Размер электрического автомата: описание ДИН-рейки, расстояние между DIN-рейками в щитке

Содержание

Автоматические выключатели Easy9 Schneider-Electric

Перегрузка возникает при подключении к цепи нагрузки, больше расчетной. Это приводит к чрезмерному нагреву проводов, а как следствие повреждению изоляции и последующему короткому замыканию.

Короткое замыкание (КЗ), чаще всего, возникает при повреждении изоляции и не редко по вине персонала, обслуживающего электроустановку (пресловутый «человеческий фактор»).


Основные особенности автоматических выключателей Easy9:

  • Сплошная лицевая панель надежно защищает человека, находящегося перед аппаратом, от выхода раскаленных газов при слишком больших токах КЗ в случае деформации автомата;

  • Высокопрочный корпус из высококачественного пластика скреплен шестью клепками. Продуманный единообразный дизайн всей модульной линейки Easy9 от Шнейдер Электрик придает автоматам эстетичный внешний вид;

  • Удобная двухпозиционная защелка делает монтаж/демонтаж автоматического выключателя гораздо проще, удобнее и быстрее, чем монтаж обычного автомата даже одной рукой;

  • Простая, логичная и крупная маркировка позволяет идентифицировать автоматический выключатель Easy9 среди подобных по референсу, номинальному току, напряжению и отключающей способности;

  • Механизм быстрого (безынерционного) взведения позволяет мгновенно замкнуть контакты при взведении автомата. Скорость замыкания контактов не зависит от механической скорости взвода рукоятки. Это позволяет свести к минимуму возможное возникновение дуги, искрения, а как следствие, и подгорание контактов, а это означает что автоматический выключатель Easy9 служит в разы дольше обычных автоматов;

  • Расширенный температурный диапазон позволяет производить монтаж и работу с автоматами Easy9 при температуре -25 °С.


Технические характеристики автоматических выключателей Easy9:

Наименование параметра Значение параметра
Основные характеристики
Номинальное напряжение (Uном.) 230/400 VAC
Рабочая частота 50 Гц
Подвод питания Сверху или снизу
Степень защиты Открытый аппарат IP20
В модульном шкафу IP40
Температура эксплуатации От -25 до +60 °C
Температура хранения От -40 до +85 °C
Подключение
Жесткие медные кабели 6…25 А 1…25 мм2
32…63 А 1…35 мм2
Гибкие медные кабели 6…25 А 1…16 мм2
32…63 А 1…25 мм2
Длина снятия изоляции с кабеля 16 мм
Характеристики силовых контактов
Ток отключения L/N при 230 VAC
4,5 кА
L/L при 400 VAC 4,5 кА
Износостойкость Электрическая 4000 циклов
Механическая 10000 циклов

Кривые отключения для авт. выключателей Easy9


Таблица выбора автоматических выключателей Easy9:

Параметры Значение
Фото
Номинальный ток (In) 1 полюс 2 полюса 3 полюса 4 полюса
Кривая C Кривая B Кривая C Кривая B Кривая C Кривая B Кривая C Кривая B
6 А EZ9F34106 EZ9F14106 EZ9F34206 EZ9F14206 EZ9F34306 EZ9F14306 EZ9F34406 EZ9F14406
10 А EZ9F34110 EZ9F14110 EZ9F34210 EZ9F14210 EZ9F34310 EZ9F14310 EZ9F34410 EZ9F14410
16 А EZ9F34116 EZ9F14116 EZ9F34216 EZ9F14216 EZ9F34316 EZ9F14316 EZ9F34416 EZ9F14416
20 А EZ9F34120 EZ9F14120 EZ9F34220 EZ9F14220 EZ9F34320 EZ9F14320 EZ9F34420 EZ9F14420
25 А EZ9F34125 EZ9F14125 EZ9F34225 EZ9F14225 EZ9F34325 EZ9F14325 EZ9F34425 EZ9F14425
32 А EZ9F34132 EZ9F14132 EZ9F34232 EZ9F14232 EZ9F34332 EZ9F14332 EZ9F34432 EZ9F14432
40 А EZ9F34140 EZ9F14140 EZ9F34240 EZ9F14240 EZ9F34340 EZ9F14340 EZ9F34440 EZ9F14440
50 А EZ9F34150 EZ9F14150 EZ9F34250 EZ9F14250 EZ9F34350 EZ9F14350 EZ9F34450 EZ9F14450
63 А EZ9F34163 EZ9F14163 EZ9F34263 EZ9F14263 EZ9F34363 EZ9F14363 EZ9F34463 EZ9F14463
Кол-во модулей Ш=18 мм 1 2 3 4

Габаритные размеры и вес автоматических выключателей Easy9:


Выбор автоматического выключателя в зависимости от тока нагрузки, сечения провода/кабеля и способа прокладки ГОСТ Р 50345−2010 (МЭК 60364−5-52):

Ном. ток автоматического выключателя Однофазная цепь Трёхфазная цепь
Сечение кабеля (мм
2
)
1.5 2.5 4 6 10 16 25 35 1.5 2.5 4 6 10 16 25 35
Тип установки Макс.
номинальный ток (А) используемого автоматического выключателя
А: в кабелепроводе или непосредственно в теплоизолированной стене, молдинге, наличнике, оконной раме
Одножильный кабель 10 16 25 32 40 50 80 80 10 16 20 25 40 50 70 80
Многожильный кабель 10 16 25 32 40 50 70 80 10 16 20 25 32 50 50 80
В: в кабелепроводе в стене, в кабельном жёлобе или канале в стене, в пустотелом элементе здания
Одножильный кабель 16 20 32 40 50 70 100 125 10 20 25 32 50 63 80 100
Многожильный кабель 16 20 25 32 50 50 80 80 10 20 25 32 40 63 80 80
С: непосредственно в стене, подвеска под потолком, в неперфорированном кабельном лотке, в кирпичной стене
Одножильный или многожильный кабель 16 25 32 40 63 80 100 125 16 20 32 40 50 70 80 100
D: в кабелепроводе в земле
Многожильный или одножильный кабель 20 25 32 40 50 70 80 80 16 20 25 32 50 63 80 80
D: непосредственно в земле
Многожильный или одножильный кабель 20 25 32 40 63 80 100 125 16 20 32 40 50 70 80 100
Е: на открытом воздухе, на кабельной лестнице, в перфорированном лотке
Многожильный кабель 20 25 40 40 70 80 100 125 16 25 32 40 50 80 100 125

Технические характеристики автоматических выключателей

Рассмотрим технические характеристики автоматических выключателей, установленные требованиями стандартов МЭК 60898‑1 и МЭК 60898‑2, ГОСТ IEC 60898-1-2020 и ГОСТ IEC 60898-2-2011.

Вся информация, которую вы прочитаете ниже основана на материалах из книги Ю.В. Харечко [3], а также соответствующих ГОСТов.

Коммутационная износостойкость.

Коммутационная износостойкость представляет собой способность автоматического выключателя выполнять определенное число циклов оперирования, когда в его главной цепи протекает электрический ток, оставаясь после этого в предусмотренном состоянии.

При номинальном напряжении и токовой нагрузке в своей главной цепи, равной номинальному току, любой автоматический выключатель должен выдерживать не менее 4000 циклов электрического оперирования.

Под циклом оперирования понимают последовательность оперирований автоматического выключателя из одного положения в другое с возвратом в начальное положение. Каждый цикл оперирования состоит из замыкания главных контактов автоматического выключателя с последующим их размыканием.

После выполнения 4000 циклов включения номинальной электрической нагрузки с ее последующим отключением автоматический выключатель не должен быть чрезмерно изношенным, не должен иметь повреждений подвижных контактов главной цепи, а также ослабления электрических и механических соединений. Кроме того, не должна ухудшаться электрическая прочность изоляции автоматического выключателя, которую проверяют соответствующими испытаниями.

Номинальное рабочее напряжение (номинальное напряжение).

Под номинальным рабочим напряжением (номинальным напряжением) Uе понимают установленное изготовителем значение напряжения, при котором обеспечена работоспособность автоматического выключателя, особенно при коротком замыкании. Для одного автоматического выключателя может быть установлено несколько значений номинального напряжения, каждому из которых соответствует собственное значение номинальной коммутационной способности при коротком замыкании.

В стандарте МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020 установлены следующие предпочтительные значения номинального напряжения для различных видов автоматических выключателей:

  • для однополюсных – 120, 230, 230/400 В;
  • для двухполюсных – 120/240, 230, 400 В;
  • для трехполюсных и четырехполюсных – 240, 400 В.

Предпочтительные значения номинального напряжения, равные 120, 120/240 и 240 В, установлены стандартами для автоматических выключателей, предназначенных для использования в однофазных трехпроводных электрических системах переменного тока с номинальным напряжением 120/240 В.

Автоматические выключатели, имеющие значения номинального напряжения 230, 230/400 и 400 В, применяют в широко распространенных однофазных двухпроводных, трехфазных трехпроводных и четырехпроводных электрических системах переменного тока с номинальным напряжением 230 В, 400 и 230/400 В.

Помимо указанных выше в стандарте МЭК 60898-2 и ГОСТ IEC 60898-2-2011 установлены следующие предпочтительные значения номинального напряжения постоянного тока для универсальных автоматических выключателей:

для однополюсных – 125, 220 В;
для двухполюсных – 125/250, 220/440 В.

В обоих стандартах также сказано, что производитель должен указать в своей документации значение минимального напряжения, на которое рассчитан данный автоматический выключатель.

Номинальное напряжение изоляции Ui.

Номинальное напряжение изоляции Ui представляет собой установленное изготовителем напряжение, к которому отнесены напряжения испытания изоляции и расстояния утечки. Номинальное напряжение изоляции применяют для определения значений напряжения, используемых при испытании изоляции автоматического выключателя. Его также учитывают при установлении расстояний утечки автоматического выключателя. Когда отсутствуют другие указания, номинальное напряжение изоляции соответствует наибольшему номинальному напряжению автоматического выключателя. При этом значение наибольшего номинального напряжения автоматического выключателя не должно превышать значения его номинального напряжения изоляции.

Номинальный ток In.

Номинальный ток In – установленный изготовителем электрический ток, который автоматический выключатель способен проводить в продолжительном режиме при определенной контрольной температуре окружающего воздуха.

Под продолжительным режимом в стандарте МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020 понимают такой режим, при котором главные контакты автоматического выключателя остаются замкнутыми, проводя установившийся электрический ток без прерывания в течение продолжительного времени (неделями, месяцами и даже годами).

Контрольной температурой окружающего воздуха называют такую температуру окружающего воздуха, при которой устанавливают время-токовую характеристику автоматического выключателя. Стандартная контрольная температура окружающего воздуха принята равной 30 °С.

В стандарте МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020 установлены следующие предпочтительные значения номинального тока: 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125 А.

Номинальная частота.

Характеристика «номинальная частота» определяет промышленную частоту, для которой разработан автоматический выключатель и с которой согласованы другие его характеристики. Автоматический выключатель может иметь несколько значений номинальной частоты. Автоматические выключатели, соответствующие требованиям стандарта МЭК 60898-2 и ГОСТ IEC 60898-2-2011, могут также функционировать при постоянном токе. Стандартные значения номинальной частоты автоматических выключателей равны 50 и 60 Гц.

Характеристика расцепления.

Характеристика расцепления каждого автоматического выключателя, с одной стороны, должна обеспечивать надежную защиту проводников электрических цепей от сверхтока. С другой стороны, она не должна допускать в стандартных условиях эксплуатации расцепления автоматического выключателя при протекании в его главной цепи электрического тока, равного номинальному току. Характеристика расцепления автоматического выключателя должна быть стабильной во время его эксплуатации и находиться в пределах соответствующей стандартной время-токовой зоны1.

Примечание 1: Эта характеристика автоматического выключателя в п. 8.6.1 ГОСТ IEC 60898-1-2020 названа нормальной время-токовой характеристикой, а п. 8.6.1 ГОСТ IEC 60898-2-2011 – стандартной время-токовой характеристикой. Однако время-токовая характеристика любого автоматического выключателя имеет вид кривой. В стандартах установлены граничные значения, в пределах которых должны находиться характеристики расцепления всех автоматических выключателей, т. е. в них заданы время-токовые зоны, которые находятся между граничными время-токовыми кривыми. Поэтому рассматриваемую характеристику логичнее поименовать стандартной время-токовой зоной. В п. 8.6.1 стандартов МЭК 60898‑1 и МЭК 60898-2 она названа именно так – «standard time-current zone».

Примечание 1 от Харечко Ю.В. из книги [3]

Основные параметры стандартных время-токовых зон представлены в таблицах 7 стандартов МЭК 60898‑1 и МЭК 60898‑2. Время-токовая характеристика любого качественного автоматического выключателя должна находиться в пределах его стандартной время-токовой зоны.

Ток мгновенного расцепления.

Под током мгновенного расцепления понимают минимальный электрический ток, вызывающий автоматическое срабатывание автоматического выключателя без выдержки времени.

В стандарте МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020 для каждого типа мгновенного расцепления установлены следующие стандартные диапазоны токов мгновенного расцепления1:

тип В – свыше 3 In до 5 In;
тип С – свыше 5 In до 10 In;
тип D – свыше 10 In до 20 In2.

Примечание 1: В стандарте МЭК 60898‑1 эта характеристика имеет наименование «стандартный диапазон мгновенного расцепления» («standard range of instantaneous tripping»). Однако это название нельзя признать удачным. Мгновенное расцепление не может иметь какой-либо диапазон. Оно либо происходит, либо нет. В требованиях стандарта МЭК 60898‑1 и ГОСТ Р 50345 речь идет о диапазонах, в которых находятся минимальные электрические токи, вызывающие мгновенное расцепление автоматических выключателей, т. е. стандарты устанавливают диапазоны, в которых должны находиться токи мгновенного расцепления. Поэтому рассматриваемую характеристику автоматического выключателя в международном стандарте более правильно назвать стандартным диапазоном токов мгновенного расцепления, как она названа в п. 5.3.5 ГОСТ IEC 60898-1-2020.

Примечание 1 от Харечко Ю.В. из книги [3]

Примечание 2: В стандарте МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020 указано, что для специальных автоматических выключателей, имеющих тип мгновенного расцепления D, верхняя граница может быть увеличена до 50 In.

Примечание 1 от Харечко Ю.В. из книги [3]

Для универсальных автоматических выключателей требованиями стандарта МЭК 60898‑2 и ГОСТ IEC 60898-2-2011 предусмотрены только два типа мгновенного расцепления – B и C. При этом для постоянного тока даны иные, чем для переменного тока, стандартные диапазоны токов мгновенного расцепления.

тип В – свыше 4 In до 7 In;
тип С – свыше 7 In до 15 In.

Если в главной цепи автоматического выключателя протекает электрический ток, величина которого равна нижней границе стандартного диапазона токов мгновенного расцепления (3 In, 5 In, 10 In переменного тока, а для универсальных автоматических выключателей также 4 In и 7 In постоянного тока), то автоматический выключатель должен расцепиться за промежуток времени более 0,1 с, но менее 45 с или 90 с (тип мгновенного расцепления B), 15 с или 30 с (тип мгновенного расцепления C) и 4 с или 8 с (тип мгновенного расцепления D) соответственно при номинальном токе до 32 А включительно и более 32 А, т. е. нижняя граница стандартного диапазона токов мгновенного расцепления не является током мгновенного расцепления.

При протекании в главной цепи автоматического выключателя электрического тока, равного верхней границе стандартного диапазона токов мгновенного расцепления (5 In, 10 In, 20 In переменного тока или 7 In, 15 In постоянного тока), он должен расцепиться за промежуток времени менее 0,1 с, т. е. верхняя граница стандартного диапазона токов мгновенного расцепления представляет собой максимально допустимое значение тока мгновенного расцепления. Любой сверхток, превышающий верхнюю границу стандартного диапазона токов мгновенного расцепления, тем более
должен вызывать мгновенное расцепление автоматического выключателя.

В том случае, если значение электрического тока, протекающего в главной цепи автоматического выключателя, находится между нижней и верхней границами стандартного диапазона токов мгновенного расцепления, он может расцепиться либо с незначительной выдержкой времени (несколько секунд), либо без выдержки времени (менее 0,1 с). Фактическое время срабатывания конкретного автоматического выключателя определяется его индивидуальной время-токовой характеристикой. Ток мгновенного расцепления автоматического выключателя также определяется его индивидуальной время-токовой характеристикой.

Стандарт МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020 классифицируют автоматические выключатели согласно их токам мгновенного расцепления по типам B, С и D, т. е. все автоматические выключатели подразделяют на три типа мгновенного расцепления: тип B, тип С и тип D. Конкретному типу мгновенного расцепления соответствует собственный стандартный диапазон токов мгновенного расцепления, а также собственная стандартная время-токовая зона. Для универсальных автоматических выключателей стандартом МЭК 60898‑2 и ГОСТ IEC 60898-2-2011 предусмотрены два типа мгновенного расцепления B и С.

Импульсное выдерживаемае напряжение.

Под импульсным выдерживаемым напряжением понимают наибольшее пиковое значение импульсного напряжения предписанной формы и полярности, которое не вызывает пробоя изоляции при установленных условиях. Номинальное импульсное выдерживаемое напряжение Uimp автоматического выключателя должно быть равным или превышать стандартные значения номинального импульсного выдерживаемого напряжения, которые установлены в таблицах 3 стандарта МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020 в зависимости от номинального напряжения электроустановки (см. табл. 1).

Таблица 1. Стандартные значения номинального импульсного выдерживаемого напряжения
Номинальное импульсное выдерживаемое напряжение (Uimp), кВ Номинальное напряжение электроустановки, В
Трехфазные системы Однофазная система с заземленной средней точкой
2,5 120/240
4 230/400, 250/440 120/240, 240

Предельная отключающая способность при коротком замыкании Icu.

Под предельной отключающей способностью при коротком замыкании Icu1 понимают отключающую способность, для которой предписанные условия соответственно установленной последовательности испытаний не предусматривают способности автоматического выключателя проводить в течение условного времени электрический ток, равный 0,85 его тока нерасцепления.

Примечание 1: В ГОСТ IEC 60898-1-2020 рассматриваемая характеристика автоматического выключателя имеет наименование «предельная наибольшая отключающая способность». В стандарте МЭК 60898‑1 эта характеристика названа иначе – «предельная отключающая способность при коротком замыкании» («ultimate short-circuit breaking capacity»). В национальных стандартах, распространяющихся на автоматические выключатели, вместо термина «предельная наибольшая отключающая способность» следует использовать термин «предельная отключающая способность при коротком замыкании». В требованиях стандарта МЭК 60898‑2 и ГОСТ IEC 60898-2-2011 не используют рассматриваемый термин.

Примечание 1 от Харечко Ю.В. из книги [3]

Номинальная коммутационная способность при коротком замыкании Icn.

Номинальная коммутационная способность при коротком замыкании Icn1 представляет собой значение предельной отключающей способности при коротком замыкании, установленное изготовителем для автоматического выключателя.

Примечание 1: В ГОСТ IEC 60898-1-2020 и ГОСТ IEC 60898-2-2011 рассматриваемая характеристика автоматического выключателя имеет наименование «номинальная наибольшая отключающая способность». В стандартах МЭК 60898‑1 и МЭК 60898‑2 эта характеристика названа иначе – «номинальная способность при коротком замыкании» («rated short-circuit capacity»). При этом под способностью при коротком замыкании (short-circuit capacity) в международных стандартах понимают (включающую и отключающую) способность при коротком замыкании (short-circuit (making and breaking) capacity), т. е. коммутационную способность автоматического выключателя при коротком замыкании. Для устранения расхождений в наименованиях одной и той же характеристики автоматического выключателя в международных и национальных нормативных документах целесообразно использовать термин «номинальная коммутационная способность при коротком замыкании».

