Alma38.ru

Электро Свет
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИХ УСИЛИЙ

ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИХ УСИЛИЙ

При прохождении электрического тока токоведущие части аппарата испытывают механические усилия.

Электродинамической стойкостью электрического аппарата называется способность выдерживать без повреждений и нарушений функционального состояния механические воздействия, создаваемые проходящим по нему электрическим током.

Для количественной оценки этого явления вводится понятие тока электродинамической стойкости. Наибольшее мгновенное значение амплитуды тока короткого замыкания называется ударным током короткого замыкания. Ток электродинамической стойкости электрического аппарата должен быть больше ударного тока короткого замыкания для данных условий работы.

Задача расчета электродинамических усилий решается по законам Био-Савара-Лапласса и Ампера, либо по энергетическим формулам.

По закону Ампера электродинамическое усилие, действующее на линейный проводник с током, находящийся в однородном магнитном поле, определяется из выражения

, (63)

где значение тока, А;

длина проводника, м;

Bмагнитная индукция, Т;

угол между направлением тока и вектором индукции.

В векторной форме закон Ампера

. (64)

Проводник длиной с током создаст напряженность магнитного поля dH на расстоянии от середины длины – закон Био-Савара-Лапласса:

, (65)

где – единичный вектор, направление которого совпадает с направлением луча, проведенного из середины проводника .

. (66)

Если имеется два проводника с токами и , то усилие, действующее на один проводник со стороны другого, с учетом (6365) определяется из соотношения

, (67)

где — коэффициент контура электродинамических усилий, зависящий от геометрических размеров токо-ведущего контура.

Значения коэффициентов контура сведены в таблицу [табл. П.4].

Если необходимо учесть конкретные размеры проводников, то используют формулу

, (68)

где — коэффициент формы поперечного сечения, некоторые значения которого приведены на рис. П.5.

В тех случаях, когда необходимо определить электродинамическое усилие для катушек или витков, в которых индуктивность L или взаимоиндуктивность М могут быть выражены как функции координаты, в направлении которой вычисляется сила взаимодействия, используются энергетические формулы.

Обобщенное усилие, действующее на проводник, при =const

, (69)

где W электрическая энергия, Дж;

g– обобщенная координата, м.

Так как в линейных системах

,

то .

Электродинамическое усилиев проводниках при изменении поперечного сечения (усилие Двайта) определяется по формуле:

, (70)

где D, d –соответственно диаметры большего и меньшего поперечного сечения.

Рассмотрим круговой виток радиуса Rc током i, выполненный из проводника радиуса r (рис.56).

При R>>r индуктивность L круглого витка определяется по формуле из таблицы (П.6)

Рис.56

. (71)

Тогда усилие, направленное на увеличение радиуса R и равномерно распределенное по окружности , равно:

.(72)

Кроме того, существует усилие, направленное на уменьшение радиуса r проводника с током и равномерно распределенное по окружности ,

. (73)

Если в токоведущих частях электрического аппарата проходит однофазный переменный ток

,

то электродинамическое усилие определяется по тем же законам, что и на постоянном токе.

Например, электродинамическое усилие (э.д.у.), действующее на проводник с током, находящийся в магнитном поле другого проводника с тем же током, определяется из выражения

. (74)

Последнее выражение можно преобразовать к виду

, (75)

из которого видно, что электродинамическое усилие изменяется с удвоенной частотой по сравнению с частотой тока и включает постоянную составляющую.

Читайте так же:
Уличный выключатель schneider electric

Из выражения (75) следует, что максимальное усилие

. (76)

Ток короткого замыкания имеет зависимость

, (77)

где I действующее значение периодической состав-ляющей тока короткого замыкания;

постоянная затухания, которая зависит от параметров источника и цепи.

Ударным током короткого замыкания называется максимальное значение мгновенного тока короткого замыкания. Из выражения (77) следует, что оно достигается при .

Если среднее значение =22 1/c, то при частоте тока f=50 Гц

. (78)

В трехфазных цепях токи в отдельных фазах определяются из выражений:

Усилия, действующие на проводник каждой фазы, определяются из выражения (67).

Так, на проводник первой фазы действует усилие

.

