5.3 Выбор аппаратов защиты электрических цепей и аппарата защиты электродвигателя в аварийных состояниях по критерию эффективности

Для защиты электрических цепей электродвигателя и цепей управления от сверхтоков применяем автоматические выключатели.

Выбор автоматических выключателей производится по следующим условиям:

1. По номинальному напряжению автоматического выключателя:

U_н.авт ≥U _н.с, (43)

где U_{н авт} - номинальное напряжение автоматического выключателя, В.

U_c - номинальное напряжение сети, В.

• для силовой цепи: 380В > 380В. Выбираем автоматический выключатель с номинальным напряжением 380В;

• для цепи управления: 380В > 220В. Выбираем автоматический выключатель с номинальным напряжением 380В;

2. По номинальному току автоматического выключателя:

I_н.авт ≥ I_дл, (44)

где I_{и авт} - номинальный ток автоматического выключателя, А;

1_дл - длительный рабочий ток электроприемника или линии, А;

- для силовой цепи: 63А > 21,9А. Выбираем автоматический выключатель с током главных контактов 63А;

-для цепи управления: 63А>1А. Выбираем автоматический выключатель с током главных контактов 63 А;

3. По току срабатывания теплового расцепителя автоматического выключателя:

I_н.расц ≥ I_дл, (45)

где I_H - номинальный ток срабатывания теплового расщепителя, А;

• для силовой цепи рассчитываемого электродвигателя: 25А > 21,9А. Выбираем автоматический выключатель с током срабатывания теплового расщепителя 25А;

• для цепи управления: 1А>1А. Выбираем автоматический выключатель с током срабатывания теплового расщепителя 1А;

4. По классу электромагнитного расщепителя, для защиты электродвигателя предпочтителен класс электромагнитного расщепителя D, для щепей управления В.

5. По числу полюсов. Для защиты электродвигателя выбираем трехполюсный автоматический выключатель, для щепи управления -двухполюсный.

6. По степени защиты от воздействия окружающей среды и от соприкосновения людей с токоведущими частями. Так как монтаж производится внутри шкафа управления, то принимаем степени защиты - IP00 зажимов и IP20 оболочки.

7. По климатическому исполнению и категории размещения. Принимаем для умеренного и холодного климата и третьей категории размещения (УХЛЗ).

Проверим выбранный автоматический выключатель для силовой щепи рассчитываемого электродвигателя по условию несрабатывания от пусковых токов:

I_{н.расц.30ºС} K_эм.min ≥К_ост I_н.дв k_i, (46)

где K_эм.min - минимальная кратность тока срабатывания электромагнитного расщепителя выбранного класса. Для класса «D» K_эм.min = 10;

К_ост - коэффищиент надежности отстройки от пускового тока, для модульного выключателя К_ост = 1,25 (внутренние сети предприятий);

I_н.дв - номинальный ток двигателя, А;

k_i - кратность пускового тока.

25 10 ≥ 1,25 21,9 6,5;

250 ≥ 189 – условие соблюдено.

По условию надежного отключения наибольшего тока КЗ и по чувствительности к однофазному току КЗ выбранный автоматический выключатель не проверяем, поскольку в задании не указаны токи однофазного и трехфазного КЗ.

Таким образом, для защиты рассчитываемого электродвигателя выбираем автоматический выключатель BA47-29-3D25-PH-380B с номинальным током выключателя 63 А, током срабатывания теплового расцепителя, равным 25 А и классом электромагнитного расцепителя D; для защиты цепей управления выбираем автоматический выключатель ВА47-29-2В1-РН-380В с номинальным током выключателя 63 А, током срабатывания теплового расцепителя, равным 1 А и классом электромагнитного расцепителя В.

Выбор типа защитного аппарата электропривода приводим по критерию эффективности: →max, (47) где - вероятность отказа АД i-того механизма по j-той причине, - вероятность срабатывания k-го устройства защиты при основных аварийных j-тых причинах.

Таблица 4 - Значения вероятностей отказа кормораздатчика по различным причинам

Неполнофазный режим	Заторможенный режим	Перегрузка	Увлажненная изоляция	Нарушение охлаждения
0,26	0,44	0,1	0,2	0

Таблица 5 - Значения вероятностей срабатывания защит по различным причинам

Тип аппарата защиты	Неполнофаз ный режима	Заторможенный режим	Перегрузка	Увлажнен-ная изоляция	Нарушение охлаждения
Тепловое реле РТЛ и РТТ	0,6	0,45	0,75	0	0
Реле контроля напряжения неполнофазного режима типа ЕЛ-8…13	0,8	0	0	0	0
Реле защиты по току при неполнофазном режиме плюс от токов перегрузки, типа РЗД-3М,	0,8	0,9	0,7	0	0
БСЗД-1	0,8	0,9	0,65	0	0
Устройство температурной защиты УВТЗ-5	0,8	0,9	0,8	0,5	0,9
Устройство защиты электродвигателя при перегрузке по току, при неполнофазном режиме, при перегрузке по температуре и при снижении сопротивления изоляции, типа УЗ	0,8	0,67	0,95	0	0,9
УЗО	0,6	0,67	0,95	0	0,9

Эффективность проверяют для всех защит:

1.РТЛ: Э=0,3·0,6+0,37·0,45+0·0,75+0,29·0+0,4·0=0,347;

2.ЕЛ: Э=0,3·0,8+0,37·0+0·0+0,29·0+0,04·0=0,24;

3.РЗД-3М: Э=0,3·0,8+0,37·0,9+0·0,7+0,29·0+0,04·0=0,573;

4.БСЗД-1: Э=0,3·0,8+0,37·0,9+0·0,65+0,29·0+0,04·0=0,573;

5.УЗ: Э=0,3·0,8+0,37·0,9+0·0,8+0,29·0,5+0,04·0,9=0,754;

6.УВТЗ: Э=0,3·0,8+0,37·0,67+0·0,95+0,29·0+0,04·0,9=0,524;

7.УЗО: Э=0,3·0,6+0,37·0,67+0·0,95+0,29·0+0,04·0,9=0,464.

Таблица 6 - Результаты расчета критерия эффективности

Тип аппарата защиты	Тепловое реле РТЛ	ЕЛ	РЗД	БСЗД	УВТЗ	УЗ	УЗО
Значение критерия эффективности	0,347	0,24	0,573	0,573	0,524	0,754	0,464

Как показывает расчет, наиболее подходящей защитой является типа

УЗ - устройство защиты электродвигателя при неполнофазном режиме, при перегрузке по току, при перегрузке по температуре и при снижении сопротивления изоляции. Принимаем УЗ-25-44УЗ.