Магнитогорский государственный профессионально-педагогический колледж

Электрооборудование предприятий и гражданских зданий

 

Учебно - методическое пособие

для специальности

270116 Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования предприятий и гражданских зданий

 

 

Магнитогорск

2010

Составила преподаватель МГППК Мусина Н.А.

 

Данное методическое пособие содержит требования и ре­комендации к содержанию пунктов пояснительной записки и листам графической части курсового проекта по дисциплине «Эксплуатация электрооборудования предприятий и гражданских зданий».

Кроме того, пособие включает в себя примеры по расчёту и выбору электрооборудования.

Пособие предназначено для студентов заочной форм обучения по специальности 270116 Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования предприятий и гражданских зданий

 

Содержание

Введение

1.Общая часть

1.1 Обоснование темы курсового проекта

1.2 Состав и краткая техническая характеристика (станка, механизма и т.д.)

1.3 Требования к электрооборудованию (станка, механизма и т.д.)

1.4 Принцип действия электрооборудования (станка, механизма и т.д.)

1.5 Принцип действия систем управления (станка, механизма и т.д.)

2.Расчетная часть

2.1 Расчёт и выбор электродвигателей

2.2 Расчет и выбор электрических аппаратов и элементов электрической схемы

2.3 Расчет и выбор аппаратов защиты

Заключение

Литература

 

1.Цели курсового проектирования

Курсовой проект (КП) является самостоятельной работой студента.

Основными целями курсового проектирования являются:

- систематизация, закрепление, углубление и применение знаний, получен­ных в процессе обучения для решения технических или исследовательских задач в соответствии с темой курсового проекта;

- развитие навыков самостоятельного проведения проектно-конструкторской или исследовательской работы;

- приобретение навыков обобщения и анализа результатов;

- выяснение подготовленности студента для самостоятельной работы по избранной специальности;

- совершенствование приемов разработки и выполнение технической доку­ментации, отражающей принятые конструкторско-технологические решения;

- развитие навыков планирования и обработки результатов научных иссле­дований, имеющих прикладной характер.

2.Общие правила организации курсового проектирования

Тематика курсовых проектов должна быть актуальной, соответствовать основным направлениям профессиональной деятельности специалиста данной квалификации, отражать достижения науки, техники и организации произ­водства.

Курсовой проект содержит следующие части:

- пояснительная записка;

- графическая часть

Графическая часть –лист формата А3

Схема электрическая принципиальная;

Кинематическая схема.

Далее рассмотрены требования и рекомендации к содержанию пунктов пояснительной записки и листам графической части. Кроме того, даны реко­мендации и примеры по расчёту и выбору электрооборудования.

Примечание: ссылка [3] в примерах – это ссылка на данное методиче­ское пособие.

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Цели и задачи курсового проекта.

Пример:

В настоящем курсовом проекте рассматривается электрооборудование станка фрезер­ного вертикального консольного модели 6P13.

Целью курсового проекта является изучение технических характеристик станка.

Для достижения поставленной цели предполагается изучить состав, технические ха­рактеристики и принцип действия электрооборудования станка, детально рассмотреть су­ществующую электрическую принципиальную схему и принцип действия системы управления.

При этом будет произведён расчёт и выбор электродвигателей, электрических аппара­тов, аппаратов защиты, элементов электрической схемы и составлен перечень элементов электрооборудования.

Кроме того, в курсовом проекте будут рассмотрена организация ремонта электрооборудования станка.

В состав графической части войдет один чертеж формата А3.

Схема электрическая принципиальная;

Кинематическая схема.

 

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

 

Пункты 1.2-1.5 общей части носят описательный характер существующей схемы электрооборудования.Основным источником информации служит пас­порт (руководство по эксплуатации) рассматриваемого оборудования.

 

1.1 Обоснование темы курсового проекта

 

Краткие сведения и основные направления деятельности предприятия (ор­ганизации) на котором производится эксплуатация электрооборудования.

Пример:

Производственные возможности комбината строительных конструкций КСК являются уни­кальными. Имеющаяся на КСК техноло­гия изготовления деревянных клееных конструкций позволяет выпускать прямолинейные и гнутые элементы различной конфигурации. Комбинат не только производит строительные конструкции, но и монтирует их. Для этих целей он оснащен необходимыми транспортными и грузоподъемными механизмами.

КСК выполнено строительство целого ряда объектов в сельской местности, включая птицеводческие и животноводческие фермы, склады минеральных удобрений и сборные жилые дома.