Если провода фаз расположены параллельно друг друга в одной плоскости, то векторы и складываются:

,(79)

где .

Из выражения (79) следует, что F изменяется с удвоенной частотой

до .

Усилие называемое притягивающим, направлено на притяжение первой фазы к двум другим. Усилие , называемое отталкивающим, направлено на отталкивание первой фазы от второй и третьей.

Если провода расположены таким образом, что расстояние между первым и третьим в два раза больше, чем между первым и вторым (рис. 57), то

, ,

или , . (80)

Усилия, действующие на проводник третьей фазы, как для первой фазы.

, .

Электродинамические усилия, действующие на средний провод (вторая фаза), будут изменяться с частотой

от

до .

выбор автоматического выключателя по току К.З?

ток Короткого замыкания =122А. какой максимальный я могу выбрать автомат? где то слышал ток К.З. делется на 3, получается для данного случая я могу поставить максимално 40А автомат.?
Исходные данные:
— Марка и сечение проектируемого кабеля выбрано в соответствии с требованиями заказчика и принятым проектным решением: СИП 4х16;
— Длина трассы электроснабжения от точки подключения до ЩУ БС L=275м;
Минимальный ток короткого замыканя определяется исходя из того условия, что замыкание происходит в самом удаленном участке защищаемой цепи. Это замыкание может произойти между фазным и нулевым рабочим проводниками.
Для упрощения расчета минимального тока короткого замыкания используется следущие данные: сопротивление проводника в результате нагрева увеличивается на 50% от номинального, напряжение источника снижается до 80%.
Расчетные формулы:
I=0.8*U/(1.5*ρ*2*L/S)
где U — номинальное напряжение между фазой и нетралью;
ρ — удельное электрическое сопротивление алюминия =0,028 Ом*мм²/м;
L — длина проводника 2*275=550м;
S — сечение проводника =16мм².
Данные расчета:
I=0.8*220/(1.5*0.028*2*275/16)=122.2А

#2 Ответ от Bogan07 28 ноября 2008г. 12:33:48

  • На форуме с 12 декабря 2007г.
  • Сообщений: 59
  • Спасибо: 1
Re: выбор автоматического выключателя по току К.З?

> Максим
если я не ошибаюсь, то надо выбрать автомат, который сработает при таком токе кз. это определяется характеристикой автомата(BCD). обычно берут характеристику C. в этом случае Iкз должно быть больше чем 10*In, то есть максимальный автомат по номиальному току 10А. Если характеристика автомата B, то значение номинального тока в пять раз должно быть меньше, то есть в данном случае автомат на 20А.
Вот вкратце все. для определения требуемой характеристики автомата можно воспользоваться каталогом автоматов того же АВВ.

Читайте так же:
Технология ремонта главного выключателя вл80с

#3 Ответ от Bogan07 28 ноября 2008г. 12:54:49

  • На форуме с 12 декабря 2007г.
  • Сообщений: 59
  • Спасибо: 1
Re: выбор автоматического выключателя по току К.З?

> Максим
поправлюсь:
". при замыкании на корпус или нулевой рабочий проводник ток однофазного короткого замыкания должен составлять не менее: . значения 1,1*In*N, для автоматических выключателей с мгновенным расцеплением, где N равно 5,10,20 при характеристиках B,C,D соответственно."
для остальных известных мне случаев при замыкании на корпус или нулевой рабочий проводник ток однофазного короткого замыкания должен составлять не менее трехкратного значения In.

#4 Ответ от Олег 17 января 2009г. 13:26:17

  • На форуме с 23 января 2007г.
  • Сообщений: 24
  • Спасибо: 0
Re: выбор автоматического выключателя по току К.З?

Характеристики В; С; D — в основном для автоматов с небольшими токами (до 100А). У мощных автоматов для каждого типа указывается свой ток срабатывания по К.З. Ваш расчетный ток К.З. должен быть больше тока К.З. автомата.
Но вообще то номинал автомата выбирается по нагрузе, которую он должен держать, а уж если ток К.З. не соответствует характеристикам автомата, то нужно менять другие параметры(например сечение жил кабеля), чтобы увеличить ток К.З. линии.

