Автомат для двигателя как выбрать пусковой ток

Выбор автоматических выключателей для электродвигателей

Первое, на что нужно обратить внимание при выборе, это категории применения — режимы срабатывания расцепителя. Электродвигатель — сложный механизм с пусковым током и повторно-кратковременными включениями, при которых он работает не в штатном режиме. При этом нагрузка на сеть также отличается от номинальной, и механизм расцепления должен нормально срабатывать в нестандартных условиях.

Для переменного тока категории применения обозначаются маркировкой AC. Отличаются характером срабатывания:

• AC-1 — для электрических моторов с активной или малоиндуктивной нагрузкой;
• AC-2 — старт с фазным ротором, реверсивное торможение;
• AC-3 — прямой пуск короткозамкнутого ротора, отключение вращающихся двигателей;
• AC-4 — пуск и остановка электромоторов с короткозамкнутым ротором посредством противовключения. Для такого режима применяются спаренные (реверсивные) контакторы с механической блокировкой, не допускающей одновременного запуска нескольких потребителей. При этом уменьшается In и базовое количество циклов.

Для постоянного существуют собственные категории — DC:

• DC-1 (аналог AC-1) — активная или малоиндуктивная нагрузка;
• DC-2 — пуск электродвигателей с параллельным возбуждением, отключение при номинальной частоте вращения;
• DC-3 — запуск моторов с параллельным возбуждением, отключение при медленном вращении ротора или в неподвижном состоянии;
• DC-4 — пуск электродвигателей с последовательным возбуждением и остановка при номинальных оборотах;
• DC-5 — старт двигателей с последовательным возбуждением и остановка с неподвижным или медленно вращающимся ротором, торможение противотоком.

Промышленные электромоторы с частыми пусками должны поддерживать категорию AC-3, AC-4 — для переменного электротока, и DC-3, DC-4, DC-5 для постоянного.

Принцип работы автомата защиты двигателей

Электромагнитный расцепитель выполнен в виде катушки соленоида, внутри которой расположен стальной сердечник с возвратной пружиной. Под действием электрического тока короткого замыкания сердечник втягивается в катушку, преодолевая сопротивление пружины и воздействует на механизм расцепления, в следствии чего контакты размыкаются.

Принцип работы тепловых расцепителей автомата такой же, как у тепловых реле. Имеется биметаллическая пластина, состоящая из двух пластин, которые сделаны из материалов с разными коэффициентами теплового расширения. Под воздействием высокой температуры, возникающей в следствии прохождения тока, превышающего номинальный, пластина начинает изгибаться, давить на механизм расцепителя и под действием пружины происходит размыкание контактов, тем самым обесточивается цепь.

Сразу после срабатывания защиты, вновь включить автомат не получится, таким образом обеспечивается выдержка времени для охлаждения двигателя после его аварийного останова.

Уставка срабатывания задается при помощи поворотного регулятора на лицевой части.

Необходимый ток уставки выставляется вращением регулятора до совмещения нужного значения тока на шкале с риской на корпусе.

Подбор автоматического коммутатора по мощности

Подобрать защитный переключатель поможет вычисление суммарной мощности бытовой техники. Понадобится посмотреть значение в паспорте устройства. Например, на кухне в розетку включаются:

• кофеварка – 1000 Вт;
• электродуховка – 2000 Вт;
• печка СВЧ – 2000 Вт;
• электрический чайник – 1000 Вт;
• холодильник – 500 Вт.

Суммируя показатели, получаем 6500 Вт или 6,5 киловатт. Далее понадобится обратиться к таблице автоматов в зависимости от мощности подключения.

На основании таблицы для проводки со стандартным напряжением можно подобрать прибор на 32 А, который подходит для суммарной мощности 7 кВт.

Если планируется подключение дополнительной техники, используется коэффициент повышения. Среднее значение 1,5 умножается на мощность, полученную при вычислениях. Понижающий коэффициент применяется при невозможности одновременной эксплуатации нескольких электроприборов. Он равен 1 или минус 1.

Выбор уставок автоматических выключателей питания сборок и щитов

Выбор тока срабатывания отсечки выполняется по приводимым ниже условиям, из которых принимается наибольшее полученное значение. Соответствие данным условиям позволяет обеспечить селективную работу автоматических выключателей в разных частях электрический цепи.

