От цехового трансформатора кабелем питается сборка механической мастерской, к которой подключены четыре двигателя. Напряжение сети 380 В. Все двигатели работают одновременно. Типы двигателей приведены в табл. 1; рекомендуется использовать для расчета двигатель, выбранный в задаче I.1 и ближайший к нему; два других двигателя выбрать из противоположного конца таблицы 1. В тех случаях, когда номинальное напряжение выбранных двигателей 660 В, необходимо изменить его на напряжение, заданное в условии задачи I.2 (380 В). Схема цеховой электрической сети, питающей сборку механической мастерской, приведена на рис.2. Требуется выбрать аппараты защиты двигателей и кабеля, питающего сборку:

а) автоматические выключатели QF1 – QF5 (рис. 2 (а));

б) плавкие предохранители F1 - F5 (рис. 2(б)).

Рис. 2. Участок радиальной схемы цеховой электрической сети (ТП – трансформаторная подстанция; РУ – распределительное устройство; КЛ - кабель; QF1 – QF5 – автоматы; М1 – М4 – двигатели; F1 - F5 – плавкие предохранители)

Задача II.1. Выбор низковольтных аппаратов в системах электроснабжения.

Для схем соединения понижающих трансформаторов со сборными шинами низкого напряжения, приведенных на рис. 3, выбрать рубильник QS, предохранитель F и автоматические воздушные выключатели QF в соответствии с исходными данными индивидуального варианта, приведенными в табл. 2 и 3. Номинальное напряжение U Н = 380 В. Условия выбора, расчетные и справочные значения проверяемых величин записать в таблицу, приведённую в примере II.1.

Задача II.2. Выбор высоковольтных аппаратов в системах электроснабжения.

Для схемы питания понижающего трансформатора от магистральной линии, приведенной на рис. 4, выбрать разъединитель QS и предохранитель F в соответствии с исходными данными индивидуального варианта, приведенными в табл. 2-3. Для схем, приведенных на рис. 5, выбрать предохранитель F, короткозамыкатель QN и выключатель Q в соответствии с исходными данными индивидуального варианта, приведенными в табл. 4. Условия выбора, расчетные и справочные значения проверяемых величин записать в таблицу, аналогично приведенной в примере II.2.

Рис. 3. Схемы соединения трансформаторов со сборными шинами низкого напряжения

Рис. 4. Схема питания трансформатора от магистральной линии

Рис. 5. Фрагменты схем электроснабжения промышленных предприятий

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ по выполнению РАСЧЕТНОГО ЗАДАНИЯ И ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Методические указания и примеры решения задач I.1 – I.2

Выбор контакторов (магистральных пускателей) – производится по следующим условиям:

а) роду тока силовой цепи;

б) номинальному напряжению и току в силовой цепи;

в) числу главных и вспомогательных контактов пускателя (контакторов);

г) категории применения и климатического исполнения аппарата: категория применения определяется условиями работы потребителя и схемой питания;

д) режима работы.

Если выбирается пускатель, то необходимо указать наличие теплового реле и реверсивности пускателя, что определяется схемой управления двигателя.

Выбор тепловых реле – производится по условиям:

а) номинальному напряжению реле;

б) числу полюсов;

в) номинальному току нагревательного элемента реле, который выбирается таким образом, чтобы отключение реле при пусковом токе двигателя происходило в интервале времени от t П до 1,5*t П. Если выбран пускатель со встроенным тепловым реле, то уточняется номинальный ток нагревательного элемента и по характеристике реле проверяется время его срабатывания.

Выбор предохранителей для двигателей – производится по условию:

- отстройки от пускового тока двигателя:

 (1)

где I Н – номинальный ток плавкой вставки предохранителя; I ПД – пусковой ток двигателя; К – коэффициент, определяемый условиями пуска (К = 2,5 - легкий пуск; К = 1,6-2 – тяжелый пуск).

В общем случае номинальный ток плавкой вставки, через которую питаются несколько самозапускающихся двигателей, выбирают по выражению:

 (2)

где – сумма пусковых токов всех самозапускающихся двигателей.

Выбранный по условию (2) предохранитель проверяют на пуск самых крупных двигателей в нормальном режиме по выражению:

 (3)

где – сумма номинальных токов работающих двигателей;

 – сумма пусковых токов самых крупных двигателей.

Выбор автоматических, воздушных выключателей (автоматов).

Для защиты двигателей обычно применяют автоматы с комбинированными расцепителями:

- в режиме КЗ срабатывает электромагнитный (мгновенный) расцепитель, ток срабатывания которого отстраивается от номинального тока двигателя по формуле:

 (4)

где  – ток срабатывания мгновенного расцепителя; – пусковой ток двигателя.

- в режиме перегрузки срабатывает тепловой (зависимый) расцепитель, ток срабатывания которого отстраивается от номинального тока двигателя по условию:

 (5)

где  – ток срабатывания зависимого расцепителя;  – номинальный ток двигателя.

Если температура эксплуатации автомата (t Э) отличается от температуры, при которой расцепитель калибруется на заводе (t К), рекомендуется сделать пересчет тока срабатывания по формуле:

, (6)

Выбор автоматов для защиты группы двигателей – осуществляется по условиям: номинальный ток его зависимого расцепителя должен быть не меньше суммы номинальных токов группы двигателей, т. е.

, (7)

ток срабатывания независимого расцепителя должен быть отстроен от тока самозапуска всех двигателей:

 (8)

для обеспечения селективности с мгновенными расцепителями автоматов, защищающих двигатели, автомат, защищающий группу двигателей, должен иметь независимую выдержку времени.

Пример I.1. Выбор контактора и магнитного пускателя для управления и защиты двигателя

Требуется выбрать магнитный пускатель (контактор) для управления и защиты асинхронного двигателя типа 4АР13284, работающего в продолжительном режиме. Схема прямого пуска и защиты приведена на рис. 1.

По типу двигателя из справочной литературы определим его технические параметры:

- номинальная мощность, P ном – 7,5 кВт;

- коэффициент полезного действия, η ном – 87,5 %;

- коэффициент мощности, cos φ – 0,86;

- номинальное линейное напряжение на обмотке статора,U ном – 380 В;

- коэффициент кратности пускового тока, КI – 6,5;

- время пуска двигателя, t n – 5 с.

Определим параметры, по которым производится выбор магнитного пускателя:

а) род тока – переменный, частота – 50 Гц;

б) номинальное напряжение – 380В, номинальный ток не должен быть меньше номинального тока двигателя;

в) согласно схеме включения двигателя (рис. 1) аппарат должен иметь не менее трех замыкающихся силовых контактов и одного замыкающегося вспомогательного контакта;

г) категория применения, аппарат должен работать в одной из категорий применения: АС – 3 или АС – 4 (приложение 1);

д) режим работы аппарата – продолжительный с частыми прямыми пусками двигателя.

Для выбора аппарата по основным техническим параметрам необходимо произвести предварительные расчеты номинального и пускового токов двигателя. Определим номинальный ток (действующее значение):

Пусковой ток (действующее значение):

Ударный пусковой ток (амплитудное значение):

 принимаем

Произведем выбор аппарата по основным техническим параметрам.

Выбираем магнитный пускатель со встроенным тепловым реле по основным техническим параметрам, приведенным в приложении 2 табл. 1, для заданного схемного решения (рис. 1) – типа ПМЛ 221002.

Проверим возможность работы выбранного аппарата в категориях применения АС – 3 и АС – 4.

Согласно данным из табл. 1 приложения 1 в категории применения АС – 3 магнитный пускатель должен включать в нормальном режиме коммутации ток:

 ,

а в режиме редких коммутаций:

.

Оба условия пускателя ПМЛ 221002 выполняются, так как:

В категории применения АС – 4 магнитный пускатель ПМЛ 221002 с номинальным рабочем током 10 А (табл. 1, приложение 2) должен отключать в номинальном режиме коммутации ток:

,

который меньше пускового тока двигателя. В режиме редких коммутаций ток:

,

который также ниже ударного пускового тока двигателя. Поэтому пускатель ПМЛ 221002 с номинальным током 10 А, предназначен для работы в категории АС – 4, для данной схемы (рис. 1) не пригоден.

Тепловые реле серии РТЛ, встроены в магнитные пускатели (табл. 1, приложение 2) имеют регулируемое время срабатывания t СР = (4,5 - 9) с, что приемлемо для заданных условий пуска двигателя: 1,5t П < t СР < t П.

Для реализации схем пуска двигателя (рис. 1) можно использовать контактор и дополнительное тепловое реле.

Выбор контактора аналогичен вышерассмотренному выбору магнитного пускателя. Основное технические данные контактора приведены в приложении 2, табл. 3.

Пример I.2. Выбор автоматических выключателей и предохранителей для защиты двигателей (схема представлена на рис. 2 а, б).

Определим по мощности двигателей их номинальные и пусковые токи так же, как в примере I.1. Рассчитаем по выражению (1) номинальные токи вставок предохранителей, защищающие двигатели (рис.2б).

Подберем по справочным данным ближайшие к расчетным номинальные токи вставок для предохранителей разных типов: ПР. – 2, ПН. – 2, НПР, НПН и занесем все вышеуказанные расчетные и справочные величины в табл. I.1.

Для предохранителя, защищающего кабель, питающий сборку, номинальный ток рассчитаем по выражению (2):

.

Таблица I.1

Страницы: 1, 2, 3, 4