Автомат защиты электродвигателя — как правильно подобрать?
При подборе автоматических выключателей, способных защитить электрические моторы от повреждения в результате КЗ или чрезмерно высоких нагрузок, необходимо учитывать большую величину пускового тока, нередко превышающую номинал в 5-7 раз. Наиболее мощным стартовым перегрузкам подвержены асинхронные силовые агрегаты, обладающие короткозамкнутым ротором. Поскольку это оборудование широко применяется для работы в производственных и бытовых условиях, то вопрос защиты как самого устройства, так и питающего кабеля очень актуален. В этой статье речь пойдет о том, как правильно рассчитать и выбрать автомат защиты электродвигателя.
Задачи устройств для защиты электродвигателей
Бытовую электротехнику от пусковых токов большой величины в сетях обычно защищают с помощью трехфазных автоматических выключателей, срабатывающих через некоторое время после того, как величина тока превысит номинальную. Таким образом, вал мотора успевает раскрутиться до нужной скорости вращения, после чего сила потока электронов снижается. Но защитные устройства, используемые в быту, не имеют точной настройки. Поэтому выбор автоматического выключателя, позволяющего защитить асинхронный двигатель от перегрузок и сверхтоков короткого замыкания, более сложен.
Современные автоматы для защиты двигателя нередко устанавливаются в общем корпусе с пускателями (так называются коммутационные устройства запуска мотора). Они предназначены для выполнения следующих задач:
- Защита устройства от сверхтока, возникшего внутри мотора или в цепи подачи электропитания.
- Предохранение силового агрегата от обрыва фазного проводника, а также дисбаланса фаз.
- Обеспечение временной выдержки, которая необходима для того, чтобы мотор, вынужденно остановившийся в результате перегрева, успел охладиться.
Управляющая и защитная автоматика для двигателя на видео:
- Отключение установки, если нагрузка перестала подаваться на вал.
- Защита силового агрегата от долгих перегрузок.
- Защита электромотора от перегрева (для выполнения этой функции внутри установки или на ее корпусе монтируются дополнительные температурные датчики).
- Индикация рабочих режимов, а также оповещение об аварийных состояниях.
Необходимо также учитывать, что автомат для защиты электродвигателя должен быть совместим с контрольными и управляющими механизмами.
Расчет автомата для электродвигателя
Еще недавно для защиты электрических моторов использовалась следующая схема: внутри пускателя устанавливался тепловой регулятор, подключенный последовательно с контактором. Этот механизм работал таким образом. Когда через реле в течение длительного времени проходил ток большой величины, происходил нагрев установленной в нем биметаллической пластины, которая, изгибаясь, прерывала контакторную цепь. Если превышение установленной нагрузки было кратковременным (как бывает при запуске двигателя), пластинка не успевала нагреться и вызвать срабатывание автомата.
Внутреннее устройство автомата защиты двигателя на видео:
Главным минусом такой схемы было то, что она не спасала агрегат от скачков напряжения, а также дисбаланса фаз. Сейчас защита электрических силовых установок обеспечивается более точными и современными устройствами, о которых мы поговорим чуть позже. А теперь перейдем к вопросу о том, как производится расчет автомата, который нужно установить в цепь электромотора.
Чтобы подобрать защитный автоматический выключатель для электроустановки, необходимо знать его времятоковую характеристику, а также категорию. Времятоковая характеристика от номинального тока, на который рассчитан АВ, не зависит.
Чтобы автоматический выключатель не срабатывал каждый раз при запуске мотора, величина пускового тока не должна быть больше той, которая вызывает моментальное срабатывание аппарата (отсечка). Соотношение тока запуска и номинала прописывается в паспорте оборудования, максимально допустимое – 7/1.
Производя расчет автомата практически, следует использовать коэффициент надежности, обозначаемый символом Kн. Если номинальный ток устройства не превышает 100А, то величина Kн составляет 1,4; для больших значений она равна 1,25. Исходя из этого, значение тока отсечки определяется по формуле I
Еще одна величина, которую необходимо учитывать при подборе, когда автомат монтируется в электрощитке или специальном шкафу – температурный коэффициент (Кт). Это значение составляет 0,85, и номинальный ток защитного устройства при подборе следует умножать на него (In/Кт).
Современные устройства электрозащиты силовых агрегатов
Большой популярностью пользуются модульные мотор-автоматы, представляющие собой универсальные устройства, которые успешно справляются со всеми функциями, описанными выше.
Кроме этого, с их помощью можно производить регулировку параметров отключения с высокой точностью.
Современные мотор-автоматы представлены множеством разновидностей, отличающихся друг от друга по внешнему виду, характеристикам и способу управления. Как и при подборе обычного аппарата, нужно знать величину пускового, а также номинального тока. Кроме этого, надо определиться, какие функции должно выполнять защитное устройство. Произведя нужные расчеты, можно покупать мотор-автомат. Цена этих устройств напрямую зависит от их возможностей и мощности электрического мотора.
Особенности защиты электрических двигателей в производственных условиях
Нередко при включении устройств, мощность которых превышает 100 кВт, напряжение в общей сети падает ниже минимального. При этом отключения рабочих силовых агрегатов не происходит, но количество их оборотов снижается. Когда напряжение восстанавливается до нормального уровня, мотор начинает заново набирать обороты. При этом его работа происходит в режиме перегрузки. Это называется самозапуском.