Одновременно комбинат ведет строительство общественных, производственных и жилых зданий.

На предприятии имеется значительный парк металлорежущих (токарных, сверлильных, фрезерных и т.д.) станков, которые нуждаются в обслуживании и ремонте. Поэтому выбранная тема курсового проекта является актуальной и соответствует современным требованиям. Раскрытие темы проекта потребует весь спектр знаний, полученных за время обучения.

 

1.2 Состав и краткая техническая характеристика

 

Назначение, технические возможности. Состав и краткое описание основ­ных узлов и частей установки. Основные технические характеристики.

Пример:

Станок фрезерный вертикальный консольный модели 6P13, предназначены для фре­зерования всевозможных деталей из стали, чугуна и цветных металлов торцовыми, концевы­ми, цилиндрическими, радиусными и другими фрезами.

На станке можно обрабатывать вертикальные, горизонтальные и наклонные плоскости, пазы, углы, рамки, зубчатые колеса и т. д.

Технологические возможности станка могут быть расширены с применением делительной головки, поворотного кругового стола и других приспособлений.

Станок предназначен для выполнения различных фрезерных работ в условиях индивидуаль­ного и серийного производства.

Техническая характеристика и жесткость станка позволяет полностью использовать возможности быстрорежущего и твердосплавного инструмента.

Возможность настройки станка на различные полуавтоматические и автоматические циклы позволяет организовать многостаночное обслуживание.

Станок состоит из следующих основных частей:

1) Станина - является базовым узлом, на котором монтируются остальные узлы и механиз­мы станка.

2) Коробка скоростей - смонтирована непосредственно в корпусе станины. Соединение ко­робки с валом электродвигателя осуществляется муфтой.

3) Поворотная головка - центрируется в кольцевой выточке горловины станины и крепит­ся к ней четырьмя болтами.

4) Коробка подач - обеспечивает получение рабочих подач и быстрых перемещений стола, салазок и консоли.

5) Консоль - является базовым узлом, объединяющим узлы цепи подач станка. В консоли смонтирован ряд валом и зубчатых колес, передающих движение от коробки подач в трёх направлениях - к винтам продольной, поперечной и вертикальной подач, механизм включения быстрого хода, электродвигатель подач.

6) Стол и салазки - обеспечивают продольные и поперечные перемещения стола.

7) Электрооборудование

Основные технические данные и характеристики станка приведены в таблице 1.

Таблица 1

Основные технические характеристики станка

Наименование параметров	Значение параметров
Стол Размер рабочей поверхности, мм Наибольшее перемещение стола, мм продольное поперечное вертикальное Наибольшая масса обрабатываемой детали, кг	1600 x 400 1000 300 400 300
Механика станка Блокировки подач Торможение шпинделя Предохранение от перегрузки	есть есть есть
Привод Электродвигатель привода главного движения: Тип Число оборотов в минуту, об/мин. Мощность, кВт Электродвигатель привода подач: Тип Число оборотов в минуту, об/мин. Мощность, кВт Электронасос охлаждающей жидкости: Тип Число оборотов в минуту, об/мин. Мощность, кВт Производительность, л/мин	А02-52-4-С2 1460 10 А02-32-4-С2 1430 3 Х12-22М 2800 0,12 22

1.3 Требования к электрооборудованию

 

Выбор и обоснование рода тока, значений питающих напряжений. Требо­вания к качеству электроэнергии. Технологические требования к электропри­водам установки (необходимость реверса, торможения, регулирования скорости вращения, и т.д.). Описание условий, в которых работает электро­оборудование. Размещение основных узлов электрооборудования.

Пример:

На станке применяются следующие величины напряжений переменного тока:

- силовая цепь 3≈50 Гц, 380 В;

- цепь управления 50 Гц, 110 В;

- цепь местного освещения 50 Гц, 24 В.

- цепь питания выпрямителя 50 Гц, 65 В.

Освещение рабочего места производится светильником с гибкой стойкой типа СГС-1, смонтированным слева на станине.

Кнопки управления смонтированы на пультах, которые находятся на консоли и на левой стороне станины.

Все аппараты управления размещены на двух панелях, встроенных в нише с дверками, на лицевую сторону которых выведены рукоятки следующих органов управления: QS1 - вводный выключатель; QS2 - реверсивный переключатель шпинделя; SA2 - переключатель режимов; QS3 - выключатель охлаждения.Электросхема предусматривает работу в трех режимах: наладочном, от рукояток и по автоматическому циклу.