#5 Ответ от Дмитрий Щуров 23 января 2009г. 09:40:10

  • На форуме с 23 января 2009г.
  • Сообщений: 3
  • Спасибо: 0
Re: выбор автоматического выключателя по току К.З?

Здравствуйте коллеги!
Хотел бы посоветоваться. У меня встал вопрос на соответствие старой терминологии новой.
Термины согласно ГОСТ Р 50030.2-99:
Icu — номинальная предельная наибольшая отключающая способность, кА
Ics — номинальная рабочая наибольшая отключающая способность, кА
Icm — номинальная наибольшая включающая способность, кА
Насколько я понял они соответствуют традиционным:
ОПКС — одноразовая предельная коммутационная способность, кА
ПКС — предельная коммутационная способность, кА
Электродинамическая стойкость, кА
Таким образом при проверке автоматического выключателя по условиям КЗ нужно выполнение следующих условий:
Ics > Iкз max (действующее значение периодической составляющей максимального тока КЗ)
Icm > Iкз уд (амплитудное значение ударного тока КЗ)
Уважаемые коллеги, хотелось бы услышать ваши комментарии на эту тему.

#6 Ответ от фарэнгейт 26 января 2009г. 03:01:43

  • На форуме с 9 июня 2008г.
  • Сообщений: 47
  • Спасибо: 0
Re: выбор автоматического выключателя по току К.З?

2Максим
расчетный ток разве не нужен для выбора автомата?
Я не проектант, но знаю, что есть характеристики срабатывания B, С, D, K, Z. Которые обеспечивают максимальную отсечку.

#7 Ответ от Дмитрий Щуров 26 января 2009г. 10:11:24

  • На форуме с 23 января 2009г.
  • Сообщений: 3
  • Спасибо: 0
Re: выбор автоматического выключателя по току К.З?

Если говорить про полную процедуру выбора автоматического выключателя, то нужно выполнить следующий перечень условий:
1. Ir > Iр, где
Ir — ток уставки теплового расцепителя, А
— расчетный ток линии, А
2. Im*K1 > Iкз min,
Im*K2 < Iпуск, где
Im — ток срабатывания электромагнитного расцепителя, А
(задается либо непосредственно в Амперах, либо в кратности к Ir,
либо типом характеристики (В, С, D), которая подразумевает
соответствующую кратность к Ir)
K1 — коэффициент гарантированного срабатывания, о.е.
К2 — коэффициент гарантированного несрабатывания, о.е.
Iкз min — минимальный ток короткого замыкания, А
Iпуск — пусковой ток нагрузки, А
3. Ics > Iкз max,
Icm > Iкз уд, где
Ics — номинальная рабочая наибольшая отключающая способность, кА
Icm — номинальная наибольшая включающая способность, кА
Iкз max — действующее значение периодической составляющей максимального тока короткого замыкания, кА
Iкз уд — амплитудное значение ударного тока, кА

Читайте так же:
Розетка с выключателями встраиваемая

Нормирование коммутационной способности выключателей

Под коммутационной способностью выключателя понимают eго способность отключать и включать электрические цепи при КЗ. Соответственно установлены понятия номинального тока отключения Iот.ном и номинального тока включения Iвк.ном.

Номинальный ток отключения

Тяжесть процесса отключения (в части, относящейся к току) определяется в основном действующим значением периодической составляющей отключаемого тока. Поэтому условились под номинальным током отключения понимать наибольшее допустимое действующее значение чисто симметричного тока или наибольшее допустимое значение периодической составляющей асимметричного тока к моменту τ размыкания дугогасительных контактов. Выключатель должен надежно отключать эти токи при: асимметрии β=i/(√2 Iпτ) — вплоть до номинального значения βном=iaτном/(√2 Iот.ном); напряжении сети — вплоть до наибольшего рабочего напряжения Uраб.нб; номинальных параметрах восстанавливающегося напряжения; нормированных циклах операций включения и отключения.

Действующее значение периодической составляющей тока КЗ к некоторому моменту τ определяют по огибающим кривым, как показано на рис.1.

