Основы электропривода...КР

Для выбора модели преобразователя из паспорта двигателя необходимо выбрать номинальную мощность и номинальный ток электродвигателя (наибольшее значение)

Pн = 11 кВт, Iн = 38 А.

При выборе необходимо соблюсти неравенство

11кВт ≤ PПЧ

и

38А ≤ IПЧ.

Из таблицы П.2 (приложение 2) для преобразователя типа Е2-8300 выбираем модель Е2-8300-025H и проверяем необходимые условия

11кВт ≤ PПЧ = 18,5 кВт

и

38А ≤ IПЧ = 40 А.

Вывод: преобразователь Е2-8300-025H удовлетворяет всем условиям.

33

8.ВЫБРАТЬ СХЕМУ УПРАВЛЕНИЯ. ОПИСАТЬ РАБОТУ СХЕМЫ

Вданном разделе курсовой работы необходимо составить принципиальную электрическую схему включения электродвигателя с указанием пускорегулирующей и защитной аппаратуры применительно к технологическому процессу, имеющему место в практике электроприводов локомотивных предприятий (см. табл. 5).

Привести краткое описание и указать назначение каждого элемента схемы, дать описание работы схемы.

На схеме указать марку и тип аппаратуры управления и защиты. Произвести выбор плавкой вставки, уставки автомата или реле для защиты электродвигателя от короткого замыкания. Дать краткое описание работы схемы.

При составлении схемы электропривода следует пользоваться условными обозначениями для графического изображения электрических схем в соответствии с ГОСТами ЕСКД.

34

9.РАССЧИТАТЬ И ВЫБРАТЬ АППАРАТЫ УПРАВЛЕНИЯ

ИЗАЩИТЫ

Аппараты управления, предназначены для пуска, реверсирования, торможения, регулирования скорости вращения, напряжения, тока электрических машин, станков, механизмов или для пуска и регулирования параметров других потребителей электроэнергии в системах электроснабжения. Основная функция этих аппаратов – это управление электроприводами и другими потребителями электрической энергии. Особенности: частое включение, отключение до 3600 раз в час, т.е. 1 раз в секунду.

Кним относятся электрические аппараты ручного управления - пакетные выключатели и переключатели, рубильники, универсальные переключатели, контролеры и командокотролеры, реостаты и др., и электрические аппараты дистанционного управления – электромагнитные реле, пускатели, контакторы и т. д.

Магнитный пускатель – это комплексный коммутационный аппарат, предназначенный для пуска, отключения, реверса и защиты электродвигателей от перегрузки, исчезновения или значительного уменьшения питающего напряжения. Его единственное отличие от контактора – наличие устройства защиты (обычно теплового реле) от тепловых перегрузок.

Выбор магнитных пускателей осуществляют исходя, главным образом, из мощности подключаемого электродвигателя.

На пример, рассмотрим выбор магнитного пускателя для двигателя АИРМ132М4У1, мощностью 11кВт. Для данной мощности двигателя, по каталожным данным, подходить магнитный пускатель типа ПМ12-040 (табл. П.5. приложение 5), который имеет следующие параметры: мощность управляемого двигателя – 11 кВт, номинальный ток – 40А, напряжение главной цепи – до 660 В.

Аппараты защиты, используются для коммутации электрических цепей, защиты электрооборудования и электрических сетей от сверхтоков, т. е. токов перегрузки, пиковых токов, токов короткого замыкания.

Кним относятся плавкие предохранители, тепловые и токовые реле, автоматические выключатели и др.

Остановимся на терминах, относящихся к плавким предохранителям,

ина выборе тока плавкой вставки для защиты электродвигателей и линий. Номинальным током предохранителя называют ток, равный наиболь-

шему номинальному току плавкой вставки, которая может быть установлена на данном предохранителе. Значение его указывается на щитке предохранителя.

Номинальный ток плавкой вставки Iном.вст. – это тот ток, который вставка выдерживает неограниченно долго, не плавясь; значение его также

указано на вставке.

35

Предельно отключаемым током Iпред.откл. или разрывной мощностью

Sразрыв (Sпред.откл.) называется соответственно максимальный ток или мощность короткого замыкания, которые способен разорвать (отключить)

предохранитель.

При выборе тока плавкой вставки предохранителя, применяемого для защиты асинхронного короткозамкнутого двигателя, необходимо учитывать, что пусковой ток может в 7 – 8 раз превышать номинальный ток двигателя. Если номинальный ток плавкой вставки выбрать равным номинальному току двигателя, то при пуске двигателя вставка сгорит от перегрузки пусковыми токами за доли секунды. Ток плавкой вставки выбирают по выражению:

	I пл.в ст.	I н Кi	,	(9.1)

где Iн – номинальный ток электродвигателя, А; Кi – кратность пускового тока;

– коэффициент, зависящий от продолжительности и частоты пусков. Для редких пусков с продолжительностью до 2,5 с = 3, при нечастых пусках с продолжительностью от 2,5 до 10 с = 2,5; при частых

пусках с продолжительностью более 20 с = 1,6 … 2.

