Подключение и установка

Номинальный ток нагрузки. Номинальный ток в электротехнике. Автоматические выключатели высокой мощности

Номинальный ток нагрузки. Номинальный ток в электротехнике. Автоматические выключатели высокой мощности

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

Решил написать статью о расчете номинального тока для трехфазного электродвигателя.

Этот вопрос является актуальным и кажется на первый взгляд не таким и сложным, но почему-то в расчетах зачастую возникают ошибки.

В качестве примера для расчета я возьму трехфазный асинхронный двигатель АИР71А4 мощностью 0,55 (кВт).

Если эта ситуация происходит несколько раз, это приведет к отказу двигателя. В компрессоре с трехфазным двигателем его ожог может произойти из-за дисбаланса напряжения, что приведет к повышению температуры. Эта проблема, вызывающая повышение температуры, обычно не обнаруживается в течение длительных периодов времени.

Чтобы рассчитать дисбаланс напряжения, значения напряжения считываются между линиями электропередачи и двигателем. Пример фазового дисбаланса. Увеличение более чем на 2% неприемлемо, и поэтому необходимо будет каким-то образом принять меры, поскольку двигатель будет работать с более высокой температурой, что может привести к его ожогу.

Вот его внешний вид и бирка с техническими данными.



В случае высокого напряжения ситуация различна, основной проблемой является изоляция двигателя, в том случае, если напряжение приложения превышает электрическую прочность изоляции двигателя, это приведет к разрыву диэлектрика, внутренняя дуга в самой слабой части изоляции или в терминалах, вызывая ее отказ или ожог.

Как работает компрессор - Краткое объяснение. Компрессор также называется единицей, потому что это объединение электрической части с механиком, в некоторых частях они также называют компрессор для мотоциклов по той же причине, он работает с электродвигателем, который превращает ротор в эту часть насоса, которая при повороте делает хладагент сжатым и закачивается в конденсатор оборудования, этот процесс может быть выполнен по-разному в зависимости от типа компрессора, который является поршневым, роторным, поддоном, но всегда основан на том же принципе вращения с двигателем ротор, который может быть червяком или коленчатым валом, вращающимся для обеспечения работы насоса и достижения перекачивания хладагента, который сжимается в нем, и вытесняется стороной высокого давления. Где измерять мощность компрессора.

Если двигатель Вы планируете подключать в трехфазную сеть 380 (В), то значит его обмотки нужно соединить по схеме «звезда», т.е. на клеммнике необходимо соединить выводы V2, U2 и W2 между собой с помощью специальных перемычек.


Рекомендуется измерять в кабеле, который подключен к общей клемме компрессора, поскольку ни сила тока стартовой линии, ни линия работы не являются общим потреблением. Это измерение силы тока имеет очень важное значение при проверке оборудования, поскольку изменение любого в отношении того, что указывает компрессор в его пластине, может определить отказ или хорошее функционирование компрессора кондиционера.

Сила тока в инверторных компрессорах отличается от тех, с которыми мы привыкли, поскольку это изменяется в то время, когда это необходимо для увеличения работы в насосе компрессора, так что охлаждение больше, и когда он успел достаточно охладить инверторную систему, частота напряжения ниже, чем потребление тока, так же, как старые компрессоры в своем массиве будут отмечать более высокую силу тока, но это только начнет снижаться при климатических условиях или создать среду на объекте, который будет работать. однако это может быть помощь в разрешении неисправности, когда эта сила тока недостаточна в отношении того, что говорит нам плита потребления оборудования.

При подключении этого двигателя в трехфазную сеть напряжением 220 (В) его обмотки необходимо соединить треугольником, т.е. установить три перемычки: U1-W2, V1-U2 и W1-V2.

Итак, приступим.

Внимание! Мощность на шильдике двигателя указывается не электрическая, а механическая, т.е. полезная механическая мощность на валу двигателя. Об этом отчетливо говорится в действующем ГОСТ Р 52776-2007, п.5.5.3:

Компрессор на землюКомпрессор заблокированКомпрессорная обмотка обмотана или на земле. Когда вентилятор внешнего блока вращается медленно. . Поскольку конденсаторная катушка повреждена. Когда катушка конденсатора изогнута, избегая прохода воздуха. Если он не очень низкий на 10% ниже нормы, вы можете сказать, что до 15%. Очень вероятно, что оборудование работает хорошо.

