Расчет плавких вставок предохранителей. Расчет и выбор плавких вставок предохранителей: особенности, методика, рекомендации

Как правильно рассчитать номинальный ток плавкой вставки предохранителя. Какие факторы нужно учитывать при выборе предохранителя. Почему важна селективность защиты электрических цепей. Как использовать программу FuseSpline для подбора высоковольтных предохранителей.

Основные принципы расчета плавких вставок предохранителей

Расчет и правильный выбор плавких вставок предохранителей играет ключевую роль в обеспечении надежной защиты электрооборудования и сетей от перегрузок и коротких замыканий. При этом необходимо соблюдать ряд важных принципов:

• Номинальный ток плавкой вставки должен быть больше рабочего тока защищаемой цепи
• Необходимо учитывать пусковые токи электродвигателей
• Должна обеспечиваться селективность (избирательность) защиты
• Ток плавкой вставки выбирается с учетом условий эксплуатации

Рассмотрим подробнее методику расчета и выбора плавких вставок на конкретных примерах.

Методика расчета тока плавкой вставки предохранителя

Для расчета номинального тока плавкой вставки предохранителя используется следующая формула:

I_вст ≥ I_расч * K

где:

• I_вст — номинальный ток плавкой вставки
• I_расч — расчетный ток защищаемой цепи
• K — коэффициент запаса (обычно принимается 1,1-1,25)

Для силовых цепей с электродвигателями учитывается также пусковой ток:

I_вст ≥ I_пуск / 2,5

где I_пуск — пусковой ток электродвигателя.

Пример расчета для трехфазного электродвигателя

Рассмотрим пример расчета тока плавкой вставки для защиты трехфазного электродвигателя мощностью 5,5 кВт, напряжением 380 В.

1. Рассчитываем номинальный ток двигателя: I_ном = P / (√3 * U * cosφ * η) = 5500 / (1,73 * 380 * 0,85 * 0,89) = 10,8 А
2. Определяем пусковой ток (принимаем кратность 6): I_пуск = 6 * I
   ном = 6 * 10,8 = 64,8 А
3. Рассчитываем требуемый ток плавкой вставки: I_вст ≥ I_пуск / 2,5 = 64,8 / 2,5 = 25,9 А
4. Выбираем ближайшее большее стандартное значение: I_вст = 32 А

Таким образом, для защиты данного электродвигателя следует выбрать предохранитель с номинальным током плавкой вставки 32 А.

Особенности выбора предохранителей для различных электроустановок

При выборе предохранителей необходимо учитывать специфику защищаемого оборудования:

Защита силовых трансформаторов

Для защиты силовых трансформаторов ток плавкой вставки выбирается с учетом:

• Номинального тока трансформатора
• Броска тока намагничивания (до 8-10 I_ном)
• Допустимой перегрузки трансформатора

Обычно I_вст принимают в 2-3 раза больше номинального тока трансформатора.

Защита электродвигателей

Для защиты электродвигателей учитывают:

• Пусковой ток двигателя
• Время пуска
• Частоту включений

Ток плавкой вставки выбирается по формуле I_вст ≥ I_пуск / 2,5.

Защита кабельных линий

Для кабельных линий ток плавкой вставки выбирается по длительно допустимому току кабеля с учетом условий прокладки.

Селективность защиты электрических цепей

Важнейшим требованием при выборе предохранителей является обеспечение селективности (избирательности) защиты. Это означает, что при возникновении короткого замыкания должен сработать предохранитель, ближайший к месту повреждения.

Для обеспечения селективности необходимо, чтобы токи срабатывания предохранителей возрастали от потребителей к источнику питания. Обычно коэффициент селективности принимают 1,5-2.

Пример обеспечения селективности

Рассмотрим участок сети с двумя последовательными предохранителями:

• F1 — головной предохранитель на вводе
• F2 — предохранитель на отходящей линии

Для обеспечения селективности должно выполняться условие:

I_вст.F1 ≥ 1,5 * I_вст.F2

Если I_вст.F2 = 100 А, то I_вст.F1 должен быть не менее 150 А.

Использование программы FuseSpline для подбора высоковольтных предохранителей

Для упрощения процесса выбора высоковольтных предохранителей компания ETI разработала специальную программу FuseSpline. Рассмотрим порядок работы с этой программой на примере выбора предохранителя для защиты трансформатора.

Алгоритм выбора предохранителя в FuseSpline

1. Ввод исходных данных трансформатора (мощность, напряжение)
2. Выбор коэффициента пускового тока (обычно 12*I_ном)
3. Расчет программой номинального и пускового токов
4. Автоматический подбор подходящего предохранителя
5. Проверка времятоковых характеристик выбранного предохранителя

Использование FuseSpline позволяет значительно сократить время на подбор высоковольтных предохранителей и снизить вероятность ошибок при расчетах.