1) Несрабатывание при максимальном рабочем токе Iраб.макс с учетом его увеличения в kсзп раз при самозапуске электродвигателей:

где kн = kз·kа·kр – коэффициент надежности отстройки отсечки от тока самозапуска.

Ток самозапуска Iсзп = kсзп· Iраб.макс определяется из расчетов самозапуска. При этом без ущерба для точности расчетов допускается считать, что электродвигатели запускаются из состояния покоя.

При отсутствии данных расчетов самозапуска, для отдельных сборок Iсзп принимается приближенно равным сумме пусковых токов электродвигателей и другой нагрузки сборки, участвующих в самозапуске:

где kil – кратность пускового тока l-ого двигателя с номинальным током Iднl.

С другой стороны, в соответствии с источником [11]:

где Iдн – суммарный номинальный ток электродвигателей;

ki – усредненное значение кратности пусковых токов электродвигателей.

Также существует третий способ расчета Iсзп:

где kii – кратность пускового тока i-ого двигателя номинальной мощностью Рднi.

Ввиду того, что среди прочих проверок отстройка от тока самозапуска имеет, как правило, определяющее значение, предпочтение следует отдать расчетам самозапуска с помощью ЭВМ.

2) Несрабатывание при полной нагрузке щита (сборки) и пуске наиболее мощного электродвигателя:

где kн – коэффициент надежности отстройки отсечки от тока самозапуска;

раб макс i I – сумма максимальных рабочих токов электроприемников, питающихся от щита или сборки, кроме двигателя с наибольшим пусковым током Iпуск.макс.

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.

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.

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.

• 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.

Немного теории

Из курса физики известно, что существует зависимость между электрической мощностью, силой тока и напряжением в электрической сети. В упрощённом виде эта зависимость выражается следующей формулой для однофазной сети:

где W – мощность тока в ваттах (Вт);

I – сила тока в амперах (А);

V – напряжение в вольтах (В).

В данном случае нас будет интересовать сила тока, поскольку по этому параметру часто подбирается автомат защиты электросети и характеристики электропроводки. Для удобства преобразуем вышеприведённую формулу в выражение:

В качестве примера рассчитаем силу тока для нагрузки, которую дают на электросеть упомянутые выше энергоёмкие потребители. Их суммарная мощность составит порядка 6 кВт, и при напряжении 220 В мы получим силу тока в цепи:

I = 6000 Вт / 220 В = 27,3 А

Для трёхфазной схемы подключения формула (2) примет следующий вид:

Это изменение вызвано тем обстоятельством, что при равной нагрузке и равномерном распределении мощности по фазам ток в трёхфазной сети будет втрое меньше. Таким образом, при той же суммарной мощности в 6 кВт, но при напряжении 380 В, сила тока в цепи будет равна:

I = 6000 Вт / (1,73 х 380 В) = 9,1 А

Получив данный показатель, можно приступать к подбору автоматического выключателя, обеспечивающего защиту сети от перегрузки.

Параметры выбора

При замене аккумуляторной батареи нужно понимать, что не нужно покупать устройство с меньшей мощностью, чем старый. При этом не стоит брать батарею с более слабой ёмкостью, чем была до этого. Дело в том, что в разных режимах работы автомобиля при небольшом пробеге днём ночью аккумулятор как бы помогает генератору питать все включённые приборы, а уменьшенная ёмкость будет существенно усложнять работу АКБ при пуске. Поэтому нужно правильно выбрать соответствие всех показателей.

Подводя итог, можно сказать, что аккумуляторы с большой пусковой силой могут подвести в сильные морозы так же, как и слабые модели. Дело здесь даже не в мощности, а в том, что любая батарея для автомобилей требует постоянного ухода. При этом в таком обслуживании нуждаются и аккумуляторы, которые считаются постоянными. Дело в том, что любую батарею нужно периодически заряжать после долгого городского цикла езды. К тому же не стоит забывать о периодической диагностике и замеров стартового тока.

При выборе аккумулятора не нужно забывать и о некоторых особенностях каждого автомобиля.