Выбор автоматов защиты и предохранителей для частотника

Выбор автоматов защиты и предохранителей для частотника

Предохранители и автоматические выключатели — обязательные элементы защиты, устанавливаемые на входе преобразователя частоты. Эти устройства используются для оперативного либо аварийного отключения ПЧ.

Оперативное отключение ПЧ

Как любое другое устройство, преобразователи частоты иногда необходимо полностью отключать от питающей сети, например, при техобслуживании и ремонте. В данном случае автоматы и предохранители выполняют роль рубильника для снятия питания.

Аварийное отключение ПЧ

В этом случае не всё так просто. С одной стороны, вводной автомат перед ПЧ должен обеспечить максимальную защиту от перегрузки и короткого замыкания, с другой – исключить возможность ложных срабатываний. При этом важным критерием является не только ток, но и время срабатывания, поскольку преобразователь содержит полупроводниковые силовые элементы, которым для выхода из строя достаточно пол-периода превышения максимального тока.

Рассмотрим основные виды предохранителей.

Полупроводниковые предохранители

Производители рекомендуют устанавливать быстродействующие полупроводниковые предохранители. Однако минусом такого решения является высокая цена. Впрочем, при использовании дорогостоящих частотных преобразователей и необходимости минимизации простоев это решение применяется довольно часто.

Плавкие предохранители

Другой вариант – использование быстродействующих плавких предохранителей типа gG.

Плавкие вставки типа gG обладают высокой способностью к ограничению тока перегрузки и КЗ. Правильный выбор номинала плавкой вставки гарантирует полное восстановление работы оборудования после короткого замыкания. Разумеется, предохранители придётся заменить, однако, их стоимость несоизмеримо мала со стоимостью оборудования.

Автоматические выключатели

Большинство производителей допускают применение автоматических выключателей с тепловым (защита от перегрузки) и электромагнитным (защита от короткого замыкания) расцепителем. В данном случае необходимо использовать защитные автоматы с токо-временной характеристикой класса В, которая обеспечивает срабатывание электромагнитного расцепителя при превышении номинала в 3-5 раз.

При этом настоятельно рекомендуется устанавливать на входе сетевой дроссель, который ограничивает резкие скачки тока при разбалансе фаз, скачках входного напряжения и коротких замыканиях. В результате скорость нарастания аварийного тока уменьшается, позволяя надежно сработать автоматическому выключателю или внутренней защите ПЧ.

Также допускается установка автоматических выключателей класса С при условии, что на линии питания электрошкафа, в котором установлены ПЧ, включены быстродействующие предохранители соответствующего номинала. Например, на вводе в шкаф стоят предохранители, затем через моторные дроссели и защитные автоматы класса С подключены несколько ПЧ. Такая схема защитит от КЗ и перегрузки.

Выбор номиналов предохранителей и защитных автоматов

Номинал предохранителя или защитного автомата выбирается из расчета удвоенного номинального входного тока ПЧ. Лучше, если ток предохранителя будет меньше, например, в 1,5-1,8 раза от тока ПЧ. Это улучшит защиту, но увеличит вероятность ложных срабатываний при резких пусках и допустимых перегрузках ПЧ.

В любом случае следует руководствоваться рекомендациями производителя частотного преобразователя, приведенными в руководстве по эксплуатации.

Продукция HYUNDAI

Автоматические выключатели концерна Hyundai являются одними из наиболее надежных и совершенных изделий, оптимальная конструкция которых разработана на основе современных исследований в области кинетики и электротехники.
Выключатели в литых корпусах серии Hi характеризуются простыми в использовании функциями при одновременном обеспечении универсальности и высоких рабочих характеристик, что соответствует требованиям к компактности и простоте технического обслуживания.

Основные преимущества автоматических выключателей:

• высокий срок службы благодаря применяемым конструкторским решениям и материалам. Использовуются новые материалы и покрытия, которые предотвращают возможное проявление коррозии.
• применение специальных покрытий на внутренних токоведущих частях, что позволяет существенно увеличить срок службы при работе в агрессивных средах (в коксохимии, металлургии и др.)
• современная модульная конструкция, большой выбор аксессуаров, быстрая установка и замена аксессуаров
• применение специальных, стойких к влаге, пыли и химическим соединениям, ударопрочных пластиков, что значительно увеличивает срок службы изделий
• специальные виброустройчивые конструкции контактов.

