Расчет и выбор электрической аппаратуры

Расчет и выбор электрической аппаратуры

Астрахань

Рецензенты:

Тимофеев Д.Н., Тимофеева П.А.

Расчет и выбор электрической аппаратуры: практикум.

В практикуме приведены методики расчета и выбора электрической и электронной аппаратуры для автоматизированного электропривода постоянного и переменного токов. Разработаны варианты заданий для студентов, приведены примеры расчетов и выбора релейно-контакторной и преобразовательной аппаратуры. Представлены многочисленные справочные материалы.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................................. 4

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1................................................................................ 4

1.1. Задание к контрольной работе №1........................................................... 4

1.1.1. Принцип работы схемы управления двигателем постоянного тока 5

1.2. Методика расчета.......................................................................................... 6

1.2.1. Выбор рубильников............................................................................... 6

1.2.2. Выбор плавких предохранителей..................................................... 6

1.2.3. Выбор автоматических выключателей............................................ 8

1.2.4. Выбор командоаппарата..................................................................... 9

1.2.5. Выбор контакторов................................................................................ 9

1.2.6. Выбор реле максимального тока..................................................... 10

1.2.7. Выбор реле минимального тока...................................................... 10

1.2.8. Выбор реле напряжения..................................................................... 11

1.2.9. Выбор реле времени............................................................................ 11

1.3. Пример выполнения контрольной работы №1.................................... 12

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2.............................................................................. 15

2.1. Задание контрольной работы №2........................................................... 15

2.2. Методика расчета........................................................................................ 17

2.2.1. Выбор рубильников и автоматических выключателей............ 18

2.2.2. Выбор максимальных токовых реле.............................................. 20

2.2.3. Выбор магнитных пускателей.......................................................... 21

2.2.4. Выбор тепловых реле......................................................................... 22

2.2.5. Выбор плавких предохранителей................................................... 24

2.3. Пример выполнения контрольной работы №2.................................... 26

2.3.1. Расчет и выбор аппаратуры для управления АД....................... 26

2.3.2. Расчет и выбор аппаратов защиты системы ПЧ-АД.................. 28

ПРИЛОЖЕНИЯ......................................................................................................... 31

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК................................................................. 123

ВВЕДЕНИЕ

Цель контрольных работ №1, 2 – усвоение методов расчета и выбора электрической аппаратуры управления в схемах электропривода постоянного и переменного токов.

Помимо знания конструкции и принципа работы электрических аппаратов, необходимо уметь выбрать аппаратуру для конкретной схемы электрической установки; в практике электромонтера этот вопрос имеет большую значимость.

Контрольная работа №1

Задание к контрольной работе №1

Произвести расчёт и выбор электрических аппаратов для системы ТП-Д, представленной на рис. 1.1; выбрать аппаратуру управления в схеме электропривода постоянного тока (рис. 1.2) в соответствии с данными электродвигателя. Двигатель выбирается по табл. 1.1, исходя из номера варианта (определяется по двум последним цифрам шифра).

Таблица 1.1

Технические данные двигателей

Номер варианта	Тип	Pн, кВт	Uн, В	Iн, А	nн, об/мин	nmax, об/мин	КПД, %	Rя, Ом	Rдп, Ом	Rв, Ом	J, Н×м2
	П51	3,2		18,3			75,5	0,775	0,276		0,85
	П51	6,0		33,2			82,0	0,34	0,132		0,85
	П52	4,5		25,2			81,0	0,432	0,2		0,98
	П52	8,0		43,5			84,0	0,185	0,084		0,98
	П61	11,0		59,5			84,0	0,135	0,852		1,37
	П62	14,0		73,5			86,5	0,087	0,04		1,57
	П71	10,0					79,5	0,224	0,075		3,43
	П72	12,5					81,0	0,172	0,066		3,92
	П81	14,0					82,0	0,180	0,063		6,86
	П82	24,0					85,5	0,081	0,032	79,2	7,84
	П91	25,0					83,5	0,075	0,028		14,7
	П92	32,0					86,0	0,04	0,017	31,8	17,2
	П101	42,0					86,0	0,036	0,013	37,8	25,2
	2ПФ	45,0					87,0	0,034	0,015		23,8
	Д12	3,6		22,5			90,0	1,13	0,5	26,0	0,49
	Д22	4,6					90,0	0,37	0,196		1,52
	Д31	6,8					90,0	0,325	0,093		2,94

Окончание табл. 1.1

Номер варианта	Тип	Pн, кВт	Uн, В	Iн, А	nн, об/мин	nmax, об/мин	КПД, %	Rя, Ом	Rдп, Ом	Rв, Ом	J, Н×м2
	Д32	9,5					90,0	0,2	0,08		4,21
	Д41	13,0		69,5			90,0	0,11	0,051		7,84
	Д806	16,0					90,0	0,068	0,041		9,8

Примечание. Перегрузочная способность по току для всех двигателей равна отношению максимально допустимого длительного тока к номинальному току . Для двигателей Д12-Д32 длительность перегрузки по току якоря – 30 с, для двигателей Д41, Д806-Д818 – 60 с.

