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, F и H - 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 S и следующей за ней порядковой цифры (от 1 до 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 4 до 60 А. Более совершенными являются предохранители с закрытыми трубками из твердого газогенерирующего материала, например фибры типа ПР. Они выпускаются на напряжения 380 и 500 В и на токи от 6 до 1000 А. Еще более совершенными являются предохранители с кварцевым заполнителем типов ПН, ПД, ПДС, НПБ. Их отключающая способность в 1,5-2 раза больше, чем у предохранителей типа IIP.

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 до 1500 А при напряжении до 500 В. 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 реле I_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 токи I_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

.