Применение.
Благодаря превосходному дизайну выключатели находят широкое применение в промышленности. Автоматические выключатели подходят к различным системам управления и пользуются преимуществом в области судостроении и выработки электроэнергии (электростанциях, атомных станциях и др.), где высокая надежность и высокие технические характеристики являются основными критериями выбора. Это подтверждается соотвествующими сертификатами.

НОВАЯ СЕРИЯ автоматических выключателей Hyundai в литом корпусе — HGM

Автоматические выключатели в литом корпусе серии HGM — еще однопоколение корпусных автоматических выключателей с улучшенными техническими характеристиками.

Автоматические выключатели Hyundai в литом корпусе серий Hi и U

Автоматические выключатели в литом корпусе серии U — следующее поколение корпусных автоматических выключателей с улучшенными техническими характеристиками. По сравнению с предыдущей серией Hi эти выключатели имеют меньшие габариты корпусов для аналогичных токов, диапазон номинальных токов расширен до 1600 А, увеличено номинальное напряжение для постоянного тока до 500 В (тип UPB), обновлен дизайн корпуса. Доступны термомагнитные, регулируемые термомагнитные, полупроводниковые и гидромагнитные устройства расцепления максимальной токовой защиты. Автоматические выключатели данной серии имеют самую высокую в мире отключающую способность 200 кА при
240 В АС (Q-class в серии U для применения на атомных энергетических объектах) в компактном корпусе размерами 105×146×86,5 мм.

Перейти к прайс-листам автоматических выключателей в литом корпусе в формате WEB:

Изделия серии Hi являются одними из наиболее надежных и совершенных устройств, конструкция которых разработана на основе заданных электрических и кинетических характеристик. Диапазон номинальных токов в фиксированном исполнении от 3 до 1200 А, во втычном — от 30 до 800 А. Отключающая способность— до 130 кА. Доступны термомагнитные, регулируемые термомагнитные, полупроводниковые и гидромагнитные устройства расцепления максимальной токовой защиты.
Полупроводниковые (электронные) устройства расцепления в стандартном исполнении для автоматических выключателей до 225 А имеют регулировки: Io (установка порогового значения базового тока в пределах 0,5. 1 от номинального), L (значение тока для длительного времени выдержки в пределах 0,8. 1 от номинального) и S (значение тока для кратковременной выдержки в пределах 0. 10 от номинального). Для автоматических выключателей диапазона токов от 400
до 1200 А полупроводниковые расцепители могут быть как в стандартном исполнении (функции L, S, I, P), так и в расширенном исполнении (функции L, S, I, P, G) с функцией защиты от короткого замыкания на землю. Кроме того, имеются раздельные регулировки значений токов и времени для каждой защитной функции: для L время задается в секундах (от 2 до 12 с для шестикратной перегрузки от номинального тока), для S время задается в долях секунды (от 0 до 0,3 с), для I (мгновенное расцепление без выдержки времени) задается ток, кратный номинальному (от 0 до 11), и для функции G — значение тока КЗ на землю (в пределах 0. 40% от номинального тока) и время выдержки в долях секунды (от 0,1 до 0,8 с).
Все полупроводниковые расцепители имеют функцию P (индикация перегрузки, предупредительный сигнал перед расцеплением) — при токе нагрузки 0,9 от порогового значения I1 за 40 с до расцепления зажигается красный светодиод на лицевой панели автоматического выключателя.
Иногда возникает необходимость защиты электрических цепей от перегрузки в условиях сурового климата или резких перепадов температур окружающей среды. В таких условиях характеристики максимальной токовой защиты термомагнитных расцепителей меняются значительно. Остановимся подробнее на этом моменте. Номинальный ток автоматического выключателя — это ток в главной цепи, который выдерживается бесконечно долгое время при температуре окружающей среды +30 °С. При изменении температуры окружающей среды меняется чувствительность термобиметаллической пластины расцепителя и, соответственно, меняется номинальный ток. При –40 °С ток, который может протекать в цепи выключателя, равен 84 А (несмотря на то, что на корпусе выключателя указан номинальный ток 63 А при температуре +30 °С). И расцепитель при этом не сработает. При температуре +70 °С чувствительность расцепителя возрастает, и номинальный ток уменьшается до 47 А, то есть всего 47 А автомат сможет удерживать бесконечно долгое время. Соответственно, при большем токе в условиях 70-градусной жары расцепитель сработает и автоматически обесточит цепь. При таком разбросе параметров ложные отключения или несработки будут неизбежны. Для выполнения требования прецизионного срабатывания автоматического выключателя вне зависимости от температуры окружающей среды существует тип автоматических выключателей в литом корпусе Hyundai с гидромагнитными расцепителями. Роль инерционного элемента в таком расцепителе выполняет перемещающийся сердечник в герметичной масляной камере. Данное техническое решение удачно сочетает в себе точность полупроводникового расцепителя и низкую стоимость термомагнитного.
Все изделия серии Hi могут комплектоваться моторными приводами на различные напряжения (24, 110 и 220 В) переменного и постоянного тока и аксессуарами: дополнительными контактами перекидного типа, независимыми расцепителями, расцепителями минимального напряжения, контактами аварийного срабатывания.