Осциллограмма отключаемого тока КЗ

Рис.1. Осциллограмма отключаемого тока КЗ:
АА’ и ВВ’ — огибающие кривые;
ЕЕ’ — момент размыкания дугогасительных контактов

Расчетное время τ размыкания дугогасительных контактов (в секундах), определяют как сумму собственного времени отключения выключателя tот.сб и минимального времени срабатывания релейной защиты, принимаемого равным 0.01 с:

τ=tот.сб+0,01 (1)

Собственное время отключения выключателя указывают заводы-изготовители. Его исчисляют от момента подачи команды на отключение до момента размыкания дугогасительных контактов.

Обычно номинальная асимметрия выражается в процентах:

Номинальная асимметрия отключаемого тока как функция расчетного времени τ

Рис.2. Номинальная асимметрия отключаемого тока
как функция расчетного времени τ

Согласно ГОСТ 687-78 номинальная асимметрия установлена как функция времени τ (рис.2). Кривая βном(τ) представляет собой экспоненту с показателем τ/Та. Значение принято равным 0,045с, что соответствует среднему значению — в большинстве точек системы. При КЗ вблизи мощных электростанций Та>0,045с, что должно быть учтено при выборе выключателя. При τ>70мс значение βном следует считать равным нулю.

При выборе выключателя по номинальному току отключения должны быть соблюдены следующие условия:

(2)

где iaτном=√2 Iот.номβном/100 — номинальное значение апериодической составляющей тока отключения.

В левой части этих неравенств указаны номинальные параметры выключателя, в правой — соответствующие расчетные значения.

Если второе требование не выполнено, т.е. расчетное значение апериодической составляющей тока превышает номинальное значение, то в этом случае следует сопоставить условные значения полных токов отключения, а именно:

откуда

Из последнего выражения следует, что выключатель способен отключать ток КЗ при значении i, превышающем номинальное значение, при условии, что номинальный ток отключения превышает расчетный ток Iпτ в отношении

Читайте так же:
Ниссан альмера выключатель противотуманных фар

Номинальный ток включения

Под номинальным током включения понимают наибольший ток КЗ, который выключатель способен надежно включить. Заводы-изготовители определяют этот ток наибольшим действующим значением, которое установлено равным номинальному току отключения

и наибольшим мгновенным значением, которое установлено равным

Отсюда следует, что выключатель, выбранный по номинальному току отключения, способен также включить цепь с номинальным током включения. Поэтому дополнительной проверки не требуется.

Нормированные циклы операций включения и отключения

Для выключателей, предназначенных для работы с АПВ, нормированы следующие циклы:

1) О — tбт — ВО — 180 с — ВО;

2) О — 180 с — ВО — ВО,

где О — операция отключения КЗ; ВО — операция включения на КЗ и немедленно (без преднамеренной выдержки времени) следующая за ней операция отключения; tбт — нормированная бестоковая пауза при АПВ, значение которой для разных типов выключателей может находиться в пределах от 0,3 до 1,3 с.

Для выключателей, не предназначенных для работы с АПВ, установлен только второй цикл.

Проверка выключателя на электродинамическую и термическую стойкость

Условия электродинамической стойкости электрических аппаратов могут быть записаны следующим образом:

Для выключателей номинальные токи электродинамической стойкости установлены равными

(5)

Отсюда следует, что выключатель, выбранный по номинальному току отключения, отвечает условию электродинамической стойкости.

Условие термической стойкости выключателя может быть записано следующим образом:

I 2 тер.номtтер.ном≥B (6)

где Iтер.ном — номинальный ток термической стойкости выключателя, установленный равным Iот.ном; tтер.ном — номинальное время термической стойкости (3-4с); В — интеграл Джоуля с пределами интегрирования от нуля до tот.

Как выбрать автоматический выключатель по току и сечению.

Как выбрать автоматический выключатель по току и сечению.

Автоматический выключатель — коммутационный аппарат, назначение которого заключается в быстром и безопасном отключении участка цепи от электросети. Работает только на автоматическое выключение при превышении показателей. Снова восстановить подачу электричества придется вручную. И делать это без знания причины отключения не рекомендуется.

Важно в выборе учитывать сечение вводного кабеля. Например, медный 4 мм 2 — сечение одной жилы в кабеле. По таблице ниже смотрим максимально допустимый этим проводником ток.

Как рассчитать автомат по сечению проводов.