Электродвигатели главного привода и привода подач реверсивные. Необходимые скорости вращения шпинделя обеспечивается механической коробкой передач. Торможение электродви­гателя шпинделя - электродинамическое.

Охлаждение режущего инструмента обеспечивает электронасос. Температура в помещении, где установлен станок, должна быть в пределах от 10 до 30°С, относительная влажность не выше 80% при 10°С или не выше 80% при 30°С. Запы­ленность воздуха не должна превышать санитарной нормы.

1.4 Принцип действия электрооборудования

 

Состав электрооборудования. Включение и отключение электродвигателей и других силовых электроприемников. Описание работы силовой части элек­трооборудования. Аварийное отключение.

 

1.5 Принцип действия систем управления

 

Состав схемы управления. Режимы работы. Органы управления. Подроб­ное описание принципа действия схемы управления. Блокировки, защита.

 

2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

 

Расчётная часть является основной и наиболее трудоёмкой частью курсового проектирования. Она предусматривает расчёт и выбор всех элементов электрооборудования.

 

2.1 Расчёт и выбор электродвигателей

 

Электропривод установки должен полностью удовлетворять требованиям технологического процесса и соответствовать условиям окружающей среды в процессе эксплуатации. В то же время для электропривода следует выбирать наиболее простой двигатель по устройству и управлению, надежный в экс­плуатации, имеющий наименьшие массу, габариты и стоимость.

Выбор электрических двигателей производится с учетом следующих пара­метров и показателей:

· рода тока и номинального напряжения;

· номинальной мощности и скорости;

· вида естественной механической характеристики;

· способа пуска и торможения;

· особенностей регулирования скорости;

· конструктивного исполнения двигателя.

Наиболее простыми в отношении устройства и управления, надежными в эксплуатации, имеющими наименьшие массу, габариты при заданной мощно­сти являются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.

Выбор двигателя по защите от действия окружающей среды должен про­изводиться в соответствии с условиями, в которых он будет работать (см. при­ложение 2).

В общем случае выбор мощности двигателя включает в себя:

1) Предварительный выбор мощности двигателя исходя из технологического режима работы по расчетным формулам, либо на основе нагрузочных диа­грамм рабочей машины, либо по удельному расходу электрической энергии на выпуск единицы продукции и др.

2) Расчет переходных процессов и построение нагрузочных диаграмм элек­тропривода в соответствии с технологическим процессом рабочей машины.

3) Проверка предварительно выбранного двигателя по нагреву и перегру­зочной способности, оценка соответствия параметров нагрузочных диаграмм электропривода допустимым параметрам двигателя и технологического про­цесса.

В учебном проектировании достаточно процесс выбора мощности электро­двигателя ограничить первым пунктом, так как расчет переходных процессов и построение нагрузочных диаграмм является довольно трудоемкой задачей, выходящей за рамки требований к объему знаний специалистов со средним специальным образованием.

В случае если нагрузочная диаграмма работы электродвигателя известна из паспортных данных станка, то выбор электродвигателя можно провести по этой диаграмме с проверкой двигателя на нагрев по методу эквивалентной мощности или методу средних потерь.

Методика расчёта мощности электродвигателейтипового технологи­ческого оборудования:

Для металлорежущих станков

 

Расчет мощности электродвигателей металлорежущих станков производится с учетом режимом резания.

Мощность резания при точении (по данной мощности выбирается электро­двигатель) рассчитывают по формуле:

 

где F_z - сила резания, кН; V_р - скорость резания, м/мин

Мощность подачи значительно меньше мощности резания. Можно приблизи­тельно принять F_п = (0,001÷0,01)·F_z

Мощность на валу главного двигателя в установившемся режиме определя­ется по формуле:

 

где η_ст – к.п.д. станка при полной нагрузке (для станков токарной группы в среднем составляет 0,7÷0,8, в цепи подачи обычно равен 0,1÷0,2).

В случае если вращение шпинделя и движение подачи осуществляется в станке от одного электродвигателя, то полученные мощности на валу Р_д и мощ­ность подачи Р_п необходимо сложить.

 

 

Для фрезерных станков

 

Основными элементами режима резания при фрезеровании являются глуби­на резания, подача, скорость резания и ширина фрезерования.