Автоматические выключатели для защиты низковольтных электродвигателей с функцией пуска/останова

Автоматические выключатели в литом корпусе серии HMMS совмещают в
себе функции автоматического выключателя и теплового реле в одном модуле. Это обеспечивает отличную защиту от сверхтока, потери фазы, короткого замыкания, служит для редкого запуска управления 3-х фазными двигателями.
Серия HMMS также может быть использована для защиты распределительной линии и соответствует международным стандартам IEC60947-2 и IEC60947-4-1. Выпускаются до токов 80А (что выгодно отличает HYUNDAI от других производителей).

Перейти к прайс-листу автоматических выключателей серии MMS в формате WEB:

Краткий обзор автоматических выключателей серии U производства HYUNDAI:

Видео испытаний выключателей UCB (HYUNDAI) на работу при температуре -45:

Расчет и выбор аппаратов защиты системы ПЧ-АД

В соответствии с рисунком 3.1 можно сказать, что защита преобразователя частоты осуществляется всего двумя видами аппаратов: быстродействующими предохранителями FU и автоматическим выключателем QF.

Основная трудность, в данном случае, заключается в том, в преобразователе частоты имеет место как постоянные, так и переменные ток и напряжение. Например, автоматический выключатель QF должен выбираться по действующему значению основной гармоники тока. В тоже время, быстродействующие предохранители для защиты силовых тиристоров выбираются исходя из номинального значения выпрямленного тока. Поэтому целесообразно, предварительно вычислить указанные величины. Можно рекомендовать следующий порядок вычислений:

1 Индуктивное сопротивление асинхронного двигателя:

(5.1)

2 Действующее значение полного тока при номинальной нагрузке:

(5.2)

3 Номинальная допустимо-длительная мощность:

(5.3)

4. Выбираем преобразователь частоты:

Выбор преобразователя частоты осуществляется исходя из следующих условий:

Исходя из перечисленных условий и каталожных данных, выбираем преобразователь частоты типа ТРИОЛ АТ04 со следующими параметрами:

5. Активная мощность на выходе инвертора:

(5.4)

6. Номинальное напряжение в звене постоянного тока:

(5.5)

7. Номинальный выпрямленный ток:

(5.6)

8. Действующее значение первой гармоники тока:

(5.7)

Таким образом, был произведен предварительный расчет номинального значения выпрямленного тока и действующего значения первой основной гармоники тока. Кроме того был выбран преобразователь частоты, технические параметры которого необходимо будет учесть при дальнейшем выборе автоматического выключателя.

Выбор автоматического выключателя.

Для защиты преобразователя частоты выбираем автоматический выключатель серии А3700 с тепловым и электромагнитным расцепителями. Требуемый автоматический выключатель должен удовлетворять следующим условиям:

· Номинальное напряжение U_нвыкл ≥ U_нсети = 380 В;

· Номинальный ток выключателя I_нвыкл ≥ I_1л =53,57 А

· Уставка по току срабатывания

Указанным условиям удовлетворяет автоматический выключатель типа А3712Б со следующими номинальными параметрами: U_н.выкл =380В, I_н.выкл =160А, I_т =80А, I_эм =160А

Автоматический выключатель для защиты преобразователя частоты

Шкафы управления предназначены для регулирования давления одного или двух насосов путем частотного регулирования скорости вращения. Данный способ регулирования обеспечивает стабильное поддержание заданного давления и энергоэффективное регулирование насосных агрегатов при меняющемся расходе воды. Обеспечивается защита насосных агрегатов.

Шкафы управления содержат преобразователь частоты Schneider Electric серии ATV32 и ATV630 (бля исполнений более 15 кВт) и дополнительное коммутационное и защитное оборудование. Необходимые датчики входят в комплект оборудования. Преобразователь частоты обеспечивает снятие сигнала о текущем давлении с датчика давления Danfoss, устанавливаемого на напорном коллекторе насосной станции, и реализует управление скоростью вращения насоса для корректировки давления.

Алгоритм работы

При подаче питания на шкаф управления и включении вводного автоматического выключателя шкаф SUN.R2 переходит в режим готовности к работе.

Оператором на двери шкафа могут быть выбраны допущенные к работе насосы. Можно запретить работу насоса, например, для проведения профилактических работ).

Преобразователь частоты выбирает один из разрешенных к работе насосов как основной и начинает плавный разгон насоса до получения заданного давления в трубопроводе. В дальнейшем производится непрерывное регулирование частоты вращения данного насоса для поддержания давления и снижения энергопотребления насосного агрегата.

Преобразователь частоты с заданным периодом автоматически сменяет насос. Тем самым обеспечивается равномерный износ насосов и исключается интенсивный износ отдельных агрегатов.

Включение резервных насосов производится также в случае ошибки преобразователя частоты

Органы управления

На лицевой панели расположены:

• индикатор наличия питания;
• кнопка-гриб аварийного останова;
• индикатор «сухого хода» насоса;
• индикаторы работы каждого насоса;
• потенциометр задания требуемого давления;
• переключатели пуска каждого насоса (в положении «Стоп» блокируется работа соответствующего насоса).

Состав оборудования

В состав шкафа управления входят следующие приборы:

• преобразователь частоты Schneider Electric (Финляндия) для регулирования давления и защиты насоса;
• вводной автоматический выключатель, дополнительные автоматические выключатели, контакторы Hyundai Heavy Industries (Ю.Корея) для коммутации насосов;
• датчик давления 4…20 мА Danfoss серии MBS (Дания) для точного измерения текущего давления;
• реле JLC-1 (Ю.Корея) обработки сигналов датчика сухого хода;
• приборы автоматической вентиляции Rittal или Fundis;
• реле промежуточные для обеспечения логических блокировок и гальванической развязки Finder (Италия);
• светосигнальная арматура и органы управления Schneider Electric (Франция).

Возможность настроек

Шкафы управления SUN.R2 отличаются гибкостью настроек. Конструкция шкафов линейки строго унифицирована, перед отгрузкой шкафа производится его настройка и проверка в соответствии с требованиями заказчика. Пользователь может самостоятельно изменить заводские настройки выбрав в меню новые значения. Например, можно указать:

• уставку давления с двери шкафа вращающейся ручкой;
• время плавного разгона и останова;
• задействовать ли энергосберегающий режим «сна»;
• и другие параметры при необходимости.

Основные особенности шкафа управления:

• полностью импортные комплектующие за исключением корпуса (ЩМП) и проводов (ПВ-3);
• преобразователь частоты серии ATV32 от известного европейского производителя Schneider Electric;
• автоматическая смена ведущего насоса по времени и при аварии;
• автоматический останов насоса при нулевом расходе воды;
• возможность диспетчеризации по RS-485 MODBUS RTU;
• отдельный вход блокировки запуска;
• полная заводская готовность, легкость в обслуживании, идеальное качество сборки;
• защита насосов по «сухому ходу», электрическим и тепловым параметрам;
• контроль целостности кабеля датчика давления.

Номинальная мощность насосных агрегатов в зависимости от модели: от 0,5 кВт до 315 кВт.

Шкафы управления комплектуются паспортом на изделие, паспортами на комплектующие, единым руководством по вводу в эксплуатацию и руководством по эксплуатации, электрической схемой, таблицей заводских настроек автоматики шкафа, копией сертификата.

Гарантийный срок – 12 месяцев. Срок службы до первого существенного ремонта 10 лет.