11.1 Расчет зануления для автоматизированного электропривода насосной установки машины непрерывного литья заготовок

Зануление – это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

_{Принцип действия зануления – превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание (между фазным и нулевым проводником) с целью вызвать больший ток, способный обеспечить срабатывание защиты и автоматически отключит поврежденное электрооборудование от питающей сети. В качестве отключающих аппаратов могут быть использованы плавкие предохранители, автоматические выключатели, магнитные пускатели и т.д. Необходимо также отметить, что с момента возникновения аварии (замыкания на корпус) до момента автоматического отключения поврежденного оборудования от сети имеется небольшой промежуток времени, в течение которого прикосновение к корпусу опасно, так как корпус находится под напряжением Uф (рисунок 11.1) и отключение его от сети еще не произошло. В этот период срабатывает защитная функция заземления корпуса оборудования через нулевой защитный проводник.}

_{Из рисунка видно, что схема зануления требует наличия в сети следующих элементов: нулевого защитного проводника, глухого заземления нейтрали источника тока, повторного заземления нулевого защитного проводника.}

_{Нулевой защитный проводник предназначен для обеспечения необходимого отключения установки значения тока путем создания для этого тока цепи с малым сопротивлением.}

_{Назначение заземления нейтрали – снижение напряжения зануленных корпусов относительно земли до безопасного значения при замыкании фазы на землю.}

_{Назначение повторного заземления нулевого защитного проводника – снижение напряжения на корпус относительно земли при замыкании фазы на корпус в случае исправной схемы и в случае обрыва нулевого защитного проводника.}

1 - корпус; 2 - аппараты защиты от токов короткого замыкания.

Рисунок 11.1 - Схема зануления

r₀ - сопротивление заземления нейтрали источника тока;

I_k - ток короткого замыкания;

I_н - часть тока короткого замыкания, протекающая через нулевой проводник;

I_з - часть тока короткого, протекающая через землю; 0 - нулевой защитный проводник.

Область применения зануления:

1) трехфазные четырех проводные сети напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью;

2) сети постоянного тока, если средняя точка источника заземлена;

3) однофазные сети переменного тока с заземленным выводом.

Отключение поврежденной насосной установки от питающей сети произойдет, если значение тока однофазного короткого замыкания I_К, которое искусственно создается в цепи, превысит значение тока срабатывания защитного аппаратаI_э.р.и выполнит следующее условие:

. (11.1)

Уставка срабатывания по току короткого замыкания автоматического выключателя I_Э.Р.=500А (таблица 9.3). Таким образом из (11.1) следует:

Величину тока однофазного короткого замыкания, возникающего в петле фаза - нулевой провод, при однофазном замыкании на корпус, определяют по формуле [24]:

(11.2)

где

(11.3)

Z_п- полное сопротивление петли фаза-ноль;

Z_т/3 - сопротивление трансформатора;

r_ф- активное сопротивление фазных жил кабеля;

r₀- активное сопротивление зануляющего проводника;

х - реактивное сопротивление (определяется только для электропроводок в стальных трубах);

Согласно [24] R_ф=3,74Ом/км,R₀=1,07Ом/км,Z_т/3=0,043Ом.

_{Сопротивление на участке длиной 30 м фазной жилы:}

_{rф=3,74·0,03 = 0,1122 Ом.}

_{Сопротивление на участке длиной 30 м нулевой жилы:}

_{r0 =1,07·0,03 = 0,0321 Ом.}

_{Подставим значения в формулу (11.3) и найдем полное сопротивление петли фаза-ноль.}

Находим действующее значение тока однофазного короткого замыкания, проходящего в схеме в аварийном режиме:

Согласно условию (11.1):

,

следовательно отключающая способность системы зануления .