Примечание 1 от Харечко Ю.В. из книги [3]

Характеристика «номинальная коммутационная способность при коротком замыкании» определяет максимальный ток короткого замыкания, который автоматический выключатель должен гарантированно включить, проводить определенное время и отключить при заданных стандартом условиях, например, при установленном в стандарте диапазоне коэффициентов мощности (см. таблицу 17 ГОСТ IEC 60898-1-2020). Автоматический выключатель тем более должен отключить любой ток короткого замыкания, значение которого не превышает его номинальной коммутационной способности при коротком замыкании.

Для понимания характера поведения автоматического выключателя после отключения им максимального тока короткого замыкания обратимся к требованиям, изложенным в п. 9.12.11.4.3 стандартов1. Каждый автоматический выключатель должен обеспечить одно отключение испытательной электрической цепи с ожидаемым током короткого замыкания, равным номинальной коммутационной способности при коротком замыкании, а также одно включение с последующим автоматическим отключением электрической цепи, в которой протекает указанный испытательный ток.

Примечание 1: В стандартах МЭК 60898‑1 и МЭК 60898‑2 этот пункт назван «Испытание при номинальной способности при коротком замыкании (Icn)», в ГОСТ IEC 60898-1-2020 и ГОСТ IEC 60898-2-2011 − «Испытание при номинальной наибольшей отключающей способности (Icn)». Этот пункт в международных и национальных стандартах целесообразно назвать иначе: «Испытание при номинальной коммутационной способности при коротком замыкании (Icn)».

Примечание 1 от Харечко Ю.В. из книги [3]

После проведения этого испытания качественный автоматический выключатель не должен иметь повреждений, ухудшающих его эксплуатационные свойства, а также должен выдержать установленные стандартом испытания на электрическую прочность и проверку характеристики расцепления.

Рассматриваемую характеристику автоматического выключателя используют для согласования ее численного значения с токами короткого замыкания в электроустановке здания. Значение номинальной коммутационной способности при коротком замыкании должно превышать или быть равным максимальному току короткого замыкания в месте установки автоматического выключателя.

Для автоматических выключателей бытового назначения в стандарте МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020 установлены следующие значения номинальной коммутационной способности при коротком замыкании:

  • в диапазоне сверхтока до 10 000 А включительно – стандартные значения номинальной коммутационной способности при коротком замыкании, равные 1500, 3000, 4500, 6000, 10 000 А;
  • в диапазоне сверхтока свыше 10 000 А до 25 000 А включительно – предпочтительное значение номинальной коммутационной способности при коротком замыкании, равное 20 000 А.

Указанные значения номинальной коммутационной способности при коротком замыкании имеют и универсальные автоматические выключатели.

Включающая и отключающая способность при коротком замыкании.

Включающую и отключающую способность при коротком замыкании2 автоматического выключателя оценивают в стандарте МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020 по действующему значению переменной составляющей ожидаемого тока3, который он предназначен включать, проводить в течение его времени размыкания и отключать при определенных условиях.

Примечание 2: В ГОСТ IEC 60898-1-2020 рассматриваемая характеристика автоматического выключателя имеет наименование «наибольшая включающая и отключающая способность». В стандарте МЭК 60898‑1 эта характеристика названа иначе – «(включающая и отключающая) способность при коротком замыкании» («short-circuit (making and breaking) capacity»). В национальных стандартах, распространяющихся на автоматические выключатели, вместо термина «наибольшая включающая и отключающая способность» следует использовать термин «включающая и отключающая способность при коротком замыкании». В стандарте МЭК 60898‑2 и ГОСТ IEC 60898-2-2011 не используют рассматриваемый термин.

Примечание 2 от Харечко Ю.В. из книги [3]

Примечание 3: Ожидаемый ток – электрический ток, который будет протекать в электрической цепи, если каждый полюс коммутационного устройства заменить проводником с пренебрежимо малым полным сопротивлением.

Примечание 3 от Харечко Ю.В. из книги [3]

Время отключения и время дуги.

Для отключения сверхтока автоматическому выключателю требуется определенное время – время отключения, которое представляет собой интервал времени между началом времени размыкания и концом времени дуги. Началом времени размыкания считают момент, когда электрический ток в главной цепи автоматического выключателя достигнет уровня срабатывания его расцепителя сверхтока. Концом времени дуги является момент гашения электрических дуг во всех полюсах автоматического выключателя. Поэтому время отключения однополюсного автоматического выключателя приблизительно равно сумме времени размыкания и времени дуги в полюсе, а многополюсного автоматического выключателя – сумме времени размыкания и времени дуги в многополюсном автоматическом выключателе.

Рабочая отключающая способность при коротком замыкании Ics.

Номинальной коммутационной способности при коротком замыкании автоматического выключателя соответствует определенная рабочая отключающая способность при коротком замыкании Ics1 – отключающая способность, для которой предписанные условия соответственно установленной последовательности испытаний предусматривают способность автоматического выключателя проводить в течение условного времени электрический ток, равный 0,85 его тока нерасцепления.

Примечание 1: В ГОСТ IEC 60898-1-2020 и ГОСТ IEC 60898-2-2011 рассматриваемая характеристика автоматического выключателя имеет наименование «рабочая наибольшая отключающая способность». В стандартах МЭК 60898‑1 и МЭК 60898‑2 эта характеристика названа иначе – «рабочая отключающая способность при коротком замыкании» («service short-circuit breaking capacity»). Для устранения расхождений в наименованиях одной и той же характеристики автоматического выключателя в национальных нормативных документах вместо термина «рабочая наибольшая отключающая способность» следует использовать термин «рабочая отключающая способность при коротком замыкании».

Примечание 1 от Харечко Ю.В. из книги [3]

В стандарте МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020 между номинальной коммутационной способностью при коротком замыкании автоматического выключателя и его рабочей отключающей способностью при коротком замыкании установлены соотношения, представленные в табл. 2. Указанная информация приведена в таблицах 18 стандартов, в которых соотношение между рабочей отключающей способностью и номинальной коммутационной способностью задано посредством коэффициента, равного К = Ics/Icn.

Таблица 2. Соотношения между номинальной коммутационной способностью при коротком замыкании и рабочей отключающей способностью при коротком замыкании

Номинальная коммутационная способность при коротком замыкании IcnРабочая отключающая способность при коротком замыкании Ics
Icn ≤ 6000 АIcs = Icn
6000 А < Icn ≤ 10 000 АIcs = 0,75 Icn, но не менее 6000 А
Icn > 10 000 АIcs = 0,5 Icn, но не менее 7500 А

Рабочая отключающая способность при коротком замыкании значительно меньше номинальной коммутационной способности при коротком замыкании (при Icn > 6000 А). Поэтому каждый автоматический выключатель способен отключить электрический ток, равный рабочей отключающей способности при коротком замыкании, бóльшее число раз, чем электрический ток, равный номинальной коммутационной способности при коротком замыкании.

Однополюсный и двухполюсный автоматические выключатели должны обеспечить два отключения испытательной электрической цепи с ожидаемым током короткого замыкания в ней, равным рабочей отключающей способности при коротком замыкании, и одно включение указанной электрической цепи с последующим ее автоматическим отключением. Трехполюсный и четырехполюсный автоматические выключатели должны обеспечить одно отключение электрической цепи, в которой протекает указанный испытательный ток, а также два ее включения с последующим автоматическим отключением.

Однополюсный и двухполюсный универсальные автоматические выключатели должны обеспечить одно отключение электрической цепи с ожидаемым постоянным током короткого замыкания в ней, равным рабочей отключающей способности при коротком замыкании, а также два ее включения с последующим автоматическим отключением.

После проведения указанного испытания качественный автоматический выключатель не должен иметь повреждений, ухудшающих его эксплуатационные свойства. Автоматический выключатель также должен выдержать предписанные стандартами испытания на электрическую прочность и проверку его характеристики расцепления.

В требованиях подраздела 533.3 «Выбор устройств для защиты электропроводок от коротких замыканий» стандарта МЭК 60364‑5‑53 сказано, что, когда стандарт на защитное устройство определяет и рабочую отключающую способность при коротком замыкании, и номинальную предельную отключающую способность при коротком замыкании, допустимо выбирать защитное устройство на основе предельной отключающей способности при коротком замыкании для максимальных характеристик короткого замыкания.

Однако условия эксплуатации могут сделать желательным выбор защитного устройства по рабочей отключающей способности при коротком замыкании, например, когда защитное устройство устанавливают на вводе низковольтной электроустановки. Аналогичное требование, сформулированное с терминологическими ошибками, имеется в ГОСТ Р 50571.5.53-2013, который разработан на основе стандарта МЭК 60364‑5‑53:2002. Поэтому при согласовании характеристик автоматических выключателей с характеристиками электрических цепей в электроустановке здания значения их рабочих отключающих способностей при коротком замыкании целесообразно выбирать так, чтобы они превышали или были равными максимальным токам короткого замыкания в местах их установки.

Характеристика I2t.

Характеристика I2t представляет собой кривую, отражающую максимальные значения I2t автоматического выключателя как функцию ожидаемого тока в указанных условиях эксплуатации. Эта характеристика позволяет оценить способность автоматического выключателя ограничивать ожидаемый сверхток в защищаемых им электрических цепях. Некоторые виды электрооборудования, например устройства дифференциального тока без встроенной защиты от сверхтока, имеют ограничения по значению характеристики I2t. Поэтому при проектировании электроустановок зданий с помощью рассматриваемой характеристики проводят проверку возможности использования автоматических выключателей для обеспечения защиты подобного электрооборудования от токов короткого замыкания.

Значения характеристики I2t для конкретных электрических токов – так называемый «интеграл Джоуля» – интеграл квадрата силы тока по данному интервалу времени (t0, t1) – определяют по следующей формуле:

В стандарте EN 60898‑1 рассматриваемая характеристика положена в основу классификации автоматических выключателей, устанавливающей способность автоматических выключателей ограничивать ожидаемые сверхтоки в защищаемых ими электрических цепях. Автоматические выключатели подразделяют на три класса ограничения энергии.

Класс ограничения электроэнергии.

Характеристика «класс ограничения электроэнергии» и значения характеристики I2t, по которым автоматические выключатели могут быть отнесены к определенному классу, не предусмотрены ни в стандарте МЭК 60898‑1, ни в ГОСТ IEC 60898-1-2020. Однако в обоих стандартах отмечается, что в дополнение к характеристике I2t, обеспеченной производителем, автоматические выключатели могут быть классифицированы согласно их характеристике I2t. По требованию производитель должен сделать доступным характеристику I2t. Он может указать классификацию I2t и соответственно маркировать автоматические выключатели.

В табл. 3 представлены максимальные значения характеристики I2t автоматических выключателей по классам ограничения электроэнергии, значения которых заимствованы из изменения А11, внесенного в стандарт EN 60898 в 1994 г.

Таблица 3. Предельные значения характеристики I2t для автоматических выключателей, А2с
Номинальная коммутационная способность при коротком замыкании, А Класс ограничения электроэнергии
1 2 3
Тип мгновенного расцепления автоматического выключателя
B и C В С В С
Номинальный ток до 16 А включительно
3000 Предельные значения не установлены 31000 37000 15000 18000
4500 60000 75000 25000 30000
6000 100000 120000 35000 42000
10000 240000 290000 70000 84000
Номинальный ток свыше 16 А до 32 А включительно*
3000 Предельные значения не установлены 40000 50000 18000 22000
4500 80000 100000 32000 39000
6000 130000 160000 45000 55000
10000 310000 370000 90000 110000
* Для автоматических выключателей с номинальным током 40 А могут быть применены максимальные значения, равные 120 % от указанных в таблице. Такие автоматические выключатели могут быть маркированы символом соответствующего класса ограничения электроэнергии.

Автоматические выключатели, имеющие класс ограничения электроэнергии 2 и 3, представляют собой токоограничивающие автоматические выключатели, характеризующиеся малым временем отключения, в течение которого ток короткого замыкания не успевает достичь своего пикового значения. Применение токоограничивающих автоматических выключателей в электроустановках зданий позволяет уменьшить негативное воздействие токов короткого замыкания на низковольтное электрооборудование и, прежде всего, на проводники электрических цепей.

Современные автоматические выключатели бытового назначения, имеющие номинальный ток до 40 А и типы мгновенного расцепления B и C, как правило, представляют собой токоограничивающие автоматические выключатели и соответствуют третьему классу ограничения электроэнергии.

В стандарте МЭК 60898‑2 и ГОСТ IEC 60898-2-2011 дополнительно установлена следующая классификация универсальных автоматических выключателей по постоянной времени:

  • автоматические выключатели, пригодные для электрических цепей постоянного тока с постоянной времени T ≤ 4 мс;
  • автоматические выключатели, пригодные для электрических цепей постоянного тока с постоянной времени T ≤ 15 мс.

В ГОСТ IEC 60898-2-2011 приведено следующее пояснение: «Очевидно, что токи короткого замыкания не превышают значения 1500 А в тех установках, где в силу присоединенных нагрузок постоянная времени при нормальной эксплуатации может быть не более 15 мс. В электроустановках со значениями токов короткого замыкания свыше 1500 А постоянная времени T = 4 мс считается достаточной».

Список использованной литературы

  1. ГОСТ IEC 60898-1-2020
  2. ГОСТ IEC 60898-2-2011
  3. Харечко Ю.В. Краткий терминологический словарь по низковольтным электроустановкам. Часть 5// Приложение к журналу «Библиотека инженера по охране труда». – 2017. – № 2. – 160 c

Автоматические выключатели ВА88

Сегодня мы с вами поговорим про силовые выключатели. У разных производителей они называются по-разному. Мы возьмем за основу силовые автоматы такого производителя, как ТДМ Электрик. Это проверенный производитель модульного оборудования, силовых выключателей, рубильников и огромного количества других интересных устройств. Почему именно этот производитель взят за основу, а не другие? Все просто, мы продаем больше всего модульного оборудования от ТДМ и знаем о нем все. К тому же в каталогах других производителей есть сравнительные таблицы аналогов, по которым можно посмотреть какое наименование автоматов того или иного бренда аналогично тому, что вам нужно. Так что сегодня мы расскажем именно про ВА88 от ТДМ Электрик. А что именно вам нужно, решайте сами.

ВА88

Автомат ВА88 — это силовой автомат. Что значит силовой? В данном случае, это значит, что автомат рассчитан на гораздо более высокую номинальную отключающую способность. Это очень важная характеристика, не зря именно она и является отличительной чертой автоматических выключателей. Она показывает, какой максимальный ток короткого замыкания способен отключить данный автомат. Но не просто отключить, а так, чтобы после устранения неполадок, без какого-либо технического обслуживания автомат снова сможет работать в штатном режиме. То есть это максимальное напряжение, при котором автоматический выключатель не сливается. 

Автоматические выключатели серии ВА88 применяются очень широко и трудятся в огромном количестве электроустановок. Их используют как вводные автоматы в шкафах ВРУ. В итоге, такие автоматические выключатели применяются в жилом и нежилом строительстве, на производствах и электростанциях. Назначение таких автоматов так же весьма обширно.

Первая и самая основная их функция — это проведение тока в нормальном режиме. То есть в штатном режиме автомат пропускает через себя нагрузку.

Второе — ВА88, как и другие автоматические выключатели, отключает питание при коротком замыкании.

Третье — это оперативное включение и выключение питания в электрических цепях. Все автоматы выполнены из стеклонаполненного полиамида. Такой полиамид по своему составу очень схож со стекловолокном, что обеспечивает автоматическому выключателю полную защиту от деформаций. 

Может показаться странным, кому понадобиться деформировать автоматический выключатель? Но если вдуматься, то все становится на свои места. В автомате есть токопроводящие элементы из меди и других металлов. Они, при прохождении через них электрического монстра, нагреваются. Виной всему вездесущее сопротивление. Но когда случается короткое замыкание, токи резко возрастают, а соответственно температура проводников так же устремляется вверх. И обычная пластмасса при такой температуре просто стечет вниз и этим все кончится. Так что только стекловолокно поможет нам.

Конструкция

Огромным плюсом силовых выключателей ВА88 является то, что они имеют очень простую конструкцию, и это сильно упрощает жизнь пользователям и электрикам. К такому автомату можно самому, не будучи профессионалом, подключить дополнительные устройства. Также, такой автомат можно смонтировать на Din-рейку, правда для этого понадобится специальная скоба. Также, благодаря хорошей качественной сборке, автомат можно устанавливать не вертикально, а под углом, вплоть до 30 градусов. На самом деле, это может показаться странным, но в определенных ситуациях это может понадобится. Основным преимуществом автоматического выключателя ВА88 от ТДМ Электрик вляются его габаритные размеры, они на пятнадцать процентов меньше чем у аналогов других производителей.

Маркировка и правило выбора автоматических выключателей

Самая первая характеристика — это номинальный ток. Она показывает, какой ток может пропускать через себя автомат бесконечно долго, без отключения цепи. Эта характеристика очень разнится в зависимости от габарита, и может быть от 12,5 до 1600 ампер. Вот мы подошли к второй характеристике — габарит. Габарит — это размер автомата, и тут как вы понимаете, все просто — чем больше автомат, тем больше его номинальный ток. Габариты бывают 32, 33, 35, 37, 40, 43. С возрастанием числа в маркировке габарита, растет и номинальный ток. Дальше в списке характеристик — номинальная отключающая способность. О том, что это такое, мы разобрались в начале статьи, сейчас поговорим в чем отличие от обычных автоматов.

У обычных автоматов российских производителей номинальная отключающая способность равна 4,5 килоамперам, в редких случаях 6. А у силовых автоматов ВА88 этот показатель только начинается с 25 килоампер. Только вдумайтесь: 25 000 ампер, это колоссальное значение. Но это не предел, у тех автоматов, что имеют номинальный ток более 1000 ампер, отключающая способность 50 килоампер, впечатляет? Настолько мощные автоматы снабжены электронным расцепителем. Также у автоматических выключателей есть рабочее напряжение. Оно может быть совершенно разным, но как правило это 220 или 400 вольт. Степень защиты IP30, является стандартом для подобных устройств и автоматы ВА88 ей соответствуют.

Характеристики автоматов ABB Sh301 C

Купить ABB Sh301

Описание однополюсных выключателей ABB Sh301 C
Выбор автоматического выключателя
Маркировка автоматов ABB Sh301 C
Применение однополюсных автоматов Sh301 C
Подключение автоматических выключателей
Характеристики однополюсных выключателей Sh301 C
Таблица номинального тока Sh301 С
Преимущества

Описание однополюсных выключателей ABB Sh301 C

Модульные однополюсные выключатели ABB Sh301 C предназначены для защиты электрических цепей от перегрузок и коротких замыканий в линиях кабелей, электродвигателях, систем освещения, а также розеточных линий. Они имеют два различных механизма отключения: механизм термического отключения с задержкой для защиты от перегрузки и механизм электромеханического отключения для защиты от короткого замыкания.

Устройство автоматического выключателя

Материал корпуса Sh301 C произведен из самых современных материалов, состоящих из последнего поколения термопластов,
не содержащих галогенов, загрязняющих окружающую среду, и пригодных для вторичной переработки.

Все автоматические выключатели оснащены индикацией положения контактов (CPI). Вы можете легко определить, находится ли автоматический выключатель во включенном положении, что способствует легкости и безопасности проведению технических работ.