Самозапуск иногда становится причиной ложного срабатывания АВ. Это может произойти, когда до временного падения напряжения установка в течение длительного времени работала в обычном режиме, и биметаллическая пластина успела прогреться. В этом случае тепловой расцепитель иногда срабатывает раньше, чем напряжение нормализуется. Пример падения напряжения в электросети автомобиля на следующем видео:
Чтобы предотвратить отключение мощных заводских электромоторов при самозапуске, используется релейная защита, при которой в общую сеть включаются токовые трансформаторы. К их вторичным обмоткам подключаются защитные реле. Эти системы подбираются методом сложных расчетов. Приводить здесь мы их не будем, поскольку на производстве эту задачу выполняют штатные энергетики.
Заключение
В этом материале мы подробно осветили тему защитных устройств для электрических двигателей, и разобрались с тем, как подобрать автомат для электромотора и какие параметры при этом должны быть учтены. Наши читатели могли убедиться, что расчеты, которые производятся при этом, совсем несложны, а значит, подобрать аппарат для сети, в которую включен не слишком мощный силовой агрегат, вполне можно самостоятельно.
Как подобрать автоматический выключатель для двигателя
Правильный подбор автоматического выключателя для защити электродвигателя имеет огромное значение для оборудования. Надежность работы, защита двигателя от аварийных режимов работы и проводки напрямую зависит от подбора автоматического выключателя.
В этой статье наведем условия выбора автоматического выключателя для защиты электродвигателя. Для того чтобы выбрать автоматический выключатель необходимо знать:
— номинальный ток двигателя;
— кратность пускового тока к номинальному;
— максимально допустимый ток электропроводки.
Номинальный ток двигателя – это ток который имеет электродвигатель во время работы при номинальной мощности. Он указывается на паспорте электродвигателе или берется с таблиц паспортных данных электродвигателей.
Кратность пускового тока к номинальному – это соотношение пускового ток который возникает в электродвигателе во время пуска к номинальному. Он тоже указывается на паспорте электродвигателя или в таблицах электродвигателей.
Максимально допустимый ток электропроводки – это допустимый ток, который может проходить по проводу, кабеля, что подключен к электродвигателю.
Условия для правильного выбора автоматического выключателя для защиты электродвигателя:
— номинальный ток автоматического выключателя должен бить больше или равен номинальному току электродвигателя. Например: ток электродвигателя АИР112М4У2 І н. дв. =11,4А выбираем автоматический выключатель ВА51Г2534 на номинальный ток Ін. = 25А и ток расцепителя Ін..рас. = 12.5А.
После этого проверим автоматический выключатель на не срабатывания при пуске электродвигателя используя условие :
Iу.е.>kзап. · kр.у ·kр.п. ·Iн.дв ·kі
где Kзап . — коэффициент запаса, который учитывает колебания напряжения, Kзап . = 1,1 ;
kр.у — коэффициент, который учитывает неточность вставки по току срабатывания электромагнитного расцепителя автоматического выключателя , Kр.у = 1,2 ;
kр.п. — коэффициент, который учитывает возможное отклонение пускового тока от его номинального, kр.п. = 1,2 ;
K і — каталожная кратность пускового тока электродвигателя;
Iн.дв — номинальный ток двигателя , А.
Iу.е = 14 · Iн.рос = 14 · 12,5 = 175А
З таблицы электродвигателей находим K і = 7,0 для электродвигателя АИР112М4У2.
Подставляем в условие и определяем
175А > 1,1·1,2·1,2·7,0·11,4
175А > 126,4А
Условие выполнилось, следовательно, автоматический выключатель не сработает при запуске двигателя.
— номинальный ток автоматического выключателя должен быть меньше предельно допустимого тока кабеля которым питается электродвигатель. Например: подключение сделано кабелем АВРГ (3х2,5) который имеет допустимый ток Iдоп =27А. Для водного автомата для защиты электродвигателя условие выполняется потому, что Iдоп =27А > Ін. = 25А .
В этой статье вы узнали как правильно, используя условия выбора правильно подобрать автоматический выключатель для защиты электродвигателя.
Очень интересные публикации по этой теме:
Какой выбрать автомат для асинхронного двигателя — Расчёты — Справочник
Расчет и выбор автоматического выключателя.
Автоматический выключатель (АВ) выбирают по номинальному току Iн.вык выключателя и номинальному току Iн.расц расцепителя.
Iрасц=Iдл/Кт, где
Iдл=Iн.дв – длительный ток в линии,
Iн.дв – номинальный ток двигателя,
Кт – тепловой коэффициент, учитывающий условия установки АВ.
Кт=1 — для установки в открытом исполнении;
Кт=0,85 – для установки в закрытых шкафах.
Iдл=Iн= Рн/(Uн·√3·ηн·cosφ), (1)
гдеРн — мощность двигателя, кВт;
Uн – номинальное напряжение электродвигателя, кВ;
ηн – КПД двигателя (без процентов),
cosφ – коэффициент мощности двигателя.
Номинальный ток асинхронного двигателя с к. з. ротором будет примерно равен его удвоенной мощности, взятой в киловаттах:
Iн≈ 2Рн(кВт)
Выбираем АВ:
Тип –
Iн.вык –
Iрасц –
Проверка правильности выбора АВ по току мгновенного срабатывания.
