10.4.6. Пожарная безопасность электрической сети и электроприводов

Пожарная безопасность электрической сети и электроприводов, их надежность в значительной мере определяются правильным выбором мощности электродвигателя. Электродвигатель должен быть выбран в соответствии с заданной нагрузочной диаграммой с учетом возможных мгновенных перегрузок и обязательным учетом допустимого, нагрева.

Мощность электродвигателя но условиям нагрева считается выбранной правильно, если при любом режиме его работы температура изоляции не превысит допустимую температуру для данного класса изоляции.

В зависимости от теплостойкости изоляционные конструкции, применяемые в современных электрических машинах, делятся на три класса -B,FиH- с предельно допускаемыми для изоляции температурами соответственно 130, 155 и 180°С. При этом температура охлаждающей среды принимается равной 40°С. Выбор мощности электродвигателя и теплозащиты по нагреву определяют с учетом режима его работы. Принята классификация номинальных режимов работы электродвигателей в зависимости от продолжительности и характера нагрузки. Установлены восемь типовых номинальных режимов работы, которым присвоены обозначения, состоящие из буквы Sи следующей за ней порядковой цифры (от 1до 8).Наиболее часто электродвигатели общего назначения применяются для продолжительного режима работы (S1).Для защиты от коротких замыканий и чрезмерных перегрузок применяются плавкие предохранители и электромагнитные токовые реле без выдержки времени. Защита от длительных небольших перегрузок осу­ществляется тепловыми реле, токовыми реле с выдержкой времени и автоматическими выключателями (автоматами).

Наиболее простая защита от токов короткого замыкания - при помощи плавких предохранителей, которые выполняются пробочными и трубчатыми. Пробочные предохранители рассчитаны для защиты потребителей с номинальными токами от 4до 60 А. Более совершенными являются предохранители с закрытыми трубками из твердого газогенерирующего материала, например фибры типа ПР. Они выпускаются на напряжения 380и 500В и на токи от 6до 1000А. Еще более совершенными являются предохранители с кварцевым заполнителем типов ПН, ПД, ПДС, НПБ. Их отключающая способность в 1,5-2раза больше, чем у предохранителей типаIIP.

Ток, расплавляющий предохранитель, является величиной крайне неопределенной, зависящей от условий охлаждения, длительности протекания и от металла, из которого изготовлена плавкая вставка. Плавкая вставка при перегрузке, например в 25% и выше, может длительно работать, подвергая опасности целость изоляции электродвигателей, и вызвать повышение температуры до недопустимой величины. В этом заключается основной недостаток защиты при помощи плавких предохранителей.

Электромагнитные реле максимального тока мгновенного действия (типов ЭТ, РЭ, РЭМ и др.) применяются для защиты электродвигателей от чрезмерных перегрузок и коротких замыканий. Воспринимающий орган этих реле - электромагнит, который вызывает замыкание электрических контактов при достижении током в обмотке реле величины тока срабатывания реле.

Тепловые реле (типов РТ, ТРА) состоят из нагревательного элемента с биметаллической пластиной, изготовленной из двух металлов с различными коэффициентами линейного расширения (например латунь - инвар). Если ток в защищаемой установке превышает величину тока срабатывания реле, то биметаллическая пластина выгибается и освобождает рычаг механизма, размыкающего контакты, включенные в цепь катушки контактора, что и приводит к отключению установки.

Автоматические выключатели (типов А, АП, ВАБ и др.), так же, как и реле, применяются для защиты электродвигателей и других установок от коротких замыканий, перегрузок, понижения напряжения и т. д. В неответственных электроприводах небольшой мощности наиболее распространены выключатели (или автоматы) максимального тока, которые совмещают в себе рубильник и предохранитель, т. е. аппараты управления н защиты. В электроприводах большей мощности применяются автоматы, рассчитанные на ток до1500А при напряжении до 500В. В таких автоматах отключение производится так называемыми тепловыми или максимально-токовыми элементами типа реле, встроенными в сам автомат (расцепителями). Тепловой расцепитель, как и тепловое реле представляет собой биметаллический элемент, имеющий выдержку времени, обратно зависимую от тока, и осуществляющий защиту от перегрузки при длительной часовой перегрузке и при токе не менее 120%от номинального. Максимально-токовый расцепитель - это электромагнит, срабатывающий мгновенно и осуществляющий защиту от коротких замыкании или от токов, значение которых в шесть раз и более превышает номинальное. Такие выключатели рассчитаны на отключение токов короткого замыкания от 1000 до 30000 А.

Плавкая вставка предохранителя, с одной стороны, должна обеспечить защиту потребителя от перегрузки, а с другой - не перегореть, когда по ней длительно проходит расчетный ток:

,

где - ток плавкой вставки;- расчетный ток, А.

,

где - расчетная мощность, кВА;- номинальное напряжение сети, В.

Ток уставки реле максимального тока автоматов должен удовлетворять тем же условиям:

.

Ток уставки теплового релеI_тр выбирают из расчета, что оно должно осуществить защиту двигателей от перегрузки свыше 10% номинального тока. Его уставку можно изменить подбopoм соответствующего номера нагревательного элемента. При выборе плавкой вставки и уставки реле максимального тока необходимо учитывать пусковые токиI_п двигателей, которые обычно превышают номинальные токи в 4-7 раз. Время пуска двигателей наиболее часто встречающихся производственных механизмов составляет 0,5-10 с. В связи с тепловой инерцией нормальных вставок с малой теплоемкостью (материал вставок -медь - цинк) плавкая вставка не сгорает от пусковых токов, если соблюдается условие

.

Ток уставки автомата выбирается из условия

.