Скоростью резания v является окружная скорость режущих лезвий фрезы

 

где D – диаметр фрезы, мм;

n_ф – частота вращения фрезы, об/мин. Потребляемая на резание мощность Р_р:

 

 

Мощность на валу главного электродвигателя, соответствующая мощности резания, определяется с учетом механических передач станка по формуле:

 

 

где η_ст – к. п. д. станка при номинальной нагрузке (обычно 0,75÷0,8).

 

Для шлифовальных станков

 

Мощность резания зависит от вида шлифования.

При шлифовании периферией круга мощность определяется по формуле:

 

при шлифовании торцом круга:

где С_р – коэффициент, характеризующий материал изделия и твердость круга; v_u – окружная скорость детали или скорость движения стола, м/мин; t – глубина шлифования, мм;

s₀– подача в направлении оси шлифовального круга (поперечная) в миллиметрах на один оборот детали или стола станка или на один ход стола;d – диаметр шлифования, мм B – ширина шлифования, мм.

При плоском шлифовании глубина шлифования назначается в пределах 0,005÷0,015 мм при чистовых проходах и 0,015÷0,15 мм при черновых прохо­дах. Поперечная подача зависит от ширины круга и назначается на чистовых проходах 0,2÷0,3, а на черновых 0,4÷0,7 его ширины. Скорость продольной подачи заготовки назначается в пределах от 3 до 30 м/мин.

 

Для сверлильных станков

 

Эффективная мощность резания, определяется по формуле:

где M_кр, - крутящийся момент, Н∙м

n_н – частота вращения шпинделя – об/мин

 

Для насосов

 

Полезная мощность насоса:

 

 

 

где ρ - плотность жидкости, кг/м³;

g - ускорение свободного падения (9,8 м/с²);

Н – напор, м;

Q - подача насоса – объем (масса) рабочей среды в единицу времени, м³/с.

Мощность на валу электродвигателя насоса определяется с учетом к.п.д.:

 

 

где η_н – к.п.д. насоса (обычно составляет 0,4÷0,9).

 

Для конвейеров, транспортёров

 

Мощность электродвигателя:

 

 

где F - результирующее тяговое усилие конвейера, Н; v_к - скорость движения конвейера, м/с; к_з - коэффициент запаса (1,2÷1,5); η - к. п. д. механизма (0,7÷0,85).

 

Для лифтов, механизмов подъёма крана

 

Мощность электродвигателя:

 

 

где G_к - сила тяжести кабины, Н;

G_п - сила тяжести поднимаемого груза, Н;

G_к - сила тяжести противовеса, Н;

v - скорость движения кабины, м/с;

η - КПД механизма (0,75÷0,8). Для механизмов передвижения тележки крана:

 

где G_v – сила тяжести механизма с грузом, Н;

к_т – коэффициент, равный 4÷6 для подшипников качения и 6÷8 – для подшипников скольжения.

После расчёта из каталога выбирают электродвигатель мощностью, исходя из условия

 

Пример:

Произведём расчёт мощности электродвигателя главного привода М1 в соответствии с формулами 4,5 [3]:

где Р_z - мощность резания, кВт;

η_ст.нОМ - КПД станка при номинальной нагрузке (0,75÷0,8);

F_z - усилие резания или наибольшее тяговое усилие на столе, Н

v_z - наибольшая скорость быстрого перемещения, м/мин.

По техническим характеристикам станка усилие резания F_z=0,15·10³ Н, наибольшая ско­рость быстрого перемещения v_z =3000 мм/мин.

Для привода главного движения станка выбираем асинхронный электродвигатель типа 4А132М4У3.

Характеристики электродвигателя:

Мощность на валу, кВт 11

Число оборотов в минуту, об/мин 1450

КПД при номинальной нагрузке, % 87,5

Cosφпри номинальной нагрузке 0,87

Iп / Iн 7,5

Ммах/Мном 2,2

Способ защиты IP23

Электродвигатели серии 4А по сравнению с электродвигателями серии А2 и А02 имеют меньшую массу (в среднем на 18%), габариты, уровень шума и вибраций, большие пусковые моменты и повышенную эксплуатационную надёжность.

Выполним расчёт мощности электронасоса охлаждающей жидкости М2 по формуле:

где к_з - коэффициент запаса (1,1÷1,5); g_п - плотность жидкости, Н/м³; η_н - КПД насоса (0,6÷0,9); η_п - КПД передачи; Н - напор, м; Q_н - подача насоса, м³/с.