Необходимо, чтобы выполнялось условие:
Iмгн.ср ≥ KIкр, где
Iмгн.ср — ток мгновенного срабатывания,
Iкр – максимальный кратковременный ток,
К – коэффициент, учитывающий неточность определения Iкр в линии.
К = 1,25 – для АВ с Iн > 100А;
К = 1,4 – для АВ с Iн ≤ 100А.
Iкр = Iпуск = Кi Iн, где
Кi – кратность пускового момента Кi = Iпуск/Iн.
Значения Кi берутся из таблиц.
Если условие выполняется, значит АВ выбран верно, если не выполняется, то выбирается АВ с большим значением тока расцепителя.
Приведем пример .
Дано:
Тип двигателя:
4А112М4У3
Условие установки АВ:
В шкафу.
Найти:
Тип АВ;
Iмгн.ср;
Iрасц.
Решение.
По типу двигателя выписываем из таблицы его номинальные данные:
Рн = 5,5 кВт; η = 85,5%=0,855; cosφ = 0,85; Iп/Iн = Кi = 7.
Iдл = Iн =Рн/√3Uнηcosφ = 5,5/√3∙0,38∙0,855∙0,85 = 11,5 A
Так как автомат устанавливается в шкафу, то Кт = 0,85, поэтому:
Iрасц = Iн/Кт = 11,5/0,85 = 13,5 А.
По току расцепителя выбираем автомат: ВА 51-25; Iн =25 А Iрасц = 16 А;
Проверка
Iмгн.ср≥ КIкр
Iмгн.ср = 10∙Iрасц = 10∙16 = 160 А
Iкр = Iпуск = Кi ∙Iн = 7∙11,5 = 80,5 А
К = 1,4
160 ≥ 1,4∙80,5 = 112,7 А
Неравенство выполняется, значит автомат выбран верно.
Автомат защиты двигателя . Обзор и практические расчеты
Автомат защиты двигателя . Обзор и практические расчеты Skip to contentИнформация для электрика
Информация и практические навыки для электрика
Особенностью защиты электродвигателя от перегрузок и короткого замыкания является повышенный пусковой ток, который может в семь раз превышать номинальное значение. Самые сильные перегрузки на старте свойственны асинхронным двигателям с короткозамкнутым ротором, которые наиболее используемые в быту и на производстве, поэтому правильная их защита, а также предохранение электропроводки цепей питания электродвигателей являются особенно актуальными.
В бытовой электротехнике проблема с большими стартовыми токами электродвигателей решена при помощи автоматических выключателей, у которых отключение (отсечка) происходит не сразу после превышения номинального тока, а спустя некоторое время.
Данного отрезка времени, который зависит от время-токовой характеристики защитного автомата, должно хватить, чтобы вал двигателя раскрутился до рабочих оборотов, и потребление тока снизилось до номинального уровня. Но автоматические выключатели не обладают гибкостью точной настройки, поэтому для защиты электрических двигателей применяются специальные защитные устройства.
Обычный трехфазный автоматический выключатель часто используется для защиты электродвигателейФункции защитных устройств электродвигателей
Современные защитные устройства, или другими словами, автоматы защиты электродвигателя, (мотор автоматы), часто совмещаются в одном корпусе с коммутационными аппаратами запуска (пускателями) и выполняют такие функции:
- Защита от тока коротког
Подбираем автоматический выключатель для электродвигателя
Сейчас, автоматические выключатели (АВ) пережили огромнейший скачок в своем развитии. Никто не использует плавкие предохранители или что-то подобное ввиду их очень весомых недостатков в отличие от АВ.
При этом, количество и разнообразие устройств выросло до той степени, что очень часто нужно знать, как подобрать автоматический выключатель для электродвигателя. Для того, чтобы не ошибиться в выборе автоматического выключателя, нужно иметь представление о его основных характеристиках и, конечно же, параметрах.
Первое, это номинальный ток автомата. Это то значение, на которое рассчитан автомат для нормальной работы. Все чаще, автоматы идут с регуляторами диапазона задаваемого номинального тока. Но если вы укажите величину больше, чем допустима на автомате, сработает защита, и он не будет работать.
Второе – тип автомата. Он определяет кратковременное значение силы тока, при котором автомат сработает. Если у вас автоматический выключатель подсоединен к нужной аппаратуре, то токи, возникающие при ее включении, могут быть в десятки раз больше кратковременного значения силы тока, указанного на выключателе.
Отличным примером могут послужить электродвигатели. При их запуске кратковременная сила тока возрастает как раз в 10 раз.
Существует три основных типа выключателей автоматических по кратковременному значению силы тока:
- Тип В – кратковременное увеличение значения силы тока в 3-5 раз;
- Тип С – увеличение в 5-10 раз;
- Тип Д (D) – 10-50 раз;
Следующий параметр – время срабатывания. Отрезок времени, начиная с момента, когда контролируемый параметр превысил предельное значение и до момента разомкнутого состояния контактов. По времени срабатывания, автоматические выключатели делятся на:
- Селективные – время срабатывания – 1 секунда;
- Нормальные – время от 0,02 до 0.1 секунды;
- Быстродействующие – 0, 005 секунды.
