חישוב הארקה - שיטה ונוסחאות לחישוב הארקה מגן של ציוד חשמלי

חישוב האפס נועד לקבוע את התנאים שבהם הוא מבצע בצורה מהימנה את המשימות שהוקצו לו - מנתק במהירות את המתקן הפגוע מהרשת ובו זמנית מבטיח את שלומו של אדם הנוגע במקרה המאפס במהלך תקופת חירום. לפי זה הארקה מגן הסתמכו על יכולת השבירה וכן על בטיחות המגע של המארז כאשר הפאזה קצרה להארקה (חישוב הארקה נייטרלית) ושל המארז (חישוב הארקה מחדש של מוליך המגן הנייטרלי).

א) חישוב הפסקה

כאשר פאזה אחת סגורה למקרה הנייטרלי, המתקן החשמלי יתנתק אוטומטית אם הערך של זרם הקצר החד-פאזי (כלומר בין הפאזה ומוליך המגן הנייטרלי) ו-K, A, עומד בתנאי

כאשר k - גורם הכפלה של הזרם הנקוב Azn A, הנתיך או הגדרת הזרם של המפסק, A. (הזרם הנקוב של הנתיך הוא הזרם, שערכו מצוין (מוטבע) ישירות על התוספת על ידי היצרן.חימום מעל הטמפרטורה שנקבעה על ידי היצרן)

מקדם ערך k מקובל בהתאם לסוג ההגנה של המתקן החשמלי. אם ההגנה מתבצעת על ידי מפסק שיש לו רק שחרור אלקטרומגנטי (הפרעה), כלומר, מופעל ללא השהיית זמן, אז k מתקבל בטווח 1.25-1.4.

אם המתקן מוגן על ידי נתיכים שזמן הבערה תלוי, כידוע, בזרם (יורד עם הגדלת הזרם), אז על מנת לזרז את הכיבוי, קח

אם המתקן מוגן על ידי מפסק עם מאפיין הפוך תלוי זרם דומה לזה של נתיכים, אז גם

המשמעות ו-K תלויים במתח הפאזה של הרשת Uf ובהתנגדויות המעגל, כולל העכבות של השנאי zt, חוט הפאזה zf, מוליך מגן ניטרליzns, התנגדות אינדוקטיבית חיצונית של מוליך הפאזה של הלולאה (לולאה) - מוליך מגן אפס (פאזה -אפס לולאות) хn, כמו גם מההתנגדויות האקטיביות של הארקה ניטרלית של פיתולי המקור הנוכחי (שנאי) ro ו הארקה מחדש של מוליך המגן הנייטרלי rn (איור 1, א).

מכיוון ש-ro ו-rn הם, ככלל, גדולים בהשוואה להתנגדויות מעגלים אחרות, אפשר להתעלם מהענף המקביל שנוצר על ידם. לאחר מכן שיטת החישוב תפושט (איור 1, ב), והביטוי לזרם הקצר ו-K, A, בצורה מורכבת יהיה

אוֹ

כאשר Uf הוא מתח הפאזה של הרשת, V;

zt - קומפלקס של עכבה של הפיתולים של מקור זרם תלת פאזי (שנאי), אוהם;

zf - קומפלקס העכבה של מוליך הפאזה, אוהם;

znz - קומפלקס של עכבה של מוליך מגן אפס, אוהם;

התנגדות אקטיבית של Rf ו-Rns של מוליכים מגן פאזה ונייטרלי, אוהם;

Xf ו-Xnz - התנגדויות אינדוקטיביות פנימיות של מוליכים מגן פאזה ונייטרלי, אוהם;

- שלב מורכב של עכבת לולאה - אפס, אוהם.

אורז. 1. סכימת נטרול מחושבת ברשת זרם החילופין להפסקת קיבולת: a - מלאה, b, c - פשוטה

בעת חישוב האיפוס, מותר להשתמש בנוסחה משוערת לחישוב הערך האמיתי (מודול) של זרם הקצר A, שבו המודולים של ההתנגדות של השנאי ושלב הלולאה הם אפס zt ו-zn אה, הוסף בחשבון:

אי דיוקים מסוימים (כ-5%) בנוסחה זו מחזקים את דרישות הבטיחות ולכן נחשבים מקובלים.