Ниже предыдущего измерения возможно отсутствие короткой скорости хладагента в вентиле испарителя электродвигателя, который затем вызывает обморожение. Когда это вытолкнуло втулку насоса и вынуждено отключить ротор. Эти неисправности, упомянутые выше для поршневых, ротационных, спиральных или поддонных и полузакрытых компрессоров, поскольку в случае инверторов его работа варьируется в зависимости от конструкции этих компрессоров для экономии энергии. Заранее благодарю за то, что вы делитесь ссылкой этой статьи в своих социальных сетях.


Полезную механическую мощность обозначают, как Р2.

Еще реже, на бирке указывают мощность в лошадиных силах (л.с.), но такого я ни разу еще не встречал на своей практике. Для информации: 1 (л.с.) = 745,7 (Ватт).

Какова номинальная мощность трансформатора? Это релевантное значение трансформаторов электрической мощности мощности, которое появляется в своей характерной пластине и в видимой форме с большим количеством на расширительном бачке или резервуаре, и это не всегда хорошо интерпретируется. Общие условия эксплуатации или работы трансформатора определяются следующим образом: «Нормальные условия обслуживания» или «работа» трансформатора определяются как требования к высоте и температуре окружающей среды, в которых будет установлен трансформатор. номинальной скорости до набора числовых значений, присвоенных величинам, определяющим работу трансформатора, в условиях, указанных в этом стандарте, и которые служат основой для гарантий и испытаний изготовителя.

Но нас интересует именно электрическая мощность, т.е. мощность, потребляемая двигателем из сети. Активная электрическая мощность обозначается, как Р1 и она всегда будет больше механической мощности Р2, т.к. в ней учтены все потери двигателя.

1. Механические потери (Рмех.)

К механическим потерям относятся трение в подшипниках и вентиляция. Их величина напрямую зависит от оборотов двигателя, т.е. чем выше скорость, тем больше механические потери.

Эти номинальные величины могут быть, среди прочего: номинальным напряжением, номинальный ток, номинальная мощность и т.д. Установлено также, что при определенных значениях кажущейся мощности при определенных обстоятельствах, например, при различных методах охлаждения, номинальная мощность равна максимальному значению. Определив номинальную мощность трансформатора, мы увидим, как это значение проверяется посредством измерений. Эти значения потерь активной мощности очень важны, так как сумма обоих заключается в том, что повысит температуру трансформатора в работе и определит его номинальную мощность.

У асинхронных трехфазных двигателей с фазным ротором еще учитываются потери между щетками и контактными кольцами. Более подробно об устройстве асинхронных двигателей Вы можете .


К трансформатору с обмоткой короткого замыкания ток циркулирует так, что поглощенная активная мощность равна или как можно ближе к полной мощности потерь. Чтобы измерить среднюю температуру обмотки, необходимо использовать косвенный метод, поскольку площадь обмоток не доступна для проведения измерения с помощью термометра. Процедура заключается в следующем: после достижения состояния теплового равновесия тестовый ток прерывается, а трансформатор выключается, и в это время начинается измерение тока с помощью секундомера.

Затем, в кратчайшие сроки, будет подключен счетчик электрического сопротивления, и будут получены пары значений сопротивления-времени, так что с помощью математических формул или графических методов можно получить функцию кривой охлаждения проверенной обмотки. С помощью этой функции можно экстраполировать значение сопротивления обмотки, которое имело место в момент прерывания тока, и с помощью формулы, связывающей изменение сопротивления материала обмотки с температурой, можно определить, какая средняя температура она имела это обмотка в этот момент.

2. Магнитные потери (Рмагн.)

Магнитные потери возникают в «железе» магнитопровода. К ним относятся потери на гистерезис и вихревые токи при перемагничивании сердечника.

Величина магнитных потерь в статоре зависит от частоты перемагничивания его сердечника. Частота всегда постоянная и составляет 50 (Гц).