Селективные АВ используются в цепи автоматических выключателей, поскольку имеют контакт с задержкой на размыкание. Такие АВ ставятся в начале цепи автоматов, после них идут менее мощные. При возникновении аварийной ситуации, благодаря селективности, они отключат только некоторую часть оборудования, которая подвержена угрозе, а все остальное находится в рабочем состоянии.
И последнее – отключающая способность. Для автоматических выключателей это максимальное значение, которое кратковременно присутствует в цепи, для обеспечения работы выключателя(сваривание контактов при токах больше нормы). Оно может быть в сотню раз больше обычного рабочего тока. Возникает при коротком замыкании.
Нельзя забывать и о механизмах расцепления. Их существует всего два вида:
- Тепловая отсечка. В данном варианте используется пластина, которая выполнена из двух разных металлов с отличными друг от друга показателями теплопроводности. Через нее протекает рабочий ток цепи. Если значение этого тока имеет номинальное или несколько меньшее значение – пластина находится в замкнутом положении.
Но если, в течении длительного времени значение тока превысит номинальное значение – пластина нагреется, деформируется и разомкнется цепь. Тут важен факт, что ток влияет длительно и может превышать норму хоты бы на 10%. - Если вам нужна защита от больших и резких скачков тока, то следует обращать внимание на электромагнитное расцепление. Тут механизм построен на основе соленоида. Задается максимальное значение, при котором должно произойти размыкание цепи. Как только оно достигается в определенный отрезок времени (скачок), соленоид «втягивается» и размыкает контакт – защита сработала.
В нашем интернет-магазине представлены разные версии автоматических выключателей АВ2М с отличными друг от друга приводами.
Зачем использовать автоматический выключатель с электродвигателем
Автоматические выключатели были разработаны для того, чтобы запускать, защищать от перегрузок, выключать и аварийно выключать электродвигатели в случае возникновения аварийной ситуации.
В любом случае, автомат послужит защитой двигателю в экстренной ситуации. К тому же, не стоит забывать, что если вы используете электродвигатели на несколько фаз, то и выключатель может «контролировать» их работу и своевременное отключение. А это очень ценно, особенно если у вас работает высоковольтное оборудование. Его покупка или ремонт обойдутся не мало, а если сработает защита, то в худшем случае заменить нужно будет только выключатель.
Потому, автоматические выключатели являются ценным оборудованием не со стороны высокой стоимости, а со стороны высокой защиты еще более дорогостоящего и ценного оборудования, не говоря уже о помещении и работниках.
Остались вопросы?
Специалисты ЭНЕРГОПУСК ответят на Ваши вопросы:
8-800-700-11-54 (8-18, Пн-Вт)
Выбор автомата защиты и контактора по мощности двигателя
Используя информацию из таблицы ниже можно по мощности трехфазного двигателя (или его номинальному току) выбрать автомат защиты двигателя и подходящий контактор. Под таблицей даны ответы на вопросы. В таблице показано наличие изделий: зеленый — в наличии, голубой — ожидается, серый — под заказ.
 |
 |
 |
 |
||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Мощность двигателя 3~400В, кВт |
Диапазон уставки, А Imin – Iном |
Ток мгновенного расцепителя, А (авт. выключателя) |
Ном. откл. способн., кА (авт. выключателя) |
Автомат защиты двигателя | Модуль соединения | Контактор | Адаптер на DIN-рейку |
| — | 0,10 – 0,16 | 2,1 | 100 | M4-32T-0,16 |
M4 32 VK1 | K1-09D10 230  |
— |
| 0,06 | 0,16 – 0,25 | 3,3 | 100 | M4-32T-0,25 |
M4 32 VK1 | K1-09D10 230 |
— |
| 0,09 | 0,25 – 0,4 | 5,2 | 100 | M4-32T-0,4 |
M4 32 VK1 | K1-09D10 230 |
— |
| 0,18 | 0,4 – 0,63 | 8,2 | 100 | M4-32T-0,63 |
M4 32 VK1 | K1-09D10 230 |
— |
| 0,25 | 0,63 – 1 | 13 | 100 | M4-32T-1 |
M4 32 VK1 | K1-09D10 230 |
— |
| 0,55 | 1,0 – 1,6 | 20,8 | 100 | M4-32T-1,6 |
M4 32 VK1 | K1-09D10 230 |
— |
| 0,75 | 1,6 – 2,5 | 32,5 | 100 | M4-32T-2,5 |
M4 32 VK1 | K1-09D10 230 |
— |
| 1,5 | 2,5 – 4 | 52 | 100 | M4-32T-4 |
M4 32 VK1 | K1-09D10 230 |
— |
| 2,2 | 4 – 6 | 78 | 100 | M4-32T-6 |
M4 32 VK1 | K1-09D10 230 |
— |
| 3 | 5 – 8 | 104 | 100 | M4-32T-8 |
M4 32 VK1 | K1-09D10 230 |
— |
| 4 | 6 – 10 | 130 | 50 | M4-32T-10 |
M4 32 VK1 | K1-09D10 230 |
— |
| 5,5 | 9 – 13 | 169 | 50 | M4-32T-13 |
M4 32 VK1 | K1-12D10 230 |
— |
| 7,5 | 11 – 17 | 221 | 20 | M4-32T-17 |
M4 32 VK3 | K3-18ND10 230 |
— |
| 7,5 | 14 – 22 | 286 | 15 | M4-32T-22 |
M4 32 VK3 | K3-22ND10 230 |
— |
| 11 | 18 – 26 | 338 | 15 | M4-32T-26 |
M4 32 VK3 | K3-22ND10 230 |
— |
| 15 | 22 – 32 | 416 | 15 | M4-32T-32 |
M4 32 VD | K3-32A00 230 |
M4 32 HU1 |
| |
|||||||
| — | 0,10 – 0,16 | 2,1 | 100 | M4-32R-0,16 |
M4 32 VK3 | K3-10ND10 230 |
— |
| 0,06 | 0,16 – 0,25 | 3,3 | 100 | M4-32R-0,25 |
M4 32 VK3 | K3-10ND10 230 |
— |
| 0,09 | 0,25 – 0,4 | 5,2 | 100 | M4-32R-0,4 |
M4 32 VK3 | K3-10ND10 230 |
— |
| 0,18 | 0,4 – 0,63 | 8,2 | 100 | M4-32R-0,63 |
M4 32 VK3 | K3-10ND10 230 |
— |
| 0,25 | 0,63 – 1 | 13 | 100 | M4-32R-1 |
M4 32 VK3 | K3-10ND10 230 |
— |
| 0,55 | 1,0 – 1,6 | 20,8 | 100 | M4-32R-1,6 |
M4 32 VK3 | K3-10ND10 230 |
— |
| 0,75 | 1,6 – 2,5 | 32,5 | 100 | M4-32R-2,5 |
M4 32 VK3 | K3-10ND10 230 |
— |
| 1,5 | 2,5 – 4 | 52 | 100 | M4-32R-4 |
M4 32 VK3 | K3-10ND10 230 |
— |
| 2,2 | 4 – 6 | 78 | 100 | M4-32R-6 |
M4 32 VK3 | K3-10ND10 230 |
— |
| 3 | 5 – 8 | 104 | 100 | M4-32R-8 |
M4 32 VK3 | K3-10ND10 230 |
— |
| 4 | 6 – 10 | 130 | 100 | M4-32R-10 |
M4 32 VK3 | K3-10ND10 230 |
— |
| 5,5 | 9 – 13 | 169 | 100 | M4-32R-13 |
M4 32 VK3 | K3-14ND10 230 |
— |
| 7,5 | 11 – 17 | 221 | 50 | M4-32R-17 |
M4 32 VK3 | K3-18ND10 230 |
— |
| 7,5 | 14 – 22 | 286 | 50 | M4-32R-22 |
M4 32 VK3 | K3-22ND10 230 |
— |
| 11 | 18 – 26 | 338 | 50 | M4-32R-26 |
M4 32 VK3 | K3-22ND10 230 |
— |
| 15 | 22 – 32 | 416 | 50 | M4-32R-32 |
M4 32 VD | K3-32A00 230 |
M4 32 HU1 |
| |
|||||||
| 12,5 | 18 – 26 | 338 | 50 | M4-63R-26 |
M4 63 VD | K3-32A00 230 |
M4 63 HU1 |
| 15 | 22 – 32 | 416 | 50 | M4-63R-32 |
M4 63 VD | K3-32A00 230 |
M4 63 HU1 |
| 18,5 | 28 – 40 | 520 | 50 | M4-63R-40 |
M4 63 VD | K3-40A00 230 |
M4 63 HU1 |
| 22 | 34 – 50 | 650 | 50 | M4-63R-50 |
M4 63 VD | K3-50A00 230 |
M4 63 HU1 |
| 30 | 45 – 63 | 819 | 50 | M4-63R-63 |
M4 63 VD | K3-62A00 230 |
M4 63 HU1 |
| |
|||||||
| 30 | 45 – 63 | 819 | 50 | M4-100R-63 |
M4 100 VD | K3-62A00 230 |
M4 100 HU1 |
| 37 | 55 – 75 | 975 | 50 | M4-100R-75 |
M4 100 VD | K3-74A00 230 |
M4 100 HU1 |
| 45 | 70 – 90 | 1170 | 50 | M4-100R-90 |
— | K3-90A00 230 |
— |
| — | 80 – 100 | 1300 | 50 | M4-100R-100 |
— | K3-115A00 230 |
— |
Как осуществлять подбор автоматического выключателя для защиты электродвигателя:
1. Номинальный ток автоматического выключателя должен быть больше или равен номинальному току электродвигателя.
2. Пусковой ток электродвигателя обычно в 7 раз превышает номинальный (точная величина для конкретного двигателя указывается в паспорте). Т.к. автоматический выключатель не должен срабатывать при пуске двигателя, необходимо удостовериться, что величина в колонке «Ток мгновенного расцепления при к.з.» с некоторым запасом будет выше пускового тока.
Пусковой ток для этих вылей вычисляем по формуле Iном*KРАТН*КОЭФ, где Iном — номинальный ток электродвигателя, КРАТН — кратность пускового тока электродвигателя, КОЭФ — поправочный коэффициент, учитывающий отклонение пускового тока от номинального, колебания напряжения (принимаем равным 1,4).
3. Номинальный ток автоматического включателя должен быть меньше предельно допустимого тока кабеля, которым осуществляется подключение электродвигателя.