שלב עכבת הלולאה - אפס בצורה אמיתית (מודול) הוא, אוהם,

נוסחת החישוב נראית כך:

כאן, רק את ההתנגדויות של מוליך מגן ניטרלי ואינם ידועים, אשר ניתן לקבוע על ידי חישובים מתאימים באמצעות אותה נוסחה. עם זאת, חישובים אלו בדרך כלל אינם מבוצעים, מכיוון שהחתך של מוליך המגן הנייטרלי והחומר שלו נלקחים מראש מהתנאי שחדירותו של מוליך המגן הנייטרלי היא לפחות 50% מהפריטיטיביות של מוליך הפאזה. , כלומר

אוֹ

תנאי זה נקבע על ידי PUE בהנחה שעבור מוליכות כזו ל- Azk יהיה הערך הנדרש

מומלץ להשתמש בחוטים לא מבודדים או מבודדים כמו חוטי הגנה אפס PUE וכן מבני מתכת שונים של מבנים, מסלולי מנוף, צינורות פלדה לחיווט חשמל, צינורות וכו'.מומלץ להשתמש בו זמנית במוליכי עבודה ניטרליים וכמוליכים ניטרליים מגנים. במקרה זה, על חוטי העבודה הנייטרליים להיות בעלי מוליכות מספקת (לפחות 50% ממוליכות חוט הפאזה) ואסור שיהיו להם נתיכים ומתגים.

לכן, החישוב של איפוס כושר השבירה הוא בדיקה של חישוב נכונות בחירת המוליכות של המוליך המגן הנייטרלי, או ליתר דיוק של מידת המוליכות של הלולאה, השלב הוא אפס.

כלומר zT, Ohm, תלוי בעוצמת השנאי, במתח ובערכת החיבור של הפיתולים שלו, כמו גם בתכנון של השנאי. בעת חישוב האיפוס, ערך zm נלקח מטבלאות (לדוגמה, טבלה 1).

הערכים Rf ו-Rnz, Ohm, עבור מוליכים של מתכות לא ברזליות (נחושת, אלומיניום) נקבעים על פי נתונים ידועים: חתך c, mm2, אורך l, m, וחומר המוליכים ρ.. במקרה זה, ההתנגדות הנדרשת

כאשר ρ- ההתנגדות הספציפית של המוליך, שווה ל-0.018 עבור נחושת ו-0.028 Ohmm2 / m עבור אלומיניום.

טבלה 1. ערכים מקורבים של עכבות מחושבות zt, Ohm, פיתולים של שנאים תלת פאזיים מלאי שמן

כוח שנאי, kV A מתח נקוב של פיתולי מתח גבוה, kV zt, Ohm, עם דיאגרמת חיבור מפותלת Y / Yн D / Un U / ZN 25 6-10 3.110 0.906 40 6-10 1.949 0.562 63 6-10 01.3607
20-35 1,136 0,407 100 6-10 0,799 0,226
20-35 0,764 0,327 160 6-10 0,487 0,141
20-35 0,478 0,203 250 6-10 0,312 0,090
20-35 0,305 0,130 400 6-10 0,195 0,056
20-35 0,191 — 630 6-10 0,129 0,042
20-35 0,121 — 1000 6-10 0,081 0.027
20-35 0,077 0,032 1600 6-10 0,054 0,017
20-35 0,051 0,020

הערה. טבלאות אלה מתייחסות לשנאים עם פיתולים של מתח נמוך 400/230 V. במתח נמוך יותר 230/127 V, יש להפחית את ערכי ההתנגדות הניתנים בטבלה פי 3.

אם המוליך המגן הנייטרלי הוא פלדה, ההתנגדות הפעילה שלו נקבעת באמצעות טבלאות, למשל, טבלה. 2, המציג את ערכי ההתנגדות של 1 ק"מ (rω, אוהם / ק"מ) של חוטי פלדה שונים בצפיפות זרם שונה בתדר של 50 הרץ.

לשם כך, עליך להגדיר את הפרופיל והחתך של החוט, כמו גם לדעת את אורכו ואת הערך הצפוי של זרם הקצר I K שיעבור בחוט זה בתקופת החירום. חתך החוט מותאם כך שצפיפות זרם הקצר בו היא בערך 0.5-2.0 A / mm2.