По техническим характеристикам станка подача насоса Q_н=0,37×10^-3 м³/с, плотность жидко­сти γ_п=11000 Н/м³, напор Н=5 м.

В качестве электронасоса охлаждающей жидкости выбираем центробежный вертикальный электронасос типа ПА-22У2.

Характеристики электродвигателя:

Мощность на валу, кВт 0,12

Число оборотов в минуту, об/мин 2800

КПД при номинальной нагрузке % 80

Производительность, л/мин 22

Электронасос расположен в нижней задней части станины

Привод подач осуществляется от фланцевого электродвигателя, смонтированного в кон­соли.

Произведём расчёт мощности электродвигателя привода подач М3, исходя из номинально­го вращающегося момента.

Двигатель развивает номинальный вращающий моментМ_н при номинальной скорости вра­щения n_н. Поэтому, если исходя из технологических условий и режимов работы механизма известен номинальный вращающий момент, то найти мощность двигателя можно по формуле:

По техническим характеристикам станка номинальный вращающий моментМ_н=18 Нм

Для привода подач станка выбираем асинхронный электродвигатель типа 4А100S4У3. Характеристики электродвигателя:

Мощность на валу, кВт 3

Число оборотов в минуту, об/мин 1425

КПД при номинальной нагрузке, % 82

cos_Ф при номинальной нагрузке 0,83

Iп / Iн 6,5

Ммах/Мном 2,0

Способ защиты IP23

 

2.2Расчет и выбор электрических аппаратов и элементов электрической схемы

 

В данном пункте производится выбор всех электрических аппаратов сило­вой цепи и схемы управления. При выборе аппаратов предпочтение необхо­димо отдавать наиболее современным и совершенным типам аппаратов.

Выбор электрических аппаратов необходимо производить после определе­ния тока, протекающего в отдельных цепях схемы установки. Ток, протекаю­щий в силовой цепи, определяется электродвигателями, нагревательными элементами, исполнительными устройствами, электромагнитами, лампами ос­вещения и сигнализации и т. д. Ниже приведены формулы определения тока типовых элементов.

Номинальный ток электродвигателя:

 

 

где Р_ном- номинальная мощность электродвигателя, Вт;

U - напряжение, кВ; cosφ- коэффициент мощности; η - КПД двигателя. Номинальный ток трехфазных нагревательных элементов:

 

Номинальный ток электромагнитов:

где S - полная мощность электромагнита, ВА

Выбор электромагнитных пускателей

Электромагнитные пускатели необходимо выбирать только для управления силовыми нагрузками. В случае, если электромагнитный пускатель не комму­тирует силовые цепи, преимущество при выборе необходимо отдавать проме­жуточным реле, которые отличаются от электромагнитных пускателей малыми габаритами и низкой потребляемой мощностью.

Электромагнитные пускатели выбирают по следующим условиям:

1)Серия электромагнитного пускателя

Наибольшее применение в настоящее время находят пускатели серии ПМЛ и ПМ12. Более дорогие, но и более качественные пускатели серии ПМУ и за­рубежных фирм производителей «Сименс», «Легранд», «АББ», «Шнайдер Электрик».

2)Величина электромагнитного пускателя (ток нагрузки, который спосо­бен включать и выключать пускатель своими главными контактами)

Электромагнитные пускатели бывают 1-й величины (ток главных контактов – 10 и 16А), 2-й величины (25А), 3-й величины (40А), 4-й величины (63А). Если нагрузки выше 63 А, то в цепях управления электродвигателями и дру­гими силовыми элементами схемы находят применение электромагнитные контакторы. Ток главных контактов аппарата должен быть больше тока на­грузки.

3)Рабочее напряжение катушки должно соответствовать напряжению цепей управления – стандартные значения напряжения ~24 В, ~110 В, ~220 В, ~380 В, DC 24 В

4)Количество дополнительных контактов электромагнитного пускателя должно соответствовать необходимому числу контактов в схеме управле­ния. Отдельно необходимо считать контакты замыкающие и размыкающие.Вслучае, если количество контактов аппарата оказывается меньше
необходимого и в качестве аппарата была выбрана серия ПМЛ, то существует
возможность использовать приставку с дополнительными контактами серии
ПКЛ.