Пример: возьмем двигатель АИР90L4 мощностью 2.2кВт, в паспорте указаны: номинальный ток Iн (треугольник/звезда) (220/380В) = 8,91А / 5,16А; кратность пускового тока Iп/Iн=6,8.
По номинальному току электродвигателя (5,16А) выбираем автомат защиты двигателя M4-32T-6 c номинальным током 6А.
Проверяем: пусковой ток 5,16*6,8*1,4=49,12А не превышает «Ток мгновенного расцепления при к.з.» равный 78А.
Т.О. автомат не будет срабатывать при пуске двигателя.
Следовательно данный автоматический выключатель подходит для защиты указанного электродвигателя.
Вопросы и ответы:
В: В каких случаях срабатывает автомат защиты двигателя?
О: Автоматические выключатели M4 снабжены: 1. биметаллическим тепловым размыкателем, который срабатывает в зависимости от уставки по номинальному току двигателя (уставка задается регулятором на лицевой панели), данный размыкатель инерционен и срабатывает тем быстрее, чем выше ток. 2. мгновенным электромагнитным размыкателем, срабатывающим в случае к.з., порог срабатывания в 13 раз выше номинала автоматического выключателя и поэтому позволяет исключить ложные срабатывания при запуске электродвигателя.
В: Чем отличаются автоматы защиты M4-32T.. от M4-32R..?
О: Автоматы защиты M4-32T имеют кнопочный механизм включения, в то время как M4-32R оборудованы поворотным переключателем.
В: Для каких условий эксплуатации предназначены автоматы защиты двигателя M4?
Автоматические выключатели M4 подходят для любого климата. Для исключения ложных срабатываний рекомендуется избегать обдува автоматов свежим или холодным воздухом (от системы кондиционирования). Автоматы защиты M4 предназначены для функционирования в закрытых помещениях при нормальных условиях (т.е. без пыли, приводящих к коррозии паров или вредных газов). В случае использования в помещениях с отличными от нормальных условиями эксплуатации, необходимо использовать защитный корпус IP65, например, M4 32R PFh5 (серый) или M4 32R PFHN4 (желто-красный).
В: Где найти информацию по аксессуарам для автоматов-защиты двигателей M4?
О: См. раздел АКСЕССУАРЫ ДЛЯ МОТОР-АВТОМАТОВ BENEDICT? (блоки доп. контактов, контакты сигнализации срабатывания, расцепитель минимального напряжения, независимый расцепитель, перемычки и т.д.)
В: На какое конкретно значение должна выставляться уставка автомата защиты двигателя?
О: Уставка автоматического выключателя должна выставляться на значение номинального рабочего тока электродвигателя, указанное на шильдике (в паспорте).
В: Возможно ли использование автоматов защиты двигателя M4 для однофазных электродвигателей?
О: Да, возможно. В этом случае подключение должно осуществляться, как показано на рисунке:
В: Какую защиту обеспечивают автоматические выключатели M4?
1. Защита при возникновении токов короткого замыкания. Мгновенный расцепитель при возникновении короткого замыкания в нагрузке, обеспечивает отключение нагрузки от сети питания, таким образом предотвращая возникновение дополнительного ущерба от действия больших токов. Автоматические выключатели M4 имеют отключающую способность 50кА и 100кА, что при напряжениях 380-400В AC является исчерпывающе надежной защитой, т.к. более высокие токи обычно не могут возникать в точке установки данного оборудования. В общем случае использование предохранителей не требуется, однако установка предохранителей дополнительно может производиться в тех случаях, когда ток короткого замкания в точке монтажа оборудования может превышать номинальную отключающую способность автоматического выключателя.
2. Защита двигателя. Характеристики срабатывания автоматических выключателей M4 специально разработаны для защиты трехфазных электродвигателей. Поэтому автоматические выключатели для защиты электродвигателей так же могут называться ручными пускателями двигателя. Номинальный ток защищаемого двигателя выбирается регулятором на лицевой панели устройства.
3. Защита сети. Автоматы защиты двигателя M4 так же обеспечивают защиту сети. Они соответствуют требованиям ГОСТ IEC 60947-3-2016 (Выключатели, разъединители, выключатели-разъединители и комбинации их с предохранителями) и ГОСТ IEC 60947-2-2014 (Аппаратура распределения и управления низковольтная). В соответствии с ГОСТ Р МЭК 60204-1-2007 данные автоматические выключатели могут быть использованы как основной или аварийной выключатель (следует учитывать, что в случае использования аксессуара для дверного сочленения не выполняются требования к изоляции).
Характеристики срабатывания автоматических выключателей M4 для защиты электродвигателя:
I — Кривая показывает средний рабочий ток при температуре 20°С, если устройство было полностью охлаждено перед началом работы.
II — Кривая показывает характеристику мгновенного электромагнитного расцепителя (расцепление при к.з.)
Информация по аксессуарам для автоматов защиты двигателя M4
Расчет номинального тока электродвигателя | Заметки электрика
Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».
Решил написать статью о расчете номинального тока для трехфазного электродвигателя.
Этот вопрос является актуальным и кажется на первый взгляд не таким и сложным, но почему-то в расчетах зачастую возникают ошибки.
В качестве примера для расчета я возьму трехфазный асинхронный двигатель АИР71А4 мощностью 0,55 (кВт).
Вот его внешний вид и бирка с техническими данными.
