Mетодичка по эл.аппаратам гр.212

11

3 К О Н Т Р О Л Ь Н А Р О Б О Т А

3.1 Загальні вказівки до виконання контрольної роботи

У відповідності до навчального плану студенти, які навчаються за заочною формою, впродовж навчального семестру виконують контрольну роботу. Вона виконується в окремому зошиті. Виконання завдання повинно супроводжуватись відповідними поясненнями, схемами, рисунками, формулами з розкриттям величин, що входять до неї, а також конкретними розрахунками з підстановкою числових значень. Контрольна робота подається викладачу на рецензію. При негативній рецензії необхідно врахувати всі зауваження рецензента і у тому ж зошиті внести відповідні корективи. Зробити це потрібно після підпису рецензента, а не виправляти саму контрольну роботу.

3.2 Завдання на контрольну роботу

Асинхронні двигуни М1 і М2 потужністю Рн підключені до шин низьковольтного розподільного пристрою 0,4 кВ комплектної однотрансформаторної підстанції потужністю Sн через автомат SF1 та запобіжники FU0 (Рис. 3.1). Обрати електричні апарати управління та захисту по табл. 3.2.

Потужність Рн асинхронного двигуна М1 обирають по табл. 3.1 по номеру студента в списку групи.

Двигун М1 передбачено для частих пусків. Двигун М2 для нечастих пусків. Потужність двигуна М2 обирається по табл. 3.1 по номеру варіанта, який визначається по абсолютному значенню різниці номера студента у списку групи і останньою цифрою номеру залікової книжки студента.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

12

3.3 Методичні вказівки до виконання контрольної роботи

Таблиця 3.1 - Параметри силового електроустаткування

	№		Асинхронний двигун			Тр-р КТП
		Рн,	сos ϕн	η,	K п	Sн, кВА	uк,
	в-ту
		кВт		%	=Iп/Iн		%
	1	17	0,88	82
	2	10	0,9	80	7,0	1000	5,5
	3	30	0,88	85
	4	55	0,89	88
	5	16	0,92	78	5,2
	6	25	0,915	82	5,8	1100	5,5
	7	7,5	0,79	81	4,4
	8	32	0,9	88	6,3
	9	50	0,76	90	4,5
	10	63	0,82	78	4,6	2000	6,5
	11	40	0,8	85	4,4
	12	12,5	0,9	86	5,4
	13	75	0,89	82	6,0
	14	20	0,91	80	6,0	1600	6,5
	15	10	0,82	86	6,0
	16	22	0,87	84	6,5
	17	14	0,83	80	5,5
	18	40	0,87	92	6,5	1000	6,5
	19	12,5	0,9	90	6,4
	20	16	0,9	87	5,55
	21	1,6	0,76	77	7,0
	22	4,0	0,82	78	6,5
	23	5,6	0,86	81	7,0	830	6,0
	24	10	0,82	80	6,0
	25	12	0,89	85	7,0

Виконання завдання рекомендується здійснювати в такій послідовності:

а) за паспортними даними розрахувати номінальний струм АД М1, М2, використовуючи такий вираз:

Р н = 3 Iн U н η cos ϕ н ,

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

13

а також стале значення пускового струму:

Iп = кп Iн ,

і ударного пускового струму:

iп у = 2 ку Iп ;

Рисунок 3.1 – Принципова силова схема включення та захисту електродвигунів М1 та М2.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

14

б) за розрахованим значенням струму навантаження АД, заданою номінальною напругою на шинах низьковольтного розподільного пристрою та іншим параметрам (розд. 4) обрати електричні апарати управління та захисту для обраного варіанта та надати їх основні параметри;

в) за даними електрообладнання розрахувати параметри струму к.з.:

1)початкове значення періодичної складової, величина якої

уколах низької напруги визначається активним та індуктивним опором елементів, що знаходяться на шляху від генератора до місця к.з., а також опором місця к.з.; з метою спрощення розрахунку величини струму к.з. його величина у даному випадку може бути визначена за паспортними даними трансформатора КТП:

Iпо =		100%			Sн	кс ,
		3 uк % Uн

де Sн - номінальна потужність силового трансформатора;

Uн - номінальна напруга вторинної обмотки трансформатора; uк% - напруга короткого замикання трансформатора, %;

кс - коефіцієнт, який враховує активний та індуктивний опір інших елементів, що входять до даної електричної системи, його величина може бути в даному випадку прийнята такою, що дорівнює 0,3-0,4;

2) ударний струм к.з., величина якого визначається за такою формулою:

iуд = 2 куд Iпо ,

де Куд - ударний коефіцієнт, величина якого у колах низької напруги складає 1,0-1,3;

г) перевірити обрані електричні апарати:

1)за захисною характеристикою;

2)за комутаційною спроможністю;

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

15

3) за стійкістю при протіканні наскрізьних струмів к.з. та іншими параметрами в залежності від функціонального призначення апарата (розд. 4).

Таблиця 3.2 – Апарати, що підлягають розрахунку по рисунку 3.1

Остання цифра		Апарати, що підлягають
залікової книжки			розрахунку
1	SF1		FU1		KM1
2	SF2		FU0		KK1
3	FU0		SF1		KM1
4	KK1		KM1		SF2
5	FU1		KK1		KM1
6	SF2		KM1		FU0
7	KM1		SF1		FU1
8	FU0		SF2		KM1
9	KK1		SF2		FU1
0	FU1		SF2		KM1

4 М Е Т О Д И К А В И Б О Р У Е Л Е К Т Р И Ч Н И Х

АП А Р А Т І В

4.1Загальні питання вибору апаратів

Комутаційні та захисні апарати в експлуатації можуть знаходитись в одному з трьох режимів: тривалий при номінальному навантаженні, режимі короткого замикання та перевантаження (післеаварійному).

У тривалому режимі надійна робота комутаційних та захисних апаратів забезпечується правильним їх вибором за номінальним струмом та номінальною (найбільшою робочою) напругою. В режимі перевантаження (післяаварійному) - обмеженням межових значень та тривалості підвищення струму і напруги в межах, які гарантують їх нормальну роботу за рахунок запасів міцності. У режимі к.з. надійна робота апаратів забезпечується відповідністю їх параметрів умовам стійкості при протіканні крізних струмів к.з., а для захисних апаратів

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

16

ще й умовою межової комутаційної спроможності. В окремих випадках повинна забезпечуватись також надійна робота апаратів в режимі холостого ходу: як показує практика, тяжкі умови комутації складаються при вимиканні малих індуктивних та ємнісних струмів. Надійна робота апаратів в цьому випадку забезпечується правильним вибором апаратів, що обмежують перенапруги.

При обиранні комутаційних та захисних апаратів враховується також низка інших факторів, які визначаються їх функціональним призначенням. В загальному випадку, електричні апарати комутації та захисту обираються:

-за номінальними значеннями струму та напруги;

-за механічною та комутаційною зносостійкістю;

-за кількістю та виконанню головних та допоміжних контактів;

-за кліматичним виконанням та категорією розміщення;

і перевіряються:

-за захисними характеристиками (апарати, що виконують функції захисту електрообладнання);

-за стійкістю при протіканні наскрізних струмів к.з. (електродинамічною та термічною стійкістю);

-за комутаційною спроможністю при характерних для даних апаратів режимів комутації (комутація струмів навантаження, струмів перевантаження, струмів к.з.)

1.Призначення та область використання. Електричні апарати комутації та захисту, що виробляються промисловістю, мають широку область використання і, відповідно, широку номенклатуру. При цьому конкретні їх типи підчас призначені для комутації та захисту певних об’єктів. Тому, перед тим як здійснювати вибір апаратів, необхідно, поперед за все ознайомитись з відповідною нормативно-технічною та експлуатаційною документацією на типи апаратів: ДСТУ, ГОСТи, технічні умови, технічний опис та інструкція з експлуатації, каталоги ІНФОРМЕЛЕКТРО тощо.

2.Номінальні значення струму та напруги. Вибір апаратів в даному випадку здійснюється у відповідності до таких умов:

Iн > Iн.е/у ; U н > Uн.е/у ,

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

17

де Iн, Uн - відповідно номінальний струм та номінальна напруга апарата;

Iн.е/у, Uн.е/у - відповідно струм навантаження і номінальна напруга даної електроустановки.

3.Характер комутуємого навантаження, визначаємий так званою категорією використання. Для апаратів комутації та захисту змінного струму існують такі категорії використання: АС-1, АС-2, АС-3 и АС-4; для апаратів постійного струму - ДС-1...ДС-5, кожній з яких відповідає певний характер комутуємого навантаження (активне, малоіндуктивне, індуктивне і т.д.) або група споживачів (печі опору, асинхронні двигуни і т.д.).

4.Механічна та комутаційна зносостійкість. Для забезпечен-

ня механічної стійкості та потрібного механічного ресурсу Nпотр упродовж всього терміну служби необхідно виконання такого співвідношення:

Nмех > Nпотр ,

де Nмех - механічна зносостійкість апарата.

При цьому потрібний механічний ресурс може бути визначений на підставі апріорної інформації про частоту комутації Z та потрібному терміні служби T

Nпотр = Z T.

Аналогічною є умова забезпечення комутаційного ресурсу апарата з тою лише різницею, що оцінка потрібного комутаційного ресурсу здійснюється не на весь термін служби апарата, а на період до зміни його головних контактів.

5.Стійкість при проходженні наскрізних струмів к.з. Апарат

увключеному положенні повинен витримувати електродинамічну та термічну дію струму к.з. Така вимога пред’являється практично до всіх апаратів комутації та захисту незалежно від конкретного функціонального призначення.

Електродинамічна стійкість апарата буде забезпечена при дотриманні такого співвідношення:

iе/д.ст . > 2 kуд Iпо,

де i е/д.ст. - струм електродинамічної стійкості апарата;

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

18

kуд - ударний коефіцієнт для даної точки електричної системи; Iпо - початкове діюче значення періодичної складової струму к.з.

Термічна стійкість апарата забезпечується, якщо

Iт.ст. > Iпо

за умови, що час проходження струму к.з. не перевищує допустимого значення. Якщо така умова не виконується термічна стійкість оцінюється за тепловою дією струму току к.з., при цьому повинна виконуватись така умова

I2т.ст tдоп > Iпо2 tк.з ,

де Iт.ст. - струм термічної стійкості апарата;

tдоп - допустимий час проходження струму термічної стійкості; tк.з - час проходження струму к.з.

6.Кількість та виконання головних та допоміжних контак-

тів. Промисловість виробляє апарати комутації та захисту з двома типами головних та допоміжних контактів: контактами, що замикаються та контакти, що розмикаються. Кількість тих чи інших визначається конкретною схемою, до якої підключається даний апарат.

7.Межова комутаційна спроможність. Комутаційний апарат повинен забезпечувати надійне вмикання та вимикання кола при передбачених для нього режимах роботи (обезструмлений стан, холостий хід, номінальне навантаження, перевантаження, к.з.) Методика оцінки роботоспоспроможності в даному випадку визначається конкретним призначенням апарата та умовами його експлуатації (див. наступні підрозділи).

8.Кліматичне виконання та категорія розміщення. Клімати-

чне виконання визначає кліматичну зону для експлуатації в якій призначений даний апарат. Апарати, що виробляються промисловістю мають 10 типів кліматичного виконання, які відрізняються температурою повітря, його відносною вологістю, наявністю зависних частинок пилу, інтенсивністю сонячного випромінювання, наявністю соляної мряки та ін. Основними кліматичними зонами є: зона помірного клімату, тропічного клімату, холодного клімату, морського клімату. Тип

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

19

кліматичного виконання визначається сполученням вище означених параметрів атмосфери.

Категорія розміщення визначає місце, в якому експлуатується апарат. Основними категоріями розміщення є: 1 - на відкритому повітрі; 2 - під навісом або приміщення, де коливання температури та вологості повітря несуттєво відрізняються від навколишнього повітря, тобто мається порівняно вільний доступ навколишнього повітря; 3 - у закритих приміщеннях з природною вентиляцією (неопалювані приміщення), де коливання температури та вологості повітря менше, чим навколишнього повітря; 4 - приміщення з штучним регулюванням кліматичних умов (опалювані приміщення); 5 - приміщення з підвищеною вологістю (неопалювані та не вентильовані підземні приміщення, в тому числі шахти, підвали, у ґрунті і т.д.).

Вибір і перевірка електричних апаратів здійснюється також за низкою інших факторів, які пов`язані з їх конкретним функціональним призначенням. Розглянемо методику вибору окремих груп електричних апаратів управління та захисту, які найбільш широко використовуються в системах електропривода і автоматики.

4.2 Вибір комутаційних електричних апаратів керування

Електричні апарати керування здійснюють керування режимом роботи електроустаткування промислових підприємств:

-комутацію силових електричних кіл виробничих електроуста-

новок;

-пуск, гальмування, реверс та регулювання швидкості обертання електричних машин та ін.;

До електричних апаратів керування відносять контактори, магнітні пускачі, контролери, командоапарати, реле керування і т.д. Для прикладу розглянемо методику вибору найбільш складних, але широко розповсюджених в електроустановках апаратів керування - контакторів і магнітних пускачів.

Контактор (магнітний пускач) представляє собою двопозиційний апарат з дистанційним керуванням, призначений для частих комутацій струму навантаження і нечастих комутацій електричного кола при перевантаженнях. Розрізняють контактори постійного струму, які

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

20

призначені для комутації кіл постійного струму і контактори змінного струму - відповідно для комутації кіл змінного струму.

Промисловість виробляє дуже широку номенклатуру контакторів та магнітних пускачів. Тому питання їх правильного вибору вельми актуальні.

Контактори (магнітні пускачі) обираються:

-за призначенням та областю використання;

-за номінальними значеннями струму та напруги;

-за механічною та комутаційною зносостійкістю;

-за характером комутуємого навантаження (категорією використання);

-за параметрами кола керування;

-за кількістю та виконанню головних та допоміжних контактів;

-за режимом роботи;

-за кліматичним виконанням та категорією розміщення;

апотім перевіряються за комутаційною спроможністю.

Досвід проектування і експлуатації показав, найбільш придатним є використання контакторів (магнітних пускачів) для комутації конкретного навантаження. Тому, поперед за все необхідно з`ясувати область використання тих чи інших типів контакторів (магнітних пускачів). Така інформація є у довідковій літературі і нормативнотехнічній документації: технічні умови, технічний опис і інструкція з експлуатації, каталоги інформ-електро і т.д. Наприклад, область використання окремих типів контакторів постійного та змінного струму обмежується такими видами навантаження:

-для дистанційного вмикання електромагнітних приводів маломасляних та вакуумних вимикачів високої напруги використовуються контактори типу МК2-20Б;

-для комутації електричних кіл рухомого складу міського електротранспорту використовуються електромагнітні контактори серій КПП-100, МК-5 та МК-6;

-для комутації кіл кранового електрообладнання постійного та змінного струму використовуються контактори серії КТК;

-для комутації силових кіл електропривода морських бурових установок континентального шельфу використовується контактор ти-

пу КМ1645;

-для комутації силових кіл потужних генераторів та двигунів постійного струму використовуються контактори типів КП7 и КП207;

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com