Выбор автоматического выключателя

Выбор выключателей в основном осуществляется по мощности нагрузки и сечению подключаемого провода, учитывая 2 параметра: ток перегрузки и ток отключения при КЗ.

Перегрузка тока возникает при включении в сеть устройств и приборов, суммарная мощность которых приведет к чрезмерному нагреву проводников и контактных соединений. Поэтому автомат, который будет установлен в конкретную цепь, должен иметь ток отключения больше, так называемый запас или равный расчетному. Его определяют суммированием мощности предполагаемых к использованию электроустройств, которое зачастую указывается в паспорте. Далее полученную цифру делят на 220 и получают наш ток перегрузки. Следует учесть также еще одно немаловажное обстоятельство: этот ток не должен быть больше тока, который может протекать по проводнику.

Ток отключения при КЗ – это та величина, при которой происходит отключение автоматического выключателя, также она еще именуется как отсечка. Его тоже рассчитывают, а затем подбирают по типу защиты. Тип защиты содержит значения тока отключения по отношению к вероятному току короткого замыкания, в зависимости от вида нагрузки электросети. В быту и для небольших объектов используют устройства с условным обозначением характеристики B, C, а на вводе – D. Чаще всего, в электрическую схему помимо автоматов на каждую групповую линию, входят еще вводной автомат, УЗО или диф. автомат.

Маркировка автоматов Sh301 C

Корпус автоматических выключателей серии Sh301 C содержит все необходимые маркировки, такие как:

  1. - производитель;
  2. - модель;
  3. - номинальный ток и тип характеристики срабатывания;
  4. - рабочее напряжение сети;
  5. - отключающая способность;
  6. - класс токограничения;
  7. - принципиальная схема работы выключателя.

Автоматы ABB соответствуют стандартам IEC/EN 60898-1 и IEC/EN 60947-2 и имеют все соответствующие знаки сертификации для каждого рынка и сегмента, для которого они разработаны. Знаки сертификации также напечатаны на корпусе автоматического выключателя. Для процедуры контроля и приемки знаки сертификации хорошо видны на корпусе.
Вся маркировка выполнена по технологии лазерной печати, устойчивой к истиранию и воздействию растворителей, что обеспечивает ей долгий срок эксплуатации и простоту идентификации изделия.

Применение однополюсных автоматов Sh301 C

Модульные автоматические выключатели серии Sh301 C как правило имеют все возможные исполнения по характеристикам срабатывания автоматических выключателей, что говорит о их широком сегменте применения. Применяются как правило для защиты от перенапряжения, путем установки на Дин рейку в распределительных щитах, боксах, расположенных в жилых домах, офисах, складах, и других промышленных и коммерческих помещениях. Sh301 C применяется для защиты цепей с активной и индуктивной нагрузкой и низким импульсным током (обеспечение электричеством квартир, офисов, промышленных объектов).

Подключение автоматических выключателей

Выключатели Sh301 C оснащены клеммами: 35 мм + 10 мм (для аппаратов до 2 2 63А), и 50 мм + 10 мм 2 2 (для аппаратов на 80, 100А) для раздельного подключения шинной разводки и кабеля,- цилиндрическими двунаправленными клеммами с защитой от неправильного монтажа, стойкими к ударному воздействию, которые доступны даже после установки модульного автомата. При отсутствии шинной разводки возможно подключение двух пар проводников разного сечения. Sh301 C имеют специальные губки- фиксаторы для быстрого монтажа автоматического выключателя на DIN рейку, расположенную в распределительных щитах, боксах и шкафах. В случае замены изделия, этот же фиксатор позволяет быстро его демонтировать. Для удобства монтажа кабеля, выключатели оснащены технологией невыпадающих винтов, а степень защиты от прикосновения пальцами в области присоединений, снижает риск удара током и возможность короткого замыкания.

Схема подключения автоматических выключателей Sh301 C:

Технические характеристики выключателей Sh301 C

Электрические характеристики
Стандарты Данные IEC/EN ГОСТ Р 50345-2010 (МЭК 60898-1)
Кол-во полюсов 1P; 1P+N
Характеристики срабатывания C
Номинальный ток In А 6...63 A
Номинальное напряжение Un IEC/EN 60898-1 В 1P: 230/400 В перем.;1P+N: 230 В перем.
Номинальное напряжение изоляции Ui IEC/EN 60898-1 В 250 В перем.(фаза-земля), 440 В перем.(фаза-фаза)
Макс. рабочее напряжение UBmax. В 1P+N: 253 В перем.
Мин. рабочее напряжение UBmax. В 12 В перем.
Номинальная частота f Гц 50 / 60 Гц
Номинальная наибольшая отключающая способность Icn IEC/EN 60898-1 кА 6
Класс ограничения энергии IEC/EN 60898-1 3
Категория перенапряжения IEC/EN 60898-1 III
Степень загрязнения IEC/EN 60898-1 2
Ном. импульсное выдерж. напряжение Uimp (1.2/50 ps) IEC/EN 60898-1 кВ 4 кВ (исп. напряжение 6.2кВ на уровне моря 5кВ на 2,000м
Испытательное напряжение изоляции IEC/EN 60898-1 кВ 2 кВ (50 / 60Гц, 1 мин.)
Механические характеристики
Корпус Группа изоляции II, RAL 7035
Рычаг Группа изоляции II, черный, опломбируемый
Индикация состояния контактов Маркировка на рычаге (I ON / 0 OFF)
Степень защиты IEC/EN 60529 IP20 / IPXXB, при использовании в боксе IP40
Электрическая износостойкость операция In < 32A: 20,000 цикл.(перем.)
Механическая износостойкость операция 20,000 цикл.
Устойчивость к ударному воздействию IEC/EN 60068-2-27 25 г - 3 удара - 11мс
Устойчивость к вибрации согласно IEC/EN 60068-2-6 5g- 20 циклов при 5.150.5 Гц с нагрузкой 0.8In
Тропическое исполнение IEC/EN 60068-2-30 C/RH 28 циклов 55 C/90-96% и 25 C/95-100%
Температура окружающей среды С -25 ... +55 C
Температура хранения С -40 ... +70 C
Температура калибровки расцепителя IEC/EN 60898-1 С 30 C
Установка
Клеммы Цилиндрические
Сечение проводников (сверху/ снизу) IEC/EN 60898-1 мм2
Момент затяжки IEC/EN Нм 2,8 Нм
Отвертка отвёртка Pozidrive № 2
Монтаж DIN 43880 На Din рейку 35 мм посредством системы быстрого крепления
Положение монтажа любое
Сторона подключения питания сверху и снизу
Габаритные размеры мм
Монтажный размер DIN 43880 Монтажный размер 1
Габаритные размеры (В x Г x Ш) мм 185 x 69 x 17.5 мм
Масса полюса г прибл. 115 г
Аксессуары
Использование доп. элементов нет

Таблица номинального тока Sh301 С/ + NA

Кол-во полюсов Номинальный ток Кол-во модулей Серия Артикул производителя
In A 17,5 мм
1P 6 1 Sh301 C6 2CDS241001R0064
1P 8 1 Sh301 C8 2CDS241001R0084
1P 10 1 Sh301 C10 2CDS241001R0104
1P 13 1 Sh301 C13 2CDS241001R0134
1P 16 1 Sh301 C16 2CDS241001R0164
1P 20 1 Sh301 C20 2CDS241001R0204
1P 25 1 Sh301 C25 2CDS241001R0254
1P 32 1 Sh301 C32 2CDS241001R0324
1P 40 1 Sh301 C40 2CDS241001R0404
1P 50 1 Sh301 C50 2CDS241001R0504
1P 63 1 Sh301 C63 2CDS241001R0634
1P 6 1 Sh301 C6 NA 2CDS241103R0064
1P 8 1 Sh301 C8 NA 2CDS241103R0084
1P 10 1 Sh301 C10 NA 2CDS241103R0104
1P 13 1 Sh301 C13 NA 2CDS241103R0134
1P 16 1 Sh301 C16 NA 2CDS241103R0164
1P 20 1 Sh301 C20 NA 2CDS241103R0204
1P 25 1 Sh301 C25 NA 2CDS241103R0254
1P 32 1 Sh301 C32 NA 2CDS241103R0324
1P 40 1 Sh301 C40 NA 2CDS241103R0404

Преимущества

Компания «Фаворит-Электро» более 10 лет продает широкий ассортимент различных типов автоматических выключателей, и за это время накопила огромный опыт и наработанные контакты при выборе поставщика данной продукции. При этом наши специалисты регулярно изучают и анализируют качество исполнения автоматических выключателей, точное соответствие классам и характеристикам .
Купив выключатели ABB Sh301 C в компании «Фаворит-Электро», вы можете быть уверены, что приобрели действительно надежную, качественную продукцию, которая соответствует всем требованиям ГОСТ. При необходимости всегда можно получить сертификат качества и протокол испытаний на интересующую партию автоматических выключателей.

Автоматические выключатели, типы, расцепители и принцип действия ВА

Выключателями называют обширный класс коммутационных аппаратов, способных соединять, разъединять и служить проводниками в электрических цепях в условиях протекания рабочих и аварийных токов.

Именно способность коммутировать повышенные токи, возникающие при отклонениях условий работы электрических сетей от нормального режима, отличает выключатели от других коммутирующих устройств, среди которых:

  • разъединители, предназначенные для коммутации только токов холостого хода;
  • выключатели нагрузки, способные разрывать номинальный рабочий ток электроустановки.

Назначение

Таким образом, технические свойства, которыми обладают автоматические выключатели (краткое обозначение ВА), позволяют использовать их в следующих целях:

  • коммутирование электрических цепей;
  • защита электроустановок путём их автоматического отключения при возникновении аварийного значения тока.

ВА используются в электрических сетях и электроустановках всех уровней напряжения, однако, общепринятый термин «автоматические выключатели» подразумевает низковольтные аппараты, работающие в условиях до 1000 вольт.

Часто встречаемые производители: ABB, IEK, Schneider-Electric, Legrand.


Те автоматы, что функционируют в сетях более высокого напряжения, называть «автоматическими» не принято что, конечно же, не вполне логично. Уровень автоматизации работы оборудования высокого напряжения обычно выше, чем низковольтного. Но главное не путаться в терминологии, чтобы понимать, о чём идёт речь.

Габариты на примере ABB (мм) в зависимости от числа полюсов. Размеры могут отличаться от других производителей, например, высота бывает 80, 88, 90, 104 мм.

Устройство и принцип работы

Одним из основных узлов автомата являются его силовые контакты. Включение ВА обычно осуществляется вручную — путём нажатия кнопки включения или поднятием вверх рукоятки управления. При этом производится взвод пружинного механизма, а элементы контактной группы прижимаются друг к другу с определённым усилием. Сохранение взведённого состояния пружинного механизма обеспечивается благодаря фиксирующей защёлке, удерживающей механический привод во включенном положении.

В разрезе, типовой примерный вид.

Отключение может быть произведено как вручную, так и автоматически, при срабатывании органа защиты выключателя. В простейшем случае, защитные функции выполняются двумя компонентами — электромагнитным и тепловым расцепителями.

Электромагнитный расцепитель

ЭР представляет собой токовую катушку (соленоид) с подвижным электромагнитным сердечником — бойком. Через катушку постоянно проходит ток питаемой электроустановки. Срабатывание соленоида происходит при определённом значении тока, протекающего через контакты автомата. Обычно это величина тока, в несколько раз, а то и на порядки превышающая номинальное значение. При возникновении в защищаемой цепи короткого замыкания, под воздействием аварийных значений, стержень соленоида выдвигается и давит на защёлку механического привода расцепителя. В результате ее освобождения, привод выключателя под действием силы пружины разрывает контакт.

Тепловой расцепитель

Тепловой расцепитель обычно состоит из биметаллической пластины, по которой протекает ток. На самом деле, ток может протекать не по самой пластине, а по намотанному на неё высокоомному проводнику, нагреваемому током и передающему тепло пластине. Биметаллическая пластина — это спаянные между собой тонкие полоски двух металлических сплавов. Материалы подбираются таким образом, чтобы коэффициент их теплового расширения имел большое различие. Необходимо это для того, чтобы при нагревании биметалла пластина изогнулась — ведь один из её слоёв расширяется гораздо более активно.

Далее, при достижении некоторого критического изгиба пластина воздействует на фиксатор защёлки, отключая выключатель. СтабЭксперт.ру напоминает, что параметры системы подобраны таким образом, чтобы разогрев пластины начинался при протекании по ней тока, превышающего номинальное значение на величину порядка 20%. При этом, чем больше значение тока, тем активнее происходит нагрев, следовательно, быстрее достигается критический изгиб и инициируется отключение автомата.

Разница расцепителей

Резюмируя описание работы этих двух механизмов, можно отметить, что расцепитель электромагнитного типа представляет собой токовую защиту без выдержки времени, которую называют токовой отсечкой. Токовая отсечка реагирует на сверхтоки, возникающие при коротких замыканиях в защищаемой сети.

Тепловой расцепитель позволяет реализовать интегральную зависимость времени срабатывания защиты от величины тока. Тепловая защита обеспечивает отключение оборудования при его перегрузке, когда потребляемый ток больше номинального на 20% и более. В этих условиях отсечка ещё не срабатывает, но длительное функционирование оборудования в таком режиме недопустимо.

Читайте еще: что такое и зачем нужен автомат диф?

Отличие от прочих коммутационных устройств

Может возникнуть вопрос, в чём заключается отличие автоматического выключателя от других коммутационных аппаратов, не способных коммутировать значительные токи. Дело в том, что коммутация токовых нагрузок, а именно их отключение, сопровождается возникновением электрической дуги. Причём, чем больше значение тока, тем сильнее дуговой разряд при отключении контактов. Горение дуги происходит в ионизированном воздушном пространстве, то есть, воздух становится электропроводящим. В зависимости от разрываемого тока и напряжения сети, дуговой разряд в промежутке определённой величины может вообще не погаснуть после отключения контактов.

Примером может служить дуговая электрическая сварка, где установив между электродом и деталью требуемый зазор, дугу можно поддерживать постоянно. Кроме этого, горящая в разрыве контактов электрическая дуга ионизирует окружающее пространство и вызывает междуфазное короткое замыкание в случае многополюсных коммутационных аппаратов.

Но это относится только к разъединителям. Автоматический выключатель оборудован специальными дугогасительными камерами, типовая конструкция которых содержит ряд параллельно расположенных пластин, они разделяют дугу на отдельные участки, где та и затухает. Также предусмотрен путь отвода образующихся при горении дуги газов. Персональной дугогасительной камерой оборудован каждый полюс автомата, что препятствует распространению ЭД на контакты соседних фаз.

Типы ВА (полюса и четыре группы)

Классифицировать типы автоматических выключателей можно по нескольким признакам, остановимся на некоторых из них.

Число полюсов: 1p, 2p, 3p и 4p

Данная характеристика показывает, какое количество независимых электрических цепей может коммутировать автомат. По этому параметру ВА делятся на однополюсные (обозначение 1p), двухполюсные (2p), трёхполюсные (3p) и четырёхполюсные (4p).

Каждый из полюсов представляет собой обособленный механический контакт, имеющий два вывода для подключения внешних электрических цепей. Иногда полюса называют главными цепями, т.е. это цепи контактов, предназначенных для коммутации токов защищаемой нагрузки.

Количество полюсов (1п, 2п, 3п, 4п) каждого выключателя можно определить без труда.

Понятие главных полюсов или цепей было введено, т.к. некоторые разновидности автоматов имеют до нескольких вспомогательных контактов. Эти контакты не предназначены для коммутации силовой электрической нагрузки и не оборудованы устройствами дугогашения. Есть еще вспомогательные контакты (называемые также блок-контактами), они работают в цепях сигнализации и блокировки.

Время-токовая характеристика

В зависимости от особенностей электрической цепи, автоматический выключатель должен обладать соответствующими свойствами защит. Значение токов короткого замыкания является характеристикой питающей сети, а не подключаемой нагрузки. Нагрузку одной и той же номинальной мощности и напряжения можно подключить к мощным шинам подстанции, либо к длинной линии электропередачи, на большом удалении от источника питания. СтабЭксперт.ру напоминает, что в первом случае ток короткого замыкания будет иметь максимальное значение, во втором, из-за влияния сопротивления линии электропередачи может быть значительно снижен. Таким образом, при выборе подходящего автоматического выключателя недостаточно учитывать только характеристики нагрузки, нужно иметь расчётные значения токов короткого замыкания в месте предполагаемой установки.

Читайте еще: наглядная схема и поключение УЗО?

Деление на группы A, B, C, D

Для работы в различных сетях выпускаются автоматические выключатели, обладающие различными время–токовыми характеристиками. По этому признаку, в соответствии с ГОСТ Р 50345-99, все автоматы делятся на четыре группы — «A», «B», «C» и «D». К аппаратам каждой из этих групп предъявляются свои требования в части защитных характеристик. Рассмотрим их подробнее.

К расцепителям автоматов с характеристикой типа «A» предъявляется одно требование: при протекании токов, превышающих номинальное значение в 5 раз, его отключение должно происходить за время, меньшее 0,1 с.

Например, выключатель рассчитан на номинальный ток 25 ампер, то есть, Iном = 25А. При токе 5*Iном= 125А, время срабатывания расцепителя должно быть меньше 0,1 с.

Что касается автоматов с характеристиками «B», «C» и «D», существуют как общие для всех трёх групп, так и индивидуальные требования. Они нормируют время отключения при различных уровнях превышения номинального тока:

  • при токе 1,13 Iном, то есть, превышающем номинальное значение на 13%, автоматы с номиналом до 63 ампер должны работать до отключения не менее одного часа, выключатели на ток свыше 63 ампер, соответственно не менее двух часов;
  • ток 1,45 Iном должен приводить к отключению автоматов с номиналом до 63 ампер менее, чем за один час, автоматов свыше 63 ампер – менее, чем за два часа;
  • при превышении номинального тока на 155% (2,55 Iном), автоматические выключатели до 32 ампер отключаются в течение времени от 1 до 60 секунд, автоматы более 32 ампер — от 1 до 120 с.

Характеристики отключения каждой из групп, выглядят следующим образом:

  • тип «B» отключается более, чем за 0,1 секунду при троекратном превышении номинального тока и менее, чем за 0,1 сек. при десятикратном;
  • отключение выключателей типа «C» — более 0,1 сек. при 5*Iном, менее 0,1 сек. при 50 Iном;
  • автомат типа «D» не должен срабатывать ранее 0,1 сек. при десятикратном увеличении номинального тока.

Выключатели с выдержкой времени

Автоматические выключатели, оснащённые механизмом установки времени срабатывания вне зависимости от значения тока, называются селективными. Соответственно аппараты, не обладающие этим качеством относятся к неселективным. Рассмотрим, что такое селективность и зачем она нужна.

Селективность — это одно из основных качеств, которым должна обладать защита. Селективность заключается в необходимом и достаточном объёме защитных отключений повреждённого участка сети. Это означает, что в случае повреждения оборудования (например, короткого замыкания), защита должна отработать так, чтобы отключенным оказался только повреждённый сегмент схемы. Всё остальное оборудование должно при этом по возможности оставаться в работе. Какое отношение к этому имеет выдержка времени выключателя, покажем на примере.

Предположим, на вводе питания секции 0,4 кВ установлен выключатель «1». От этой секции питаются несколько отходящих линий через линейные выключатели. Пусть на одной из отходящих линий установлен выключатель «2».