Если двигатель Вы планируете подключать в трехфазную сеть 380 (В), то значит его обмотки нужно соединить по схеме «звезда», т.е. на клеммнике необходимо соединить выводы V2, U2 и W2 между собой с помощью специальных перемычек.
При подключении этого двигателя в трехфазную сеть напряжением 220 (В) его обмотки необходимо соединить треугольником, т.е. установить три перемычки: U1-W2, V1-U2 и W1-V2.
Если же Вы решите подключить этот двигатель в однофазную сеть 220 (В), то его обмотки также должны быть соединены треугольником.
Для информации: почитайте подробную статью о схемах соединения обмоток в «звезду» и «треугольник».
Для правильного выбора автоматического выключателя (или предохранителей) и тепловых реле для защиты двигателя, а также для выбора контактора для его управления, в первую очередь нам нужно знать номинальный ток двигателя для конкретной схемы соединения обмоток.
Обычно, номинальные токи указаны прямо на бирке, поэтому можно смело ориентироваться на них. Но иногда циферки не видны или стерты, а известна только лишь мощность двигателя или другие его параметры.
Такое очень часто встречается, но еще чаще бирка вообще отсутствует или так затерта, что на ней абсолютно ничего не видно — приходится только догадываться, что там изображено.
Но это отдельный случай и что делать в таких ситуациях, я расскажу Вам в ближайшее время.
В данной же статье я хочу акцентировать Ваше внимание на формулу по расчету тока двигателя, потому что даже не все «специалисты» ее знают, хотя может и знают, но не хотят вспомнить основы электротехники.
Итак, приступим.
Внимание! Мощность на шильдике двигателя указывается не электрическая, а механическая, т.е. полезная механическая мощность на валу двигателя. Об этом отчетливо говорится в действующем ГОСТ Р 52776-2007, п.5.5.3:
Полезную механическую мощность обозначают, как Р2.
Чаще всего мощность двигателя указывают не в ваттах (Вт), а в киловаттах (кВт). Для тех кто забыл, читайте статью о том, как перевести ватты в киловатты и наоборот.
Еще реже, на бирке указывают мощность в лошадиных силах (л.с.), но такого я ни разу еще не встречал на своей практике. Для информации: 1 (л.с.) = 745,7 (Ватт).
Но нас интересует именно электрическая мощность, т.е. мощность, потребляемая двигателем из сети. Активная электрическая мощность обозначается, как Р1 и она всегда будет больше механической мощности Р2, т.к. в ней учтены все потери двигателя.
1. Механические потери (Рмех.)
К механическим потерям относятся трение в подшипниках и вентиляция. Их величина напрямую зависит от оборотов двигателя, т.е. чем выше скорость, тем больше механические потери.
У асинхронных трехфазных двигателей с фазным ротором еще учитываются потери между щетками и контактными кольцами. Более подробно об устройстве асинхронных двигателей Вы можете почитать здесь.
2. Магнитные потери (Рмагн.)
Магнитные потери возникают в «железе» магнитопровода. К ним относятся потери на гистерезис и вихревые токи при перемагничивании сердечника.
Величина магнитных потерь в статоре зависит от частоты перемагничивания его сердечника. Частота всегда постоянная и составляет 50 (Гц).
Магнитные потери в роторе зависят от частоты перемагничивания ротора. Эта частота составляет 2-4 (Гц) и напрямую зависит от величины скольжения двигателя. Но магнитные потери в роторе имеют малую величину, поэтому в расчетах чаще всего не учитываются.
3. Электрические потери в статорной обмотке (Рэ1)
Электрические потери в обмотке статора вызваны их нагревом от проходящих по ним токам. Чем больше ток, чем больше нагружен двигатель, тем больше электрические потери — все логично.
4. Электрические потери в роторе (Рэ2)
Электрические потери в роторе аналогичны потерям в статорной обмотке.
5. Прочие добавочные потери (Рдоб.)
К добавочным потерям можно отнести высшие гармоники магнитодвижущей силы, пульсацию магнитной индукции в зубцах и прочее. Эти потери очень трудно учесть, поэтому их принимают обычно, как 0,5% от потребляемой активной мощности Р1.
Все Вы знаете, что в двигателе электрическая энергия преобразуется в механическую. Если объяснить чуть подробнее, то при подведенной к двигателю электрической активной мощности Р1, некоторая ее часть затрачивается на электрические потери в обмотке статора и магнитные потери в магнитопроводе. Затем остаточная электромагнитная мощность передается на ротор, где она расходуется на электрические потери в роторе и преобразуется в механическую мощность. Часть механической мощности уменьшается за счет механических и добавочных потерь. В итоге, оставшаяся механическая мощность — это и есть полезная мощность Р2 на валу двигателя.
Все эти потери и заложены в единственный параметр — коэффициент полезного действия (КПД) двигателя, который обозначается символом «η» и определяется по формуле:
η = Р2/Р1
Кстати, КПД примерно равен 0,75-0,88 для двигателей мощностью до 10 (кВт) и 0,9-0,94 для двигателей свыше 10 (кВт).
Еще раз обратимся к данным, рассматриваемого в этой статье двигателя АИР71А4.