5)Степень защиты, IP

Электромагнитный пускатель должен соответствовать условиям окружаю­щей среды в которой он работает. Необходимо учитывать то, что аппарат ус­тановленный в пыльном помещении, но находящийся в шкафу управления со степенью защиты IP44, может иметь степень защиты IP20.

6)Наличие теплового реле

Если электромагнитный пускатель включает и выключает электродвигатели, которые по своим технологическим режимам могут испытывать перегрузки, то необходимо выбирать аппарат с тепловыми реле.

7)Наличие реверса для управления реверсивным электродвигателем существует возможность использовать реверсивный магнитный пускатель, который содержит 2 элек­тромагнитных катушки, 6 силовых контактов, механическую блокировку и может иметь 2 тепловых реле.

8) Дополнительные элементы управления (кнопки на корпусе, лампочка)

9) Класс износостойкости (количество срабатываний)

Важный параметр в том случае, когда аппарат предназначен для коммута­ции нагрузки, работающей в режиме частых включений и выключений. При большом значении количества вкл/выкл в час используют бесконтактные пус­катели.

Пример:

Рассчитаем ток главных контактов пускателей, коммутирующих электродвигатели по формуле 15 [3]:

где Р_ном - номинальная мощность электродвигателя, Вт;

U - напряжение, кВ; cosφ - коэффициент мощности;

η - КПД двигателя.
Рассчитаем ток в цепи электродвигателя привода главного движения:

Определим ток в цепи электронасоса М2:

Коммутацию электродвигателей М1, М2 осуществляет магнитный пускатель КМ2 серии ПАЕ-311. Магнитные пускатели серий ПМЕ и ПАЕ сняты с производства, поэтому выбираем трёхфазные пускатели серии ПМЛ. Тип магнитного пускателя и его основные параметры приведены в таблице 2.1.

Рассчитаем ток в цепи электродвигателя привода подач:

Коммутацию электродвигателя осуществляет магнитный пускатель КМ3, КМ4 серии ПМЕ-214. Выбираем магнитный пускатель серии ПМЛ. Тип магнитного пускателя и его основные параметры приведены в таблице 2.1.

Магнитный пускатель КМ1 (по схеме лист 1) серии ПМЕ-111 коммутирует цепи управления, поэтому пускатель заменяем промежуточным реле КV1.

Магнитный пускатель КМ1 серии ПАЕ-311 коммутирует цепь электродинамического тор­можения электродвигателя шпинделя. Так как ток динамического торможения составляет порядка 5А, выбираем магнитный пускатель 1-й величины серии ПМЛ. Тип магнитного пускате­ля и его основные параметры приведены в таблице 2.1.

Степень защиты всех выбранных магнитных пускателей IP20.

Примечание: понятие степени защиты раскрыто в приложении 2.

Таблица 2.1

Результаты выбора магнитных пускателей

Позиционные обозначения и типы	Напр-ние Ток главных главных контактов, В контактов, А	Число главных контактов зам./разм	Число вспом. Напряжение контактов катушки, зам./разм В
КМ1 ПМЛ-150104 с приставкой ПКЛ-2004 (+2з.)	требуется	65	5	3/0	2/1	110
	выбрано	380	10	3/0	2/1	110
КМ2 ПМЛ-21004 с приставкой ПКЛ-1104 (1з.+1р.)	требуется	380	22,26	3/0	1/1	110
	выбрано	380	25	3/0	2/1	110
КМ3, КМ4 ПМЛ-150104 с приставкой ПКЛ-2004 (+2з.)	требуется	380	6,7	3/0	2/1	110
	выбрано	380	10	3/0	2/1	110
КМ5, КМ6 ПМЛ-250104 с приставкой ПКЛ-2004 (+2з.)	требуется	380	22	3/0	1/1	110
	выбрано	380	25	3/0	2/1	110

 

2.2 Расчет и выбор аппаратов защиты

 

При возникновении эксплуатационных (технологических) перегрузок и аварийных режимов, являющихся следствием нарушений работы схемы, по электрическим цепям протекают токи, превосходящие номинальные значения, на которые рассчитано электрооборудование.

В результате воздействия аварийных токов и перегрева токопроводов на­рушается электрическая изоляция, обгорают и плавятся контактные поверх­ности соединительных шин и электрических аппаратов.

Для ограничения амплитуды аварийных токов и длительности их протека­ния применяются специальные устройства и системы защиты электрообору­дования. Устройства защиты должны отключить аварийную цепь раньше, чем могут выйти из строя отдельные ее элементы.