Теперь предположим, что в самом начале этой линии произошло короткое замыкание. Какой выключатель должен быть отключен защитами, чтобы выделить только повреждённый участок? Конечно же, «2». Но ведь ток короткого замыкания в этой ситуации протекает через два выключателя – «1» и «2» (короткое замыкание подпитывается от источника через выключатель ввода «1»). Каким же образом обеспечить отключение только выключателя «2», ведь значение тока, протекающего через эти выключатели практически одинаково. Вот здесь и приходит на помощь возможность установления искусственной задержки времени отключения на автомате ввода «1». При этом защита просто не успевает сработать, так как линейный выключатель «2» отключит ток короткого замыкания без выдержки времени.

Далее:

В чем отличие 4,5кА, 6кА, 10кА в модульной автоматике

← Звукоизоляционные электромонтажные коробки Kaiser   ||   Новые дифференциальные автоматические выключатели HAGER для 3-х фазной сети →

В чем отличие 4,5кА, 6кА, 10кА в модульной автоматике

Повсеместно при защите электрической сети, особенно бытовой, применяется модульная автоматика. Такие приборы характеризуются сравнительно небольшими предельными токами (до 125А), стандартными (модульными) корпусами небольших размеров и устанавливаются на DIN-рейку.

Устройства этого типа отличаются простотой установки, подбора и эксплуатации. Их ассортимент очень широк – от простых автоматических выключателей до многофункциональных устройств автоматики. Стандартные размеры позволяют устанавливать самые различные приборы в унифицированные пластиковые и металлические боксы, которые различаются только по количеству устанавливаемых в них модулей.

Если модульная серия Eaton PL6 популярна в Беларуси более десяти лет, то ее младшая сестра, серия PL4 стала известна совсем недавно благодаря демократичной цене и надежности, сопоставимой с 6-й серией. В чем же все-таки их отличие? Автоматические выключатели, защищающие подключенную к ним электропроводку от перегрузки и коротких замыканий, которые могут привести к перегреву и возгоранию провода, имеют серийное обозначение PL. Автоматы PL4 имеют стандартную для Беларуси, но ниже стандартов в Европе выключающую способность – 4,5кА. Такие автоматы выпускаются на номинальные токи 6…63А. Автоматы серии PL6 обладают стандартной для Европы электрической прочностью 6кА и чаще всего применяются в настоящее время. Их выпускают на номинальные токи 2…63А. Если требуется обеспечить повышенный электрический запас прочности, используют автоматы PL7 (на 10кА). Их номинальный ток находится в пределах 0,16…63А.

Автоматические выключатели, предназначенные для защиты человека от поражения током при случайном касании оголенного провода, а также для предотвращения самовозгорания кабеля со старой изоляцией, выпускаются тоже в сериях PF4 (4,5кА), PF6 (6кА), PF7 (10кА) и носят название УЗО (устройств защитного отключения). УЗО, предназначенные для защиты человека, имеют номинальные токи утечки 10 и 30мА, для защиты от самовозгорания – 100 и 300мА. Последние, как правило, ставятся на ввод – сразу после вводного автомата.

Автоматические выключатели, конструктивно объединяющие УЗО и обычный автомат, носят название дифференциальных автоматов и выпускаются в серии PFL. Аналогично предыдущим модульным приборам они имеют отключающую способность 4,5кА (PFL4), 6кА (PFL6) и 10кА (PFL7). Приборы комплектуются дополнительными контактами, дистанционными расцепителями, и т.д.

Все вышеописанные серии модульной автоматики Eaton отличаются только одной важной характеристикой – выключающей способностью. В чем отличие характеристики 4,5кА, 6кА, 10кА? Выключающая способность, указывает на максимальный ток короткого замыкания, при котором автоматический выключатель не выгорит, а сработает на отключение. Производители изготавливают выключатели с одинаковым номинальным током, но с разной выключающей способностью. Например, у Eaton это автоматические выключатели PL4-C16 (4,5кА), PL6-C16 (6кА) и PL7-C16 (10кА). Необходимость установки той или иной серии зависит от места подключения их в цепи по отношению к источнику электроэнергии: электростанции, ТЭЦ и т.д. На трансформаторных подстанциях устанавливают выключатели с характеристикой 10кА, в электрощитовых многоквартирных домов и вводных щитах коттеджной постройки рекомендовано ставить автоматические выключатели не ниже 6кА. Уже в самих квартирах и коттеджах потребитель может устанавливать автоматы с любой характеристикой - 4,5кА, 6кА, 10кА, учитывая то, что чем выше выключающая способность, тем выше «запас прочности» автоматического выключателя, но, соответственно и выше его цена.

Эти модульные приборы, а также автоматические выключатели, УЗО, электротехнические щиты, реле, таймеры, розетки и выключатели вы сможете приобрести у нас по безналичному расчету и в розницу со склада в Минске. На нашем сайте www.eplan.by доступна услуга доставки во все регионы Республики Беларусь.

Электрические автоматы. виды и работа. характеристики

Таблица выбора защитного автомата по сечению кабеля

Выбор защитного автомата однозначно зависит от сечения кабеля. Если ток автомата выбран больше, чем надо, то возможен перегрев кабеля из-за протекания большого тока. Если же автомат выбран правильно, то при превышении тока он выключится, и кабель не повредится.

Таблица выбора автомата по сечению кабеля

Обратите внимание на способы прокладки кабеля (тип установки). От того, где проложен кабель, ток выбранного защитного автомата может отличаться в 2 раза!. По таблице – имеем исходно сечение кабеля, и под него выбираем защитный автомат

Для нас, как для электриков, наиболее важны первые три столбца таблицы

По таблице – имеем исходно сечение кабеля, и под него выбираем защитный автомат. Для нас, как для электриков, наиболее важны первые три столбца таблицы.

Теперь – как выбрать защитный автомат, если известна мощность приборов?

Как работает автоматический выключатель

Главная задача автоматического выключателя (автомата) — это улавливание чрезмерных токов в электросети, и мгновенное её обесточивание

Неважно, к какой категории относится автоматический выключатель, он должен уметь быстро обесточить электросеть и предотвратить тем самым повреждение кабелей

Поэтому главной функцией автоматического выключателя, является:

  • Срабатывание в случае перегрузки электросети. Здесь все достаточно просто, и если в сети возникнет чрезмерно большая нагрузка, например, из-за большого количества подключённых электроприборов в доме, автоматический выключатель должен сработать и обесточить домашнюю электросеть. Если этого не произойдёт, и автомат не справится со своей задачей, то может загореться электропроводка в доме;
  • Среагировать на сверхток, вызванный коротким замыканием электропроводки. Здесь все, также понятно. В случае замыкания, электропроводка подвергается сильному нагреву, а там где тонко, как известно, там и рвётся, поэтому, если автомат не сработает, возможно, повреждение и возгорание электропроводки.

Следует знать, что каждый автоматический выключатель рассчитан на разную силу тока. Время срабатывания автомата, зависит от величины перегрузки электросети. Если это короткое замыкание, то автоматический выключатель сработает мгновенно, буквально за считанные секунды. Если величина перегрузки не слишком большая, то автомат и электропроводка могут греться часами.

Что касается конструкции автоматического выключателя и его принципа работы, то в основе лежит биметаллическая пластина, через которую проходит электрический ток. Если он слишком большой величины, на которую автомат не рассчитан, то пластина начинает греться, что в итоге и приводит к срабатыванию автоматического выключателя.

Автоматы «В» и «С» — в чем разница, категории автоматических выключателей

Тех людей, которые занимаются модернизацией домашней электросети, часто интересует вопрос о том, чем именно отличаются автоматические выключатели категории «В» и «С», ведь именно они, чаще всего, устанавливаются в бытовых сетях. Главное отличие автоматов «В» и «С» в чувствительности электромагнитного расцепителя.

Буквы А, В, С, D и K, Z — как раз и указывают на характеристики расцепителя установленного в автоматическом выключателе:

А — автоматические выключатели данной категории имеют самую высокую чувствительность. Если номинальный ток на линии где будет установлен автомат категории «А» превысит 30%, то автоматический выключатель отключится.

В — автоматы этой категории срабатывают при превышении нагрузки по номинальному току в 3-5 раз. Автоматические выключатели категории «В» предназначены для установки в электросетях с отсутствием или с минимальным пусковым током (электродвигатели и т. д.). Простыми словами говоря, автоматы категории «В», более чувствительны к проходящему току, и при запуске мощных электродвигателей могут сработать.

С — автоматические выключатели стандартного типа с ещё большей перегрузочной способностью, чем у автоматов «В» класса. Их выключение происходит в том случае, если номинальный ток, проходящий через автомат, станет в 5-10 раз выше. Время срабатывания автомата категории «С», порядка 1,5 секунды. Такие автоматы предназначены для обеспечения защиты электросетей общего назначения.

Автоматы категории D, редко используются в быту. Чаще всего эти автоматические выключатели применяются в электросетях с большими пусковыми нагрузками. Ну и последние категории автоматов, это «K» и «Z», они используются в специальных целях, например, для защиты линий к которым подключены электронные устройства.

Виды и типы автоматических выключателей

Все наши электрические сети и цепи, а также бытовые электроприборы и электрооборудование надежно защищены автоматическими выключателями. Их главная задача — это в нужный момент обесточить электрическую цепь, т.е. отключить подачу электрического тока. Автомат (АВ) срабатывает, т.е. отключается, в случаях короткого замыкания и перегрузки в сети (нагрев проводов). Для различных электрических цепей существуют и различные виды и типы автоматических выключателей .

Виды автоматических выключателей (АВ)

• Все автоматы можно разделить на выключатели переменного тока, постоянного тока и универсальные, работающие при любом электрическом токе в сети.

• По своей конструкции АВ бывают: воздушные, модульные, а также в литом корпусе.

• Автоматические выключатели подразделяются по показателю номинального тока.

• Также еще одно различие — это номинальное напряжение. В большинстве случаев АВ работают в сетях с напряжением 220 или 380 Вольт.

• Электрические автоматы бывают токоограничивающие и нетокоограничивающие. Токоограничивающий автоматический выключатель — это выключатель с чрезвычайно малым временем отключения, в течение которого ток короткого замыкания не успевает достичь своего максимального значения.

• Все модели электровыключателей классифицируются по количеству полюсов. Они делятся на однополюсные, двухполюсные, трехполюсные и четырехполюсные автоматы.

• АВ подразделяются по виду расцепителей — максимальный расцепитель тока, независимый расцепитель, минимальный или нулевой расцепитель напряжения.

• По скорости срабатывания. Выделяют быстродействующие, нормальные и селективные автоматы. Бывают с выдержкой времени, без нее, независимой или обратно зависимой от тока выдержкой времени срабатывания. Характеристики могут сочетаться.

• Отличаются АВ и по степени защиты от окружающей среды — IP, механических воздействий, токопроводимости материала. По виду привода — ручной, двигатель, пружина.

• Также автоматы различают по наличию свободных контактов и способу присоединения проводников.

Типы автоматических выключателей

Что означает тип электрического автомата? Автоматические выключатели содержат внутри себя два вида размыкателей – тепловой и магнитный.

Магнитный быстродействующий размыкатель предназначен для защиты при коротком замыкании. Срабатывание размыкателя может происходить за время от 0,005 до нескольких секунд.

Тепловой размыкатель значительно медленнее, предназначен для защиты от перегрузки. Работает с помощью биметаллической пластины, нагревающейся при перегрузке цепи. Время срабатывания от нескольких секунд до минут.

Совместная характеристика срабатывания зависит от вида подключаемой нагрузки.

Существует несколько типов отключения АВ. Их еще называют — типы время-токовых характеристик отключения. Они обозначаются так — A, B, C, D, K, Z.

• A – применяется для размыкания цепей с большой длинной электропроводки, служит хорошей защитой для полупроводниковых устройств. Срабатывают при 2-3 номинальных токах.

• B – для осветительной сети общего назначения. Срабатывают при 3-5 номинальных токах.

• C – осветительные цепи, электроустановки с умеренными пусковыми токами. Это могут быть двигатели, трансформаторы. Перегрузочная способность магнитного размыкателя выше, чем у выключателей типа B. Срабатывают при 5-10 номинальных токах.

• D – применяются в цепях с активно-индуктивной нагрузкой. Для электродвигателей с большими пусковыми токами, например. При 10-20 номинальных токах.

• K – индуктивные нагрузки.

• Z – для электронных устройств.

Данные о срабатывании выключателей типов K, Z лучше смотреть в таблицах конкретно по каждому производителю.

Тепловой расцепитель автоматического защитного выключателя

Основным элементом этого устройства является биметаллическая пластина. При ее изготовлении используется два металла с различными коэффициентами теплового расширения.

Будучи спрессованными вместе, они при нагревании расширяются в разной степени, что приводит к искривлению пластины. Если ток не нормализуется в течение длительного времени, то по достижении определенной температуры пластина касается контактов АВ, прерывая цепь и обесточивая проводку.

Основной причиной чрезмерного нагрева биметаллической пластины, из-за которого срабатывает тепловой расцепитель, является слишком высокая нагрузка на определенном участке линии, защищенном автоматом.

Например, сечение выходного кабеля АВ, идущего в помещение, составляет 1 кв. мм. Можно подсчитать, что он способен выдерживать подключение приборов суммарной мощностью до 3,5 кВт, при этом сила проходящего в линии тока не должна превышать 16А. Таким образом, в эту группу можно спокойно подключить телевизор и несколько осветительных приборов.

Если хозяин дома решит включить в розетки этой комнаты дополнительно стиральную машину, электрокамин и пылесос, то общая мощность станет намного выше той, что способен выдержать кабель. В результате возрастет сила тока, проходящего по линии, и проводник станет нагреваться.

Перегрев кабеля может привести к тому, что изоляционный слой расплавится и загорится.

Чтобы этого не произошло, в действие вступает тепловой расцепитель. Его биметаллическая пластина нагревается вместе с металлом провода, и через некоторое время, изогнувшись, отключает питание группы. Когда она остынет, защитное устройство можно снова включить вручную, предварительно вытащив из розетки шнуры питания приборов, которые привели к перегрузке. Если этого не сделать, через некоторое время автомат вырубит снова.

Пример использования расцепителя в противопожарной защите на видео:

Важно, чтобы номинал АВ соответствовал сечению кабеля. Если он будет меньше нужного, то срабатывание будет происходить даже при нормальной нагрузке, а если больше, то тепловой расцепитель не отреагирует на опасное превышение тока, и в итоге проводка сгорит

В целях защиты электромоторов от длительных перегрузок и обрыва фаз на эти агрегаты могут также устанавливаться тепловые реле расцепления. Они представляют собой несколько биметаллических пластин, каждая из которых отвечает за отдельную фазу силового агрегата.

Типы автоматов

Данные изделия различаются по характеру процесса отключения на возникновение наиболее высокого тока. Существуют несколько основных типов автоматических устройств. Каждый вид отличается своей чувствительностью друг от друга.

В основном при производстве электромонтажа используются четыре ведущих типа: А, В, С, D. Кроме этого встречаются автоматы типа МА, K и Z.

Класс А

Защитные приборы данного типа имеют самую высокую чувствительность по отношению к остальным. Тепловой расцепитель такого автомата обесточивает электрическую цепь при повышении силы тока на 30%. Данный процесс осуществляется в течение 0,05 секунд, если ток превысил номинальное значение на 100%.

Автомат типа А не пользуется большой популярностью среди потребителей, так как завышенная чувствительность не допускает даже коротковременные повышенные нагрузки, которые вызывают постоянное срабатывание прибора. Эти типы зачастую устанавливают в электрические цепи, которые имеют соединения с полупроводниковыми элементами.

Класс В

Защитные средства категории В имеют меньшую чувствительность, чем тип В. Электронный расцепитель срабатывает на повышения силы тока на 200% от заявленной, при этом время отключения от электричества составляет 0,015 секунд. В случае если расцепитель по каким-то причинам не сработает, то биметаллическая пластина способна отключить электрическую систему за 4-5 секунд.

Такое устройство используется в электрических сетях, имеющих розетки, освещение и пусковое устройство с наименьшим значением.

Класс С

Аппараты типа С имеют большой спрос при монтаже бытовых электрических сетей. Они способны выдерживать наиболее высокие перегрузки. Чтобы произошел процесс отключения линии от напряжения, нужно чтобы протекающий ток в данной линии повысился в 5 раз от номинального показателя. При этом обесточивание линии происходит через 1,5 секунды.

Данные приборы хорошо выполняют свои защитные функции в общих бытовых сетях. Если в таких сетях розетки и осветительные приборы запитаны отдельно, то в этом случае защиту могут обеспечить приборы класса В. Данное действие производится для того, чтобы при появлении короткого замыкания не происходило обесточивание всего дома.

Класс D

Эти защитные изобретения выдерживают перегрузку сети, номинальный ток которой превышается в 10 раз. При этом отключение электрической цепи протекает в течение 0,4 секунд. Такие устройства нашли свое применение при защите зданий и сооружений в общем, то есть они устанавливаются дополнительно к имеющимся в квартирах автоматам.

Их отключение происходит лишь тогда, когда не сработали автоматические устройства отдельных помещений. Кроме этого их устанавливают в линиях с наиболее высоким значением пусковых токов.

Элестрический автомат: понятие и необходимость

Электрический автомат, или автоматический выключатель, представляет собой механическое коммутационное устройство, посредством которого можно вручную добиться обесточивания всей электросети или же конкретного ее участка. Сделать это можно в доме, квартире, на даче, в гараже и т.п. Более того, такой прибор оснащается функцией автоматического выключения электрического кабеля при возникновении аварийных ситуаций: например, в случае короткого замыкания либо при перегрузке. Отличие таких автоматических выключателей от обычных предохранителей состоит в том, что после срабатывания их можно кнопкой включить вновь.

Поговорим о том, как выбирать автоматы: электрические автоматы существуют в большом многообразии, что требует учета сразу целого ряда факторов при их покупке.

Нужен ли такой автомат? Необходимо дать утвердительный ответ. Исправно работающий автоматический выключатель будет защищать ваше помещение от различных неприятных ситуаций, в том числе от:

  • пожаров;
  • поражений электрическим током;
  • повреждений проводки.

Итак, при выборе автомата, как мы отмечали, следует учитывать сразу несколько показателей. Рассмотрим их по порядку.

Виды расцепителей

В бытовых автоматических выключателях чаще всего встречаются следующие
виды расцепителей: тепловой, электронный и электромагнитный. Они быстро
распознают критическую ситуацию (появление сверхтоков, перегрузки и перепады
напряжения) и размыкают контакты автоматического выключателя, предотвращая
порчу электрического оборудования и защищая проводку. Помимо этих видов,
существуют еще и расцепители нулевого напряжения, минимального напряжения,
независимые, полупроводниковые, механические.

Сверхтоки —
увеличение силы тока в электрической сети, превышающей номинальный ток
автомата. Это токи перегрузки, замыкания.

Ток перегрузки
— сверхток в функциональной сети.

Ток
короткого замыкания — сверхток, появляющийся в результате замыкания двух
составляющих сети при крайне низком сопротивлении между этими элементами.

Тепловой расцепитель

Тепловой расцепитель размыкает контакты автоматического
выключателя при небольших превышениях номинального тока, отличается увеличенным
временем срабатывания. При кратковременных превышениях токовой нагрузки он не
срабатывает, это удобно в сетях, где часты именно кратковременные превышения
номинального тока автомата.

Тепловой расцепитель является биметаллической пластиной, один
конец которой расположен рядом со спусковым механизмом расцепления. В случае
увеличения силы тока пластина начинает изгибаться и приближаться к спусковому
механизму, касается планки, а та, в свою очередь, размыкает контакты
автоматического выключатели. Принцип работы построен на физических свойствах
металла, расширяющегося при нагревании, поэтому такой расцепитель и называется
тепловым.