Дифференциал - это защитное устройство, чувствительное к остаточным дифференциальным токам, так называемое, потому что это разница между всеми входящими и исходящими токами принимающей установки. Защищать от косвенных контактов и пожароопасности. Характеристики дифференциалов.

Номинальный дифференциальный ток

Номинальный дифференциальный ток, чувствительность или ток отключения - это значение наименьшего дифференциального тока, для которого гарантировано открытие схемы.

Нерабочий дифференциальный ток

Производитель гарантирует, что дифференциал не будет отключать значения утечки ниже этого тока. Обычно его значение составляет половину дифференциального тока отключения.

Магнитные потери в роторе зависят от частоты перемагничивания ротора. Эта частота составляет 2-4 (Гц) и напрямую зависит от величины скольжения двигателя. Но магнитные потери в роторе имеют малую величину, поэтому в расчетах чаще всего не учитываются.


Сопротивление заземления и чувствительность Дифференциала

В зависимости от типа тока дифференциалы классифицируются в соответствии со следующей таблицей.


Они могут быть мгновенными, отложенными или сбрасываться автоматически.

Давайте посмотрим, как рассчитать сопротивление заземления в соответствии с максимальным напряжением контакта, требуемым регулированием, и узнать чувствительность дифференциала.

3. Электрические потери в статорной обмотке (Рэ1)

Электрические потери в обмотке статора вызваны их нагревом от проходящих по ним токам. Чем больше ток, чем больше нагружен двигатель, тем больше электрические потери — все логично.


Интенсивность будет ограничена дифференциалом. В следующей таблице эти значения вычисляются.

Однако на практике считается, что эти значения являются чрезмерными из-за риска того, что Дифференциал займет короткий промежуток времени при сокращении тока, который может быть намного больше утечки тока в этот момент. Принятые на практике значения.

Выбор дифференциального переключателя




Номинальная интенсивность. Будет учтено, что номинальный ток устройства всегда больше, чем ток, который может протекать через линию. Чувствительность. В корпусе мы устанавливаем дифференциалы 30 мА, а в промышленности самые используемые дифференциалы имеют чувствительность 300 мА. Зависит от местных условий и сопротивления заземления.

4. Электрические потери в роторе (Рэ2)

Электрические потери в роторе аналогичны потерям в статорной обмотке.

5. Прочие добавочные потери (Рдоб.)

К добавочным потерям можно отнести высшие гармоники магнитодвижущей силы, пульсацию магнитной индукции в зубцах и прочее. Эти потери очень трудно учесть, поэтому их принимают обычно, как 0,5% от потребляемой активной мощности Р1.

Для небольших дифференциальных переключателей мы имеем. Датчики дифференциальных выключателей питания. Для больших датчиков обычно используется дифференциальный триггерный элемент для силового выключателя, образующий дифференциальный магнитотермический переключатель.

Селективность между дифференциальными переключателями

Два дифференциала, соединенные последовательно, будут иметь селективность при утечке тока на землю, отключении дифференциала, ближайшего к точке утечки, подключенного к самому удаленному или расположенному «вверх по течению». Нормальные дифференциалы действуют немедленно, а селективные дифференциалы имеют временную задержку.

Все Вы знаете, что в двигателе электрическая энергия преобразуется в механическую. Если объяснить чуть подробнее, то при подведенной к двигателю электрической активной мощности Р1, некоторая ее часть затрачивается на электрические потери в обмотке статора и магнитные потери в магнитопроводе. Затем остаточная электромагнитная мощность передается на ротор, где она расходуется на электрические потери в роторе и преобразуется в механическую мощность. Часть механической мощности уменьшается за счет механических и добавочных потерь. В итоге, оставшаяся механическая мощность — это и есть полезная мощность Р2 на валу двигателя.

Активные фильтры становятся все более частым и необходимым оборудованием в современных установках из-за увеличения загрязнения в электрических сетях. Чтобы узнать, какой активный фильтр выбрать, необходимо рассчитать номинальный ток фильтра. Для этого необходимо рассчитать гармонический остаточный ток системы.

Методы расчета гармонического остаточного тока

Согласно имеющимся данным, для расчета тока фильтра можно использовать четыре метода, всегда исходя из мер гармонических токов установки, где вы можете оценить качества нагрузки и, в особенности, гармоники, которые конкретно должен быть отфильтрован. Гармонический остаточный ток представляет собой разность между полным током и основным током. Целью активного фильтра является устранение или минимизация остаточного гармонического тока, так что остается только чистый ток синусоидальной волны.

Все эти потери и заложены в единственный параметр — коэффициент полезного действия (КПД) двигателя, который обозначается символом «η» и определяется по формуле:

Кстати, КПД примерно равен 0,75-0,88 для двигателей мощностью до 10 (кВт) и 0,9-0,94 для двигателей свыше 10 (кВт).

Еще раз обратимся к данным, рассматриваемого в этой статье двигателя АИР71А4.

На его шильдике указаны следующие данные:

  • тип двигателя АИР71А4
  • заводской номер № ХХХХХ
  • род тока — переменный
  • количество фаз — трехфазный
  • частота питающей сети 50 (Гц)
  • схема соединения обмоток ∆/Y
  • номинальное напряжение 220/380 (В)
  • номинальный ток при треугольнике 2,7 (А) / при звезде 1,6 (А)
  • номинальная полезная мощность на валу Р2 = 0,55 (кВт) = 550 (Вт)
  • частота вращения 1360 (об/мин)
  • КПД 75% (η = 0,75)
  • коэффициент мощности cosφ = 0,71
  • режим работы S1
  • класс изоляции F
  • класс защиты IP54
  • название предприятия и страны изготовителя
  • год выпуска 2007

Расчет номинального тока электродвигателя

В первую очередь необходимо найти электрическую активную потребляемую мощность Р1 из сети по формуле:

Р1 = Р2/η = 550/0,75 = 733,33 (Вт)

Величины мощностей подставляются в формулы в ваттах, а напряжение — в вольтах. КПД (η) и коэффициент мощности (cosφ) — являются безразмерными величинами.

Но этого не достаточно, потому что мы не учли коэффициент мощности (cosφ) , а ведь двигатель — это активно-индуктивная нагрузка, поэтому для определения полной потребляемой мощности двигателя из сети воспользуемся формулой:

S = P1/cosφ = 733,33/0,71 = 1032,85 (ВА)

Найдем номинальный ток двигателя при соединении обмоток в звезду:

Iном = S/(1,73·U) = 1032,85/(1,73·380) = 1,57 (А)

Найдем номинальный ток двигателя при соединении обмоток в треугольник:

Iном = S/(1,73·U) = 1032,85/(1,73·220) = 2,71 (А)

Как видите, получившиеся значения равны токам, указанным на бирке двигателя.

Для упрощения, выше приведенные формулы можно объединить в одну общую. В итоге получится:

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η)

Поэтому, чтобы определить номинальный ток двигателя, необходимо в данную формулу подставлять механическую мощность Р2, взятую с бирки, с учетом КПД и коэффициента мощности (cosφ), которые указаны на той же бирке или в паспорте на электродвигатель.

Перепроверим формулу.

Ток двигателя при соединении обмоток в звезду:

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 550/(1,73·380·0,71·0,75) = 1,57 (А)

Ток двигателя при соединении обмоток в треугольник:

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 550/(1,73·220·0,71·0,75) = 2,71 (А)

Надеюсь, что все понятно.

Примеры

Решил привести еще несколько примеров с разными типами двигателей и мощностями. Рассчитаем их номинальные токи и сравним с токами, указанными на их бирках.



Как видите, этот двигатель можно подключить только в трехфазную сеть напряжением 380 (В), т.к. его обмотки собраны в звезду внутри двигателя, а в клеммник выведено всего три конца, поэтому:

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 1500/(1,73·380·0,85·0,82) = 3,27 (А)

Полученный ток 3,27 (А) соответствует номинальному току 3,26 (А), указанному на бирке.



Данный двигатель можно подключать в трехфазную сеть напряжением, как на 380 (В) звездой, так и на 220 (В) треугольником, т.к. в клеммник у него выведено 6 концов:

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 3000/(1,73·380·0,83·0,83) = 6,62 (А) — звезда

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 3000/(1,73·220·0,83·0,83) = 11,44 (А) — треугольник

Полученные значения токов при разных схемах соединения обмоток соответствуют номинальным токам, указанных на бирке.