טבלה 2. התנגדות rω פעילה והתנגדות פנימית אינדוקטיבית xω של חוטי פלדה בזרם חילופין (50 הרץ), אוהם/ק"מ

מידות או קוטר של החתך, מ"מ חתך, mm2 rω хω rω хω rω хω rω хω בצפיפות הזרם הצפויה במוליך, A / mm2 0.5 1.0 1.5 2.0 רצועה מלבנית 20 x 4 4 42. 3. 4 42. 3. 4 42. 2.09 2.97 1.78 30 x 4 120 3.66 2.20 2.91 1.75 2.38 1.43 2.04 1.22 30 x 5 150 3.38 2.03 2.56 1.54 2.08 1.25 — — 40 x 2 4. 10 2 4 81 1.09 1.54 0, 92 50 x 4 200 2.28 1.37 1.79 1.07 1.45 0.87 1.24 0.74 50 x 5 250 2.10 1.26 1.60 0.96 1.28 0, 77 — — 60 x 5 300 1.77 1.06 1.34 0.8 1.08 0.65 — — חוט עגול 5 19.63 42. 7. 45 10.7 6.4 6 28.27 13.7 8.20 11.2 6.70 9.4 5.65 8.0 4.8 8 50.27 9.60 5.75 7.5 4, 50 6.4 3.84 5.3 3.2 10 78.54 7.20 4.32 5.4 3.24 4.2 2.52 — — 12 113.1 5.60 4 — 5.60 4. 9 4.55 2.73 3.2 1.92 — — — — 16 201.1 3.72 2.23 2.7 1.60 — — — —

ערכי Xph ו-Khnz עבור מוליכים נחושת ואלומיניום קטנים יחסית (כ-0.0156 אוהם/ק"מ), כך שניתן להזניח אותם. עבור מוליכים פלדה, התגובות האינדוקטיביות הפנימיות גדולות מספיק ונקבעות באמצעות טבלאות, למשל טבלה. 2. במקרה זה, יש צורך גם לדעת את הפרופיל והחתך של החוט, את אורכו ואת הערך הצפוי של הזרם.

ניתן לקבוע את הערך של Xn, אוהם, לפי הנוסחה המוכרת מהיסודות התיאורטיים של הנדסת חשמל להתנגדות השראותית של קו דו-חוטי עם חוטים עגולים באותו קוטר d, m,

כאשר ω - מהירות זוויתית, רד/s; L - השראות ליניארית, H; μr - חדירות מגנטית יחסית של המדיום; μo = 4π x 10 -7 - קבוע מגנטי, H / m; l - אורך קו, מ'; ה - המרחק בין מוליכים של הקו, מ.

עבור 1 ק"מ של קו המוצב באוויר (μr = 1) בתדר הנוכחי f = 50 הרץ (ω=314 glad / and), הנוסחה לובשת את הצורה, אוהם / ק"מ,

ממשוואה זו ניתן לראות כי ההתנגדות האינדוקטיבית החיצונית תלויה במרחק בין החוטים d לקוטרם d... אולם, מכיוון ש-d משתנה בגבולות לא משמעותיים, גם השפעתו אינה משמעותית ולכן Xn, תלוי בעיקר ב-d ( ההתנגדות גדלה עם המרחק). לכן, על מנת להפחית את ההתנגדות האינדוקטיבית החיצונית של הלולאה, הפאזה היא אפס, יש להניח את מוליכים המגן הנייטרליים יחד עם מוליכים הפאזה או בסמיכות אליהם.

עבור ערכים קטנים של e, המתאימים לקוטר המוליכים e, כלומר, כאשר מוליכים הפאזה והנייטרליים ממוקמים בסמיכות זה לזה, ההתנגדות Xn אינה משמעותית (לא יותר מ-0.1 אוהם/ק"מ) ו ניתן להזניח.

בחישובים מעשיים, הם בדרך כלל מניחים Xn = 0.6 אוהם / ק"מ, המתאים למרחק בין המוליכים של 70 - 100 ס"מ (מרחקים כאלה הם בערך בקווי חשמל עיליים מהמוליך הנייטרלי למוליך הפאזה הרחוק ביותר).