К достоинствам теплового расцепителя можно отнести отсутствие
трущихся друг о друга поверхностей, устойчивость к вибрациям, низкая стоимость
в силу простой конструкции

Но нужно обратить внимание и на недостатки — работа
теплового расцепителя сильно зависит от температуры окружающей среды, их
следует размещать в местах со стабильным температурным режимом вдали от
источников тепла, в противном случае возможны многочисленные ложные
срабатывания

Электронный расцепитель

В состав электронного расцепителя входят измерительные
устройства (датчики тока), блок управления и исполнительный электромагнит.
Электронные расцепители предназначены для подачи команды на автоматическое
отключения автомата с заданной программой при возникновении в электрической
цепи сверхтоков перегрузки или замыкания. При превышении силы тока через
автомат в блоке электронного расцепителя начинается отсчет времени срабатывания
в соответствии с время-токовой характеристикой. Если за время срабатывания ток
снизится до величины, ниже пороговой, то автоматического срабатывания не
произойдет.

К плюсам электронных расцепителей относятся: широкий выбор
настроек, четкое следование прибора заданной программе, наличие индикаторов.
Основной недостаток — довольно высокая стоимость, а также чувствительность
расцепителя к воздействию электромагнитного излучения.

Электромагнитный расцепитель

Электромагнитный расцепитель (отсечка) срабатывает мгновенно,
не допуская ни малейшей вероятности повреждения составных частей электроцепи. Это соленоид с подвижным
сердечником, который воздействует на механизм расцепления. В процессе протекания
тока по обмотке соленоида, в случае превышения токовой нагрузки, происходит
втягивание сердечника под воздействием электромагнитного поля.

Электромагнитный расцепитель срабатывает при превышении тока
короткого замыкания. Он обладает достаточной прочностью, устойчив к вибрации,
однако создает магнитное поле.

Определяемся с номиналом

Собственно, из функций защитного автомата и следует правило определения номинала автомата защиты: он должен срабатывать до того момента, когда ток превысит возможности проводки. А это значит, что токовый номинал автомата должен быть меньше чем максимальный ток, который выдерживает проводка.

На каждую линию требуется правильно выбрать автомат защиты

Исходя из этого, алгоритм выбора автомата защиты прост:

  • Рассчитываете сечение проводки для конкретного участка.
  • Смотрите, какой максимальный ток выдерживает данный кабель (есть в таблице).
  • Далее из всех номиналов защитных автоматов выбираем ближайший меньший. Номиналы автоматов привязаны к допустимым длительным токам нагрузки для конкретного кабеля — они имеют немного меньший номинал (есть в таблице). Выглядит перечень номиналов следующим образом: 16 А, 25 А, 32 А, 40 А, 63 А. Вот из этого списка и выбираете подходящий. Есть номиналы и меньше, но они уже практически не используются — слишком много электроприборов у нас появилось и имеют они немалую мощность.

Алгоритм очень прост, но работает безошибочно. Чтобы было понятнее, давайте разберем на примере. Ниже приведена таблица в которой указаны максимально допустимый ток для проводников, которые используют при прокладке проводки в доме и квартире. Там же даны рекомендации относительно использования автоматов. Они даны в колонке «Номинальный ток автомата защиты». Именно там ищем номиналы — он немного меньше предельно допустимого, чтобы проводка работала в нормальном режиме.

Сечение жил медных проводов

Допустимый длительный ток нагрузки

Максимальная мощность нагрузки для однофазной сети 220 В

Номинальный ток защитного автомата

В таблице находим выбранное сечение провода для данной линии. Пусть нам необходимо проложить кабель сечением 2,5 мм 2 (наиболее распространенный при прокладке к приборам средней мощности). Проводник с таким сечением может выдержать ток в 27 А, а рекомендуемый номинал автомата — 16 А.

Как будет тогда работать цепь? До тех пор, пока ток не превышает 25 А автомат не отключается, все работает в штатном режиме — проводник греется, но не до критических величин. Когда ток нагрузки начинает возрастать и превышает 25 А, автомат еще некоторое время не отключается — возможно это стартовые токи и они кратковременны. Отключается он если достаточно длительное время ток превысит 25 А на 13%. В данном случае — если он достигнет 28,25 А. Тогда электропакетник сработает, обесточит ветку, так как это ток уже представляет угрозу для проводника и его изоляции.

Расчет по мощности

Можно ли выбрать автомат по мощности нагрузки? Если к линии электропитания будет подключено только одно устройство (обычно это крупная бытовая техника с большой потребляемой мощностью), то допустимо сделать расчет по мощности этого оборудования. Так же по мощности можно выбрать вводный автомат, который устанавливается на входе в дом или в квартиру.

Если ищем номинал вводного автомата, необходимо сложить мощности всех приборов, которые будут подключены к домовой сети. Затем найденная суммарная мощность подставляется в формулу, находится рабочий ток для этой нагрузки.

Формула для вычисления тока по суммарной мощности

После того, как нашли ток, выбираем номинал. Он может быть или чуть больше или чуть меньше найденного значения. Главное, чтобы его ток отключения не превышал предельно допустимый ток для данной проводки.

Когда можно пользоваться данным методом? Если проводка заложена с большим запасом (это неплохо, кстати). Тогда в целях экономии можно установить автоматически выключатели соответствующие нагрузке, а не сечению проводников

Но еще раз обращаем внимание, что длительно допустимый ток для нагрузки должен быть больше предельного тока защитного автомата. Только тогда выбор автомата защиты будет правильным

Характеристики автоматических выключателей

Существует еще одна классификация автоматов – по их характеристикам. Этот показатель обозначает степень чувствительности защитного прибора к превышению величины номинального тока. Соответствующая маркировка покажет, насколько быстро в случае возрастания тока среагирует устройство. Одни типы АВ срабатывают моментально, в то время как другим на это понадобится определенное время.

Существует следующая маркировка устройств по их чувствительности:

  • A. Выключатели этого типа наиболее чувствительны и на повышение нагрузки реагируют мгновенно. В бытовые сети их практически не устанавливают, защищая с их помощью цепи, в которые включено высокоточное оборудование.
  • B. Эти автоматы срабатывают при возрастании тока с незначительной задержкой. Обычно они включаются в линии с дорогостоящими бытовыми приборами (жидкокристаллические телевизоры, компьютеры и другие).
  • C. Такие аппараты – самые распространенные в бытовых сетях. Отключение их происходит не сразу после повышения силы тока, а через некоторое время, что дает возможность ее нормализации при незначительном перепаде.
  • D. Чувствительность этих приборов к возрастанию тока самая низкая из всех перечисленных типов. Их чаще всего устанавливают в щитках на подходе линии к зданию. Они обеспечивают подстраховку квартирных автоматов, и если те по какой-то причине не срабатывают, отключают общую сеть.

Типы автоматов

Классификация автоматических выключателей основана на их типах и особенностей. Что касается типов, то можно выделить следующее:

  • Номинальные показатели способности к отключению — речь идет об устойчивости контактов выключателя к воздействию токов с высокими показателями, а также к условиям, в которых происходит деформация цепи. В таких условиях возрастает риск подгорания, который нейтрализуется благодаря появлению дуги и повышением температуры. Чем более качественным, прочным является материал изготовления оборудования, тем более высокими являются его соответствующие способности. Такие выключатели стоят дороже, однако их характеристики полностью оправдывают цену. Выключатели служат долго, не требуют регулярной замены
  • Калибровка номинала — речь идет о параметрах, в которых оборудование работает в нормальном режиме. Они устанавливаются еще на этапе производства оборудования, и уже в процессе его использования не регулируются. Данная характеристика позволяет понять, насколько сильные перегрузки способен выдерживать аппарат, период времени его работы в таких условиях
  • Уставка — обычно этот показатель отображается в виде маркировки на корпусе оборудования. Речь идет о максимальных значениях тока в нестандартных условиях, которая, даже при частом отключении, не окажет никакого влияния на функционирование аппарата. Выражается уставка в токовых единицах, маркируется латинскими буквами, цифровыми значениями. Цифры, в данном случае, отображают номинал. Латинские буквы можно увидеть в маркировке только тех автоматов, которые изготовлены в соответствии со стандартами DIN

Таблица различных типов автоматов

Типы и виды автоматических выключателей

Семейство электротехнических устройств, которые в повседневном употреблении нередко называют «электрический автомат», очень разнообразно. Если будет позволено такое сравнение, оно состоит из нескольких кланов, различающихся по типу воздействия, на которое они реагируют, а также по конструктивному исполнению.

В зависимости от этого они используются для защиты всей электрической сети в целом, отдельных цепей и устройств, или человека. Есть и внутриклановое деление. Например, по скорости срабатывания.

Типы автоматических выключателей по виду воздействия:

  • Срабатывание от сверхтоков (короткое замыкание) и нагрева. Самый распространенный тип. Применяются для защиты всей схемы электроснабжения (вводные автоматы) или отдельных устройств.
  • Реагирование на дифференциальный ток. Это так называемые УЗО – устройства защитного отключения, применяющиеся для предотвращения поражения человека электрическим током.
  • Тепловые реле. Используются в электрических приводах для защиты электродвигателей от перегрузок.

Различия по конструктивному исполнению:

  • Серия АП. Так называемые апэшки – большие черные коробки из электротехнического пластика с двумя кнопками: ВКЛ (белая) и ВЫКЛ (красная). Реагируют на тепло и сверхтоки. Обычно используются в трехфазных сетях для защиты отдельных устройств. Надежная массивная конструкция, считающаяся устаревшей.
  • Серия ВА. Современное малогабаритное устройство с рычагом включения-выключения, расположенным горизонтально.
  • Автоматические предохранители. Заменили так называемые пробки с резьбовым цоколем Эдисона Е14. Так же устаревшая, но еще широко применяющаяся в бытовых электрических сетях конструкция.

В зависимости от количества точек подключения, которые называют полюсами, выключатели бывают одно-, двух-, трех— и четырехполюсными.

Однополюсные коммутируют только одну линию, обычно фазную. Их используют в малонагруженных электрических цепях. Например, осветительных. Их второе название «модульные автоматические выключатели», поскольку их обычно собирают в пакет (на одну DIN-рейку несколько) и размещают в распределительном щите, по соседству с общей нулевой шиной. К ним же можно отнести и автоматические предохранители, входом которых является центральный контакт, а выходом – кольцо с резьбой.

Двухполюсные используются в однофазных сетях для защиты всей электрической схемы, тогда их называют вводными, или одного устройства.

Трех— и четырехполюсные устройства применяются для работы в трехфазных сетях, в которых может быть три (в случае глухозаземленной нейтрали) или четыре проводника.

Критерии выбора размера и номинальной мощности электрической машины

Здесь мы рассмотрим некоторые факторы, которые используются для выбора размера и номинала электрической машины. мы знаем, как выбрать размер и номинал электрической машины.

Выбор размера и мощности

Критерии выбора размера и мощности электрической машины

Ограничение в дизайне

Выбор размера и номинальных характеристик

Часть из доступных материалов, оборудования для производства требуемых деталей машин и оборудования, необходимого для деталей машин и оборудования, необходимого для транспортировки, следующие соображения налагают ограничения на конструкцию.

Насыщенность

В электромагнитных машинах используются ферромагнитные материалы. Максимально допустимая плотность потока определяется уровнем насыщения используемого ферромагнитного материала. Высокое значение плотности потока приводит к увеличению возбуждения, что приводит к увеличению стоимости полевой системы.

Повышение температуры

Это также наиболее важный фактор, определяющий критерии выбора размера и мощности электрической машины. Это упрощает выбор размера и номинальной мощности машины.Самая чувствительная часть машины - это изоляция. Срок службы машины зависит от типа изоляционного материала, используемого в ее конструкции, а срок службы изоляционных материалов, в свою очередь, зависит от повышения температуры машины.

Изоляция

Размер и критерии выбора электрической машины зависят также от свойств изоляции. Изоляционный материал, используемый в машине, должен выдерживать электрические, механические и термические нагрузки, возникающие в машине.Механическая прочность изоляции особенно важна в случае трансформаторов. Большие осевые и радиальные силы возникают при коротком замыкании вторичной обмотки трансформатора при включенной первичной. Следовательно, при проектировании изоляции для трансформатора необходимо уделить должное внимание способности изоляции выдерживать большие механические нагрузки, возникающие в условиях короткого замыкания, помимо соображений электрического и теплового пробоя.

Эффективность

КПД также является важным фактором, который используется при выборе размера и номинальной мощности электрической машины.

КПД машины должен быть как можно более высоким, чтобы снизить эксплуатационные расходы. Чтобы спроектировать высокоэффективную машину, применяемые магнитные и электрические нагрузки должны быть небольшими, а это требует использования большого количества материала.

Механические детали

Конструкция электрической машины должна удовлетворять многочисленным технологическим возможностям, а также быть технологически хорошей. Она выполняется простыми и экономичными способами с минимальными трудозатратами.Но технологические приемы должны соответствовать требованиям производительности, надежности и долговечности.

Конструкция механических частей особенно важна в случае высокоскоростной машины. «Например, при проектировании турбогенератора размеры паза ротора выбираются таким образом, чтобы механические напряжения в нижней части зубьев ротора не превышали максимально допустимый предел.

В больших машинах размер вала определяется с учетом критической скорости, которая зависит от прогиба вала.

Коммутация

Проблема коммутации важна в случае коммутаторных машин, поскольку условия коммутации ограничивают максимальную мощность, которая может быть получена от машины. Например, в настоящее время максимальная выходная мощность одного блока постоянного тока. Мощность машины составляет примерно 10 МВт, и это ограничение связано исключительно с трудностями коммутации.

Коэффициент мощности

Низкий коэффициент мощности приводит к большим значениям тока при той же мощности, и, следовательно, необходимо использовать проводник большего сечения.

Эта проблема коэффициента мощности особенно важна в случае асинхронных двигателей.

Спецификация потребителя

Это также наиболее важный фактор для критериев выбора размера и номинальной мощности электрической машины.

Ограничения, налагаемые спецификациями потребителей на конструкцию электрического оборудования, не принимаются во внимание. Разработанные технические характеристики должны быть такими, чтобы они удовлетворяли всем техническим условиям, а также экономическим ограничениям, налагаемым на производителя.

Стандартные характеристики

Эти спецификации представляют собой наибольшую нагрузку на дизайн, потому что ни производитель, ни потребитель не могут отказаться от них, не удовлетворив их.

Следовательно, это критерии размера и номинальной мощности электрической машины. которые используются для подбора любой электрической машины. Если вы обнаружите что-то неправильное в статье выше, вы должны оставить комментарий ниже в поле для комментариев.

Размер двигателя

стал проще | Конструкция машины

Автор:
Норм Эллис
CADD компании Ellis & Associates / техническая иллюстрация

Лагуна-Хиллз, Калифорния.

Джон Брокоу
Инженер по приложениям для управления движением
Baldor Electric Co.
Форт Смит, штат Арканзас

Под редакцией Леланд Тешлер

Ключевые точки:
• Ключ к выбору двигателя заключается в том, чтобы определить нагрузки и инерцию двигателя.
• Сначала найдите необходимую скорость и крутящий момент. Необходимое ускорение зависит от количества времени, необходимого для достижения конечной скорости.

Ресурсов:
Baldor Electric Co.
, www.baldor.com
Ellis & Associates CADD / Technical Illustration , ellis-assoc.com/Contacts.php
Справочник по машинному оборудованию, Industrial Press , tinyurl.com/6yevkoo

Существуют различные способы выбора электродвигателей для конкретных применений. Возможно, самый простой способ подойти к выбору двигателя - это выяснить механические или физические требования работы и согласовать электрические требования с ними.Например, если вам не хватает места или веса, сначала выберите двигатель с этими параметрами. Затем попробуйте использовать механические средства (шкивы, шестерни, зубчатые передачи, редукторы скорости и т. Д.) Для удовлетворения механических требований.

Дизайнеры обычно сначала выбирают двигатель переменного или постоянного тока или мотор-редуктор. Мотор-редукторы - это двигатели переменного или постоянного тока, обычно используемые для более высокого крутящего момента и более низкой скорости вращения. Знание требований к крутящему моменту и скорости поможет определить, нужен ли двигатель постоянного или переменного тока.

Одним из механических ограничивающих факторов электродвигателей являются подшипники. Двигатели, в которых используются подшипники, обычно служат дольше, чем двигатели с втулками. Они также обычно выдерживают более перпендикулярную нагрузку на вал (радиальную нагрузку), как по горизонтали, так и по вертикали.

Независимо от того, какой крутящий момент может генерировать двигатель, он в конечном итоге достигнет точки пересечения, где либо крутящий момент падает с увеличением скорости, либо двигатель может поддерживать заданный крутящий момент только за счет более медленного вращения.Как только эти характеристики крутящего момента в зависимости от скорости будут определены, вы можете поиграть с числами, используя вышеупомянутые аксессуары.

Давайте возьмем конкретный пример двигателя постоянного тока Baldor Electric Co. , который развивает 11500 об / мин со шкивом с шагом 1 дюйм. Эта конфигурация обеспечивает линейную скорость 36 128 дюймов в минуту, или 3011 футов в минуту, или 602 дюймов в секунду. Размер шкива, конечно, можно изменить, чтобы изменить скорость или крутящий момент. Однако для некоторых приложений могут потребоваться более медленные двигатели с коробкой передач.Это игра с числами; при повышении требований к скорости грузоподъемность падает, и наоборот.

Рассмотрим пример применения этого двигателя в конвейерной или тангенциальной системе привода. Далее предположим, что необходимо распылить 1 жидкую унцию материала на 18 × 14 дюймов. площади с помощью распылительного наконечника, который производит 0,050 галлона / мин или 0,1067 жидких унций / сек при 40 фунтах на квадратный дюйм.

Выбор двигателя начинается с определения необходимой скорости (или скорости) и крутящего момента. Затем идет ускорение, которое определяется путем определения количества времени, необходимого для движения, а затем вычисления скорости вала в об / мин.

В этом случае время определяется путем деления количества материала, подлежащего диспергированию, на скорость диспергирования, или 1 жидкая унция / 0,1067 жидких унций / сек = 9,372 сек. Чтобы определить линейную скорость, разделите длину материала на прошедшее время, или 18 дюймов / 9,372 с = 1,9206 дюймов в секунду.

Во многих случаях скорость - это рабочее требование, которое определяет размер и / или тип двигателя. Примеры включают скорость, с которой вы можете переносить деталь из одного места в другое, скорость, с которой вы можете заполнить контейнер или удалить материал, или скорость рассеивания распыляемой жидкости.

Чтобы найти скорость вращения в об / мин, соответствующую этой линейной скорости, мы сначала преобразуем дюймы в минуту в дюймы в секунду, а затем преобразуем в обороты. В этом примере диаметр шкива составляет 1,003 дюйма. Это дает 1,9203 дюйма в секунду × 60 с / мин × 1 об / (1,003 дюйма × π) = 36,57 об / мин или 0,6 об / с.

Чтобы определить угловую скорость, ускорение и время, мы делаем упрощающее предположение, что для достижения постоянной скорости требуется 1 линейный дюйм. Затем мы определяем соответствующую длину дуги для поворотной системы, которая составляет 1 дюйм./ π = 0,3183 дюйма. Формула для определения угла дуги взята из Справочника по машинному оборудованию . Чтобы использовать его, мы сначала определяем радиус шкива, 1,003 / 2 = 0,5015. Используя радиус шкива и соответствующую длину дуги, мы получаем угол дуги (57,296 × 0,3183) / 0,5015 = 36,3655 десятичных градусов или 0,6347 радана. Здесь 57,296 - это константа из Справочника по машинному оборудованию .

Чтобы определить конечную угловую скорость, мы разделим линейную скорость на радиус шкива, 1,9206 дюймов / 0,5915 дюйма.= 3,8297 рад / сек. Чтобы определить окончательное угловое ускорение, мы используем соотношение для ускорения

а = В 2 / 2θ

, где θ = угол дуги и V = линейная скорость: (3,8297 рад / с 2 ) / (2 × 0,6347) = 11,5540 рад / с. 2

Окончательное угловое время или время, необходимое для достижения скорости, определяется соотношением t2 = 2θ / ω. Решение относительно t дает √ ((2 × 0,6347 рад) / 11,554 рад / сек 2 ) = 0,3315 сек.

Конечно, двигатель должен обеспечивать больший крутящий момент, если системе требуется более высокая скорость ускорения или более короткая дистанция разгона.Чем больше крутящий момент доступен, тем быстрее происходит ускорение для достижения заданной скорости.

Далее идет расчет инерции нагрузки. При перемещении реальных объектов, а не только теоретических примеров, нагрузка на двигатель - это больше, чем просто нагрузка, создаваемая перемещаемым объектом. Он также состоит из нагрузки, состоящей из шкивов, ремней, муфт, валов, устройств натяжения ремня и любого другого объекта между двигателем и перемещаемым объектом. Чтобы правильно рассчитать двигатель, вы должны определить общую инерцию всех этих компонентов, когда они действуют на вал двигателя.В этой задаче иногда может быть проще использовать фактический вес (преобразованный в массу) объектов, чем рассчитывать требования к инерции.

В нашем примере, скажем, система состоит из: нагрузки на 96,0 унции, двух шкивов по 1,0 унции каждый и ремня на 0,8 унции. Используя общее уравнение для инерции I = mr 2 , где m = масса и r = расстояние до оси вращения, тогда общая инерция двигателя, I = (96 унций × (0.5015 дюймов) 2 ) + (0,8 унции × (0,5015 дюйма) 2 ) + ((1 унция × 0,50152 дюйма) × 2) = 24,8484 унции на дюйм. 2

Далее следует рассмотрение трения. Скажем, в этом примере вы используете обычную конфигурацию, состоящую из двух направляющих с четырьмя опорами каретки, несущими нагрузку. Каждая из четырех подушек каретки имеет коэффициент трения 0,17. Сила трения, F = мкН, где μ = коэффициент трения и Н, = сила, перпендикулярная поверхности.В этом случае N = просто масса груза. Таким образом, соотношение уменьшается до F = (96 унций × (4 × 0,17) = 65,28 унций. Это соотношение, в свою очередь, умножается на расстояние до оси вращения: 65,28 унций × 0,5015 дюйма = 32,738 унций на дюйм.

Чтобы определить общий крутящий момент, мы сначала определяем крутящий момент, необходимый для ускорения. Первым шагом является преобразование полной инерции из унций-дюймов2 в унций-дюймов-сек2. Это простое преобразование, которое состоит из умножения общей инерции на коэффициент, считанный из таблицы преобразования инерции / крутящего момента, доступной из различных источников: 24.8484 унций в дюймах. 2 × 0,00259 = 0,0643573 унция-дюйм-сек 2 . Затем это число умножается на угловую скорость и делится на время, необходимое для достижения этой скорости: (0,0643573 унций-дюймов-сек 2 × 3,8297 рад / сек) / 0,3315 сек = 0,7435 унций-дюймов. Наконец, мы добавляем силу, необходимую для преодоления трения: 0,7435 унций на дюйм. + 32,738 унций = 33,482 унций на дюйм. Таким образом, большая часть крутящего момента для ускорения необходима для преодоления трения.

Процесс определения крутящего момента, необходимого для постоянной нагрузки, аналогичен.Единственное различие в уравнении состоит в том, что вместо угловой скорости используется вычисленная ранее линейная скорость, а деление производится на время распыления, также рассчитанное ранее, а не на время ускорения. Это дает (0,0643573 унций-дюймов-сек 2 × 1,9206 дюймов в секунду) / 9,372 секунды = 0,0132 унций-дюймов. К этому мы еще раз добавляем силу, необходимую для преодоления трения: 0,0132 унции на дюйм. + 32,738 унций = 32,751 унций на дюйм. И снова большая часть крутящего момента идет на преодоление трения. Общий крутящий момент - это просто сумма крутящего момента, необходимого для ускорения и выдерживания постоянной нагрузки: 33.482 + 32,751 = 66,233 унций на дюйм.

Следует отметить, что крутящий момент для ускорения не всегда будет примерно таким же, как крутящий момент для постоянной нагрузки, как в этом случае. Не думайте, что вы можете просто удвоить крутящий момент для постоянной нагрузки и удовлетворить требования к общему крутящему моменту.

Определение размера
В этом примере не учитывался момент торможения. Это не требуется при решении для максимального крутящего момента, если он не превышает крутящий момент, необходимый для ускорения. Еще один совет: не используйте удерживающий момент для определения размера двигателя.Удерживающий момент показывает, сколько двигатель выдержит при 0 об / мин.

Как только этот анализ приводит к конкретному двигателю, разработчик должен вернуться и добавить инерцию двигатель-ротор к расчету и пересчитать, чтобы убедиться, что общий требуемый крутящий момент находится внутри кривой зависимости крутящего момента от скорости. Если нет, ситуация требует двигателя большего размера. Пока требуемый крутящий момент и скорость поддерживаются ниже профиля двигателя (с коэффициентом безопасности), все другие проблемы не имеют значения.

Еще один момент, о котором следует помнить: боковая нагрузка (радиальная нагрузка) и вылет устанавливаются производителем двигателя. Их нельзя превышать. Это приведет к преждевременной поломке двигателя. Наконец, когда двигатель установлен, лучше всего эмпирически измерить фактический крутящий момент, необходимый для перемещения нагрузки, и найти боковую нагрузку на двигатель.

Обычной практикой является включение фактора безопасности при выборе двигателя для учета невидимых проблем. Например, расчеты, требующие 66 унций-дюйм.двигатель может привести к использованию следующего размера, 100 унций-дюйм. двигателя, чтобы обеспечить коэффициент безопасности 1,7. Общие коэффициенты безопасности находятся в диапазоне от 1,5 до 2,0.

Эмпирические измерения могут подтвердить расчеты. В приведенном выше примере простая рыбья чешуя может дать показание силы при испытании на растяжение, чтобы определить величину силы, необходимую для перемещения груза.

Одним из факторов, который стоит учитывать, является отношение инерции нагрузки к ротору. Эта сущность имеет тенденцию быть важной, когда двигатель должен ускоряться с некоторой точностью или быстро останавливаться.По сути, это соотношение того, насколько быстро двигатель будет ускорять или замедлять свою собственную массу. Это, в свою очередь, влияет на точность положения вала двигателя.

Baldor Electric Co. рекомендует поддерживать отношение нагрузки к инерции ротора ниже 5: 1. Если нет никаких требований к точности, кроме пуска или останова двигателя, разработчикам нужно только сделать так, чтобы требования к скорости и крутящему моменту попадали в профиль зависимости скорости от крутящего момента с допустимым коэффициентом безопасности. Если отношение инерции ротора к нагрузке слишком велико, проблема будет в перерегулировании или занижении положения остановки.Вал может даже колебаться вперед и назад, пока не займет правильное положение.

Таким образом, потребность в точности или ее отсутствие определяет, должна ли инерция нагрузки к ротору быть важным параметром конструкции. Система с соотношением 1: 1 будет иметь оптимальную точность. Система с соотношением 2: 1 или хуже будет хуже.

В качестве примера рассмотрим момент инерции из предыдущего примера и двигатель, имеющий инерцию ротора 0,00143 унций-дюйм-сек. 2 . Мы преобразуем в те же единицы (используя информацию из широко доступных таблиц), чтобы найти соотношение: 0.00143 унций-дюймов-сек 2 × 386 дюймов в секунду 2 = 0,55198 унций-дюймов. 2 Затем 24,8484 унции дюйма 2 / 0,55198 унции дюйма 2 = 45. Таким образом, соотношение будет 45: 1.

При необходимости, простым решением для снижения передаточного числа является использование двигателя с большей инерцией ротора (больший вал) или добавление редуктора, чтобы максимально соответствовать нагрузке и инерции ротора. Использование редуктора снизит скорость выходного вала на редукторе и увеличит крутящий момент в соответствии со значением передаточного числа.Одним из многих преимуществ редукторов является то, что они могут выдерживать более высокие радиальные нагрузки, чем это было бы возможно, просто установив устройство непосредственно на вал двигателя.

Коробки передач

обладают значительным преимуществом, поскольку они влияют на коэффициент инерции пропорционально квадрату передаточного числа коробки передач. Таким образом, чтобы определить, какой размер редуктора необходим, мы берем √ (24,8484 унций на дюйм 2 ) / (0,55198 унций на дюйм 2 ) = 6,7. Это означает, что передаточное число 6,7: 1 округлено до 7: 1. Напомним, что с редуктором крутящий момент увеличивается, а частота вращения выходного вала падает вместе с передаточным числом.Теперь вы можете подобрать редуктор к двигателю, рассчитав его дюйм. × 1,5 (коэффициент запаса прочности) = 100 унций на дюйм. крутящего момента на выходе редуктора. Это дает 100 унций на дюйм / 7 = 14 унций на дюйм. от двигателя через коробку передач и 37 об / мин × 7 = 259 об / мин от двигателя.

В этом случае частота вращения и крутящий момент больше, чем требуется. Контроллер может точно настроить скорость вала и требования к крутящему моменту для достижения конечных значений.

© 2011 Penton Media, Inc.

Размер двигателя стал проще | Конструкция машины

Уолт Дрибург
Rockwell Automation
Вашингтон, Пенсильвания.

Двигатель, приводящий в движение нагрузку, - это баланс энергии. С одной стороны, механические требования к токарной нагрузке. С другой стороны, это избыточное тепло, которое двигатель генерирует при вращении этой нагрузки. Малогабаритный двигатель, который не может достаточно быстро отводить отработанное тепло, быстро перегорает. Двигатели слишком большого размера остаются холодными, но тратят энергию и деньги на неэффективную работу. Выбрать оптимальный размер так же просто, как выполнить несколько рекомендаций.

ЧТО В НАГРУЗКЕ?
Нагрузки делятся на три категории.Те, которым нужен постоянный крутящий момент , те, где крутящий момент изменяется постепенно, , и те, где крутящий момент изменяется резко .

Двигатели рассчитаны на выходную мощность, которую они могут произвести в течение заданного периода времени без перегрева. Эти характеристики указаны на паспортной табличке двигателя. Производители создают двигатели с разными рабочими циклами, чтобы соответствовать трем категориям нагрузки. Рабочий цикл - это отношение времени, в течение которого двигатель производит номинальную мощность, к общему затраченному времени.Двигатели с рабочим циклом менее 100% должны отключаться на время, указанное в рабочем цикле, для охлаждения после работы. Двигатель с рабочим циклом 50% должен оставаться выключенным в течение того же времени, в течение которого он был включен. Двигатели с рабочим циклом менее 100% также имеют максимальное время работы, например 30 мин. Двигатель с рабочим циклом 50% и временем работы 30 мин означает, что двигатель может работать при номинальной мощности в течение 30 мин. Затем он должен оставаться выключенным не менее 30 минут - в течение 60 минут - перед повторным запуском.

Применения с постоянным крутящим моментом: Для таких машин, как центробежные компрессоры и экструдеры, требуется относительно постоянный крутящий момент. После запуска, разгона и достижения рабочей скорости требуемый крутящий момент изменяется не более чем на несколько процентов. Чтобы рассчитать двигатель для такого применения, сопоставьте номинальную выходную мощность двигателя с крутящим моментом нагрузки, преобразованным в лошадиные силы:

, где T = крутящий момент в фунт-футах.

Не забудьте про рабочий цикл! Эти машины работают постоянно, поэтому выберите для этого типа применения двигатель непрерывного действия.

Приложения с регулируемым крутящим моментом , такие как центробежные насосы и вентиляторы, имеют нагрузку, которая изменяется медленно, часто в диапазоне от 20 до 100%. Двигатель для этих условий рассчитывается на максимальную продолжительную нагрузку, которая обычно имеет максимальную скорость. Важно знать не только пиковое значение, но и его продолжительность. Пиковая нагрузка - это момент, когда двигатель не может поворачивать нагрузку. Двигатель должен быть достаточно большим, чтобы выдерживать пиковую нагрузку, и иметь рабочий цикл, превышающий его продолжительность.

Момент ударной нагрузки может сильно и резко меняться в зависимости от оборудования, такого как пилы, катки и пробивные прессы. По мере увеличения нагрузки двигатель немного замедляется, создавая больший крутящий момент. Если изменение слишком велико, нагрузка может превысить крутящий момент двигателя, что приведет к его остановке. Наиболее важным параметром для этих применений является показатель выхода из строя, а не крутящий момент при полной нагрузке, чтобы машина не остановилась. Так что выбирайте мотор с высоким пробивным моментом.

ОЦЕНКА МОЩНОСТИ
Постоянная нагрузка: Это самый простой случай.Определите нагрузку по паспортной табличке на ведомом агрегате или, если это нецелесообразно, измерьте крутящий момент, необходимый для поворота нагрузки. Выберите двигатель с нагрузкой от 75 до 100% от номинальной мощности двигателя. Когда нагрузка устойчива с длительным рабочим циклом, можно безопасно нагружать двигатель почти до полной нагрузки, в районе 95%. Это оптимизирует эффективность и снизит стоимость двигателя до минимума.

Переменная нагрузка: Чтобы рассчитать двигатель для этих приложений, вы должны знать весь диапазон нагрузок, в котором он будет работать.Обратите особое внимание на пиковую нагрузку и на то, как долго приложение остается на пике. Например, нагрузка насоса может составлять от 20 до 100% в течение его рабочего цикла. Используйте пиковую нагрузку для расчета размера двигателя, потому что двигатель должен выдерживать пиковые нагрузки без перегрева.

ЗА ПРЕДЕЛАМИ
Факторы обслуживания двигателя являются факторами безопасности. Они показывают, насколько мощность двигателя может быть превышена на короткие периоды без перегрева. Например, двигатель B стандартной конструкции с коэффициентом использования 1.15 может работать на 15% больше номинальной мощности без перегрева. Это важно для двигателей, у которых нагрузки различаются и максимальный крутящий момент может немного превышать номинальный. Однако, поскольку коэффициенты обслуживания являются запасом прочности, их следует использовать с осторожностью. Двигатель, который постоянно работает выше своей номинальной мощности, будет иметь короткий срок службы.

Для переменных нагрузок рассчитайте среднеквадратичную требуемую мощность в лошадиных силах и установите двигатель таким образом, чтобы нагрузка находилась в пределах от 75 до 100% мощности двигателя.

Пусковой крутящий момент, также известный как крутящий момент заблокированного ротора, создается, когда на двигатель подается питание, а ротор еще не вращается.Пусковой крутящий момент должен превышать крутящий момент нагрузки, чтобы двигатель разгонял нагрузку.

Крутящий момент - это крутящий момент, доступный при ускорении нагрузки и увеличении оборотов двигателя. Двигатель остановится, если нагрузка превысит это значение. Обратите внимание, что это значение меньше пускового момента.

Пробойный крутящий момент - это максимальный крутящий момент, который двигатель может создать на полной скорости.

Крутящий момент при полной нагрузке - это максимальный крутящий момент, который двигатель может выдерживать на рабочей скорости без перегрева.

НАЧАТЬ
Инерция - это нагрузка, которую необходимо преодолеть. Двигатель должен иметь возможность запускать нагрузку с неподвижного состояния, разгонять ее до рабочей скорости, а затем продолжать прикладывать крутящий момент, достаточный для поддержания скорости. Во время этой фазы запуска ток в пять-семь раз больше, чем требуется при полной нагрузке.

Процесс преодоления высоких инерционных нагрузок при запуске приводит к сильному нагреву. Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) определила четыре типа конструкции двигателей, обозначенных буквами A, B, C и D.Типы конструкции определяют различные параметры запуска и эксплуатации двигателя, помогая определить, с какой нагрузкой двигатель может справиться. Двигатели типа A хорошо работают с приложениями с более постоянным крутящим моментом и низкой инерцией. Двигатели типа A имеют пусковой ток от среднего до высокого, что приводит к быстрому нагреву. Высокий пусковой момент двигателей конструкции D справляется с очень высокоинерционными нагрузками с меньшим пусковым током, сводя к минимуму тепловыделение в двигателе во время пуска. Но более низкий пусковой ток означает, что двигатели типа D проскальзывают больше, чем двигатели типа A.Двигатели типа D проскальзывают от 5 до 13% по сравнению с проскальзыванием менее 5% для типов от A до C. Промышленным стандартом является двигатель типа B с его нормальным пусковым моментом и низким пусковым током. Как отраслевой стандарт, это обычно лучший экономичный выбор.

НЕ ЗАПУСКАЙТЕ ЦИКЛ
Непрерывный режим - самый простой случай. Он начинается с запуска, за которым следуют длительные периоды стабильной работы, когда выработка и рассеивание тепла стабилизируются, а затем заканчивается отключением.Двигатели в этих приложениях могут работать с номинальной мощностью или близкой к ней, потому что повышение температуры контролируется.

Прерывистый режим - более сложная проблема. Опять же, главный злодей - тепло. Как и при посадке коммерческих самолетов, срок службы двигателя тесно связан с количеством запусков, которые он совершает, потому что он должен выдерживать тепло, выделяемое при запуске. По этой причине двигатели ограничены числом пусков и остановок, которые они могут сделать за час.

Выбор двигателя для прерывистого режима работы предполагает обоснованное предположение.Основное правило гласит, что на каждые 10 ° C более холодные, с которыми работает двигатель, его срок службы удваивается. Таким образом, для максимального срока службы двигатель должен работать при температуре ниже максимальной. Двигатель, рассчитанный только на пиковую нагрузку, может быстро сгореть при прерывистой работе. Однако выбор двигателя большего размера (скажем, 10 вместо 7,5 л.с.) дает большую мощность для частых запусков,

Пусковые качества для четырех основных конструкций двигателей. Конструкция B является универсальным устройством и обычно дешевле.Поскольку пусковой крутящий момент низкий, возможно, он не сможет запустить высокоинерционную нагрузку. Выберите другую конструкцию с адекватным крутящим моментом на низких скоростях.

КОЭФФИЦИЕНТ ВЫСОТЫ
Двигатели, работающие на высотах, значительно превышающих уровень моря, не могут работать с полным коэффициентом полезного использования, потому что на больших высотах воздух менее плотный и также не охлаждается. Уменьшите номинальные параметры двигателя по скользящей шкале, чтобы оставаться в безопасных пределах повышения температуры.Обычно коэффициент обслуживания составляет 1,15 на высоте 3300 футов или ниже. На высоте 9000 футов он снижается до 1,00. Поэтому при выборе следующего двигателя рассчитайте требуемую мощность в лошадиных силах, определите, требуются ли условия для непрерывного или прерывистого рабочего цикла, и выберите лучший тип конструкции от A до D для типа нагрузки, которую будет приводить двигатель.

СВЯЗАТЬСЯ С

Национальная ассоциация производителей электрооборудования , (703) 841-3200, nema.org
Rockwell Automation , (414) 212-5200, rockwellautomation.com

Максимальное количество пусков для выбранных двигателей
л.с. ДВУХПОЛЮСНЫЙ (3600 об / мин) ЧЕТЫРЕ ПОЛЮСА (1800 об / мин)
А B С А B С
5 8.1 5,7 83 16,3 27 43
10 6,2 11 92 12,5 51 46
20 4,8 21 110 9,6 99 55
50 3.4 39 145 6,8 232 72
100 2,6 92 110 5,2 441 110
A = Максимальное количество пусков в час
B = Максимальное произведение пусков в час
C = Минимальное время отдыха между пусками, в секундах

Электроприводы - Основы электрических машин

  • Работа двигателя
  • Майкл Фарадей показал, что прохождение тока через проводник, свободно подвешенный в фиксированном магнитном поле, создает силу, которая заставляет проводник перемещаться через это поле.
    И наоборот, если ограничен проводник, а не магнит, то магнит, создающий поле, будет перемещаться относительно проводника.

    В более общем смысле сила, создаваемая током, известная теперь как сила Лоренца, действует между проводником тока и магнитным полем или магнитом, создающим поле.

    Величина силы, действующей на проводник, определяется по формуле:

    F = BLI

    Где F - сила, действующая на проводник, L - длина проводника, а I - ток, протекающий через проводник

  • Действие генератора
  • Фарадей также показал, что верно и обратное - перемещение проводника через магнитное поле или перемещение магнитного поля относительно проводника вызывает прохождение тока в проводнике.

    Величина создаваемой таким образом ЭДС определяется как:

    E = BLv

    Где E - ЭДС генератора (или обратная ЭДС в двигателе), а v - скорость проводника через поле

  • Альтернативное моторное действие (интерактивные поля)
  • Другая форма движущей силы, которая не зависит от силы Лоренца и протекания электрического тока, в принципе может быть получена из чисто притягивающей (или отталкивающей) магнитной силы, действующей на магнит или на магнитно-восприимчивые материалы, такие как как железо, когда их помещают в поле другого магнита.Примером может служить движение стрелки компаса в присутствии магнита. Однако на практике по крайней мере один магнит, создающий поле, должен быть электромагнитом, чтобы получить необходимый контроль магнитного поля для достижения устойчивого движения, а также практических уровней крутящего момента.

    Бесщеточные двигатели постоянного тока и реактивные двигатели зависят от этого явления, известного как «реактивный момент», поскольку в роторе не протекает электрический ток. Вращательное движение достигается путем последовательной пульсации полюсов статора для создания вращающегося магнитного поля, которое увлекает за собой движущийся магнит.

    В асинхронных двигателях переменного тока вращающееся поле получается другим способом, и основное действие двигателя зависит от силы Лоренца, однако синхронные двигатели переменного тока имеют элементы магнитного ротора, которые вращаются синхронно с вращающимся полем, как в бесщеточном двигателе постоянного тока. .

    • Момент сопротивления
    • Крутящий момент создается за счет реакции между магнитными полями.Рассмотрим небольшой стержневой магнит в поле другого большего магнита, такого как зазор между полюсами подковообразного магнита или одной из пар полюсов электродвигателя. (См. Схему реактивного двигателя). Когда стержневой магнит выровнен с полюсами большого магнита, его поле будет соответствовать внешнему полю. Это положение равновесия, и стержень не будет испытывать никаких усилий, чтобы переместить его. Однако, если стержень не совмещен с полюсами, либо повернут, либо смещен, он будет испытывать силу, возвращающую его в соответствие с внешним полем.В случае бокового смещения сила уменьшается с увеличением расстояния, но в случае вращения сила увеличивается, достигая максимума, когда стержень находится под прямым углом к ​​внешнему полю. Другими словами, крутящий момент на магните является максимальным, когда поля ортогональны, и нулевым, когда поля выровнены.

      • Выступающие полюса
      • Двигатели, зависящие от реактивного момента, обычно имеют выступающие полюса.Это делается для того, чтобы сконцентрировать поток в дискретных угловых секторах, чтобы максимизировать и сфокусировать выравнивающую силу между полями.

    • Крутящий момент от вращающихся полей
    • В двигателях, которые зависят от вращающихся полей, таких как асинхронные двигатели, бесщеточные двигатели постоянного тока и реактивные двигатели, мгновенный крутящий момент на роторе зависит от его углового положения относительно углового положения магнитной волны. Хотя магнитная волна пытается подтянуть полюса ротора в соответствии с магнитным потоком, всегда будут инерция и потери, сдерживающие ротор.

      • Накладка
      • Из-за трения, сопротивления воздуха и других потерь ротор асинхронного двигателя вращается с меньшей скоростью, чем вращающееся поле, что приводит к угловому смещению между вращающейся магнитной волной и вращающимся полем, связанным с полюсами ротора. Разница между скоростью магнитной волны и скоростью ротора называется «скольжением», а крутящий момент двигателя пропорционален скольжению.

      • Угол крутящего момента
      • Даже в синхронных двигателях, в которых ротор вращается с той же скоростью, что и магнитная волна, из-за потерь, указанных выше, полюса ротора никогда не достигнут полного совпадения с пиками магнитной волны, и по-прежнему будет смещение между вращающаяся магнитная волна и вращающееся поле. Иначе бы не было крутящего момента. Это смещение называется «углом крутящего момента». Крутящий момент двигателя равен нулю, когда угол крутящего момента равен нулю, и максимален, когда угол крутящего момента равен 90 градусам.Если угол крутящего момента превышает 90 градусов, ротор выйдет из синхронизма и остановится.

  • Электрические машины
    Большинство продаваемых сегодня электрических машин (двигателей и генераторов) по-прежнему основаны на силе Лоренца, и их принцип действия можно продемонстрировать на примере ниже, в котором однооборотная катушка, по которой проходит электрический ток, вращается в магнитном поле. поле между двумя полюсами магнита.
  • Для многооборотных катушек эффективный ток составляет NI (ампер-витков), где N - количество витков в катушке.

    Если на катушку подается ток, машина действует как двигатель. Если катушка вращается механически, в катушке индуцируется ток, и машина, таким образом, действует как генератор.

    Во вращающихся машинах вращающийся элемент называется ротором или якорем, а неподвижный элемент - статором.

  • Действие и реакция
  • На практике эффекты двигателя и генератора имеют место одновременно.

    Прохождение тока через проводник в магнитном поле заставляет проводник перемещаться через поле, но как только проводник начинает двигаться, он становится генератором, создающим ток через проводник в направлении, противоположном приложенному току. Таким образом, движение проводника создает «обратную ЭДС», которая противодействует приложенной ЭДС.

    И наоборот, перемещение проводника через поле вызывает прохождение тока через проводник, который, в свою очередь, создает силу на проводнике, противодействующую приложенной силе.

    Фактический ток, протекающий в проводнике, определяется по формуле:

    I = (V - E)

    R

    Где В, - приложенное напряжение, E - обратная ЭДС и R - сопротивление проводника (якоря двигателя)..

  • Уравнение ЭДС
  • Из вышесказанного, обратная ЭДС в электродвигателе равна приложенному напряжению за вычетом падения напряжения на якоре.

    E = V - RI

    Это известно как «Уравнение ЭДС двигателя».

    Падение напряжения на аматуре RI иногда называют Net Voltage

    .

  • Уравнение мощности
  • Умножение напряжения на ток якоря для получения мощности дает следующее соотношение:

    P = EI = VI - I 2 R

    Это показывает, что механическая мощность, передаваемая двигателем, равна обратной ЭДС, умноженной на ток якоря, ИЛИ электрическая мощность, подаваемая на двигатель, за вычетом потерь I 2 R в обмотках.(Без учета потерь на трение).

    Это известно как «Уравнение мощности двигателя».

  • Рабочее равновесие под нагрузкой
  • Эффекты «Действие и реакция», описанные выше, обеспечивают важный автоматический механизм саморегулирующейся обратной связи в двигателях постоянного и переменного тока для адаптации к изменениям приложенной нагрузки. По мере увеличения нагрузки на двигатель он имеет тенденцию замедляться, уменьшая обратную ЭДС.Это, в свою очередь, позволяет протекать большему току, создавая больший крутящий момент, чтобы приспособиться к увеличенной нагрузке, пока не будет достигнута точка баланса или равновесия. Таким образом, двигатель установит скорость, соответствующую требуемому крутящему моменту. См. Также раздел "Управление мощностью" ниже.

  • Магнитные поля
    Магнитное поле двигателя создается статором, и в приведенном выше примере статор представляет собой постоянный магнит, однако в большинстве электрических машин магнитное поле создается электромагнитно с помощью катушек, намотанных вокруг полюсов статора.Обмотки статора также называют обмотками возбуждения, а двигатель - «возбужденным от возбуждения».
    Ротор обычно наматывается на железный сердечник для повышения эффективности магнитной цепи машины.
    • Магнитные цепи
      В случае электрических машин магнитная цепь - это путь магнитного потока через корпус статора, через воздушный зазор, через ротор и обратно через воздушный зазор в статор.Длина l этого пути известна как средняя длина магнитного пути MMPL
      Магнитные цепи предназначены для создания максимально возможного магнитного потока и его концентрации в воздушном зазоре между ротором и статором, через который движутся катушки. Поток Φ измеряется в Webers
      . Плотность потока B измеряется в теслах и определяется как магнитный поток Φ на единицу площади A .Таким образом, B = Φ / A , где A - это площадь, через которую проходит поток.

    • Из приведенных выше уравнений видно, что крутящий момент, создаваемый электродвигателем, или ЭДС, создаваемая генератором, прямо пропорциональны плотности магнитного потока B в области, окружающей движущиеся электрические проводники, и для эффективных машин, B должно быть как можно выше.

    • Магнитодвижущая сила (MMF)
      Магнитный поток, возникающий в магнитной цепи, пропорционален создаваемой магнитодвижущей силе (МДС). Для электромагнита MMF - это эффективный ток в намагничивающей катушке, измеренный в амперах витков NI , и, как указано выше, это фактический ток в I , умноженный на количество витков N в катушке.
      Таким образом, MMF = NI = Φ X R , где R - это сопротивление магнитной цепи.Сопротивление - это внутреннее сопротивление материала магнитной цепи созданию магнитного потока через него. (Для железа сопротивление очень низкое. Для воздуха оно очень высокое)
      Это уравнение для потока в магнитных цепях аналогично закону Ома для тока в электрических цепях, в котором:
      ЭДС = I X R , где R - это сопротивление электрической цепи.
      Поскольку сопротивление воздушного зазора между статором и ротором очень велико, воздушный зазор должен быть как можно меньше, чтобы свести к минимуму количество ампер-витков, необходимых для создания желаемой плотности магнитного потока.
    • Магнитная сила (H) , также называемая силой магнитного поля
    • Напряженность магнитного поля H составляет MMF на единицу длины в магнитной цепи. Таким образом:

      H = NI

      л

      Магнитодвижущая сила является причиной магнитного поля, магнитная сила - следствием.

    • Плотность потока (B) и Магнитная проницаемость )
    • Для однородных полей плотность потока, связанная с магнитной силой, пропорциональна напряженности поля и определяется по формуле:

      B = µ 0 µ r H

      где

      µ 0 - это магнитная постоянная или проницаемость свободного пространства.

      µ r - относительная проницаемость магнитного материала.

      К сожалению, зависимость становится нелинейной по мере увеличения плотности потока и насыщения магнитного материала. Затем поток, создаваемый увеличением магнитного поля, уменьшается и выравнивается, а относительная проницаемость µ r стремится к 0.

    • Насыщенность
    • Из вышеизложенного можно видеть, что увеличение MMF (ампер-витков) в магнитной цепи увеличивает поток через цепь, но есть предел плотности потока, который может быть создан в магнитных материалах, таких как железо, когда материал называется быть насыщенным.Выше этой точки требуется все больше и больше MMF для создания все меньшего и меньшего потока. Другими словами, сопротивление резко возрастает, когда материал насыщается.

      Для максимальной эффективности электрические машины обычно рассчитаны на работу чуть ниже точки насыщения.

    • Магнитные полюса
      Электрические машины могут иметь несколько пар полюсов. Многополюсные машины обычно обеспечивают более эффективные магнитные цепи и более плавные характеристики крутящего момента.

  • Коммутация
  • Соединение с подвижной катушкой в ​​базовой машине, показанной выше, осуществляется через угольные щетки, опирающиеся на пару контактных колец, по одному на каждом конце катушки.

    Если машина используется в качестве генератора, направление генерируемого тока будет меняться каждые полцикла, поскольку плечо катушки последовательно проходит через противоположные полюса.Если требуется однонаправленный ток, контактные кольца разъединяются и соединяются между собой так, что в каждом полупериоде ток снимается с чередующихся плеч катушки. Этот простой механизм переключения называется коммутатором.

    Аналогично, когда машина используется в качестве двигателя постоянного тока, коммутатор переключает напряжение питания постоянного тока на чередование плеч катушки каждый полупериод для достижения однонаправленного вращения.

    Таким образом, во всех машинах постоянного тока с фазным ротором, как в двигателях, так и в генераторах, ток в обмотках ротора является переменным, и именно коммутатор обеспечивает соответствующий вход или выход постоянного тока.Однако есть некоторые заметные исключения. Первые в мире двигатели и генераторы, изобретенные Фарадеем, были униполярными или униполярными машинами, в проводниках которых протекал однонаправленный ток. Двигатель Фарадея был лабораторным диковинным предметом, не имеющим практического применения, но его так называемая динамо-машина «Диск Фарадея» могла генерировать полезный ток.

    На протяжении более 100 лет механическая коммутация была единственным практическим способом переключения направления тока, однако с 1970-х годов наличие мощных полупроводников сделало возможной электронную коммутацию.

    В машинах переменного тока можно избежать сложностей коммутации, поскольку ток может индуцироваться в обмотках ротора за счет действия трансформатора с обмотками статора, устраняя необходимость в прямых соединениях между линией питания и вращающимися обмотками. См. Асинхронные двигатели.

    Поскольку коммутатор по сути является механическим переключателем, быстро замыкающим и размыкающим сильноточную цепь, переключатель склонен к искрообразованию и возникновению радиочастотных помех (RFI), которые могут нарушить работу других электронных схем, находящихся поблизости.

    В очень больших двигателях склонность к искрообразованию можно уменьшить путем добавления «межполюсных» или «коммутирующих полюсов», узких вспомогательных обмоток на полпути между основными полюсами статора. Они соединены последовательно с обмотками ротора и создают MMF, равную и противоположную MMF ротора, так что эффективный магнитный поток между главными полюсами равен нулю. Коммутация предназначена для того, чтобы происходить в тот момент, когда ток проходит через ноль между отрицательным и положительным полупериодами, и это происходит, когда ротор находится посередине между основными полюсами.За счет нейтрализации потока в этой области уменьшается вероятность искрения.

  • Эволюция
  • Самые ранние электрические машины зависели от постоянных магнитов для создания магнитного поля, однако лучшие магнитные материалы, доступные в то время, были способны создавать только очень слабые поля, что ограничивало потенциальные применения машин до лабораторных демонстраций. В конце концов стало понятно, что гораздо более сильные магнитные поля могут быть созданы с помощью электромагнитов, питаемых от приложенного или генерируемого сетевого напряжения.Это позволило конструировать гораздо более мощные машины, дающие возможность разработки практических приложений. Достижения в области магнитных материалов привели к созданию гораздо более мощных постоянных магнитов, позволяющих использовать их в практических машинах, упрощая конструкцию машины за счет исключения одного набора обмоток. В то же время в машины встроены многие функции, такие как энкодеры, тахогенераторы, термовыключатели, тормоза и вентиляторы. См. Также Контроллеры

    .
  • Крутящий момент
  • Вообще говоря, крутящий момент, создаваемый двигателем, пропорционален потребляемому им току, а также потоку в воздушном зазоре.

    T = K 1 I B

  • Скорость
    • Двигатели постоянного тока
    • В двигателях постоянного тока скорость вращения пропорциональна приложенному напряжению, и нормальный метод управления скоростью заключается в изменении входного напряжения.

      N = K 2 V

      Б

      Однако скорость также обратно пропорциональна потоку в воздушном зазоре.Это означает, что скорость увеличивается по мере уменьшения магнитного потока, создаваемого катушками возбуждения. Теоретически скорость может стремиться к бесконечности, если ток в катушке возбуждения будет удален, хотя двигатель, скорее всего, будет разрушен до того, как это произойдет. На практике ограниченное увеличение скорости может быть получено за счет контролируемого уменьшения тока возбуждения. Но обратите внимание на приведенное выше уравнение крутящего момента, что уменьшение тока возбуждения также снижает крутящий момент. Этот метод управления скоростью называется « Ослабление поля »

    • Двигатели переменного тока
    • В двигателях переменного тока скорость пропорциональна частоте приложенного напряжения и обратно пропорциональна количеству магнитных полюсов.

      N = K 3 f

      п.

  • Крутящий момент - Частота вращения
  • Двигатели

    постоянного тока развивают максимальный крутящий момент при нулевой скорости или когда они остановлены (когда они потребляют максимальный ток), и крутящий момент линейно падает с увеличением скорости, достигая нуля, когда обратное напряжение, генерируемое вращающимися катушками в магнитном поле ( обратная ЭДС) равна приложенному напряжению.

    Для двигателей переменного тока пусковой момент при нулевой скорости может составлять примерно от 70% до 90% от максимального значения, возрастая до пика при увеличении скорости, а затем резко снижаясь до нуля, когда двигатель приближается к синхронной скорости. См. Примечание о синхронных двигателях.

    (Характеристики крутящего момента и скорости электродвигателей отличаются от двигателей внутреннего сгорания, крутящий момент которых очень низкий на низких скоростях, обычно останавливается ниже 800 об / мин, но увеличивается с увеличением скорости до пика при падении примерно 80% максимальной скорости. отключается лишь незначительно при достижении максимальной скорости.)

  • Пуск
  • Некоторые конструкции двигателей не являются самозапускающимися в своей базовой конфигурации, но они обычно включают конструктивные изменения, позволяющие самозапускаться, так что пользователь может не осознавать проблему.

  • Управление мощностью
  • Выходная мощность двигателя прямо пропорциональна его скорости.
    В выходная мощность P в Вт определяется по формуле:

    P = ωT

    Где ω - скорость в радианах в секунду, а T - крутящий момент в Ньютон-метрах

    ИЛИ

    P = 2π NT = NT

    60 9.55

    Где N - скорость в оборотах в минуту (об / мин)

    ПРИМЕЧАНИЕ : Это соотношение показывает, что для заданной мощности скорость уменьшается с увеличением нагрузки или крутящего момента и наоборот. В некотором смысле это эквивалентно тому, что происходит в механической коробке передач, и соответствует рабочему равновесию, упомянутому выше.

  • Максимальная мощность
  • Максимальная мощность, которую может выдержать двигатель, определяется его максимально допустимой температурой.Допустимая мощность может быть увеличена за счет использования материалов, способных выдерживать более высокие температуры, в частности, для изоляции обмоток, или путем обеспечения принудительного охлаждения, которое снижает температуру двигателя при заданном потреблении тока.

  • Угловая мощность
  • Угловая мощность - это альтернативный способ определения мощности двигателя, который некоторые люди считают полезным для сравнения машин.

    Это просто произведение максимального крутящего момента двигателя и максимальной скорости, которую он может достичь.Поскольку максимальный крутящий момент редко, если вообще возникает, возникает одновременно с максимальной скоростью, фактическая передаваемая мощность машины всегда будет меньше угловой мощности.

    В двигателях постоянного тока предел коммутации устанавливается способностью сегментов коммутатора и щеток выдерживать высокие напряжения (ограничение скорости) и большие токи (ограничение крутящего момента).

    Отметим также, что при высоких напряжениях и токах может потребоваться принудительное охлаждение.

  • Охлаждение
  • Допустимая мощность электрической машины ограничена максимально допустимой температурой ее обмоток.

    Для двигателей большей мощности требуются более высокие магнитные поля, и ток, необходимый для обеспечения более высокой плотности магнитного потока, линейно увеличивается с размером двигателя. Однако площадь поперечного сечения медного кабеля, необходимая для протекания тока, увеличивается пропорционально квадрату тока.

    Допустимая мощность может быть увеличена за счет использования изоляции, которая может выдерживать более высокие температуры, или путем обеспечения принудительного охлаждения для отвода тепла от обмоток. Принудительное охлаждение обычно не требуется для машин с дробной мощностью, но более мощные встроенные двигатели в лошадиных силах обычно имеют встроенный охлаждающий вентилятор, который нагнетает воздух через машину.Принудительное воздушное охлаждение может быть эффективным в машинах мощностью до 50 мегаватт, но более крупные машины с номинальной мощностью в несколько мегаватт, используемые в электроэнергетике, должны прибегать к жидкостному охлаждению, при котором хладагент циркулирует по полым проводникам. Рабочей жидкостью может быть вода, но в самых больших машинах используется водород из-за его малого веса и высокой теплоемкости.

  • Зубчатая передача
  • Для заданного крутящего момента мощность двигателя пропорциональна скорости.Таким образом, низкоскоростные двигатели будут обеспечивать очень низкую мощность. Приложения, требующие высокого крутящего момента на низких скоростях, потребуют очень больших токов и непрактично больших двигателей. Для таких применений лучше подходят более высокоскоростные двигатели с зубчатыми передачами для снижения скорости и увеличения крутящего момента.

  • Размер
  • Размер двигателя определяется крутящим моментом, который он должен передать. Для аналогичных двигателей с аналогичными системами охлаждения крутящий момент двигателя пропорционален объему ротора и, следовательно, общему объему двигателя.

  • КПД
  • Как отмечалось выше, для заданного крутящего момента мощность двигателя пропорциональна скорости, в то время как электрические потери и потери на ветер имеют тенденцию быть примерно постоянными, возрастая относительно медленно. Таким образом, КПД двигателя увеличивается с увеличением скорости.

    КПД также зависит от размера двигателя, поскольку резистивные потери имеют тенденцию быть пропорционально намного выше в устройствах меньшего размера, чем в машинах большего размера, которые могут быть сконструированы с более эффективными магнитными цепями.

  • Зубцы
  • Зубчатость - это резкая неравномерная угловая скорость ротора машины, особенно заметная на низких скоростях в двигателях с небольшим количеством полюсов. Это происходит потому, что ротор имеет тенденцию ускоряться при приближении к полюсам статора и замедляться при выходе из полюсов. Это также заметно при использовании импульсного постоянного тока, если частота сигнала питания слишком мала. Проблема может быть уменьшена за счет использования перекошенных обмоток ротора, а также увеличения количества полюсов в двигателе.

  • Потери
    Потери снижают эффективность машины и обычно приводят к нежелательному нагреву.
    • Потери в меди
      Это тепловые потери I 2 R в результате протекания тока в обмотках. Потери в меди варьируются в зависимости от тока и, следовательно, нагрузки на машину. Потери в железе и другие потери обычно относительно постоянны.
      • Сопротивление обмотки статора
      • Сопротивление обмотки ротора
    • Потери в железе
      Это потери, возникающие в магнитной цепи.
      • Насыщенность
      • Это расточительное использование энергии, связанное с использованием материалов с плотностью потока выше точки насыщения.

      • Гистерезис потери
        Это энергия, необходимая для намагничивания и размагничивания железа в магнитной цепи в каждом машинном цикле. Поскольку потери за цикл фиксированы, они будут увеличиваться в соответствии с частотой.См. Дополнительную информацию о гистерезисе. Для уменьшения этих потерь были разработаны специальные стали с низким гистерезисом.
      • Потери на вихревые токи
        Эти потери возникают из-за нежелательных циркулирующих токов, которые индуцируются в железе магнитной цепи машины. по машинным обмоткам. Их можно свести к минимуму за счет использования в магнитных цепях ламинированного железа вместо твердого железа. Изолирующий оксидный слой на пластинах препятствует протеканию вихревых токов между пластинами.
    • Утечка флюса
    • В практических магнитных цепях не всегда возможно сконцентрировать весь магнитный поток там, где это необходимо для оптимальной магнитной связи и максимального обмена энергией между ротором и статором. Следовательно, часть приложенной энергии теряется.

    • Ветер / трение
    • Это механические потери, возникающие из-за сопротивления движению ротора.

    • Коэффициент мощности
    • Асинхронный двигатель выглядит в линии питания как большой индуктор, и, следовательно, линейный ток отстает от приложенного напряжения. Тогда эффективная мощность двигателя составит VAcos Φ , где V, - приложенное напряжение, A, - протекающий ток и Φ - фазовый угол, на который ток отстает от напряжения.

      CosΦ известен как коэффициент мощности.Когда Φ = 0, ток находится в фазе с напряжением, cosΦ = 1 и потери мощности отсутствуют. Когда Φ = 1, ток отстает от напряжения на 90 °, cosΦ = 0, и на нагрузку не будет подаваться эффективная мощность. Коэффициент (1 - cosΦ ) представляет собой дополнительную мощность, которую машина должна потреблять от источника для обеспечения своей номинальной мощности.

    Как отмечалось выше, из-за реакции системы на приложенную силу все вращающиеся машины одновременно действуют как двигатели и генераторы.В обоих случаях действуют одни и те же электромагнитные силы, и одни и те же уравнения представляют поведение машин в обоих случаях.

    Как и в случае с двигателями, вышеупомянутые принципы могут применяться по-разному. См. Несколько практических примеров в разделе «Генераторы».

    См. Описания и приложения некоторых из самых распространенных типов электрических машин и приводов, доступных сегодня

    (PDF) Многофизический инструмент для определения размеров электрических машин

    Энергия 2020,13, 1651 18 из 19

    Lini Расчетная начальная длина пакета станка (м) [v0] Относительная способность вакуума (м / ч)

    LσИндуктивность утечки (H) [vr] Тензор реактивности среды

    LqQ осевая индуктивность (H) Vd, qd , напряжение оси q (В)

    N Число витков обмотки Vmax Максимально допустимое напряжение (В)

    Nini Расчетное начальное число витков обмотки weСкорость вращения машины (рад / с)

    ncap Слои обмотки Wm Вес двигателя (кг)

    pПары полюсов станка ws Ширина паза (м)

    шт.Потери холостого тока на единицу веса (Вт / кг) ZКоличество проводников на слот

    pe Избыточные потери на единицу веса (Вт / кг)

    Каталожные номера

    1.

    Hoang, K.D .; Аталлах, К. Концепция быстрого определения размеров внутренней машины с постоянными магнитами для тяговых приложений.

    J. Eng. 2019,2019, 3956–3961, DOI: 10.1049 / joe.2018.8169.

    2.

    Zhou, K .; Pries, J .; Хофманн, Х. Вычислительно эффективные трехмерные динамические тепловые модели на основе конечных элементов

    Модели электрических машин. IEEE Trans. Трансп. Electrif. 2015,1, 138–149, DOI: 10.1109 / TTE.2015.2456429.

    3.

    Goss, J .; Wrobel, R .; Меллор, П.; Статон, Д. Проектирование двигателей переменного тока с постоянными магнитами для электромобилей:

    Методология проектирования. В материалах конференции IEEE International Electric Machines and Drives

    2013, IEMDC 2013, Чикаго, Иллинойс, США, 12–15 мая 2013 г .; С. 871–878, DOI: 10.1109 / IEMDC.2013.6556200.

    4.

    Xie, P .; Ramanathan, R .; Вакиль, Г .; Герада, К. Упрощенный подбор размеров аналитических машин для поверхностных

    машин с постоянными магнитами. В материалах конференции IEEE International Electric

    , 2019 г., IEMDC 2019, Сан-Диего, Калифорния, США, 12–15 мая 2019 г .; стр.751–757,

    DOI: 10.1109 / IEMDC.2019.8785167.

    5.

    Wang, Y .; Bonfante, M .; Bianchi, N .; Петрелла Р. Масштабируемость машин с синхронным сопротивлением с учетом тепловых характеристик

    . В материалах Конгресса и выставки IEEE Energy Conversion 2019 (ECCE),

    Балтимор, Мэриленд, США, 29 сентября - 3 октября 2019 г .; С. 1701–1707.

    6.

    Tiegna, H .; Amara, Y .; Баракат, Г. Обзор аналитических моделей электрических машин с постоянными магнитами

    для целей анализа и проектирования.Математика. Comput. Simul.

    2013

    , 90, 162–177, DOI: 10.1016 / j.matcom.2012.12.002.

    7.

    Amrhein, M .; Крейн, П. Моделирование магнитных схем замещения электрических машин для целей проектирования.

    В материалах симпозиума IEEE Electric Ship Technologies Symposium, ESTS 2007, Арлингтон, штат Вирджиния, США, 21–23 мая

    2007; С. 254–260, DOI: 10.1109 / ESTS.2007.372095.

    8.

    Zhou, K .; Ivanco, A .; Филипи, З .; Hofmann, H. Основанная на конечных элементах вычислительно эффективная масштабируемая модель

    электрической машины, подходящая для моделирования и оптимизации электрических силовых агрегатов.IEEE Trans. Инд.

    Прил. 2015,51, 4435–4445, DOI: 10.1109 / TIA.2015.2451094.

    9.

    Ramakrishnan, K .; Stipetic, S .; Гобби, М .; Мастину Г. Оптимальный выбор тяговых двигателей с использованием масштабируемой модели электрической машины

    . IEEE Trans. Трансп. Electrif. 2018,4, 314–321, DOI: 10.1109 / TTE.2017.2750488.

    10.

    Carbonieri, M .; Bianchi, N .; Альберти, Л. Картирование асинхронных двигателей с использованием анализа, ориентированного на поле ротора.

    Метод

    . В материалах Конгресса и выставки IEEE Energy Conversion 2019 (ECCE), Балтимор,

    , Мэриленд, США, 29 сентября - 3 октября 2019 г .; стр.2321–2328.

    11.

    Boglietti, A .; Cavagnino, A .; Staton, D .; Шанель, М .; Мюллер, М .; Mejuto, C. Evolution и современные подходы

    к термическому анализу электрических машин. IEEE Trans. Ind. Electron.

    2009

    , 56, 871–882,

    DOI: 10.1109 / TIE.2008.2011622.

    12.

    Huang, Z .; Márquez-Fernández, F.J .; Loayza, Y .; Reinap, A .; Алакюла М. Динамическое тепловое моделирование и применение

    электрических машин в гибридных приводах.В материалах Международной конференции 2014 г. по электрическим машинам

    , ICEM 2014, Берлин, Германия, 2–5 сентября 2014 г .; Институт электротехники и электроники

    Engineers Inc .: Пискатауэй, Нью-Джерси, США, 2014 г .; С. 2158–2164, DOI: 10.1109 / ICELMACH.2014.6960483.

    13.

    Li, J .; Ni, J .; Сюй, X. Переходная тепловая модель двигателя с сосредоточенными параметрами с учетом температуры и расхода

    Скорость охлаждающей воды; Технические документы SAE; SAE International: Уоррендейл, Пенсильвания, США, 2019; Объем 2019,

    doi: 10.4271 / 2019-01-0890.

    14.

    Kral, C .; Haumer, A .; Ли, С. Практическая тепловая модель для оценки температуры обмотки постоянного магнита и статора

    . IEEE Trans. Power Electron. 2014 г., 29, 455–464, DOI: 10.1109 / TPEL.2013.2253128.

    Мощность на валу электродвигателя

    Мощность обычно указывается в ваттах (Вт) или лошадиных силах (л.с.) . Старая британская единица измерения лошадиных сил равна 746 Вт (0,745 кВт) или 33000 фунт-футов в минуту (или 550 фунтов-футов в секунду ).

    Единица электрической мощности - 1 ватт - равна мощности, производимой электрическим током 1 ампер при разности потенциалов 1 вольт .

    • 1 Вт = 1/746 л.с.
    • 1 л.с. = 746 Вт = 0,76 кВт

    Мощность на валу в ваттах

    Постоянный ток - постоянный ток

    Мощность на валу, получаемая от постоянного тока (DC ) электродвигатель:

    P вал_кВт = η м UI /1000 (1)

    где

    P вал_кВт = мощность на валу 932 кВт

    η м = КПД двигателя

    U = напряжение (В)

    I = ток (А, амперы)

    Переменный ток - AC

    Мощность на валу переменный ток (AC) электродвигатель:

    однофазный

    P вал_кВт = η м UI 9072 9 PF / 1000 (1b)

    , где

    PF = коэффициент мощности

    Двухфазный четырехпроводный

    P вал_кВт = η PF / 103 2 UI (1c)

    Трехфазный

    P вал_кВт = η м 1.73 UI PF / 1000 (1d)

    Мощность на валу, л.с.

    Мощность на валу, выраженная в лошадиных силах:

    P )

    или для двигателя постоянного тока

    P вал_л.с. = (η м UI / 1000) / 0,746

    = UI 2b)

    где

    P вал_лс = мощность на валу (л.с.)

    Пример - Мощность на валу электродвигателя

    Мощность на валу, создаваемая электродвигателем постоянного тока 36 В, 85% КПД и 5 ампер - можно рассчитать в Вт как

    P вал_кВт = 0.85 (36 В) (5 ампер) / 1000

    = 0,153 кВт

    = 153 Вт

    Мощность на валу как л. кВт) / 0,746

    = 0,21 л.5, 2, 3, 5, 7,5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 75, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1250, 1500, 1750, 2000, 2250, 2500, 3000, 3500, 4000

    Номинальное напряжение не более 600 В переменного тока и номинальная частота 50 или 60 Гц .

    Электрическая машина - обзор

    Стандарты I.D

    Электрические машины должны соответствовать стандартам, установленным соответствующими профессиональными организациями. В Соединенных Штатах это Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) или Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) и, если они существуют, Американский национальный институт стандартов (ANSI), работающий по принципу «все включено».Таблички с паспортными данными должны соответствовать Национальному электротехническому кодексу. В частности, электродвигатели, продаваемые в Соединенных Штатах, должны соответствовать публикации стандартов ANSI / NEMA № MG1-1978 и более поздним частичным изменениям. Подобные стандарты преобладают в других странах.

    Стандарты определяют номинальную мощность и скорость, напряжение и частоту. Вращающиеся машины классифицируются по размеру на дробные, интегральные (до 500 л.с. при 3600 об / мин для переменного тока и 1,25 л.с. / об / мин для постоянного тока) и большие машины.Стандарты NEMA определяют следующие мощности: 1, 1,25, 1,5, 2, 2,5, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12,5, 16, 20, 25, 30 и 40 л.с. и 120,115,112,110,18,16, 15,14,13,12,34 и 1 л.с. для двигателей переменного тока малой мощности и 0,5, 0,75, 1, 1,5, 2, 3, 5, 7,5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50 , 60, 75, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450 и 500 л.с. для двигателей переменного тока со встроенной мощностью. Можно видеть, что в каждом классе соотношение между двумя соседними номинальными мощностями уменьшается с увеличением размера. Эта тенденция продолжается и с большими машинами, которые включают 60 рейтингов с коэффициентами, варьирующимися от 1.25 на уровне 100 л.с. до 0,9 на уровне 100 000 л.с. Синхронная скорость определяется количеством пар полюсов, p , которое обычно достигает 4 в двигателях с дробной мощностью, 7 в двигателях со встроенной мощностью, 16 в больших двигателях и 26 в синхронных генераторах с явнополюсными двигателями. Стандартные напряжения следующие: для универсальных и однофазных двигателей 115 и 230 В при 60 Гц и 110 и 220 В при 50 Гц; для трехфазных двигателей: 115, 200, 230, 460, 575, 2300, 4000, 4600, 6600 и 13200 при 60 Гц и 220 и 380 В при 50 Гц.Аналогичные характеристики справедливы для машин постоянного тока, но базовая скорость крупных промышленных двигателей может составлять всего 50 об / мин.

    Установочные размеры стандартизированы на национальном уровне, чтобы обеспечить взаимозаменяемость машин различного производства. Стандартные кадры NEMA обозначаются следующим образом. В машинах с дробной мощностью номер рамы представляет собой высоту H от средней линии вала до основания футов в дюймах, умноженную на 16; в машинах с интегральной мощностью первые две цифры номера рамы равны 4 H , а последующие цифры относятся к расстоянию между осевыми линиями монтажных отверстий в лапах или в основании машины (вид сбоку).После номеров рам идут буквы, обозначающие тип монтажа, или буква T , обозначающая, что рама соответствует стандартам размеров, установленным NEMA в 1964 году.

    Вращающиеся машины обозначаются в соответствии с их применением как генераторы или двигатели и как общие, определенные , или специальные машины. В соответствии с защитой окружающей среды они обозначаются как открытые машины (каплезащищенные, брызгозащищенные, полузащищенные, охраняемые, каплезащищенные, с наружной вентиляцией и трубной вентиляцией) или полностью закрытые машины (невентилируемые, с вентиляторным охлаждением, водонепроницаемые, с трубной вентиляцией, водяные или с масляным охлаждением, водяным или масляно-воздушным охлаждением, воздушно-воздушным охлаждением, охлаждаемым вентилятором и воздушным охлаждением над машиной).Чтобы сделать полностью закрытые машины «взрывозащищенными» и «пыленевоспламеняемыми», требуется специальное усиление рам и специальная фурнитура. Классификация по типу включает индукционные, синхронные и коллекторные машины переменного тока с короткозамкнутым ротором и с фазным ротором, а также серийные, шунтирующие и составные машины постоянного тока.

    Стандартные конструкции также классифицируются по производительности. В случае генераторов это оценивается с точки зрения регулирования напряжения между режимами холостого хода и номинальными условиями, а также соотношением токов возбуждения в условиях холостого хода и короткого замыкания.В случае двигателей важными параметрами являются критические крутящие моменты, такие как пусковой или заблокированный ротор, крутящие моменты втягивания и извлечения для синхронных двигателей, а также крутящие моменты с заблокированным ротором, подъемный или минимальный, и пробой или максимальные крутящие моменты для асинхронные двигатели. Типичные кривые крутящий момент – скорость и ток – скорость для различных классов конструкции NEMA асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором показаны на рис. 3а и 3б соответственно. Мотор класса A является базовой конструкцией с размерами ниже 7,5 и выше 200 л.с. Класс B характеризуется нормальным пусковым моментом, низким пусковым током и малым скольжением.Класс C имеет ротор с двойной обоймой и обеспечивает высокий пусковой момент при низком пусковом токе. В классе D используется ротор с одной клеткой и стержнями с высоким сопротивлением, он обеспечивает еще более высокий пусковой момент при низком пусковом токе, но работает с высоким скольжением и, следовательно, имеет низкую эффективность работы. Типичные зависимости КПД и коэффициента мощности от нагрузки для четырехполюсных двигателей конструкции B показаны на рис. 4a и 4b соответственно, а типичные кривые зависимости коэффициента мощности при полной нагрузке от номинальной мощности в лошадиных силах показаны на рис.5.

    РИСУНОК 3. Типичные характеристики асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. (а) Кривые крутящий момент – скорость; (б) кривые ток – скорость.

    РИСУНОК 4. Типичные кривые КПД (a) и коэффициента мощности (b) в зависимости от нагрузки.

    РИСУНОК 5. Типичные кривые зависимости коэффициента мощности при полной нагрузке от номинальной мощности.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *