10-2. ВЫБОР АППАРАТУРЫ
а) Выбор типа аппаратов
Один из основных вопросов — выбор между автоматом и рубильником с предохранителями. Предохранители по сравнению с автоматами обладают следующими недостатками:
Перегорание предохранителя при перегрузках имеет место всегда сначала в одном полюсе трехфазной цепи. Если после этого перегрузка уменьшиться, то предохранители в других полюсах не отключат тока. Это приведет к работе в однофазном режиме. Увеличение тока в других полюсах в связи с однофазной работой может быть недостаточным для расплавления предохранителей, так как их номинальный ток приходится выбирать значительно большим номинального тока уставки (см. ниже). Вероятность однофазной работы значительно возрастает, если в одном из предохранителей ухудшится состояние контакта или будет установлена не- калиброванная вставка. Работа двигателей в однофазном режиме при полной нагрузке приводит к полному их повреждению в течение нескольких минут, если они не защищены хорошими тепловыми реле. Применение предохранителей часто является одной из главных причин повреждения асинхронных двигателей.
Предохранители вообще хуже, чем автоматы, защищают установку от небольших перегрузок, так как у них высокое отношение пограничного тока к номинальному. При применении обычных (неинерционных) предохранителей в цепях с технологическими перегрузками (например, в ответвлениях к двигателю) из-за малой постоянной времени их приходится выбирать на ток, значительно больший номинального тока уставки; при этом практически защита от перегрузок отсутствует совсем. В этом случае может быть обеспечена только защита заторможенного двигателя.
Габаритные размеры предохранителей и рубильников, а также блоков предохранитель— выключатель больше, чем заменяющего их установочного автомата.
Время, потребное на восстановление питания, при применении предохранителей велико, что приводит к большим простоям оборудования, чем при применении автоматов. Необходимость иметь запасные вставки также осложняет обслуживание.
Однако необходимость осмотра автоматов после отключения больших токов короткого замыкания уменьшает их преимущества.
По сравнению с автоматами предохранители имеют следующие преимущества:
Они дешевы.
Их конструкция проста и срабатывают они при сверхтоках безотказно, чего нельзя сказать об автоматах, имеющих сложный механизм, который может отказать (заклинивание рычагов, ложное расцепление их, сваривание или сгорание контактов, изменение пограничного тока из-за перегрева термобиметалла и т. п.).
Предохранители значительно сильнее, чем автоматы, ограничивают большие токи короткого замыкания и поэтому лучше защищают малые пускатели.
Предохранители осуществляют избирательную защиту при коротком замыкании, чего пока не осуществляют установочные автоматы; универсальные автоматы с избирательным отключением т. к. з. сложны и имеют большие габаритные размеры.
Эти преимущества обусловливают значительно более широкое применение предохранителей, чем автоматов. Последние рекомендуется применять в ответственных установках, где необходимы: быстрое восстановление питания, дистанционное управление, автоматическое отключение при разных ненормальных режимах (а не только при сверхтоках) или автоматическое включение.
При применении неинерционных предохранителей в цепях, содержащих трехфазные асинхронные двигатели, последние надо защищать от перегрузок тепловыми реле (пускателями). Взамен пускателей и инерционных предохранителей можно и целесообразно применять инерционные предохранители и неавтоматические выключатели, если установка не подвержена систематическим перегрузкам (привод вентиляторов и т. п.) и число включений небольшое.
В установках с малой частотой включения, где срок службы аппаратов распределительных устройств достаточен, можно обходиться и без пускателей для двигателей — непосредственно включать и защищать двигатель установочным автоматом.
б) Выбор номинального тока
Аппарат должен быть выбран так, чтобы его номинальный ток был не ниже тока продолжительного режима установки и чтобы он не отключался при предусмотренных технологических перегрузках (§ 1-4).
У аппаратов теплового действия пограничный ток зависит от температуры среды. При температуре среды 62 его величина /2погр может быть определена по уравнению
(10-3)
где 0С — температура реагирующего органа, при которой аппарат
отключает ток; /1по.р—пограничный ток при температуре среды
У установочных автоматов влияние температуры среды значительно (§ 4-10) и обязательно должно учитываться. У предохранителей (кроме инерционных) с ним обычно не считаются. Так, предохранитель с цинковой плавкой вставкой меняет свой пограничный ток только на 1,2% на каждые 10° С изменения температуры среды. При выборе установочных автоматов для работы в распределительных- устройствах надо учитывать их взаимный нагрев. Существенное влияние у автоматов на номинальные токи свыше 50 а может иметь также сечение подходящих проводов. Если оно меньше указанного в заводской информации, то надо путем испытания проверить, не будет ли автомат срабатывать в номинальном режиме.
