Выбор аппаратуры защиты

В условиях эксплуатации электрооборудования в электрической сети могут возникнуть короткие замыкания и перегрузки. Необходима защита, которая должна обладать следующими свойствами: избирательностью, быстродействием, высокой чувствительностью, высокой надежностью, стабильностью характеристик, в некоторых случаях – инертностью и простотой устройства.

Для защиты сети и потребителей применяются различные виды защиты: тепловая, максимальная, дифференциальная, направленная.

В настоящее время наиболее широкое применение на самолетах и вертолетах нашла тепловая защита, которая выполняется плавкими предохранителями и биметаллическими автоматами защиты.

Номинальный ток аппарата защиты указывается в его паспорте, а для каждого типа предохранителей существует следующая зависимость:

Плавкая вставка (ПВ) – I_кр = 1,20…1,25;

Стеклянно-плавкий (СП) – I_кр = 1,20…1,40;

Тугоплавкий (ТП) – I_кр = 1,40…1,50;

Инерционно-плавкий (ИП) – I_кр = 1,25…1,75.

Указанные соотношения соответствуют нормальным атмосферным условиям и окружающей температуре +20 ⁰С.

Если ток, протекающий по предохранителю, будет больше критического I_кр, то предохранитель срабатывает, если этот ток будет меньше критического, предохранитель срабатывать не будет.

Предохранители серии ПВ изготавливают на токи 2, 6, 10, 20, 30 и 40 А в закрытом исполнении, СП – на 1, 2, 3, 5, 10, 15, 20, 25, 30 и 40 А, ТП – 200, 400, 600 и 900 А, ИП – на 5, 10, 20, 30, 35, 50, 75, 100, 150, 200, 250 А.

Данные предохранители предназначены для защиты электрических цепей от коротких замыканий и небольших недлительных перегрузок, поэтому они наиболее удобны для защиты цепей электрических двигателей.

Биметаллические автоматы защиты типа АЗС выпускаются на токи 2, 5, 10, 15, 30, 40, 50 А; типа АЗР – на 2, 3, 4, 5, 6, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 125, 150 А.

Достоинствами биметаллических автоматов защиты являются:

- многократность действия;

- возможность визуального определения включения и отключения автомата;

- возможность использования в качестве коммутационного аппарата ручного включения и выключения цепи.

При выборе аппаратуры защиты для распределительной сети необходимо учитывать характер работы потребителя. При этом возможны два случая:

Первый. Ток нагрузки потребителя при всех режимах его работы остается примерно постоянным, не превышает номинального значения. Такими потребителями являются лампы накаливания, обогревательные устройства, реле и т. д. Защита линий, идущих к таким потребителям, осуществляется или плоскими предохранителями (для маломощных, неответственных потребителей), или тепловыми автоматами защиты (для ответственных потребителей малой и средней мощности), или тугоплавкими предохранителями (для потребителей большой мощности).

Номинальный ток аппарата защиты выбирается по номинальному току потребителя с учетом коэффициентов запаса:

I_защ = К_зI_н,

где I_защ – номинальный ток аппарата защиты, А;

К_з – коэффициент запаса;

I_н – номинальный ток потребителя, А.

Практически подбирается ближайший по номинальному току аппарат, что определяет коэффициент запаса, который должен удовлетворять условию

К_з = 1 – 2.

Второй. Ток нагрузки потребителя зависит от режима его работы и может достичь значения, значительно превышающего номинальное, например у электродвигателя постоянного тока. Для защиты цепей таких электродвигателей выбирают обычно биметаллические тепловые автоматы защиты, при этом, как показывает опыт, можно руководствоваться формулой:

,

где ,

т. е. номинальный ток предохранителя надо выбирать таким, чтобы он был в 1,5 раза меньше пускового тока I_п электродвигателя. В этом случае коэффициент запаса К_з значительно больше единицы и предохранитель не перегорит от пускового тока; он защитит цепь электродвигателя от короткого замыкания, но не будет защищать электродвигатель от небольших длительных перегрузок.

Для защиты цепей более мощных электродвигателей применяют инерционно-плавкие предохранители, которые обеспечивают защиту от коротких замыканий и небольших, но длительных перегрузок.

При защите двигателей инерционными предохранителями следует выбирать ближайший больший предохранитель по номинальному току двигателя, т. е. по формуле:

I_защ = К_зI_н.

Пример:

I₁ = 190 А;

I_н1 = 310 А;

S₁ = 35 мм².

Аппараты защиты типа СП, ПВ, ТП, АЗС и АЗР выбираем по формуле:

= = .

Выбираем аппарат защиты типа ТП на номинальный ток 400 А, т. е. ТП-400. Исходя из этого, определяем коэффициент запаса

.

Аппараты защиты типа ИП выбираем по формуле:

I_защ = К_зI_н = К_зI₁ = К_з190 А.

Выбираем аппарат защиты типа ИП-200 на номинальный ток

200 А, тогда коэффициент запаса будет

.

Аппараты защиты необходимо выбирать с учетом характера работы потребителя, приближая коэффициент запаса К_з к единице.

В данном примере наиболее рациональным будет инерционно-плавкий предохранитель ИП-200, имеющий коэффициент запаса

К_з = 1,05.

Все расчетные данные необходимо оформить в таблице 5 выбора аппаратуры защиты, которая наглядно показывает правильность расчетов.

Таблица 5 – Аппаратура защиты

Участок	S1	S2	S3	…	Sn
Сечение, мм2	35
Тип аппаратуры защиты	ИП-200
Коэффициент запаса Кз	1,05

В заключение делается вывод, что все аппараты защищают наименьшие сечения участков электрической сети, так как коэффициенты запаса К_з имеют значения не более 2.