Он составляет 36 Ампер. Соответственно, если провода не пропустят выше 36А, то нельзя ставить автомат на 40 Ампер на мощную электроплиту или на ввод. Некоторые слепо следуют рекомендациям, не видя свои реалии.

Придется ставить на 25А и не использовать одновременно более 2 горелок, а вводной на 32А максимум. Такие вот костыли, но если дом старый, то придется делать электрику с тем что имеем.

Как рассчитать автоматический выключатель

Если вы не знаете ничего про тепловой и электромагнитный расцепители, что это и для чего, то вам стоит прочитать сначала другую нашу статью — расцепители автоматического выключателя.

Какой выбрать автомат. Стандартные значения тока.

Сначала стоит упомянуть, что существуют стандартные значения характеристики теплового расцепителя (таблица выше), которые обычно ставят в щиток. О выборе характеристик ниже.

Если подбирается автоматический выключатель под конкретную установку или несколько, то сначала нужно рассчитать номинальный ток. Для группы — сложить их вместе по окончанию расчета. Формулы очень простые:

1) Сила тока: I=P/U, (Мощность, Вт/ напряжение, В).

2) Сила тока для двигателей: Iн=Pн/(√3*Uн*cosφ*η).

Мощность нужно перевести из килоВатт в Ватты, если указано в кВт. Косинус Фи и КПД для каждого двигателя свой, и для каждого есть значения в справочной литературе и просторах интернета.

Читайте так же:
Проходной сенсорный выключатель что это

Когда мы узнали силу тока, приступаем к выбору автомата. Цифра указывает ток теплового расцепителя, а буква рядом означает значение токов короткого замыкания, при котором автомат отработает. Это значение, при котором автомат отключится, чтобы не допустить дальнейшего роста токов КЗ, защищая вашу сеть.

Какой рассчитать ток электромагнитного расцепителя автомата.

  • A: 1. Ставятся для защиты дорогой микроэлектроники, не имеющей пусковых нагрузок.
  • B: Гарантировано отработает при токах в 3-5 больше номинального. Выбор для освещения.
  • C: 5-10. Самая распространенная характеристика для домашних проводок.
  • D: 10-20. Чаще всего используется для двигателей с большими пусковыми токами.

Грубо говоря это коэффициенты. Если написано в маркировке «С16», это означает что гарантировано отключится при кратковременном превышении номинала в 160 Ампер (16*10). Указывается диапазон от 5, потому что существуют погрешности, и качество сборки, которые влияют на скорость отключения.

Правильный подбор этой характеристики важен, так как если это будет B для стиральной машины, то при первом запуске автомат будет каждый раз отключать сеть. Ибо это будет превышать пропускное значение, сигнализируя ему о КЗ.

Итак, когда вы рассчитали силу тока вам следует взять небольшой запас.

А теперь небольшой пример, как совместить всё вышесказанное.

Пример рассчета

На практике все просто. Возьмем для примера двигатель стиральной машины мощностью 2 300 Вт. Рассчитываем по второй формуле с кпд и косинусом фи.

Кратность пускового тока у стиралки примем за 5. То есть 11,2*5 = 56 А. Это ток, который будет проходить в цепи не более 5 сек при запуске агрегата. Дальше берем небольшой запас в 10 и 20%.

Теперь смотрим какой автомат нам выбрать под эти значения. Стандартная линейка автоматов по току от производителей:

Значение Т.Р, Амперы12361016202532405063

Нам подходит аппарат на 16. Далее выберем характеристику. Собственно кратность пускового тока была 5, то есть нам нужен автомат с характеристикой «С». Итог: Берем автоматический выключатель марки — ВА47-29 1Р 16А 4,5кА х-ка С. Или просто «С16».

Производители

На данный момент самыми хорошими можно считать аппараты марок:

  • ABB (Германия);
  • Legrand (Франция).

Если вы хотите получить высочайшее качество и чувствительность элементов, то стоит присмотреться к их домашних сериям. Из среднего сегмента могу порекомендовать — Schneider Electric. А большинство застройщиков ставят нам дешевые IEK, EKF, TDM и так далее.

Конечно, они могут стоить раз в 5 дешевле. Но стоит ли экономить на безопасности и квартире, стоимостью превышающей этот автомат в тысячи раз?

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector