIN-реек делаем поперечины, крепя их к местам бывших крепежей. Выступы, к которым приворачиваются DIN-рейки, приварены к самому щитку, поэтому можно под DIN-рейку при отсутствии PEN-шины прикрепить нулевые проводники. Перпендикулярно направляющим крепится третья DIN-рейка, на которую прикрепятся автоматические выключатели.

Автоматический выключатель имеет защелку в нижней своей части, которая крепит его к DIN-рейке, позволяя передвигать автоматический выключатель по всей длине DIN-рейки.

Важно помнить, что автоматический выключатель — это прибор, который должен выполнять защиту приборов от коротких замыканий и перегрузки. Автоматический выключатель всегда должен разъединять линию, если ток через него превышает допустимый длительный ток самой линии. Проще говоря, если отходящие провода рассчитаны на ток 16 ампер, то и автоматический выключатель должен быть рассчитан на такой же ток. Если пренебречь этим правилом и выбрать автоматический выключатель на ток с большим показателем, то при аварии или перегрузке может произойти пожар. Приобретать стоит бытовые автоматические выключатели известных производителей. Не нужно полагаться на дешевые варианты.

Провода приходящих и отходящих линий крепятся под зажим винтом. Необходимо с усилием крепить провода под зажим, т. к. от величины усилия винта зависит и переходное сопротивление, а оно ведет к перегреву контактного места. Провода у места соединения желательно обматывать хлопчатобумажной изолирующей лентой, чтобы с места стыка не так сильно обгорала изоляция.

Нежелательно под одно винтовое соединение крепить одножильные провода типа ПВ-1 с разным сечением. Больший по сечению провод зажмется хорошо, а вот с малым сечением — плохо. В итоге место стыка будет ненадежным.

Работа с электричеством — работа с повышенной опасностью. Если в чем-то не уверен, лучше не браться вовсе, а пригласить специалиста.

Михедов Н.А. «Аппараты для защиты асинхронных двигателей»

Повышенная влажность и много пыли на производстве всегда могут послужить тому, что электродвигатель перегреется или даже загорится. Причиной таких последствий может быть и неграмотная эксплуатация устройства. Поэтому для предотвращения таких проблем используют специальную защиту от перегрузки и коротких замыканий. Самым распространенным методом защиты асинхронных двигателей является три электрических аппарата: тепловое реле, контактор, автоматический выключатель с электромагнитным расцепителем.

Тепловое реле

Это устройство служит для предотвращения перегрузки электродвигателя, защищает его от затянутого запуска, заклинивания ротатора. Недостатком реле является то, что необходимо подобрать так, чтобы электродвигатель соответствовал току теплового элемента. Также реле плохо защищает двигатель в случае с быстрой переменой нагрузки на валу, которая может быть вызвана процессами в биметалле.

Автоматический выключатель с электромагнитным расцепителем

Этот выключатель защищает двигатель от короткого замыкания. Выбирать такие устройства необходимо в зависимости от условий эксплуатации и монтажа, а также от номинального тока, отключающей способности, быстроте срабатывания. Характеристика таких выключателей зависит от окружающей температуры. Если температура увеличивается, то нагрузка падает, а если уменьшается, то наоборот, растет. Эта характеристика ограничивает применение аппаратов защиты на открытом пространстве и в горячих цехах.

Этот элемент необходим для коммутации двигателя и теплового реле. Конструкция контактора имеет дугогасительные камеры, которые продлевают срок службы контактов, снижают ток. Недостатками контактора является дребезг контактов. Но в последнее время появились контакторы, которые имеют в своей структуре микропроцессоры. Эти контакторы не имеют тех недостатков, обладают большим сроком годности. Комбинация этих трех аппаратов (тепловое реле, контактор, автоматический выключатель с электромагнитным расцепителем) позволяет защитить двигатель от выхода из строя, учитывая его пусковые характеристики. Недостатком такой схемы является сложность в реализации, т.е. безопасная работа устройства достигается при помощи координации этих трех элементов, они должны подходить по номинальному току, напряжению цепи. Обычно производители защитных устройств указывают их особенности, требования по координации с другими аппаратами. Широкое применение такой системы обусловлено стабильной работой нескольких десятков лет. Но сейчас на рынке таких устройств есть продукты, объединяющие функции этих устройств, которые обеспечивают также надежную защиту.

Защита на основе автоматического выключателя с электромагнитным и тепловым расцепителями

Такой способ включает в себя функции сразу трех элементов: рубильника, теплового реле и предохранителя. Тепловой расцепитель защищает двигатель от перегрузок, а электромагнитный от короткого замыкания. Чтобы обезопасить двигатель от иных причин, автоматический выключатель может иметь дополнительно: — Расцепитель минимального напряжения, который отключает устройство защиты при сильно низкой величине напряжения. — Независимый расцепитель. Он служит для дистанционного отключения выключателя. — Расцепитель нулевого напряжения. Срабатывает при значении меньше 0,35 Uн. Для удобства эксплуатации такой защиты лучше использовать автоматический выключатель с моторным приводом. Он имеет много преимуществ перед стандартным выключателем (хорошая электродинамическая стойкость, номинальный ток составляет 12-14 Інр).

Защита, основанная на автоматическом выключателе с электромагнитным расцепителем

Из-за того, что защитная функция выполняется несколькими устройствами, их нужно правильно подобрать. Поэтому создали автоматические выключатели с электромагнитным расцепителем, который объединяет в себе несколько функций. Кроме этого, такой выключатель может иметь и дополнительные функции (защита от заклинивания ротора, небаланса напряжений). Микропроцессорное управление таких устройств может контролировать и энергопотребление.

Руководитель научно-методического департамента
АНО ДПО «МАСПК»
Михедов Николай Александрович

Критерии для выбора номиналов автомата по параметрам

Для обеспечения надежной защиты кабеля с помощью автоматического выключателя нужно учитывать некоторые особенности работы этого устройства и провести правильный подбор. Дело в том, что ток (I_n), который указан в маркировке автомата, на самом деле является рабочим током, и его превышение в определенном диапазоне не вызывает немедленного отключения сети.

Номиналы автоматов для защиты кабеля электропроводки

Например, если маркировка С25, то это означает, что ток силой 25А может течь по этой цепи неограниченное время. Если превышение будет до 13% (28,5А), то отключение может наступить более чем через час работы, до 45% (36,25А) – менее часа. Для гарантированной защиты сети важно, чтобы повышенный ток не превышал допустимый ток в кабеле.

Такой алгоритм работы автомата, с одной стороны, снизит вероятность ложного срабатывания, но с другой – требует более обдуманно подойти к выбору автомата.

Правильный выбор автоматического выключателя – задача не простая, но от ее решения зависит безопасная эксплуатация дома или квартиры и уменьшение материальных затрат.

Параметры

Номинальный ток (I_n)

Автоматические выключатели имеют стандартизованный ряд номинальных токов, это отражено в ГОСТ Р 50345–99, данные сведены в таблицу. Это длительные токи, текущие через автомат и не вызывающие его отключения. По таблице можно подобрать номинальный ток автоматического выключателя. В ней приведен стандартный ряд номинальных токов (I_n) для автоматов, применяемых в России.

Стандартизированный ряд номинальных токов (In) для автоматов

Однако на время отключения оказывает влияние температура окружающей среды и способ монтажа выключателя. Так, повышение температуры воздуха в месте установки автомата вызывает сокращение этого периода, понижение – удлиняет. Одиночно установленный выключатель имеет более длительный период, а установленный в группе – сокращенный, из-за влияния соседних автоматов.

Приведенная ниже таблица отражает информацию о токах, приводящих к отключению в длительной перспективе, она позволит выбрать необходимый номинал. Это нормируемые токи по ГОСТУ.

Нормируемые токи по ГОСТУ для выбора номинала автомата

По приведенной таблице можно сделать выбор автомата по току отключения. Например, известно, что кабель в открытой проводке с медной жилой сечением 4 мм 2 имеет допустимый ток 30А (т. 1.3.4-1.3.8. ПУЭ). Находим в таблице ближайший меньший ток отключения, это – 29А, значит, нам нужен автомат С20. Если выбрать автомат с номинальным током С25, то длительно протекающий ток в кабеле составит 36,25А, время отключение автомата может достигать 1 часа. За это время кабель может нагреться до значительной температуры, что вызовет оплавление изоляции. Если повторение такой ситуации не исключено, то это обязательно приведет к аварии.

Также невозможно без сложных измерений точно определить, при каком токе нагрузки сработает тот или иной конкретный экземпляр, но существует коридор, в котором гарантированно сработает любой экземпляр этого номинала.

Время-токовые характеристики

Эти характеристики представлены в виде графика, по которому можно довольно точно определить ток и время, когда произойдет гарантированное отключение устройства.

Графики для определения времени отключения автомата

Например, можно узнать, через какой промежуток времени произойдет отключение автомата типа С, если через него протекает ток в полтора раза больше номинального, т. е. I/I_n=1,5. Проводим на графике вертикальную линию так, чтобы она пересекла область значений и от точек пересечения этой прямой с голубой зоной проводим горизонтальные линии до оси Y.

На оси Y видим время: минимальное – 50 сек., максимальное – в районе 6 мин. Значит, при двойном превышении тока этот кабель будет работать под такой нагрузкой до 6 мин.

Для определения токов отключения для других типов, B или D, следует провести горизонтальные линии до оси Y от соответствующих областей.

При коротком замыкании автоматы работают очень надежно, отключая сеть менее чем через 0,1 сек, за такой промежуток времени кабель не успевает заметно нагреться.

Если произошло аварийное отключение, не спешите включать автомат, сначала отключите мощные приборы, особенно нагревательные: утюг, кипятильник, электроплиту, микроволновку и т. д. Включайте автомат спустя 5–10 мин., если произошло повторное отключение, то лучше вызвать специалиста.

Кабели ГОСТ 31996–2012

При выборе автомата необходимо учитывать характеристики кабелей. Важнейшей является допустимый ток (I_доп). Она показывает, при каком максимальном токе кабель может работать на протяжении всего срока службы. Данная таблица из ПУЭсодержит сведения о допустимых токах кабеля в зависимости от материала и условий прокладки кабелей.

Допустимые токи для кабеля в зависимости от материалов

Из этой таблицы можно найти необходимое сечение кабеля и допустимый ток в зависимости от условий прокладки проводки, открытая или зарытая. Например, мощность всех приборов в квартире 9 квт. Для открытой однофазной медной проводки сечение провода 4 мм 2 , ток 41А, для закрытой – ближайшее большее значение мощности 11 квт, сечение 10 мм 2 , ток 50А. Ближайший меньший номинал автоматического выключателя –32А.

Если существует сомнение в качестве электропроводки, то лучше проявить осторожность и выбрать автомат номиналом меньше, чем значение в таблице.

Квартирная сеть имеет разветвленную структуру: в каждой ветви будет протекать ток разной силы, поэтому провода имеют различное сечение. Если поставить один автомат только на входе, то он не сможет защитить отдельные участки проводки от перегрузки. Если всю сеть проложить кабелем одного сечения, то это неоправданные денежные затраты. Лучшим выходом будет установка на каждом участке автомата на соответствующий ток. На рисунке приведена примерная структура.

Установка автоматов на соответствующий ток

На рисунке четко видно нагрузку на каждом участке и сечение провода. Установив соответствующие автоматы, можно надежно защитить всю сеть от короткого замыкания или перегрузки. Кроме того, в любой момент имеется возможность выбрать и отключить тот или иной участок, сохранив работоспособность остальной сети.

При использовании в быту мощных асинхронных двигателей, особенно 3-фазных, например, электроинструментов, желательно их включать через отдельный автомат, так как они имеют большой пусковой ток, и при работе через общий автомат может произойти отключение сети даже при штатной работе оборудования.

Выбор сечения. Видео

Про выбор сечения кабеля и номинала автомата подробно можно узнать из этого видео.

Если выбор автоматического выключателя проводится для существующей сети, то в первую очередь надо знать сечение проводки, и уже по ней делать выбор. Если сеть еще не прокладывалась, то надо начинать с подсчета возможной нагрузки с учетом всех бытовых приборов, которые планируется подключать. Проводка служит при правильной эксплуатации 20-30 лет, за это время, скорее всего, в быту появятся новые приборы, поэтому следует предусмотреть запас по мощности процентов 20.

Как выбрать магнитный пускатель и автоматический выключатель для асинхронного двигателя

Для пуска, реверсирования, принудительной остановки противотоком асинхронных электродвигателей электрики используются контакторы и магнитные пускатели. От правильности выбора коммутационной аппаратуры зависит, как и безотказность системы в целом, так и электробезопасность обслуживающего персонала.

Выбор пускателя и избыточным коммутируемым током ведет к большим финансовым затратам, при его коммутации слышны шлепки большей громкости, чем те что издают маленькие пускатели. Недостаточные по коммутируемой мощности пускатели долго не прослужат, будут греться, и подгорать клеммники и контакты. В результате переходное сопротивление контакта будет расти до тех пор, пока контакт не исчезнет полностью, что приведет к преждевременной замене аппарата.

Автоматические выключатели также должны быть правильно подобраны, особенно при тяжелом пуске двигателя. Слишком чувствительный автомат будет выбивать при пуске, а если он наоборот взят с излишним запасом по току, то в аварийной ситуации может и не отреагировать, что приведет к повреждению кабеля, обмотки двигателя вплоть до возгорания.

Пуск для электродвигателя сопровождается повышенным током в период разгона его до номинальных оборотов, в случае перегрузки и нехватки мощности двигателя для вращения исполнительных механизмов возможно пониженное число оборотов с повышенными токами, в плоть до того, что он вообще не начнет раскручиваться. И наоборот если мощность двигателя избыточна, то потребляемый им ток будет ниже номинального.

Из-за вышеперечисленных причин и появляется необходимость правильного подбора пусковой и защитной аппаратуры в виде магнитных пускателей, контакторов, тепловых реле и автоматических выключателей.

Автоматические выключатели устанавливаются до магнитного пускателя, чтобы в случае необходимости полностью обесточить систему, как силовую цепь, так и цепь управления (питания катушки).

Вместо автоматических выключателей могут использоваться плавкие вставки или предохранители, но в последнее время такие решения встречаются реже, чем раньше. Это усложняет обслуживание и вызывает необходимость иметь в запасе хотя бы комплект предохранителей.

Выбор магнитного пускателя

Магнитные пускатели выпускаются на определенный номинальный ток, из ряда: 6.3 – 10 – 25 – 40 – 63 – 100 – 160 – 250

Часто их разделяют не по токам, а по величинам от 0 до 7, чем больше ток (или величина пускателя) тем больше его габариты и площадь контактов. Опытный электромонтер может отличить по размеру корпуса, конструкции дугогасителя и габаритам контактных площадок примерный коммутируемые ток и напряжение.

Однако если номинальный ток пускателя соответствует току двигателя, это еще не значит, что их можно использовать в паре. Если такое понятие как категория применения, она характеризует режим работы коммутируемой аппаратуры, частоту и условия коммутации. Иначе говоря – это способность переносить пусковые токи. Пусковые токи асинхронного двигателя могут превышать номинальные и в 10 раз, это зависит от условий пуска, напряжения в сети и прочих факторов.

Категории применения обозначаются: «АС-номеркатегории». Сводная таблица величин и категорий применения для магнитных пускателей расположена ниже.

Из неё нас интересует строка «АС-3 – управления двигателями с короткозамкнутым ротором (пуск, отключение без предварительной остановки)». Из этого очевидно, что коммутационные аппараты с такой категорией созданы для того, что бы включать и отключать электродвигателя. Они выдерживают прямой пуск.

Далее нужно определиться с номинальным током пускателя. Для этого нам нужно знать технические характеристики коммутируемого двигателя, а именно:

cos Ф – коэффициент мощности,

P – мощность двигателя номинальная;

U – рабочее напряжение (коммутируемое);

Тогда номинальный ток пускателя равен:

Для быстрых расчетов иногда применяют другую методику, когда мощность двигателя умножают на 2 и получают номинальный ток (приблизительно).

Далее нужно определить пусковой ток, в справочниках это указывается либо как «k» либо как «Iп/Iн». Это кратность или соотношение пускового тока к номинальному. Показывает, насколько ток в момент пуска превышает номинальную величину.

Пускатель с категорией применения АС-3 может коммутировать ток в 5-7 раз больше чем номинальный, для чего это сказано я покажу при расчетах ниже.

Выбираем пускатель

Допустим, у нас есть асинхронный двигатель с мощностью 2.2 кВт типа 4АМ100L6У3. На его шильдике написано, что кпд 81.0%, коэффициент мощности – 0.73, в интернете я нашел его технические данные, чтобы узнать кратность пускового тока, она оказалась – 5.5

1. Быстрый способ: IН=2.2*2 = 4.4А

2. Сложный способ: IНОМ=2200/(380*0.81*0.73*1.73)=5.6А

Результаты такого расчета дали больший ток.

Теперь считаем пусковой ток: IП=5.6*5.5=30.8А

Подбираем пускатель, с номинальным током более чем 5.6 А, с категорией применения АС-3. В результате обзора рынка, нам подходит пускатель ПМЕ 111 на 10А с тепловым реле.

Выбор автоматического выключателя

Автомат может сработать при пуске или затяжном пуске электродвигателя, когда потребляемый ток значительно превышает максимальный. В автоматическом выключателе за защиту отвечают два узла:

1. Электромагнитный расцепитель. Срабатывает при пиковом токе перегрузке. Этот ток зависит от типа автомата.

2. Тепловой расцепитель. Срабатывает при незначительном но длительном превышении номинального тока.

Номинальный ток двигателя у нас 5.6 А, значит нам нужен автомат не меньше этого значения. Типы автоматов куказывают на доустипое превышение по току в пике:

тип D – 10-50 раз.

Так как у нас пусковой ток в 5.5 раз больше чем номинальный, это значит что нам подходит автомат типа С и D. Например, автоматический разъединитель EZ9F34306 Schneider Easy9, рассчитан на 6 А и его тип C, позволит выдержать пусковые токи до 60 А.

Но такой автомат будет работать на пределе да и реальная уставка по току может быть ниже 5.5, т.к. тип С находится в пределах 5-10, нужен запас по току хотя бы в 20%.

Поэтому лучше установить автоматический выключатель на тот же ток или немного больший, но типа D, например ИЭК 6-8А ВА47-29

Или на ток 10А с типом C, например PL4-C10/3 Moeller / Eaton

Требования к автомату заключаются в том, чтобы он стабильно выдерживал номинальный ток, и его не выбило при пуске. Если планируется режим работы двигателя с частыми включения и выключениями лучше использовать автомат типа D, он менее чувствителен к всплескам тока.

Заключение

Автоматический выключатель нужен для защиты питающего кабеля и дополнительной защиты двигателя, в случае затяжного пуска или заклинивания вала, дополнительно лучше использовать тепловую защиту. Магнитный пускатель должен выдерживать как напряжение, так и ток, который он будет коммутировать.

Электродвигатель должен быть исправен, отсутствовать витковые замыкания, а его вал должен свободно вращаться. В случае пуска двигателя под нагрузкой лучше брать коммутационную аппаратуру с запасом до 2-х раз для уменьшения вероятности преждевременного подгорания контактов и ложных срабатываний автоматического выключателя.

Питающий кабель должен соответствовать номинальному току, с учетом пусковых токов, как и способ соединения кабеля (использование гильз, наконечников, клеммников и прочего). Состояние всех соединений должно быть в норме – отсутствовать окислы, нагар и прочие механические дефекты, которые могут уменьшить площадь прилягания контакта.

Оценка статьи:

Загрузка...