Рекомендации по выбору предохранителей различных типов

При выборе конкретного типа предохранителя следует учитывать ряд факторов:

• Номинальное напряжение сети
• Требуемый номинальный ток
• Отключающую способность
• Условия эксплуатации (температура, влажность и т.д.)
• Габаритные размеры

Рассмотрим основные типы предохранителей и области их применения:

Плавкие предохранители ПН2

Предохранители серии ПН2 широко применяются в сетях до 660 В. Основные характеристики:

• Номинальные токи: от 6 до 630 А
• Отключающая способность: до 120 кА
• Применяются для защиты распределительных сетей, электродвигателей, трансформаторов

Высоковольтные предохранители ПКТ

Предохранители ПКТ используются в сетях 6-10 кВ. Особенности:

• Номинальные токи: от 2 до 200 А
• Отключающая способность: до 31,5 кА
• Предназначены для защиты силовых трансформаторов, двигателей, конденсаторных батарей

Быстродействующие предохранители ПП57

Предохранители ПП57 применяются для защиты полупроводниковых устройств:

• Номинальные токи: от 25 до 1000 А
• Время срабатывания: менее 10 мс
• Защищают тиристоры, диоды и другие полупроводниковые приборы

Особенности эксплуатации и обслуживания предохранителей

Для обеспечения надежной работы предохранителей необходимо соблюдать ряд правил при их эксплуатации:

• Периодически проверять состояние контактных соединений
• Не допускать превышения номинальных токов
• Своевременно заменять сработавшие плавкие вставки
• При замене использовать вставки только соответствующего номинала
• Соблюдать требования по условиям окружающей среды (температура, влажность)

При обнаружении следов перегрева, оплавления или других повреждений предохранитель подлежит обязательной замене.

5. Расчет плавких предохранителей:

Однополосные предохранители серии ПРС предназначены для защиты промышленного электрооборудования и сетей низкого напряжения от перегрузок и токов короткого замыкания в уставках переменного тока напряжением до 380В, частотой 50 и 60Гц и постоянного тока напряжением до 440В. Предохранители предназначены для работы при температуре окружающего воздуха от -40ْ до +40ْ С и относительной влажности не более 90%.

5.1. Расчет плавких предохранителей в первичной обмотке трансформатора.

Номинальная мощность трансформатора – 250 ВА.

Номинальное напряжение трансформатора – 110В.

Значит, номинальный ток трансформатора, проходящий через трансформаторы FU1:

IFU1 = P1/υ1 = 250ВА/110В = 2.27 А.

Выбираем предохранитель ПРС – 6 – П.

Номинальная сила тока предохранителя – 6А.

Номинальная сила тока плавких вставок – 1, 2А.

5.2. Расчет плавких предохранителей в цепи управления:

Номинальная мощность вторичной обмотки цепи управления – 0.19 кВА.

Номинальное напряжение вторичной обмотки цепи управления – 110В.

Выбор плавкой вставки осуществляется из условия:

Iвст.н ≥ Iрасч.у*(1.1÷1.25)

где Iрасч.у = ∑Iа.вкл + ∑Iа.раб – расчетный ток цепи управления,

∑Iа.вкл – сумма включаемых (пусковых) токов обмоток пускателя и промежуточных реле,

∑Iа.раб – сумма работающих токов.

Iрасч.у = ∑Iа.вкл + ∑Iа.раб = Iпкм1+Iпк1+Iпк2+Iкм1+Iк1+Iк2 = 2.4+4.5+4.5+0.15+0.3+0.3 = 12.15А.

Iвст.н ≥ Iрасч.у*(1.1÷1.25) = 1.2*12.15 = 14.58А.

Выбираем плавких предохранитель ПРС – 20 – П.

Номинальная сила тока предохранительного режима предохранителя – 20А.

Номинальная сила тока продолжительного режима плавких вставок – 10, 16, 20А.

Iвст.н = 16А – номинальный ток плавкой вставки для FU2.

5.3. Расчет плавких предохранителей в цепи сигнализации и освещения.

Одновременно могут работать 3 лампы:

Iрасч = 3*(Iл.пуск + Iл.ном) = 3*(1+0.1) = 3.3А.

В качестве плавкого предохранителя выбираем ПРС – 6 – П.

Iплав.вставки = 4А – номинальная сила тока плавкой вставки для FU4.

