ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ВЫБОРА ВАРИСТОРОВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ИМПУЛЬСНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ
Трегубов С.В.,к.т.н.
Пантелеев В.А., к.т.н.
Фрезе О.Г.
Введение
Общие понятия
Возможные причины возникновения импульсных напряжений
Рабочий режим варистора
Методика выбора и установки варисторов
Совместная работа варисторов
Литература
<<ПредСлед>>

Методика выбора и установки варисторов

Варисторы устанавливаются параллельно защищаемому электрооборудованию. В случае трехфазной нагрузки при соединении "звездой" они включаются в каждую фазу между фазой и землей, а при соединении нагрузки "треугольником" - между фазами. Наиболее предпочтительное место установки варисторов - сразу после коммутационного аппарата со стороны защищаемой нагрузки. Заводом "ПРОГРЕСС" выпускается очень удобный трехфазный ограничитель импульсных напряжений "Импульс-1", который представляет собой устройство для закрепления варисторов на электрощите, содержащее помещенные в корпус приспособления - держатели для трех варисторов, снабженные выводами. Это устройство позволяет легко реализовывать схемы защиты трехфазной нагрузки, соединенной как "звездой", так и "треугольником", а также защищать до трех независимых электроустановок, питающихся от однофазной сети.

Выбор типа используемого варистора и определение его классификационного напряжения осуществляется на основе анализа работы варистора в двух режимах: в рабочем и в импульсном.

1. Анализ работы варистора в рабочем режиме состоит в определении по таблице 1 такого классификационного напряжения, для которого длительное максимальное напряжение на нагрузке наиболее близко к табличному значению, но не превосходит его. Данные таблицы справедливы для варисторов с предельными отклонениями классификационного напряжения не более 10 % . Максимально допустимое длительное действующее переменное напряжение для варисторов зарубежного производства в большинстве случаев указывается в составе маркировки.

2. Анализ работы варистора в импульсном режиме состоит в расчете максимальной мгновенной энергии по формуле:

где E - максимальная мгновенная энергия в джоулях, P - номинальная мощность нагрузки, приходящаяся на одну фазу (Вт), f - частота переменного напряжения (Гц), ? - КПД защищаемой нагрузки. Такие расчеты обычно выполняются для нагрузок в несколько киловатт и более.

По таблице 2 выбирают тип варистора, обеспечивающего рассеивание энергии, значение которой рассчитано по приведенной формуле. .

Таблица 1 В вольтах

классифи- кационное напряжение

максимально допустимое длительное действующее переменное напряжение

максимально допустимое длительное постоянное напряжение

классифи- кационное напряжение

максимально допустимое длительное действующее переменное напряжение

максимально допустимое длительное постоянное напряжение

10

6

8

270

175

225

15

9

12

300

190

245

22

14

18

330

210

270

27

17

22

360

230

300

33

20

26

390

250

320

39

25

31

430

275

350

47

30

38

470

300

385

56

35

45

510

320

420

68

40

56

560

350

460

82

50

65

620

385

505

100

60

85

680

420

560

120

75

100

750

460

615

150

95

125

820

510

670

180

115

150

910

550

745

200

130

170

1000

625

825

220

140

180

1100

680

895

240

150

200

1200

750

1060

 

Таблица 2

Классифика-

Максимальная энергия рассеивания варисторов, Дж

ционное нап-

ряжение,В

СН2-2А

СН2-1а

СН2-1б

СН2-1в

ВР-1-1

ВР-1-2

10

-

-

-

-

0.18

-

15

       

0.26

-

22

-

-

-

-

0.56

0.23

27

-

-

-

-

0.64

0.26

33

-

-

-

-

0.71

0.30

39

-

-

-

-

1.3

0.47

47

-

-

-

-

1.6

0.56

56

-

-

-

-

1.9

0.66

68

-

-

-

-

2.3

0.76

82

-

-

-

-

-

-

100

-

17.0

10

2.7

-

-

120

-

25.2

12

3.0

-

-

150

-

31.5

15

3.8

-

-

180

-

37.8

18

4.5

-

-

200

-

42.0

20

5.0

-

-

220

-

46.2

22

5.5

-

-

240

-

50.4

25

6.0

-

-

270

-

56.7

28

-

-

-

300

-

63.0

31

-

-

-

330

104

69.3

34

-

-

-

360

115

75.6

37

-

-

-

390

125

81.9

40

-

-

-

430

138

90.3

43

-

-

-

470

152

98.7

47

-

-

-

510

168

107

-

-

-

-

560

187

118

-

-

-

-

620

207

130

-

-

-

-

680

227

143

-

-

-

-

750

248

158

-

-

-

-

820

280

172

-

-

-

-

910

312

191

-

-

-

-

1000

347

210

-

-

-

-

1100

385

233

-

-

-

-

1200

424

252

-

-

-

-

1300

463

-

-

-

-

-

1500

508

-

-

-

-

-

Пример 1. Определить марку варисторов для защиты электродвигателя ВАСО16-34-24 при соединении обмоток “звездой” в сети 0.4 кВ.

Решение.

Т.к. обмотки соединены “звездой”, то каждая из них находится под напряжением 220В. Если учесть нормируемое предельно допустимое отклонение напряжения 15 %, то макси- мальное рабочее напряжение составит 253 В. Из таблицы 1 видно, что условию п.1 удов- летворяют варисторы с классификационным напряжением 430 В .

Из паспортных данных электродвигателя известно, что его мощность 90 кВт, КПД 91.8%, а cos? = 0.64. Рассчитаем величину максимальной мгновенной энергии:

Из таблицы 2 видно, что для защиты этого электродвигателя может быть использован ва- ристор СН2-2 ( вар. А,Г) с классификационным напряжением 430 В с максимальной мощ- ностью рассеивания 138 Дж.

Пример 2. Определить марку варистора для защиты электродвигателя АО-315-УУ3 при соединении обмоток “треугольником”.

Решение.

При соединении “треугольником” каждая обмотка находится под напряжением 380В. Если нормируемое предельно допустимое отклонение напряжения составит 15 %, то мак- симальное длительное напряжение составит 437 В. Из таблицы 1 видно, что условие п.1 может быть удовлетворено только при использовании варисторов с классификационным напряжением 750 В и выше.

Мощность двигателя 200 кВт, КПД 90%, cos? = 0.92. Рассчитаем Е:

Из таблицы 2 видно, что уже варистор СН2-2 750 В имеет более высокую энергию рассеяния (248 Дж), поэтому он и должен использоваться.

При использовании двухфазной нагрузки величину мощности не нужно делить на 3. Расчеты показывают, что уже варистор СН2-2 (вар. А,Г) в большинстве случаев обеспечивает защиту электрооборудования мощностью до 30 кВт. Это означает, что для бытовых электроприборов практически достаточно рассмотрение лишь п.1 и применять малогабаритные варисторы типа СН2-1 или аналогичные. На практике есть случаи, когда величина расчетного рабочего тока не совпадает с экспериментальными значениями. Как правило это бывает на переменном токе , когда не учитывают величину реактивного тока, который можно рассчитать по известным формулам. Так реактивный ток варистора СН2-1 с классификационным напряжением 430В (его номи- нальная емкость 600пФ), при установке в бытовую сеть 220В составит 0,04мА (что соиз- меримо с предельным рабочим током 0,1мА).

<<ПредСлед>>