ГОСТ IEC TR 60269-5-2022. Межгосударственный стандарт. Предохранители плавкие низковольтные. Часть 5. Руководство по применению
Приложение A
(справочное)
КООРДИНАЦИЯ МЕЖДУ ПЛАВКИМИ ПРЕДОХРАНИТЕЛЯМИ
И КОНТАКТОРАМИ/ПУСКАТЕЛЯМИ ДВИГАТЕЛЕЙ
A.1 Общие положения
В 13.2 приведено руководство по выбору плавкого предохранителя в качестве альтернативного (при необходимости замены) указанному производителем контактора или пускателя двигателя. В настоящем приложении приведена дополнительная информация по выбору плавкой вставки.
Координация между пускателями двигателей и плавкими предохранителями для их защиты определена требованиями и испытаниями, указанными в стандартах МЭК на конкретное оборудование, например серия стандартов IEC 60947, а именно части 1 и 4.
Защита оборудования, такого как двигатели, проводники и т.п., от сверхтоков не рассматривается в настоящем приложении.
A.2 Примеры плавких вставок для защиты электродвигателя
Рекомендации по выбору плавких вставок для применения в комбинации с контактором/пускателем двигателя предоставляет производитель. В соответствии с требованиями IEC 60947-4-1 производитель контактора/пускателя двигателя должен предоставить информацию по определению УЗКЗ на основе проведенных им испытаний. Рекомендации производителя являются основным руководством по выбору плавких вставок.
Номинальный ток предохранителя для защиты двигателя зависит от тока полной нагрузки двигателя, а также величины и продолжительности его пускового тока. Соответствие плавкой вставки номинальному току также зависит от категории плавкой вставки (gG, gM, aM, gD или gN и т.д.), как приведено в примерах, указанных в таблице A.1, с типичными предохранителями, применяемыми в разных странах совместно с трехфазным пускателем постоянного тока с током полной нагрузки двигателя 28 А. Примеры приведены исключительно для информирования и предполагают, что время пуска составляет менее 10 с, а максимальный пусковой ток не превышает ток полной нагрузки более чем в семь раз, и такие пуски случаются нечасто.
Таблица A.1
Примеры стандартных номиналов плавких вставок, применяемых
для защиты пускателей электродвигателей, иллюстрирующих
то, как категория плавкой вставки может влиять
на оптимальный номинал тока
Тип плавкого предохранителя | Применение | Соответствующий номинал |
gG | Плавкий предохранитель общего назначения МЭК | 63 А |
gM | Плавкий предохранитель цепи двигателя | 32 М 63 |
aM | Резервный плавкий предохранитель | 32 А |
gN | Плавкий предохранитель североамериканской системы | 70 А |
gD | Плавкий предохранитель североамериканской системы с задержкой по времени | 40 А |
Соответствующий номинал плавкой вставки должен выполнять требования A.4, A.5 и 13.4 для конкретного выбранного типа и номинала. Плавкая вставка, имеющая типоразмер, номинал, форму плавкой части и материал, аналогичные применяемым производителем контактора/пускателя двигателя, при проведении испытаний считается соответствующей требованиям A.4, A.5 и 13.4. Рекомендации производителя, имеют приоритет над значениями, указанными в настоящей таблице. Примечание - Примеры приведены для среднего пускового режима двигателя при токе полной нагрузки 28 А. | ||
A.3 Значения I2t и тока срабатывания на основе результатов испытаний, подтверждающие соответствие требованиям координации плавких вставок/пускателей по всему миру
Исследования, проведенные Техническим комитетом IEC по плавким предохранителям в сотрудничестве с производителями пускателей двигателей по всему миру, не выявили трудностей в достижении координации с контакторами с применением предохранителей, выбранных в соответствии с IEC 60269-2.
Основная цель состоит в том, чтобы избежать сваривания контактов на рабочих компонентах пускателя, контактора, выключателя, переключателя. Для достижения этой цели ток срабатывания предохранителя должен иметь значение ниже, чем значение пикового тока, выдерживаемого контактами защищаемого электроаппарата. Это значение определяют по кривым характеристик срабатывания.
Номинальный ток короткого замыкания Icm определяется испытанием контактора, разъединителя или выключателя с помощью токоограничивающего предохранителя.
Сопоставленные результаты испытаний, проведенные для подтверждения соответствия координации в различных странах, установили, что результаты лежат в относительно узком диапазоне значений I2t и тока срабатывания. Эти результаты приведены на рисунках A.1, A.2 и A.3.