5.4. Расчет плавких предохранителей вторичной обмотки в цепи динамического торможения

Iвст = Iв + Iпкт1 + Iкт1 = 43.4 + 5 + 3 = 51.4А.

Из условия выбираем плавкий предохранитель ПРС – 63П.

Iпл.вст = 63А – номинальная сила тока плавкой вставки для FU3.

5.5. Расчет плавких предохранителей первичной обмотки в цепи динамического торможения

Iрасч = Pi/Uф = iв*Uв/Uф = 3400/220 = 15. 45А.

В качестве плавкого предохранителя выбираем ПРС – 20 – П.

Iн = 20А; Iпл.вст = 20А – номинальная сила тока плавкой вставки для FU5.

Реле времени предназначены для передачи команд из одной электрической цепи в другую, с определенным установленным предварительно выдержкой времени, для применения в схемах как коммутирующие изделия.

Формула для расчета времени торможения электродвигателя имеет вид:

Мс = 0; tт = J * ωд.ном/Мт.сред + Мс;

ωд.ном = N*2π/60 = 1465*2*3.14/60 = 153.3 рад/с.

N – асинхронная частота вращения.

Мн = Р1н*60/2π*N = 18500*60/(2*3.14*1465) = 120.6 Н*м.

Мпуск = Мн*1.4 = 120.6*1.4 = 168.8 Н*м.

Мкр = Мн*2.3 = 120.6*2.3 = 277.4 Н*м.

Мт.сред = Мпуск*Мкр/2 = 168.8 + 277.4/2 = 223.1Н*м.

J’ =Jд.р = 0.13 кг*м², отсюда следует:

tт = 0. 13*153.3/223.1 = 0.01.

Условию выбора соответствует реле времени ЭВ100.

U = 24В.

Диапазон выдержки: 0.01 – 20с.

Число замкнутых контактов: 1.

Реле времени ЭВ100 с замыкающим контактом, т.е. через определенный промежуток времени, после обесточивания катушки реле времени, его контакт находящийся в цепи управления, размыкает цепь. Катушка контактора обесточивается и размыкает цепь динамического торможения. Торможение закончилось.

2.2 Расчет токов плавких вставок предохранителей и их выбор

При расчёте тока плавкой вставки предохранителя необходимо руководствоваться условиями:

– если в линию включена силовая нагрузка, например электродвигатель, то номинальный ток плавкой вставки предохранителя I_вст должен быть равен или больше величины пускового тока I _пуск электродвигателя, поделённой на 2,5

.

I_вст ≥ I _пуск ∕ 2,5

– должна быть соблюдена избирательность защиты линий, т.е. каждый предохранитель должен срабатывать только тогда, когда повреждение

произойдёт на защищаемом им участке электропроводки. Обычно предохранители с плавкими вставками устанавливают в начале участка и при изменении сечения проводов.

Расчёт ведём согласно методике, указанной в [6]

Расчётный ток для трёх фазной четырёх и трёх проводной сети:

I_р =

где: Р_у = М₃ + М­₄ =120 + 1100 = 1220 Вт – установленная мощность

К_с = 0,95 – коэффициент спроса

U_л = 380В – линейное напряжение

М₃= 120Вт – потребляемая мощность двигателя электронасоса

М₄= 1100Вт – мощность электродвигателя гидронасоса суппорта

I_р = 1,85 А

Пусковой ток электродвигателя главного привода токарно-винторезного станка 1К62:

К_пуск = I_пуск / I_р

откуда

I_пуск = I_р *К_пуск

где: К_пуск = 4,8 – коэффициент пуска

I_р = 1,85А – расчётный ток

I_пуск = 4,8 * 1,85 = 8,88А

Ток плавкой вставки предохранителя:

I_вст ≥ I _пуск ∕ 2,5 = 8,88 / 2,5 = 3,55А

По шкале номинальных токов плавких вставок согласно таблице 4 принимается ток плавкой вставки: I_вст = 4 А.

Таблица 4 — Данные для выбора плавких вставок предохранителей в силовых цепях

Ток плавкой вставки,А	Сечение проводов и кабелей,мм2
	Ответвление при прокладке их				Магистрали при прокладке их
	открыто	в трубах		кабели	открыто	в трубах	кабели
4	1	1	1		–	–		–
10	1,5	1,5	1,5		–	–		–
15	1,5	1	1,5		1,5	1,5		–
20	2,5	1	1,5		2,5	2,5		–
25	4	1,5	1,5		4	2,5		1,5
35	4	2,5	1,5		4	4		2,5
60	6	4	1,5		6	6		4
80	10	4	2,5		10	10		10

По таблице 5 выбирается предохранитель.

