2. Розрахунок захисного зануленя. 18.04

Захисне занулення полягає у навмисному приєднанні до неодноразово заземленого нульового проводу  корпусів, інших конструктивних металевих частин, електроустаткування, що у нормальних умовах не знаходяться під напругою, але внаслідок ушкодження ізоляції можуть виявитися під напругою.

Задача занулення - усунення небезпечної поразки людей, струмом при пробої на корпус. Вирішується ця задача автоматичнім відключенням ушкодженої установки від мережі.

Принцип дії занулення - перетворення пробою на корпус у коротке однофазне замикання (тобто замикання між фазним нульовим проводами) метою створення струму, спроможного забезпечити спрацювання захисту тим самим автоматично відключити ушкоджену установку від мереж постачання. Таким захистом є плавкі запобіжники або автоматичні вимикачі, які установлюють перед споживачами енергії для захисту від струмів короткого замикання.

Область застосування занулення - трифазні чотирьох провідні мережі напругою до 1000В із глухо - заземленою нейтраллю.

Призначення проводу занулення - створення для струму короткого замикання ланцюга з малим опором, щоб цей струм був достатнім для швидкого спрацьовування захисту, тобто швидкого відключення ушкодженої установки від мережі

Відповідно до вимог «Правил устрою електроустановок» провід занулення повинний мати провідність не менше половини провідності фазного проводу. У цьому випадку струм короткого замикання буде достатнім для швидкого відключення ушкодженої установки.

Отже, у трифазній мережі напругою до 1000В із заземленою нейтраллю без проводу занулення неможливо забезпечити безпеку при замиканні фази на корпус, тому таку мережу застосовувати забороняється.

Для живлення електроустаткування і різних пристроїв на робочому місці використовується мережа змінного струму напругою 220 В, частотою 50 Гц.

   1. Вибір електроприйомника, для якого потрібно перевірка зануления на здатність відключення.

             Электроприймач - ЕОМ.

    2. Вибір типу мережі і виду прокладки.   

Тип мережі   - магістральна.

Вид прокладки - провід.

    3. Вибір способу прокладки і марки проводу.

  По класифікації  уточнюємо  клас  середовища (приміщення),  у  якій прокладено проводку і визначають  марку  проводів  і спосіб прокладки.

4. Визначення сили робочого струму трансформатора :

Ip = Рн / (Ö3 * Uн * cos jн * Кпд ),

де       Рн - номінальна потужність ЕОМ, Вт;

Uн - номінальна лінійна напруга ЕОМ, В;

cos jn - номінальний коефіцієнт потужності ЕОМ;

Кпд - КПД ЕОМ.

Рн = 400 Вт; Uн = 220 В. Якщо номінальний  коефіцієнт  потужності  і КПД  не  відомі,  то припустимо прийняти cos jн = 0.91, КПД = 0.94.

Ip = 400 / ( Ö3 * 220 * 0.91 * 0.94 ) = 1,2272 @ 1.3 A.

Сила робочого струму інших ЕОМ  :

Ip = Pн / ( Ö3 * Uн * cos jн)

Якщо номінальний  коефіцієнт  потужності  не  відомий,   припустимо прийняти

cos jн = 0,8...1,0.

Ip = 400 / (Ö3 * 220 * 0.9 ) = 1.17 A.

5.      Вибір апарата захисту і його установок.

Для розрахунку установок запобіжників і автоматів необхідно знати максимальну силу короткочасного(пікового) струму ЕОМ :

Іпнк = Ір * Кп,

де     Кп - кратність пікового струму розрахунковому, котру можна прийняти  рівної 1 (для  імпульсних блоків живлення).

Іпнк = 1.17 * 1 = 1.17 A.

Сила розрахункового  струму  спрацьовування  електромагнітного чи комбінованого расцепителя автомата  :

Іср.эл.расч = 1.3 * Іпнк,

де   коефіцієнт,  рівний 1.3,  враховує неточність у  визначенні сили    пікового струму і розкид характеристик расцепителей автоматів.

Іср.эл.расч = 1.3 * 1.17 = 1.52 A.

На практиці  не  раціонально ставити автомат на одну ЕОМ,  тому будемо  робити  розрахунок  для  7 споживачів :

Iср.эл.расч = 7 * 1.52 * 1.5= 15.96 A.

1.5 – коефецієнт що враховує роботу додаткового електрообладнання

Таблиця 1.3

6. Визначення площі перетину  і  повного  опору  фазного проводу.

Розрахуємо повний опір фазного проводу із алюмінія.

Rф = 0.028 * L / S,  сечение

де     0.028  -  питомий  електричний  опір  алюмінію,     Ом*мм²/м;

L - довжина проводу, м;

S - площа перетину проводу, м² .

Довжину проводу приймаємо L = 25 м, так як ця відстань від кінцевого споживача до щитка достатня.

Площа  перетину алюмінієвої жили з урахуванням сили розрахункового струму ЕОМ приймаємо  S = 2.5 мм².

Rф = 0.028 * 25/2.5 = 0.28 Ом.

7. Вибір конструктивного виконання нульового захисного проводу. Рекомендується використовувати  в  якості нульового захисного проводу – мідний провід.

8. Розрахунок повного опору нульового захисного проводу.

         Повний опір проводу занулення із міді:

         Ro = 0,0184*L / S,

         Ro = 0,0184* 25 / 2.5=0,184 Ом, де

0,0184 питомий електричний опір міді, Ом*мм² / м;

При використанні занулення за вимогами ПУЕ повинно виконуватись така умова: Ro/Rф <=2: 0,184/0,28 = 0,657 < 2