Международные результаты испытаний, подтверждающие соответствие требованиям координации при срабатывании плавких предохранителей
Рисунок A.1 - Сравнение значений тока срабатывания,
получаемых при соответствии координации при Iq
Международные результаты испытаний, подтверждающие соответствие требованиям координации
Рисунок A.2 - Преддуговое и рабочее значения I2t плавких
предохранителей, используемых при проведении испытаний,
подтверждающих соответствие требованиям координации
при номинальном токе контактора категории применения АСЗ
Международные результаты испытаний, подтверждающие соответствие требованиям координации
Рисунок A.3 - Преддуговое и рабочее значения I2t плавких
предохранителей, используемых при проведении испытаний,
подтверждающих соответствие требованиям координации
при номинальном токе плавкого предохранителя In
A.4 Критерии координации при номинальном условном токе короткого замыкания Iq
A.4.1 Общие положения
В IEC 60947-4-1:2009, пункт 8.2.5, изложено испытание с учетом требований к испытанию короткого замыкания согласно 9.3.4. Критерии допустимых повреждений зависят от типа координации.
A.4.2 Максимальная рабочая величина I2t и ток срабатывания
В случае применения плавкого предохранителя в качестве УЗКЗ, значение тока Iq может принимать любое значение до 50 кА или более. В таких условиях наиболее важными параметрами являются рабочая характеристика I2t плавкой вставки (в условиях испытания на соответствие координации в трехфазной сети с пускателем, включенным последовательно с плавким предохранителем) и максимальный ток срабатывания предохранителя.
Значения предоставляют для всех систем напряжения и максимальных значений I2t, соответствующих испытательному напряжению, эквивалентному испытанию на соответствие координации в трехфазной сети.
Это также ограничивает пиковый ток срабатывания, поскольку указанные значения взаимосвязаны. На основе международных испытаний на соответствие координации при ожидаемых токах от 50 до 200 кА было подтверждено, что при ожидаемом токе Ip (А) ток отключения Ic (А) плавкой вставки номинального тока In (А) равен или меньше значения, рассчитанного по следующей формуле:
.
A.4.3 Руководство по выбору максимального номинального тока для альтернативного типа плавкого предохранителя
На основе положительных результатов испытаний на соответствие типа координации при Iq производитель пускателя может построить кривые максимальной выдерживаемой характеристики I2t контактора и реле перегрузки и максимального сквозного пикового тока в зависимости от номинального рабочего тока пускателя двигателя Ie. Такая кривая приведена на рисунке A.4a.
Плавкая вставка другой категории применения не может применяться без дополнительных испытаний, если ее значения I2t и Ic не равны или меньше максимальных значений, наблюдаемых при испытаниях, используемых для построения кривых. Производитель плавкого предохранителя предоставляет информацию о рабочих значениях I2t и токах срабатывания, измеренных в сопоставимых условиях (т.е. при эквивалентном испытательном напряжении и предполагаемом токе, равном Iq). Эти кривые строят как функцию номинального тока In плавкого предохранителя. Стандартные кривые, полученные на основе информации, полученной при помощи испытаний, приведены для предохранителей с аналогичными характеристиками типа A на рисунке A.4b) и для предохранителей типа B на рисунке A.4c). Их необходимо строить на той же шкале, что и на рисунке A.4a).
Без дополнительных испытаний не допускается применять предохранитель с большим I2t или током отключения. Следовательно, для пускателя, рассчитанного на Ie = X (А), максимальный допустимый номинальный ток предохранителей типа A составляет Y (А) (см. рисунок A.4), I2t номинального тока Y (А) является допустимым, при этом значение тока срабатывания будет слишком большим. При применении сменного предохранителя типа B ограничивающим фактором является I2t, а, следовательно, Z' (А) является наивысшим допустимым номинальным током для достижения требуемой координации с пускателем при Iq (см. рисунок A.4).
Типы плавких вставок A и B могут относиться к любой из категорий применения для защиты цепей двигателя, перечисленных в таблице A.1.
Данный метод может привести к выбору предохранителей со слишком низким номинальным током, поскольку при этом не учитывается дополнительное сопротивление пускателя (например, в случае, если номинальный рабочий ток пускателя ниже 10 А, полное сопротивление реле перегрузки может иметь заметное влияние). Не допускается установка предохранителей для применения в качестве защиты пускателя в случае отсутствия в расчете, по выбору номинала плавкой вставки, значений дополнительного сопротивления для оценки предполагаемого тока короткого замыкания.
