1.3.4 Расчет и выбор электроконтактной аппаратуры

После определения типа источников питания производится выбор электроаппаратуры схемы управления.

При выборе аппаратуры управления и защиты руководствуемся следующими требованиями:

• напряжение и номинальный ток аппаратуры должен соответствовать напряжению и допустимому длительному току цепи. Номинальные токи аппаратуры защиты выбирают по возможности наименьшими по расчетным токам отдельных приемников, аппаратура защиты не должна отключать цепь при кратковременных нагрузках (при пуске электродвигателей);

• аппаратура управления должна без повреждений включать пусковой ток элетроприемников и отключать полный рабочий ток, без разрушения допускать отключение пускового тока;

• при коротких замыканиях по возможности должна быть обеспечена селективность работы защитной аппаратуры с ниже- и вышестоящей защитной и коммутационной аппаратурой;

• аппаратура защиты по своей отключающей способности должна соответствовать токам короткого замыкания в начале защищаемого участка, отключение электроприемника производиться с наименьшим временем;

• аппараты защиты должны обеспечивать надежное отключение одно- и многофазных коротких замыканий в сетях с глухо-заземленной нейтралью;

– аппараты должны выбираться по соответствующим климатическим условиям У3, УХЛ3.

Магнитные пускатели выполняют функции аппаратов дистанционного управления электродвигателями различных исполнительных механизмов, а также другими электроприёмниками. Кроме того, магнитные пускатели могут выполнять функции защиты от перегрузки и понижения напряжения.

Магнитные пускатели выбираются по следующим условиям:

- по номинальному напряжению сети

Uном ≥ Uсети (12)

где Uном – номинальное напряжение катушки аппарата, В.

- по номинальному току нагрузки

Iном ≥ Iном. нагр (13)

где Iном – номинальный ток аппарата, А.

- по номинальному напряжению контактов аппарата

Uном. конт ≥ Uсети (14)

Выбор магнитного пускателя производится на примере КМ1, предназначенного для подключения питающей сети к электроприводу шлифовального круга М1:

- номинальное напряжение катушки аппарата

Uном ≥ 110 В

- номинальный ток аппарата

Iном ≥ 21,1 А

- по номинальному напряжению контактов в силовой цепи

Uном. конт ≥ 380 В

- по номинальному напряжению контактов в цепи управления

Uном. конт ≥ 110 В

Исходя из полученных данных , выбираем магнитный пускатель для привода шлифовального круга типа ПМЛ 212УХЛ4. Выбор остальных магнитных пускателей производится аналогично. Технические характеристики магнитных пускателей приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Технические характеристики магнитных пускателей

Обозначение по схеме	Тип аппарата	U катушки, В	Uрасч контактов, В	Uном контактов, В	Iрасч, А	Iном, А	Тип контактной приставки	Число контактов
КМ1	ПМЛ 212УХЛ4	110	380	380	21,1	25	-	3г+1з
КМ2	ПМЛ 212УХЛ4	110	380	380	12,3	25	ПКЛ-2004	3г+2з
КМ3	ПМЛ 111УХЛ4	110	380	380	1,3	10	-	3г+1з
КМ4	ПМЛ 111УХЛ4	110	380	380	0,4	10	-	1з
КМ5	ПМЛ 111УХЛ4	110	380	380	2,8	10	-	3г
КМ6	ПМЛ111 УХЛ4	110	380	380	2,8	10	-	3г

Автоматические выключатели используются в качестве защитных аппаратов от коротких замыканий и перегрузки, а также для нечастых оперативных отключений электрических цепей при нормальных режимах работы.

Выбор автоматических выключателей производится по следующим условиям:

- по номинальному напряжению сети

Uном. авт ≥ Uсети (15)

где Uном. авт – номинальное напряжение автоматического

выключателя, В.

- по номинальному току нагрузки

Iном. расц ≥ Iном. нагр. (16)

где Iном. расц – номинальный ток теплового расцепителя, А.

Выбор вводного автоматического выключателя QF1 для группы электродвигателей:

- номинальное напряжение автоматического выключателя

Uном. авт ≥ 380, В (17)

- номинальный ток автоматического выключателя

Iном. авт ≥Iдлит, (18)

где Iном. авт – номинальный ток автоматического выключателя, А.

- номинальный ток теплового расцепителя

, А (19)

При этом ток уставки составит:

Iуст ≥ 1,25 · (Iном. расц + (Iпуск. эд1 - Iном. эд1)), (20)

где Iном. расц - номинальный ток теплового расцепителя;

Iпуск. эд1 – пусковой ток электродвигателя;

Iном. эд1 – номинальный ток электродвигателя;

Кi – кратность пускового тока.

Iпуск. эд1 = Кi · Iном, (21)

где Кi – кратность пускового тока.

Iпуск. эд1 = 7,5 · 21,1 = 158,2 А

Полученные результаты подставляем в формулу и определяем ток уставки электромагнитного расцепителя

Iуст ≥ 1,25 · (37,5 + (158,2 – 21,1)) = 218,2, А (22)

Исходя из полученных данных, выбираем автоматический выключатель типа АЕ2046М, его технические характеристики указаны в таблице 4. Аналогично выбираем QF2, QF3, QF4 и QF5.

Таблица 4 - Технические характеристики автоматических выключателей

Обозначение по схеме	Тип аппарата	Расчетный ток, А	Расчетный ток магнитного расцепителя, А	Номин. ток теплового расцепителя, А		Расчетное напряжение, В		Номин. напряжение, В
QF1	АЕ2046М	37,5	218,2	-		380		660
QF2	АЕ2040М	21,1	197,8		25		380	660
QF3	АЕ2030М	12,3	107,6		12,5		380	660
QF4	АЕ2020	1,3	-		1,6		380	660
QF5	АЕ2036М	2,8	19,3		3,15		380	660

Тепловые реле выбираются по номинальному току теплового элемента и номинальному току двигателя или длительному расчётному тока нагрузки. Для двигателей, работающих в длительном режиме работ

Uном. реле ≥ Uсети (23)

Iном. реле ≥ Iном. дв. (24)

Рассчитываем и выбираем тепловое реле КК1 для электродвигателя насоса смазки:

- номинальное напряжение теплового реле

Uном. реле ≥ 380 В

- номинальный ток реле

Iном. реле ≥ 0,4 А

Исходя из полученных данных, выбираем тепловое реле типа ТРН-10А, технические данные реле указаны в таблице 6.

Аналогично выбираем тепловые реле для остальных двигателей. Технические характеристики тепловых реле приведены в таблице 5.

Таблица 5 – Техническая характеристика тепловых реле

Обозначение на схеме	Тип реле	Пределы регулирования Iном несрабатывания, А	Номинальное напряжение, В
КК1	ТРН-10А	0,32-3,2	500
КК2	ТРН-10А	0,32-3,2	500
КК3	ТРН-10А	0,32-3,2	500

Выбор тумблеров, кнопок, конечных выключателей производится по условиям:

– по номинальному напряжению сети

, (25)

где – номинальное напряжение аппарата;

Uсети – номинальное напряжение сети.

– по длительному расчетному току цепи

, (26)

где – номинальный ток аппарата;

– длительный расчетный ток цепи.

Произведем выбор на примере кнопочного выключателя SB4. Найдем напряжение контактов и максимальный ток

Uном. ≥ 110

А, (27)

где Р_кат – мощность удержания катушки реле, Вт;

U_кат – напряжение питания катушки в цепи, В.

Исходя из расчетов выбираем кнопочный выключатель КЕ011У3 , с номинальным током 10А и номинальным напряжением контактов 110В.

Выбор переключателей, тумблеров и путевых выключателей приведены в таблице 6.

Таблица 6 – Выбор переключателей, тумблеров и путевых выключателей

Обозначение по схеме	Тип аппарата	Напряжение цепи, В	Номинальное напряжение контактов, В	Расчетный ток контактов, А	Номинальный ток контактов, А	Число кон-ов
SA1	ПКУ3-1С4061	380	380	8,1	10	--
SA2	ПКУ3-1Х3100	24	110	0,45	10	--
SA3	П27-5	110	110	0,24	10	--
SA4	П2Т-1	110	110	0,24	10	--
SB1, SB2	КЕ181У3	110	110	0,24	10	1р
SB3, SB4	КЕ011У3	110	110	0,24	10	1з
SB5	КЕ181У3	110	110	0,24	10	1р
SB6	КЕ011У3	110	110	0,24	10	1з
SB7, SB9	КЕ011У3	110	110	0,24	10	1з
SB8, SB10	КЕ181У3	110	110	0,24	10	1p
SP1	МП1101	110	110	0,24	16	1з
SQ1,SQ2,SQ4	СПК2110	110	110	0,24	16	1з
SQ3	МП1202	110	110	0,24	16	1з

Схемой станка предусмотрены следующие устройства световой сигнализации:

- две лампы в сигнальной арматуре АМЕ31122 расположенные на пульте управления ”Смазка ” и ” Плита включена ” имеют красный цвет плафона.

- для местного освещения применяется лампа накаливания МО 24-40, рассчитанная на напряжение 24 В и мощностью 40 Вт. Светильник местного освещения применяется типа НКСО1 х100.