На его шильдике указаны следующие данные:
- тип двигателя АИР71А4
- заводской номер № ХХХХХ
- род тока — переменный
- количество фаз — трехфазный
- частота питающей сети 50 (Гц)
- схема соединения обмоток ∆/Y
- номинальное напряжение 220/380 (В)
- номинальный ток при треугольнике 2,7 (А) / при звезде 1,6 (А)
- номинальная полезная мощность на валу Р2 = 0,55 (кВт) = 550 (Вт)
- частота вращения 1360 (об/мин)
- КПД 75% (η = 0,75)
- коэффициент мощности cosφ = 0,71
- режим работы S1
- класс изоляции F
- класс защиты IP54
- название предприятия и страны изготовителя
- год выпуска 2007
Расчет номинального тока электродвигателя
В первую очередь необходимо найти электрическую активную потребляемую мощность Р1 из сети по формуле:
Р1 = Р2/η = 550/0,75 = 733,33 (Вт)
Величины мощностей подставляются в формулы в ваттах, а напряжение — в вольтах. КПД (η) и коэффициент мощности (cosφ) — являются безразмерными величинами.
Но этого не достаточно, потому что мы не учли коэффициент мощности (cosφ), а ведь двигатель — это активно-индуктивная нагрузка, поэтому для определения полной потребляемой мощности двигателя из сети воспользуемся формулой:
S = P1/cosφ = 733,33/0,71 = 1032,85 (ВА)
Найдем номинальный ток двигателя при соединении обмоток в звезду:
Iном = S/(1,73·U) = 1032,85/(1,73·380) = 1,57 (А)
Найдем номинальный ток двигателя при соединении обмоток в треугольник:
Iном = S/(1,73·U) = 1032,85/(1,73·220) = 2,71 (А)
Как видите, получившиеся значения равны токам, указанным на бирке двигателя.
Для упрощения, выше приведенные формулы можно объединить в одну общую. В итоге получится:
Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η)
Поэтому, чтобы определить номинальный ток двигателя, необходимо в данную формулу подставлять механическую мощность Р2, взятую с бирки, с учетом КПД и коэффициента мощности (cosφ), которые указаны на той же бирке или в паспорте на электродвигатель.
Перепроверим формулу.
Ток двигателя при соединении обмоток в звезду:
Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 550/(1,73·380·0,71·0,75) = 1,57 (А)
Ток двигателя при соединении обмоток в треугольник:
Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 550/(1,73·220·0,71·0,75) = 2,71 (А)
Надеюсь, что все понятно.
Примеры
Решил привести еще несколько примеров с разными типами двигателей и мощностями. Рассчитаем их номинальные токи и сравним с токами, указанными на их бирках.
1. Асинхронный двигатель 2АИ80А2ПА мощностью 1,5 (кВт)
Как видите, этот двигатель можно подключить только в трехфазную сеть напряжением 380 (В), т.к. его обмотки собраны в звезду внутри двигателя, а в клеммник выведено всего три конца, поэтому:
Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 1500/(1,73·380·0,85·0,82) = 3,27 (А)
Полученный ток 3,27 (А) соответствует номинальному току 3,26 (А), указанному на бирке.
2. Асинхронный двигатель АОЛ2-32-4 мощностью 3 (кВт)
Данный двигатель можно подключать в трехфазную сеть напряжением, как на 380 (В) звездой, так и на 220 (В) треугольником, т.к. в клеммник у него выведено 6 концов:
Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 3000/(1,73·380·0,83·0,83) = 6,62 (А) — звезда
Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 3000/(1,73·220·0,83·0,83) = 11,44 (А) — треугольник
Полученные значения токов при разных схемах соединения обмоток соответствуют номинальным токам, указанных на бирке.
3. Асинхронный двигатель АИРС100А4 мощностью 4,25 (кВт)
Аналогично, предыдущему.
Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 4250/(1,73·380·0,78·0,82) = 10,1 (А) — звезда
Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 4250/(1,73·220·0,78·0,82) = 17,45 (А) — треугольник
Расчетные значения токов при разных схемах соединения обмоток соответствуют номинальным токам, указанных на шильдике двигателя.
4. Высоковольтный двигатель А4-450Х-6У3 мощностью 630 (кВт)
Этот двигатель можно подключить только в трехфазную сеть напряжением 6 (кВ). Схема соединения его обмоток — звезда.
Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 630000/(1,73·6000·0,86·0,947) = 74,52 (А)
Расчетный ток 74,52 (А) соответствует номинальному току 74,5 (А), указанному на бирке.
Дополнение
Представленные выше формулы это конечно хорошо и по ним расчет получается более точным, но есть в простонародье более упрощенная и приблизительная формула для расчета номинального тока двигателя, которая наибольшее распространение получила среди домашних умельцев и мастеров.
Все просто. Берете мощность двигателя в киловаттах, указанную на бирке и умножаете ее на 2 — вот Вам и готовый результат. Только данное тождество уместно для двигателей 380 (В), собранных в звезду. Можете проверить и поумножать мощности приведенных выше двигателей. Но лично я же настаиваю Вам использовать более точные методы расчета.
P.S. А вот теперь, как мы уже определились с токами, можно приступать к выбору автоматического выключателя, предохранителей, тепловой защиты двигателя и контакторов для его управления. Об этом я расскажу Вам в следующих своих публикациях. Чтобы не пропустить выход новых статей — подписывайтесь на рассылку сайта «Заметки электрика». До новых встреч.
Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями: