Целью расчета является определение параметров устройства защитного отключения электродвигателя при коротком замыкании на корпус в случаях отсутствия наличия повторного заземления. Электродвигатель подключен к трехфазной четырехпроводной электрической сети через систему защитного зануления.

Рисунок 2.2 – Принципиальная (а) и эквивалентная (б) схемы устройства                                                                                      защитного зануления

Т_р – питающий трансформатор;

L₁ – длина магистрального участка сети;

L₂ – длина ответвления;

S_ф – сечения фазных проводов;

S_N – сечения нулевых проводов;

М – электродвигатель;

Р_тр=1000 кВА–мощность трансформатора питающей сети;

R_тр=0,75Ом – сопротивление трансформатора;

R_о=4Ом – сопротивление заземления трансформатора;

R_п=4 Ом – сопротивление повторного заземления нулевого провода питающей сети;

R_ф – полное сопротивление фазных проводов;

R_N – полное сопротивление нулевых проводов;

УЗО – устройство защитного отключения.                     

Исходные данные:

· номинальная мощность электродвигателя Р_ном=15 кВт;

· КПД электродвигателя h=0,875;

· коэффициент мощности электродвигателя cos j=0,8;

· кратность пускового тока I_п/ I_ном=3;

· удельное сопротивление алюминиевых проводов, r=0,028 Ом ×мм²/м.;

· величина фазного напряжения, U_Ф=220 В;

· длина фазного и нулевого проводов, L₁=100 м, L₂=30 м.;

· площадь сечения фазных проводов – S_ф1=50 мм², S_ф2=10 мм²;

^· площадь сечения нулевых проводов S_н1=35 мм², S_н2=6 мм²;

· индуктивное сопротивление петли «фаза-нуль» X_п=0,01 Ом;

· коэффициент тока плавкой вставки k=3;

· коэффициент тока отключ. автомата=1,25;

· сопротивление обмоток трансформатора =0,75/3=0,25 Ом;

· сопротивление заземления, r_o=4 Ом;

· сопротивление повторного заземления, r_п=4 Ом.

· сопротивление тела человека R_ч=1000 Ом.

Определение величины тока срабатывания устройства защитного отключения в системе защитного зануления корпуса электродвигателя [6],[35]

1) Номинальный ток электродвигателя

  I_ном= = =49 А;                             (2.3.1)

2) Расчетный пусковой ток

I_пуск=К × I_н=3·49= 147 A ;                                                                  (2.3.2)

3) Активное сопротивление фазных проводов

R_Ф= R_Ф1+ R_Ф2= r₁ × L₁/ S_Ф1+ r₂ × L₂/ S_Ф2=

=(0,028·100)/50+(0,028·30)/10=0,14 Ом ;                       (2.3.3)

4) Активное сопротивление нулевых проводов

R_Н= R_Н1+ R_Н2= r₁ L₁/ S_н1+ r₂ × L₂/ S_н2=(0,028·100)/35+(0,028·30)/6=0,22 Ом;   (2.3.4)

5) Сопротивление проводов в петле «фаза-нуль»

R_п= R_Ф+ R_н=0,14+0,22=0,36 Ом;                                                    (2.3.5)

6) Ток «короткого замыкания» в петле «фаза-нуль»

I_кз= =220/(0,25+0,36)=360 А;                               (2.3.6)  

7) Выбор защитного отключающего устройства

Т.к. отклонение Iкз/ Iпуск=360/147=2,4 <3, но больше 1,4, то в качестве отключающего устройства выбирается отключающий автомат типа АГ- 2023 с током срабатывания 250А, удовлетворяющий условию Iпуск < Iавт < Iкз/Кавт, т.е. 147А <250А <289А;

К_авт=1,25. Коэффициент надежности автомата

8) Исследование эффективности действия УЗО

Допустимое время срабатывания отключающего автомата без повторного заземления нулевого провода питающей сети составляет:

t_доп=50/ Iтр=50 ×10^-3 R_ч/( I_кз × R_N)=50 ×1000 ×10^-3/(360 ×0,22)=0,6с;            (2.3.7)

При наличии повторного заземления допускаемое время срабатывания увеличивается до t^п_доп

t^п_доп= = =1,2с.   (2.3.8)

Повторное заземление нулевых проводов значительно увеличивает допустимое время между замыканием фазного напряжения на корпус и отключением установки, т.е. снижает опасность электротравмирования.

Вывод - расчетный проект системы зануления отвечает требованиям [6].