При выборе плавких вставок предохранителей очень часто пользуют-

ся следующими формулами:
Iпл.вст. 2 Iн ,	(9.2)
Iпл.вст. 4 Рн .	(9.3)

Первая формула применяется при редких пусках электродвигателей с продолжительностью до 2,5 с, т.е. при = 3, Кi = 6. Вторая формула может быть использована для частного случая, когда линейное напряжение в трехфазной сети U = 380 В, а предохранители выбираются для электродвигателей с характеристикой /Y 220/380 В. Известная формула:

Pн		3 U н I н cos н н		,	(9.4)
		1000

при подстановке усреднённых данных cos н, н и значения напряжения, преобразуется в формулу:

36

Pн		1,73 380 I	н	0,8 0,8		0,5	Iн	,	(9.4)
		1000

для случая соединения обмоток двигателя в Y.

Например, требуется выбрать предохранитель для защиты от токов короткого замыкания электродвигателя АИРМ132М4У1. Продолжительность пуска 0,5 с. Электродвигатель имеет мощность Рн = 11 кВт, Iн = 38 А, IнY = 22А. Кратность пускового тока для данного типа электродвигателя (из справочника) Ki = 7,2.

Подставляя найденные значения в формулу (9.1), получаем:

	Iпл.в ст.		Iн Кi			38 7,2	91,2	А ,
						3
	Iпл.в ст.Y		IнY Кi			22 7,2	52,8	А .
						3

Из справочника выбираем предохранители типа СН 22 с номинальными токами плавких вставок от 50 – 100 А.

Для защиты электродвигателей от длительной перегрузки и связанного с этим недопустимого перегрева служат тепловые реле.

Рассмотрим, как выбирают тепловое реле для электродвигателя типа АИРМ132М4У1 (Рн = 11 кВт), работающего в продолжительном режиме. Пуск двигателя длится 0,5 с.

По техническим данным двигателя АИРМ132М4У1 находят Iн = 22 А. кратность пускового тока Ki = 7,2, пусковой ток двигателя

Iп = Ki Iн = 7,5 22 = 158,4 А .

Двигателю мощностью 11 кВт соответствует тепловое реле ТРН-40. Для теплового реле ТРН-40 ближайший больший, чем номинальный

ток двигателя, ток нагревательного элемента – 25 А.

Цена одного деления регулятора тока уставки реле составляет 5% тока нагревательного элемента, т.е. 25 0,05 = 1,25А.

При нулевом (среднем) положении регулятора ток уставки равен 25 А. Следовательно, необходимо повернуть регулятор влево («–») на одно деление. Ток уставки при этом составит

Iу = 25 - (I 1,25) = 23,75 А ,

т.е. больше номинального тока двигателя в пределах 5%.

37

Убеждаются, что реле допускает пуск данного двигателя. Для этого находят отношение пускового тока к току уставки

	I п		158,4		6,7
	I y			23,75
					.

По защитным характеристикам реле [нов.пособие] находим, что при кратности тока Iп / Iу 6,7 минимальное время срабатывания реле с учетом возможного разброса их характеристик составляет из холодного состояния 9 с, из горячего – 0,9 с. Время пуска двигателя 0,5 с.

Следовательно, пуск двигателя возможен из холодного и горячего состояний.

Автоматические выключатели (автоматы) служат для автоматиче-

ского отключения цепей постоянного и переменного тока при перегрузках, коротких замыканиях и других нарушениях режима работы цепи.

Номинальный ток автоматического выключателя с тепловым расцепителем выбирается по длительному расчетному току защищаемой линии

Iт.р. Iн ,

(9.5)

а регулируемого расцепителя:

Iт.р. 1,25 Iн .

(9.6)

Для электродвигателей, работающих в повторно-кратковременном режиме (S3) или с тяжелыми условиями пуска (5–12 с), номинальный ток нерегулируемого теплового расцепителя выбирают исходя из условия:

Iт.р. 1,25 Iн ,

(9.7)

а регулируемого:

Iт.р.= (1,25 - 1,50) Iн .

(9.8)

При выборе комбинированных автоматических выключателей для защиты электродвигателей от перегрузки и коротких замыканий уставка теплового расцепителя должна быть не менее:

Iт.р. 1,25 Iн ,

(9.9)

а электромагнитного расцепителя:

38

Iэл.р. 1,25 Кi Iн ,

(9.10)

где Кi – кратность пускового тока электродвигателя.

В качестве примера покажем выбор комбинированного автоматического выключателя для электродвигателя АИРМ132М4У1 с Рн = 11кВт, IнY = 22 A, Ki = 7,2, время пуска 0,5…1 с.

Определяем номинальный ток уставки теплового расцепителя:

Iт.р. 1,25 Iн ,

Iт..р l,25 22 27,5 A .

Предварительно выбираем автоматический выключатель типа ВА88– 32 с номинальным током теплового расцепителя на 32 А.

Определяем ток электромагнитного расцепителя:

Iэл.р 1,25 Ki Iн 1,25 7,2 22 = 198 А .

По каталогу проверяем выбранный автомат по току срабатывания электромагнитного расцепителя. Для автоматического выключатель типа ВА88–32 ток срабатывания электромагнитного расцепителя равен:

Iср.эл.р = 500 А .

Проверка:

Iср.эл.р I.эл.р .

Автомат удовлетворяет условиям пуска.

Основными преимуществами автоматических выключателей являют-

ся:

-исключение неполнофазных режимов при срабатывании;

-многократность срабатывания;

-возможность дистанционного управления и дополнения специальными приставками, расширяющими диапазон защитных функций.

Подробное описание других видов и типов аппаратов защиты и управления, которые необходимо выбрать аналогичным образом, представлены в [новое пособие].

39

10. РАССЧИТАТЬ И ВЫБРАТЬ ПРОВОД ИЛИ КАБЕЛЬ ДЛЯ СИЛОВОЙ ЦЕПИ

Сечение проводов и кабелей для внутренних проводок напряжением до 1000 В определяют, исходя из двух условий [1, 5 из пособ]:

1) по условию нагревания длительным расчетным током

Iдоп Iр,

(10.1)

где Iр – расчетный ток, А;

2) по условию соответствия сечения провода аппарату защиты

Iдоп К3∙ Iн.пл.,

(10.2)

где К3 – коэффициент защиты;

Iн.пл. – номинальный ток плавкой вставки, А.

При защите проводников с резиновой и пластмассовой изоляцией во взрыво- и пожароопасных, торговых и т.п. помещениях плавкими предохранителями и автоматическими выключателями К3 1,25; при защите этих же проводников в невзрыво- и непожароопасных помещениях

К3 = 1,0.

Допустимые длительные токовые нагрузки на провода и кабели для отдельных устанавливаемых электродвигателей находят по справочникам (приложение 3).

Выполним пример расчета и выбора сечения проводов или кабелей силовой цепи асинхронного двигателя АИРМ132М4У1.

Электродвигатель устанавливается в невзрыво- и непожароопасном помещении.

Сечение проводов и кабелей определим исходя из условий: 1) по нагреванию длительным расчетным током

Iдоп Ip;

Расчетный ток определим как

	I р		1000		S		1000 14,46	22 А;
							1,73 380
				3 U

2) по соответствию сечения провода предохранителям

Iдоп К3∙ Iн.пл,

40

Iдоп 1 63 А;

К3 = 1; Iпл. вст = 63 А.

По справочнику выбираем провода или кабели с сечением токопрово-

дящей медной жилы 16 мм2 (Iдоп. = 75 А). При отсутствии проводов или кабелей с медными жилами их можно заменить проводами или кабелями с

сечением токопроводящей алюминиевой жилы 25 мм2 (Iдоп = 75 А) (табл. П.4.1 – приложение 4). Основные марки проводов и кабелей приведены в таблице П.4.2 приложения 4.

Из таблицы П.4.2 выбираем марку проводов ПР с медными жилами, резиновой изоляцией, в пропитанной оплетке, предназначенные для прокладки воздушных вводов в трубах внутри помещений. Номинальное напряжение данной марки проводов – 660 В, с пределами сечений – 1…400 мм2, что удовлетворяет нашим требованиям.

41

Приложение 1

Табл.П.1

Технические данные рабочего механизма (вентилятора)

			Номинальная		Полное		Номинальный	Коэффициент
		Мощность	частота вращения	Производительность		Масса не		полезного
	Тип и модель				давление,		момент рабочей
		двигателя, кВт)	рабочего колеса	тыс. м3/час		более, кг		действия
			nм.н, об/мин.		Па		машины Мс.н , Н-м	передачи пер
	ВК11 № 2,5	0,75	3000	1,6	490	23,7	112	0,9
	ВР 12-26 № 2,5	1,5	3000	0,85	1800	30	54	0,91
	ВО 06-300 № 8	4	1500	27	320	48	255	0,88
	ВР 86-77№4ДУ	5,5	1391	2,23	485	46	80	0,9
	ВЦ 14-46 №4	7,5	1430	5,2	1320	109	224	0,9
	ВЦ 5-35 № 8	11	1500	9,1	2600	310	60	0,9
	ВКР № 10	15	975	36,8	1000	110	16	0,9
	ВР 280-46 № 6,3ДУ	18,5	1000	12,3	1580	283	260	0,9
	ВКР-ДУ №12,5	22	750	22	115	410	196	0,9
	ВР 80-75 № 12,5	30	750	32,68	1644	875	386	0,9