Далее необходимо провести прямые испытания для проверки согласованности с предохранителями более высокого номинала, чем те, которые определены в соответствии с методикой, изложенной в настоящем стандарте.
A.4.4 Дополнительные требования
При выборе плавкого предохранителя необходимо учитывать следующие условия.
Высокие значения времени отключения повышают риск сваривания контактов контактора. При оценке времени отключения для этой цели учитывают, что ток "отключается", когда остается лишь небольшой процент (около 5%) от его предельного пикового значения. В качестве альтернативы значение определяется расчетным методом, основанном на предположении, что кривая предельных показателей представляет собой синусоидальную форму волны, а по рабочей I2t (значение = [I2t] в А2с) и пиковому сквозному току (
в А) эквивалентное время отключения teq определяется как:
.
Значение эквивалентного времени отключения определено следующим выражением:
teq < 5 мс.
Примечание 1 - Риск сваривания контактов повышается, если эти токи остаются также спустя 5 мс после начала короткого замыкания.
Рабочая I2t плавкого предохранителя в случае трехфазной цепи с незаземленной фазой равна рабочей I2t с поданным на него напряжением, в 
раза превышающим напряжение между фазами.
Примечание 2 - Приведенный метод указывает максимальный номинальный ожидаемый ток Iq. Для получения требуемой координации для испытательных токов Ic и/или "r" может потребоваться меньшее значение. Тип координации указан в IEC 60947-4-1 по результатам испытаний при всех уровнях тока. Руководство по типам координации приведено в A.5 и 13.4.
A.5 Критерии координации при испытательном токе "r"
В IEC 60947-4-1:2009, пункт 8.2.5, описано испытание с учетом требований к испытанию при коротком замыкании согласно 9.3.4. Критерии допустимых повреждений зависят от типа координации. Испытательный ток "r" (Ir) зависит от номинального рабочего тока Ie пускателя (см. таблицу A.2).
Таблица A.2
(таблица 12 стандарта IEC 60947-4-1:2009)
Значения ожидаемого испытательного тока
в соответствии с номинальным рабочим током
Номинальный рабочий ток Ie (АС-3), А | Ожидаемый ток "r", кА |
0 < Ie <= 16 | 1 |
16 < Ie <= 63 | 3 |
63 < Ie <= 125 | 5 |
125 < Ie <= 315 | 10 |
315 < Ie <= 630 | 18 |
630 < Ie <= 1 000 | 30 |
1000 < Ie <= 1600 | 42 |
1600 < Ie | По согласованию между производителем и потребителем |
Чтобы выбрать предохранитель для требуемой координации при Ir, необходимо построить (по результатам типовых испытаний) кривые, аналогичные приведенным на рисунке A.4a, показывающие максимальную выдерживаемую I2t контактора и реле перегрузки и максимальный сквозной пиковый ток при Ir как функция Ie. Поскольку Ir увеличивается ступенчато, эти кривые не являются непрерывными, и перечень кривых будет аналогичен приведенным на рисунке A.5. Далее определяют максимально допустимые значения тока для обеспечения координации при токе Ir для плавких предохранителей каждой категории применения тем же методом, который был применен для определения максимального номинала при токе Iq [метод приведен на рисунке A.4; для выбора необходимого номинала плавких вставок типа A или типа B в зависимости от типа координации, как правило, применяют тип координации 2 (см. A.6)].
Кривые срабатывания плавкого предохранителя предоставляет производитель предохранителей (для типа A или типа B) с применением метода, приведенного на рисунке A.6. Полученные данным методом характеристики указаны на рисунках A.4b) и A.4c) для проведения оценки при Ir, а рисунок A.5 заменен на рисунок A.4a).
Дополнительные требования, указанные в A.4.4, применяют к испытаниям при Ir, за исключением того, что допустимым уровнем тока принято значение teq: teq < 6 мс.
Примечание - Из-за более низкой скорости нарастания тока, чем для токов Iq, электродинамическое разделение контактов (и последующее повторное включение) происходит после более длительной задержки, чем наблюдаемая для токов Iq. По этой причине приемлемое teq для тока "r" больше значения, приемлемого для тока Iq (см. примечание 1 к A.4.4).
A.6 Типы координации
Согласно IEC 60947-4-1 координацию между плавкими предохранителями (УЗКЗ) и пускателями двигателей относят к типам 1 и 2. Требования к работоспособности приведены в таблице A.3.
Таблица A.3
Типы координации
Требования к работоспособности | Тип 1 | Тип 2 |
Отключение при коротком замыкании | Да | Да |
Обслуживающий персонал не подвергается опасности | Да | Да |
Проводники и клеммы остаются без повреждений | Да | Да |
Отсутствует повреждение основной изоляции токоведущих частей | Да | Да |
Отсутствует повреждение реле перегрузки или другой аппаратуры | Нет | Да <*> |
Во время испытаний запрещается замена частей (за исключением предохранителей) | Нет | Да |
Отсутствуют изменения в характеристиках срабатывания реле перегрузки | Нет | Да |
После испытаний уровень изоляции пускателя соответствует необходимому для дальнейшей работы | Нет | Да |
<*> Допускается незначительное сваривание контактов, которые легко разомкнуть. | ||
Плавкая вставка для соответствия координации типа 2 для защиты пускателя двигателя, должна удовлетворять не менее двум требованиям, приведенным в A.4, A.5 и A.6.
a - стойкость контактора при ожидаемом токе "q"
(определяется производителем контактора для своего
ассортимента контакторов)
b - характеристики I2t и срабатывания для плавких
предохранителей типа A: ток срабатывания является
ограничивающим критерием
c - характеристики I2t и срабатывания для плавких
предохранителей типа B: I2t является ограничивающим
критерием
Примечание - Вертикальная шкала: полные значения I2t в А2с и максимальный пиковый ток или ток срабатывания в кА наносят на одну шкалу.
Рисунок A.4 - Иллюстрация метода выбора максимального
номинального тока плавкого предохранителя для резервной
защиты контактора с номиналом Ie = X ампер
Метод на рисунке A.4a), выдерживаемая характеристика I2t контактора с номиналом Ie = X (А) представлена как J (А2с), а для реле перегрузки - как J' (А2с). J' больше чем J. В связи с этим выбирают минимальное значение J (А2с). Пиковый выдерживаемый ток контактора при Ie = X (А) представлен как I (кА).
Справа на рисунке A.4a) характеристики I2t и срабатывания, измеренные при ожидаемом токе "q" плавкого предохранителя типа A [см. рисунок A.4b)] и плавкого предохранителя типа B [см. рисунок A.4c)], наносят на ту же шкалу на рисунке A.4a).
Для плавких предохранителей типа A ток срабатывания имеет значение I (кА) для плавких предохранителей с номиналом Y (А) и полную характеристику I2t в J (А2с) при номинальном токе Y' (А). Выбирают меньший из этих номиналов. Y' > Y, поэтому максимальный номинал плавких предохранителей типа A для обеспечения требуемой защиты - Y (А).
Для плавких предохранителей типа B ток срабатывания имеет значение I (кА) для плавких предохранителей с номиналом Z (А), и полную характеристику I2t в J (А2с) при номинальном токе Z' (А). Выбирают меньший из этих номиналов. Z > Z', поэтому максимальный номинал плавких предохранителей типа B для обеспечения требуемой защиты - Z' (А).
Приведенная методика устанавливает максимальное значение номинального тока с учетом требований по координации при Iq. Необходимо убедиться, что данный номинал также обеспечивает координацию при Ico и Ir.
- реле перегрузки I2t;
- контактор I2t;
- максимальный пиковый ток
Рисунок A.5 - Выдерживающие способности ряда контакторов
и сопутствующих реле перегрузки при испытательном токе "r"
Примечание 1 - Это максимальные значения. Фактические пиковые токи будут ниже из-за сопротивления контактора и его реле перегрузки.
Примечание 2 - Стандартные характеристики срабатывания, как правило, получают с меньшим коэффициентом мощности чем тот, который используется для испытательного тока "r". Корректировка может потребоваться для значений испытательного тока "r" 1 кА, 3 кА или 5 кА (при высоком коэффициенте мощности наблюдаются токи срабатывания на 20% выше).
Примечание 3 - Максимальные пиковые токи для более высоких номиналов не могут превышать максимальный пик (асимметричный) ожидаемого тока при заданном коэффициенте мощности (по этой причине полученные кривые становятся постоянными при максимальном асимметрическом пике).
Примечание 4 - Полученные кривые применяют образом, аналогичным приведенному на рисунке A.4.
Рисунок A.6 - Иллюстрация метода получения кривых
максимального пикового тока при испытательном токе "r"
в качестве функции номинального тока плавкого предохранителя
Подписаться на обновления