3. Асинхронный двигатель АИРС100А4 мощностью 4,25 (кВт)



Аналогично, предыдущему.

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 4250/(1,73·380·0,78·0,82) = 10,1 (А) — звезда

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 4250/(1,73·220·0,78·0,82) = 17,45 (А) — треугольник

Расчетные значения токов при разных схемах соединения обмоток соответствуют номинальным токам, указанных на шильдике двигателя.



Этот двигатель можно подключить только в трехфазную сеть напряжением 6 (кВ). Схема соединения его обмоток — звезда.

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 630000/(1,73·6000·0,86·0,947) = 74,52 (А)

Расчетный ток 74,52 (А) соответствует номинальному току 74,5 (А), указанному на бирке.

Дополнение

Представленные выше формулы это конечно хорошо и по ним расчет получается более точным, но есть в простонародье более упрощенная и приблизительная формула для расчета номинального тока двигателя, которая наибольшее распространение получила среди домашних умельцев и мастеров.

Все просто. Берете мощность двигателя в киловаттах, указанную на бирке и умножаете ее на 2 — вот Вам и готовый результат. Только данное тождество уместно для двигателей 380 (В), собранных в звезду. Можете проверить и поумножать мощности приведенных выше двигателей. Но лично я же настаиваю Вам использовать более точные методы расчета.

P.S. А вот теперь, как мы уже определились с токами, можно приступать к выбору автоматического выключателя, предохранителей, тепловой защиты двигателя и контакторов для его управления. Об этом я расскажу Вам в следующих своих публикациях. Чтобы не пропустить выход новых статей — подписывайтесь на рассылку сайта «Заметки электрика». До новых встреч.

Все плавкие предохранители являются коммутационными электрическими элементами, предназначенные для того, чтобы отключать защищаемую цепь с помощью расплавления специальных защитных элементов. Для изготовления плавких элементов применяется свинец, его различные сплавы, а также медь или цинк. Предохранители защищают электрические сети и оборудование при коротких замыканиях и недопустимых длительных перегрузках.

Работа предохранителей

На нормальную работу этих устройств в значительной степени влияют номинальные токи предохранителей. Следует сразу отметить, что все предохранители могут работать в двух основных режимах. Это нормальные условия эксплуатации, а также недопустимые перегрузки и короткие замыкания.

В первом случае, работа устройства происходит при нормальном функционировании сети. В таких условиях плавкий элемент нагревается до рабочей установленной температуры, когда вся выделяющаяся теплота постепенно уходит в окружающее пространство. В данном случае происходит нагревание не только защитного элемента до определенной температуры, но и прочих частей предохранителя. При нормальной работе, температурное значение не должно превышать допустимых пределов.

Использование плавкого элемента

Плавкий элемент рассчитан на номинальные токи предохранителей, обеспечивающие его длительную работу. По-другому, эта величина известна, как номинальная сила тока плавкого элемента. Она может отличаться от такой же величины, предусмотренной для самого предохранителя. Это связано с тем, что в одном и том же предохранителе могут быть вставлены элементы, рассчитанные на различное значение . То значение силы тока, которое указано на самом устройстве соответствует максимальному значению тока для элементов, предназначенных к использованию в данной конструкции. Номинальная сила обеспечивает равномерное распределение количества теплоты от материала элемента к другим частям предохранителя.


Во втором случае работа предохранителя происходит в условиях возрастания в сети силы тока. Для того, чтобы время плавления вставки было сокращено, защитные элементы изготавливаются в форме пластинок с вырезами, предназначенными для уменьшения их сечения на некоторых участках. В районе вырезов теплоты выделяется больше, чем в широких местах.

Поэтому, в случае короткого замыкания происходит интенсивное нагревание суженных участков и одновременное перегорание сразу в нескольких местах. При этом сила тока в цепи не успевает превысить номинальное значение.

Таким образом, применяя плавкие вставки с разными номинальными значениями токов, можно обеспечить эффективную защиту различного электрооборудования и электрических сетей.