Таблица 5 — Технические данные некоторых плавких предохранителей

Тип	Номинальное напряжение, В	Номинальный ток патрона, А	Номинальный ток плавкой вставки, А
ПР – 15	220 и 500	15	6,10,15
ПР – 60	220 и 500	60	15,20,25,35,45,60
ПР – 100	220 и 500	100	60,80,100
ПНБ5 – 380	380	100	40. 63,100
НПР – 100	500	100	60,80,100
НПР – 200	500	200	100,125,160,200
НПН – 15	500	15	6,10,15
НПН – 60	500	60	15,20,25,35,45,60
ПНБ5 – 600/100	600	100	63,100
Ц – 14	250	10	4,6,10
Ц – 27	500	20	4,6,10,15,20
Ц – 33	500	60	10,15,20,25,35,60
ПН – 2	600	5	0,15;0,25;0,5;1;4

Предохранитель выбирается ПН –2 .

ETI Словения

ВАРНА ИЗБИРА

ВАРНОСТЬ

V ETI-ju verjamemo, da moč potrebuje nadzor.

ОДГОВОРНОСТЬ

В ЭТИ-ю ведно исполнимо облюбе.

КАКОВОСТЬ В СТРОКОВОСТИ

V ETI-ju nudimo več.

ИННОВАЦИОННОСТЬ

В ЭТИ-ю гладамо в приходность.

БЕЗОПАСНОСТЬ

ETI считает, что власть нуждается в контроле.

ОТВЕТСТВЕННОСТЬ

ETI выполняет свои обещания.

КАЧЕСТВО И ЭКСПЕРТИЗА

ETI предлагает больше.

ИННОВАЦИИ

ETI смотрит в будущее.

КАЧЕСТВО И ЭКСПЕРТИЗА

ETI предлагает больше.

ИННОВАЦИИ

ETI смотрит в будущее.

Полное дерево продуктов

Найдите программы и продукты ETI в нашем дереве.

Глобальный поиск

Поиск по всем нашим товарам в глобальном поиске

ГИБКОСТЬ

Nestandardne zahteve kupcev so izzivi, ki jih radi sprejemamo.

УСМЕРЕНИЕ К КУПЦУ

Решеванье ваших извивов je naše poslanstvo.

ШИРОКИЙ ПРОДУКТ ПОРТФЕЛЬ

Прискрбимо все за защитой электрических установок.

ГИБКОСТЬ Необычный запрос клиента — это вызов, который мы принимаем.

ОРИЕНТАЦИЯ НА КЛИЕНТА Наша миссия — решить вашу проблему.

ОТВЕТСТВЕННОСТЬ Мы всегда выполняем свои обещания.

НОВИЦ О ИЗДЕЛЬКИХ

Новая генерация цилиндрических 10×85 в 10/14×85 1500V gPV талильных вложений

Новая генерация фотонапетостных цилиндрических талильных вложений для защиты солнечных панелей перед возвратными токами.

Новые ETI-еви разделители системы HXS SOLID GSX

Нове ковинске простостоячее омаре HXS300 в HXS400 с широко палитры додатне в нотране опреме.

EFI-P — Новая серия защитных стик на разных токах (RCCB) ЭФИ-П.

ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ГИБКОСТЬ

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Proin dapibus nisl in ultrices mattis.

ГИБКОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Proin dapibus nisl in ultrices mattis.

ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ГИБКОСТЬ

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Proin dapibus nisl in ultrices mattis.

НОВОСТИ

Как выбрать подходящие высоковольтные плавкие вставки с помощью инструмента FuseSpline

Новый программный инструмент под названием FuseSpline помогает пользователям выбирать подходящие высоковольтные предохранители…

Защита фотонапетостных полей

Защита фотогальваники

Контент-центр ETI

Свежие новости электротехнической отрасли и новости ETI обновляются ежедневно.

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ВИДЕО

Посмотреть прогресс

НАШЕ ЗГОДБЕ О УСПЕХУ

FuseSpline — новый программный инструмент

Новый программный инструмент под названием FuseSpline помогает пользователям выбирать подходящие высоковольтные плавкие вставки для защиты силовых трансформаторов, двигателей или компенсационных батарей.

Процесс выбора подходящих защитных устройств в электроустановках очень важен и всегда должен выполняться профессионально. Это особенно верно для диапазона высокого напряжения, т. е. напряжения выше 1000 В.

Виктор Мартинчич Менеджер по продукции для систем предохранителей, Председатель технического комитета IEC по плавким предохранителям TC 32

Мы в ETI уже много лет производим плавкие вставки для защиты высоковольтных сетей, и недавно мы представили новую серию плавких вставок VV под названием VVT TD3.

У пользователей высоковольтных плавких вставок часто возникает множество вопросов и сомнений. Будучи давним разработчиком и производителем этих плавких вставок, мы приобрели глубокие знания и возможность помочь нашим клиентам надлежащими техническими консультациями.

В профессиональной литературе имеется ряд различных указаний и описаний по правильному выбору высоковольтных плавких вставок для защиты высоковольтных трансформаторов, двигателей, компенсационных батарей и т. п. В любом случае применение высоковольтных предохранителей для защиты (энергетических) трансформаторов является одним из самых распространенных, но на практике остается еще много неясностей и несоответствий. Поэтому перечислим лишь несколько общих критериев и процедур выбора «правильного» высоковольтного предохранителя:

• Основным стандартом, определяющим технические характеристики высоковольтной плавкой вставки, является IEC 60282-1 и немецкий стандарт VDE 0670-4, но основные ограничения тока и времени для высоковольтных предохранителей не определены. Это означает, что номинальные токи высоковольтных плавких вставок разных производителей нельзя сравнивать друг с другом напрямую. Поэтому выбор высоковольтной плавкой вставки для использования в конкретном приложении может основываться только на данных изготовителя.
• Номинальный ток высоковольтной плавкой вставки обычно должен быть значительно выше рабочего тока защищаемого силового трансформатора и, как правило, вдвое больше последнего. При определении номинального тока плавкой вставки ВН очень важно учитывать минимальный ток, который также варьируется от производителя к производителю. При нормальной работе силового трансформатора высоковольтная плавкая вставка не должна реагировать.
• Необходимо учитывать так называемые «пусковые токи» — коммутационные токи, возможные токи перегрузки защищаемого трансформатора, в том числе постоянно присутствующие токи высших гармоник, токи компенсационных цепей, связанные с коммутацией трансформаторов, двигателей и конденсаторов.
• При расчете подходящей высоковольтной плавкой вставки также необходимо учитывать защиту от перегрузки по току и короткого замыкания на вторичной стороне трансформатора (предохранительная вставка NH, MCCB или какой-либо другой тип конфигурации распределительного устройства).

Из того, что было написано до сих пор, мы можем сделать вывод, что правильный выбор высоковольтной плавкой вставки в конкретном случае требует больших знаний и опыта в области электротехники. Если к этому прибавить время, которое приходится тратить в случае «ручного» расчета правильной защиты, то, конечно, логично, что любое упрощение этой процедуры приветствуется.

Одним из способов сократить время и упростить процесс подбора высоковольтной плавкой вставки является использование компьютерных приложений. В сотрудничестве с нашими специалистами было создано приложение для выбора подходящего высоковольтного предохранителя для защиты различных потребителей. Официальное название этого приложения — FuseSpline 2.1. и, как показано ниже, значительно упрощает процесс определения «правильного» высоковольтного предохранителя для защиты конкретного силового трансформатора.

Вы можете скачать инструмент FuseSpline здесь.

Пример:

Нам необходимо определить правильный тип высоковольтной плавкой вставки для защиты силового трансформатора номинальной мощностью 250 кВА, подключенного к сети напряжением 10 кВ. Выбрать вкладку программы «Расчет ССК» — Рассчитать ССК и выбрать данные в правой части окна пользователя — красная стрелка на изображении ниже:

В этом окне мы также можем указать размер «пускового» тока, который обычно в 12 раз превышает номинальный ток на первичной стороне, но это значение может варьироваться в зависимости от требования каждой электрораспределительной компании.

Выбранные выше данные силового трансформатора, программа рассчитывает номинальный ток и размеры выбранной плавкой вставки (синяя стрелка на картинке выше ), т.е. 12кВ/32А, и другие технические данные этой плавкой вставки , включая код продукта, также отображаются в правой части экрана. Подробный расчет этого примера добавлен слева внизу — зеленая стрелка , где видны расчетный номинальный первичный ток 14,434 А, коммутационный ток 173,205 А и ток короткого замыкания 360,844 А.

В случае, если мы решили более детально проверить время отключения выбранного высоковольтного предохранителя, выберите в заявке вкладку «значения характеристик» — см. рисунок ниже:

Имеем выбран предохранитель 24кВ с номинальным током 63А — красная стрелка на следующем рисунке , а в разделе «данные расчета значения тока» — вводим значение тока, при котором выбранный предохранитель разорвал бы цепь через 5 секунд. Результат отображается в нижней левой части экрана и ответ 287,338A.