Выбор трансформаторов производится по следующим параметрам:

- напряжение первичной обмотки;

- напряжение вторичных обмоток;

- по количеству вторичных обмоток;

- мощности, выдаваемой трансформатором.

Трансформатор рассчитывается по следующим параметрам:

- мощность потребляемая электроприемниками

93 ВА (28)

где S₁ – мощность катушки магнитного пускателя, ВA;

S₁=9,5 ВА;

n₁– число катушек магнитного пускателя;

n₁=6;

S₂ – мощность электромагнита, ВА;

S₂=18 ВА;

n₂ – количество электромагнитов.

n₂=2.

- мощность трансформатора, учитывающей КПД

ВА, (29)

где S_пот – мощность потребляемая электроприёмниками, ВA;

 = 0,85– к.п.д. трансформатора

По полученным данным выбираем трансформатор типа ОСМ-0,16 параметры которого приведены в таблице 7.

Аналогично рассчитываем трансформатор для питания электромагнитной плиты, параметры которого приведены в таблице 7.

Таблица 7 – Технические характеристики трансформаторов

Обозначение по схеме	Тип аппарата	Напряжение первичной обмотки, В	Напряжение вторичной обмотки, В	Мощность, ВА
TV1	ОСМ-0,16	380	110/12/24	160
TV2	ОСМ-0,1	380	110	100

Выбор диодов ведется по следующим параметрам

- по обратному максимальному напряжению

·110=172,7 В, (30)

где U_H – напряжение нагрузки, В.

-по допустимому току

, (31)

где I_н – ток протекающий через нагрузку, А.

По данным параметрам выбираются диоды VD1…VD4 типа Д215А с параметрами:

- обратное максимальное напряжение 200 В;

- максимально протекающий через диод ток 2 А.

Предохранители предназначены для защиты электроприёмников от коротких замыканий и перегрузок. Предохранители делятся на предохранители с большой тепловой инерцией и с малой тепловой инерцией. Первые способны выдерживать значительные кратковременные перегрузки, вторые – нет.

Выбор предохранителей в цепях управления ведется по следующим параметрам:

• номинальному напряжению сети;

• номинальному току нагрузки.

Расчет предохранителей сводится к определению расчетного тока, протекающего через вставку плавкую по следующей формуле

(32)

где I_расч – расчетный ток цепи, в которой находится предохранитель.

Выбор произведем на примере предохранителя FU4, предназначенного для защиты цепей питания лампы местного освещения.

Производим расчет вставки плавкой по формуле

, (33)

где Рн – мощность нагрузки, Вт ;

Uн – напряжение нагрузки, В.

Исходя из расчетов выбираем предохранитель с плавкой вставкой 2 А.

Выбор остальных предохранителей производится аналогично. Результаты заносим в таблицу 8.

Таблица 8 – Выбор предохранителей.

Обозначение по схеме	Тип аппарата	Расчетный ток вставки плавкой, А	Номинальный ток вставки плавкой, А
FU1	ПРС-6П с ПВД6	5,1	6
FU2	ПРС-6П с ПВД2	1,4	2
FU3	ПРС-6П с ПВД6	5,3	6
FU4	ПРС-6П с ПВД2	1,6	2

1.4 Разработка монтажа электрооборудования

1.4.1 Общие требования к монтажу

Нормативные документы регламентируют требования к электроустановкам, которые необходимо выполнять при монтаже и наладке для обеспечения надёжной и безопасной работы электрооборудования, для выполнения высококачественного электромонтажа. К электромонтажу предъявляются ряд требовании, носящих общий и специфический характер:

– аккуратность и правильность производства отдельных монтажных операций;

– соответствие нормативным документам:

– безопасность обслуживания и доступ к электрическим аппаратам, блокам, машинам при их осмотре и ремонте:

– зажимы, а также концы проводников должны иметь маркировку, она должна быть прочной, число маркированных знаков не должно превышать шести;

– сигнализирующие, контрольно – измерительные и органы управления должны размещаться с учётом требования эргономики;

– необходимость обеспечения степени защиты электрооборудования от влияния климатических факторов, от механических повреждений;

– демонтаж при транспортировке и повторный монтаж должен быть несложным;

– выполнение электромонтажа за наименьшее время и его минимальная стоимость.

Электрический монтаж может быть выполнен одним из следующих способов:

– панельным – одножильным проводом с раскладкой в виде плоского жгута;

– объёмный – пучками многожильных проводов, связанных в жгуты;

– с прокладкой в коробах или клицах;

– свободный – хаотичный монтаж проводов между аппаратами и блоками;

– монтаж в металлорукавах.