Проверка на несрабатывание при кратковременных технологических перегрузках может быть сделана по защитным характеристикам, приведенным в приложениях. Эти характеристики дают время срабатывания с холодного состояния. Время срабатывания с горячего состояния после длительного протекания тока / у автоматов с тепловым расцепителем будет составлять приблизительно 1—/2//погР от времени срабатывания с холодного состояния.
Ограничимся рассмотрением работы защитного аппарата в ответвлении к асинхронному двигателю при частых пусках (не более 100 в час при ПВ не более 40%), когда расплавление предохранителя возможно только от нескольких следующих друг за другом пусков, а не от нагрева вследствие большого среднеквадратичного значения тока за длительный период. Для обеспечения нормальных пусков при токе, равном пятикратному току двигателя, аппарат должен иметь время срабатывания, указанное в табл. 6-3 для инерционных предохранителей. Установочные автоматы серии А3100 могут быть выбраны на номинальный ток, равный току двигателя, так как при этом указанное выше требование в основном выполняется. Предохранители для выполнения этих требований должны иметь следующее отношение их номинального тока к току двигателя:
Типа ПР-2 короткие не менее 2,1
" ПР-2 длинные " 1,4
" ПН-2 " "1,4
При этом можно произвести с холодного состояния подряд девять пусков двигателя единой серии с числом оборотов в минуту не более 1 500, которые нагружены, как указано в приложении П-1. Если двигатели имеют скорость вращения 3 000 об/мин, то номинальный ток предохранителей должен быть на 20% больше. Существующая практика выбора предохранителя на ток, равный 40% тока заторможенного двигателя, приводит к выбору предохранителя на больший ток, что может быть нежелательно при отсутствии в цепи тепловых реле. Это правило не учитывает специфических особенностей разных типов предохранителей и весьма значительного влияния скорости вращения. Вообще совершенно неосновательно при выборе предохранителя исходить из величины тока заторможенного двигателя. Это вытекает из того, что двигатели данной мощности и числа оборотов с большим пусковым током имеют и больший момент в процессе пуска и, следовательно, меньшее время разгона.
При наличии в цепи двигателя пускателя с тепловым реле предохранитель или автомат нельзя выбирать, как это указано выше. Они должны быть выбраны так, чтобы обеспечить избирательность действия с тепловым реле: при токах, больших тока заторможенного двигателя, должен отключаться предохранитель (или установочный автомат), а при токе заторможенного двигателя и, всех меньших должен отключаться пускатель.
На рис. 10-1 изображены защитные характеристики тепловых реле РТ с косвенным нагревом термобиметаллического элемента (для пускателей старой серии П) и новых тепловых реле ТРП (на токи свыше 25 а) с комбинированным нагревом термобиметаллического элемента (для новых пускателей серии ПА) и типичная защитная характеристика предохранителя ПН-2, обеспечивающая избирательность. Как видно, при токах менее семикратного номинального тока нагревательного элемента и, следовательно, при всех пусковых токах тепловое реле срабатывает раньше предохранителя. При токах, больших пускового тока, раньше срабатывает предохранитель.
1 Не менее 3 — 12 сек в зависимости от тока.
Так как нагреватели Тепловых реле с косвенным нагревом всегда имеют малую термостойкость (самозащита обеспечивается при токах, не больших десятикратного), желательно, чтобы для защиты этих реле предохранитель срабатывал при токах, возможно более близких к току заторможенного двигателя.
Рис. 10-1. Защитная характеристика-тепловых реле РТ (/), ТРГ1 (2) и насыпного предохранителя ПН-2 (3), выбранного так, чтобы обеспечить избирательность действия; fH—номинальный ток нагревательного элемента пускателя; номинальный ток плавкой вставки равен 2,21 и ЦТ = = 3,5 сек.
Реле с комбинированным нагревом значительно более термостойки: они обеспечивают самозащиту до 20-кратного тока (иногда и до больших токов). Чтобы защитная характеристика предохранителя пересекла защитные характеристики реле с косвенным нагревом в точке с абсциссой не менее 7 /" и реле с комбинированным нагревом в точке с абсциссой 
не менее 11 /и, должно быть сле-
дующее ориентировочное отношение номинального тока плавкой вставки к номинальному току нагревательного элемента:
Тип ПР-2 короткие 6 — 35 а не менее 3,5+0,2
" ПР-2 " 60—350 а. " " 3+0,3
, ПР-2 длинные 6 — 35 а " 3+0,3
" ПР-2, 60—200 а " 2,4+0,3
, ПН-2 10 — 600 а " 2,2+0,2
Более точный выбор может быть сделан по характеристикам, приведенным в приложениях.
