ЗАДАНИЕ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
1. На основании исходных данных, выбираемых далее по шифру зачетной книжки студента, построить расчётную электрическую схему электропитания автоматизированных рабочих мест (АРМ) производственного (офисного) помещения.
2. Используя расчётную электрическую схему определить коэффициент спроса данного узла нагрузки и расчётную мощность.
3. Определить необходимое сечение жилы изолированного провода магистральной линии внутренней электропроводки для электропитания данных АРМ по допустимому длительному току и допустимой потере напряжения.
4. Выбрать марку провода и автоматический выключатель с комбинированным (тепловым и электромагнитным) расцепителем для защиты линии электропитания от токов короткого замыкания.
5. Проверить выбранный автоматический выключатель на чувствительность по отключению токов короткого замыкания.
Расчётная однолинейная электрическая схема магистральной линии электропитания АРМ вначале разрабатывается, а затем вычерчивается отдельным фрагментом с указанием места размещения автоматического выключателя в начале линии электропитания и расстояния в метрах до подключения нагрузки в щите производственного (офисного) помещения с АРМ.
2. Коэффициент спроса Кс узла токоприёмников равен произведению коэффициента загрузки Кз токоприёмников на коэффициент Ко одновремённости их включения:
Кс = Кз×Ко.
Соответственно расчётная мощность Рр (кВт) узла токоприёмников в виде помещения с АРМ определится формулой:
Рр = Ро×N×Кс,
где N – количество АРМ помещения; Ро = 0,5 кВт – расчётная мощность одного АРМ.
Кc = 0,89*0,98=0,87
Рp = 0,5*9*0,87 = 3,9кВт.
3. Расчётный ток нагрузки магистральной линии электропитания АРМ с учётом размерностей используемых величин определится формулой:
Iр = (103 Р) / (m×Uф×cosj),
где m – количество используемых фаз электропитания, Uф = 220 В - значение фазного напряжения электропитания, cosj - среднее значение коэффициента мощности узла токоприёмников. Для нагрузки в виде АРМ принять cosj = 0,8.
Ip = (10^3*3.9)/(220*0.8) = 22.15 A.
По значению расчётного тока Iр нагрузки определить по допустимому нагреву минимальное сечение жилы провода для длительного допустимого то-ка нагрузки Iдд, используя соотношение Iр < = Iдд и пользуясь справочными данными таблицы
S = 1,5мм2.
3.Далее рассчитываем сечение жилы провода по допустимой потере напряжения с использованием формулы:
где Pр – расчётная мощность нагрузки, кВт; L – длина линии электропитания, м; Pр×L – электрический момент нагрузки участка сети, кВт×м; DU% – заданная потеря напряжения на участке сети, % от номинального напряжения сети; cos ji - средневзвешенный коэффициент мощности нагрузки участка сети; Сi – коэффициент, значение которого зависит от напряжения и числа фаз сети, материала токоведущей жилы и числа проводов в группе рассматриваемого участка сети.
F = (3.9*28)/(12*2.1*0.8) = 5,4мм2.
В итоге из двух расчётных значений сечения жилы провода принимают наибольшее значение для удовлетворения обоих условий выбора.
F = 6мм2.
Для выполнения внутренней электропроводки линий электропитания сети АРМ можно рекомендовать провода марок ПВ (жила медная) и АПВ (токопроводящая жила алюминиевая) соответствующего расчётного сечения.
Согласно требованиям ПУЭ все электроустановки в обязательном порядке должны иметь защиту от коротких замыканий. Для этой цели широко используют автоматические выключатели. Как правило, автоматические выключатели, используемые для коммутации и защиты электрических цепей имеют комбинированный расцепитель: тепловой и электромагнитный. При незначительных длительных токовых перегрузках срабатывает тепловой расцепитель, а при значительных кратковременных срабатывает электромагнитный расцепитель (отсечка).
На рисунке представлена типовая защитная характеристика автоматического выключателя с комбинированным (тепловым и электромагнитным) расцепителем. Основные характеристики современных автоматических выключателей серии ВА с рычажным приводом включения - отключения приведены ниже в таблице.
Основные характеристики выключателей автоматических серии ВА
| Модель | ВА 101 | ВА 102 | ВА 201 |
| Род тока | Переменный, частота 50 (60) Гц | ||
| Номинальное напряжение, В | для 1-полюсных - 230 для 2-х, 3-х, 4-х полюсных - 400 | ||
| Номинальный ток выключателя (расцепителя), А | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 16, 20,25, 32, 40, 50, 63 | 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100 | |
| Тип защитной характеристики | B, С, D | С, D | |
| Число полюсов | 1, 2, 3, 4 | ||
| Коммутационная износостойкость | не менее 4000 циклов | ||
| Предельная коммутационная способность, А | |||
| Степень защиты | IP20 | ||
| Номинальные поперечные сечения подключаемых проводников, мм2 | 1-25 | 1-16 | 2,5-50 |
Выбор автоматического выключателя с комбинированным расцепителем (тепловым и электромагнитным) для коммутации и защиты электрических цепей осуществляют: по количеству полюсов, по номинальному напряжению и по номинальному току.
Количество полюсов (фаз) автоматического выключателя должна соответствовать количеству фаз защищаемой цепи, включая в ряде случаев нулевой провод. Номинальное напряжение выключателя должно быть не менее номинального напряжения сети. Номинальный ток уставки теплового расцепителя автоматического выключателя Iау определяется соотношением:
Iау ³ Iр
где Iр - расчетный длительный ток нагрузки электрической цепи, защищаемой данным выключателем, А.
Iay > Ip > 22,5A à ВА101.
В общем случае номинальные токи аппаратов защиты должны быть не менее длительных расчетных токов защищаемых цепей, по возможности близкими к ним и не должны отключать защищаемую цепь при её включении. При этом необходимо, чтобы автоматический выключатель удовлетворял требованиям по чувствительности IК(1)/ Iау ³ 3, где IК(1) – ток однофазного короткого замыкания в конце защищаемой линии, рассчитываемый по формуле:
где Uф – фазное напряжение сети, В; ZП – полное сопротивление петли «фаза – нуль», Ом. В данном случае полное суммарное сопротивление прямого Zпр и обратного Zоб проводов линии электропитания.
Ik(1)/Iay >3
Ik(1) = Uф / Zn
Ik(1) = 220/0,17 A.
Полное сопротивление петли электропитания рассчитывают на основании известных удельных сопротивлений используемых проводов Z0 (Ом/км). При равных сечениях прямого и обратного провода в данном случае имеем:
ZП = Z0×2×L.
Zп = 3,1*2*0,028=0,17 Ом.
Ik(1)/Iay = 1294/50 = 25,88A.