Пример 1. Магистральная линия силовой сети промышленного предприятия напряжением 380/220 В питает группу электродвигателей. Линия прокладывается в помещении бронированным трехжильным кабелем с алюминиевыми жилами и бумажной изоляцией при температуре окружающей среды 25°С. Длительный расчетный ток линии составляет 100 А, а кратковременный ток при пуске двигателей 500 А. Пуск легкий.
Необходимо определить номинальный ток плавких вставок предохранителей типа ПН2, защищающих линию, и выбрать сечение кабеля для следующих условий:
а) производственное помещение невзрывоопасное и непожароопасное, линия должна быть защищена от перегрузки;
б) помещение пожароопасное, линия должна быть защищена от перегрузки;
в) линия должна быть защищена только от токов КЗ.
Решение. Определяем величину номинального тока плавких вставок предохранителей, защищающих линию, по длительному току: Iвст = 100 А, по кратковременному току: Iвст = 500/2,5 = 200 А. Предохранитель типа ПН2-250 с плавкой вставкой на 200 А.
1. Для кабеля с бумажной изоляцией, защищаемого от перегрузки и проходящего в невзрывоопасном и непожароопасном помещении, значение коэффициента защиты kз = 1. При этом длительно допустимая токовая нагрузка на кабель Iдоп = kзIз = 1х200 = 200 А.
Подбираем трехжильный кабель на напряжение до 3 кВ с алюминиевыми жилами сечением 120 мм2 для прокладки на воздухе, для которого допустимая нагрузка Iдоп = 220 А.
2. Для кабеля, проходящего в пожароопасном помещении и защищаемого от перегрузки k2 = 1,25, тогда Iдоп = 1,25, I3 = 1,25х 200 = 250 А. В этом случае сечение кабеля принимаем равным 150 мм2, Iдоп = 255 А.
3. Для кабеля, защищаемого только от токов КЗ, получим при kз = 0,33 допустимый ток Iдоп = 0,33Iвст = 0,33 х 200 = 66 А, что соответствует сечению кабеля 50 мм и Iдоп = 120.
Пример 2. От шин главного распределительного щита получает питание силовой распределительный щит с автоматическими выключателями, к которому присоединяются шесть асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Электродвигатели 3 и 4 установлены во взрывоопасном помещении класса В1а, остальные электродвигатели, распределительные пункты и пусковая аппаратура — в помещении с нормальной средой. Технические данные электродвигателей приведены в табл. 1.
Табл. 1. Технические данные электродвигателей
Режим работы двигателей исключает возможность длительных перегрузок, условия пуска легкие, самозапуск крупных двигателей исключен. Один из двигателей (1 или 2) находится в резерве, остальные двигатели могут работать одновременно.
Рис. 2. Схема к примеру 2
Требуется определить номинальные токи расцепителей автоматических выключателей и выбрать сечения проводов и кабеля из условий нагрева и соответствия токам расцепителей.
Решение. Так как температура воздуха в помещениях равна 25°С, то поправочный коэффициент kп = 1, что учитывается при выборе сечений проводов и кабеля.
Линия к электродвигателю 1 (или 2). Выбираем комбинированный расцепитель (автоматический выключатель типа А3710Б на 160 А по длительному току линии Iд = 73,1 А, равному в данном случае номинальному току электродвигателей (табл. 1).
При выборе номинального тока электромагнитного расцепителя автоматического выключателя, встроенного в шкаф, следует учитывать тепловой поправочный коэффициент 0,85. Таким образом, Iном эл =73,1/0,85 = 86 А.
Выбираем расцепитель с номинальным током 100 А и током мгновенного срабатывания 1600 А.
Устанавливаем невозможность срабатывания автомата при пуске: Iср.эл= 1,25х 437 = 550 А, 1600 А > 550 А.
Подбираем одножильный провод с алюминиевыми жилами марки АПРТО сечением 25 мм2, для которого допустимая токовая нагрузка равна 80 А. Проверяем выбранное сечение по коэффициенту защиты аппарата. Так как в автоматических выключателях серии A3700 ток уставки не регулируется, то кратность допустимого тока линии должна определяться по отношению к номинальному току расщепителя, в данном случае равному 100 А. Находим значение kз для сетей, не требующих защиты от перегрузки для номинального тока расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависимой от тока характеристикой kз=1.
Подставляя числовые значения в соотношение kзIз = 1х100 А >Iдоп = 80 А, находим, что требуемое условие не выполняется.
Поэтому окончательно выбираем сечение провода равным 50 мм2/Iдоп = 130 А, для которого условие Iдоп >kзIз выполняется, так как 130 А > 1 х 100 А.
Линия к электродвигателю 3. Двигатель 3 установлен во взрывоопасном помещении класса В1а, в связи с чем:
1) за расчетный ток при выборе сечения линии принимается номинальный ток двигателя, увеличенный в 1,25 раза;
2) не разрешается применение проводов и кабелей с алюминиевыми жилами; следовательно, линия от магнитного пускателя до электродвигателя должна быть выполнена проводом с медными жилами (марки ПРТО).
Линия к электродвигателю 4. Сечение провода ПРТО от магнитного пускателя до двигателя принято равным 2,5 мм2, так как меньшее сечение для силовых сетей во взрывоопасных помещениях не допускается ПУЭ.
Линии к электродвигателям 5 и б. Расчетный ток линии определяется суммой токов двигателей 5 и 6.
Магистральная линия. Расчетная длительно допустимая токовая нагрузка линии определяется суммой токов всех электродвигателей, за исключением тока одного из электродвигателей (1 или 2): Iдл = 73,1 + 69 + 10,5 + 2 х 7,7 = 168 А. Кратковременная токовая нагрузка определяется из условий пуска двигателя 3, у которого толчок пускового тока наибольший: Iкр = 448 + 73,1 + 10,5 + 2 х 7,7 = 547 А.
Выбираем электромагнитный расцепитель автоматического выключателя АВМ-4С на 400 А по длительному току линии из условия I ном = 400 А >Iдл = 168 А.
Кратковременная токовая нагрузка определяется из условий пуска двигателя 3, у которого толчок пускового тока наибольший:
Iкр = 448+73,1 + 10,5+ 2-7,7 = 547 А.
Выбираем ток срабатывания по шкале, зависимой от тока характеристики, 250 А и по шкале, не зависимой от тока характеристики (отсечка с выдержкой времени) 1600 А.
Устанавливаем невозможность срабатывания автоматического выключателя при пуске двигателя 3Iсрэл= 1,25Iкр, 1600 > 1,25х547 = 682 А.
По длительному току линии Iдл = 168 А подбираем трехжильный кабель с алюминиевыми жилами на напряжение до 3 кВ сечением 95 мм2, с допустимой нагрузкой 190 А.
Для сетей, не требующих защиты от перегрузки, при токе срабатывания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой, обратно зависимой от тока характеристикой Iср.эл = 250 А и k2 = 0,66, Iдоп > k3Iз = 190 > 0,66 х 250 = 165 А.
Следовательно, требуемое условие выполняется. Расчетные данные примера приведены в табл. 2.