При больших перегрузках или коротких замыканиях устройства защиты должны сразу отключить всю электроустановку или часть ее с максимальным быстродействием для обеспечения дальнейшей работоспособности или, если авария является следствием выхода из строя одного из элементов цепи, пре­дотвратить выход из строя другого электрооборудования.

В случае небольших перегрузок, не опасных для оборудования в течение определенного времени, система защиты может воздействовать на предупре­ждающую сигнализацию для сведения обслуживающего персонала или на систему автоматического регулирования для снижения тока.

Поскольку основным фактором, приводящим к выходу из строя электро­оборудования, является тепловое действие аварийного тока, то по принципу построения защитные устройства делятся на токовые и тепловые.

Токовые защитные устройства контролируют значения или отношения значений протекающих через оборудование токов. Тепловые защитные уст­ройства измеряют непосредственно температуру электрооборудования.

Выделяют следующие общие требования к аппаратам защиты:

Быстродействие - обеспечение минимально возможного времени срабаты­вания защиты, не превышающего допустимого.

Селективность - аварийное отключение должно производится только в той цепи, где возникла причина аварии, а другие участки силовой цепи при этом должны оставаться в работе.

Электродинамическая стойкость - максимальный ток, ограниченный за­щитными устройствами, не должен превышать допустимого для данной элек­троустановки значения по электродинамической стойкости.

Уровень перенапряжений - отключение аварийного тока не должно вызы­вать перенапряжений, опасных для полупроводниковых приборов.

Надежность - устройства защиты не должны выходить из строя при отклю­чении аварийных токов.

Помехоустойчивость - при появлении помех в сети собственных нужд и в цепях управления устройства защиты не должно ложно срабатывать.

Чувствительность - защита должна срабатывать при всех повреждениях и токах, опасных для электрооборудования, независимо от места и характера аварии.

 

Выбор предохранителей

 

Предохранители выбираются по следующим условиям: - по номинальному напряжению сети:

 

 

где U_{ном.пред.} – номинальное напряжение предохранителя;

U_ном.с - номинальное напряжение сети.

Рекомендуется номинальное напряжение предохранителей выбирать по возможности равным номинальному напряжению сети (в этих случаях плав­кие вставки имеют лучшие защитные характеристики); - по длительному расчетному току линии:

 

 

где I_{ном.вст.}- номинальный ток плавкой вставки;

I_длит – длительный расчетный ток цепи.

Необходимо сложить все токи электроприемников, которые находятся по­сле предохранителя. Если после предохранителя находятся цепи управления (даже в том случае если цепи управления защищаются своим предохраните­лем) необходимо учитывать ток, создаваемый цепями управления. Ток цепей управления необходимо привести к напряжению силовой цепи по формуле:

 

 

где ΣS - наибольшую суммарную мощность, потребляемую аппаратами цепей управления при одновременной работе, ВА;

U_ном.с – напряжение силовой цепи (его величина зависит от того, каким обра­зом подключены цепи управления и может быть – 380 или 220 В).

Кроме того, при использовании предохранителей не должно происходить перегорание плавкой вставки от кратковременных толчков тока, например от пусковых токов электродвигателей. Поэтому при выборе предохранителей, защищающих электродвигатели, необходимо также выполнение и другого условия:

 

 

I_пуск – пусковой ток двигателя.

Часто возникает необходимость в защите магистральной линии, по которой питается группа электродвигателей, причем часть из них или все они могут пускаться одновременно. В этом случае предохранители выбираются по сле­дующему соотношению:

 

 

где I_кр = I’_пуск + I’_длит - максимальный кратковременный ток линии;

I’_пуск - пусковой ток электродвигателя или группы одновременно вклю­чаемых двигателей, при пуске которых кратковременный ток линии достигает наибольшего значения;

I’_длит - длительный расчетный ток линии до момента пуска электродвига­теля (или группы электродвигателей) - это суммарный ток, который потреб­ляется всеми элементами, подключенными через данный аппарат защиты (необходимо сложить токи всех электродвигателей, нагревательных элемен­тов, электромагнитов, ток цепей управления, приведенный к напряжению силовой цепи), определяемый без учета рабочего тока пускаемого электро­двигателя (или группы двигателей).

В цепях управления и сигнализации плавкие вставки выбираются по соот­ношению:

 

 

где I_{раб…макс} - наибольший суммарный ток, потребляемый катушками аппара­то