Рис. 1.1. Принципиальная электрическая схема системы ТП-Д

Рис. 1.2. Схема управления двигателем постоянного тока с реверсом

1.1.1. Принцип работы схемы управления
двигателем постоянного тока

Подготовка схемы к работе

Последовательно включаются автоматы АВ1, АВ2, рубильник 1Р и автомат QF. Получает питание обмотка возбуждения ОВД и, если командоаппарат (КУ) находится в нулевом положении, получают питание реле времени 1РУ и 2 РУ. Если ток возбуждения больше уставки срабатывания реле нулевого тока РНТ, то его контакт в цепи реле нулевого напряжения РН замкнут и РН срабатывает.

Работа схемы при пуске

Пуск осуществляется в функции времени в две ступени. В осуществлении пуска участвуют следующие реле ускорения: 1РУ, 2РУ, контакторы 1У, 2У. Для пуска в направлении «Вперед» («В») необходимо перевести КУ в положение «В». При этом разомкнется его контакт К1 и замкнутся К2 и К3. Контакты КУ, К1 зашунтированы замыкающимся контактом РН. Значит, разрыв в цепи К1 не изменит состояние схемы. Через контакты К2 и К3 получат питание Л и В и подключат двигатель к сети через пусковой резистор. Реле противовключения вперед РПВ подключен так, что после включения В и Л срабатывает, его контакт в цепи П замыкается. И, в свою очередь, П шунтирует часть резистора R_п, который в пуске не участвует. Далее 1РУ и 2РУ в соответствии с заложенной в них выдержкой времени подключают 1У и 2У, а те, в свою очередь, выводят пусковые резисторы R₁, R₂.

Работа схемы при реверсе

Предположим, что предварительно привод разогнался и работал на естественной характеристике в точке с координатами (w_н; I_н), вращаясь в направлении «Вперед». Перевод двигателя для вращения в направлении «Назад» производится переключением КУ из «В» в «Н». При этом в нулевом положении контакты К2 и К3 размыкаются, и В, П, 1У, 2У теряют питание. Значит, в цепь якоря вводится всё сопротивление (R_п+R₁+R₂). В положении «Н» у КУ замкнуться контакты К2 и К4 и подключат контакторы Л и Н. Реле РПВ останется отключенным, РПН не включится до тех пор, пока скорость не уменьшиться до нуля. Когда напряжение на РПН достигнет величины срабатывания, он сработает и подключит цепь питания П, 1У, 2У. П включается сразу и шунтирует R_п, а 1У и 2У осуществляют совместно с 1РУ и 2РУ разгон привода в две ступени в направлении «Назад».

Методика расчета

Выбор рубильников

Рубильники служат для замыкания и размыкания вручную электрических цепей переменного тока напряжением до 500 В и постоянного тока напряжением до 440 В.

Рубильники выбирают по номинальному току и напряжению.

Технические данные рубильников приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Технические данные рубильников

Наименование аппарата	Тип аппарата	Номинальный ток, А	Номинальное напряжение, В	Род привода	Вид присоединения
Рубильник-разъединитель	Р21, Р31		=220 ~380	Центральная рукоятка	Переднее и заднее
Рубильник с боковой рукояткой	РБ21, РБ31		Боковая рукоятка	Переднее

Окончание табл. 1.2

Наименование аппарата	Тип аппарата	Номинальный ток, А	Номинальное напряжение, В	Род привода	Вид присоединения
Рубильник с боковым приводом	РПБ21, РПБ31		=220 ~380	Боковой рычажный	Переднее
Рубильник	РПЦ21, РПЦ31		Центральный рычажный	Переднее

Примечание. Первая цифра в обозначении типа аппарата (см. табл. 1.2) соответствует числу полюсов, вторая соответствует его величине по току: 1–100 А, 2–250 А, 4–400 А, 6–600 А.

В табл.1.2 показаны аппараты только на 100 А. Рубильники типа Р изготавливаются без дугогасительных камер и могут работать только в качестве разъединителей, т.е. размыкать обесточенные электрические цепи. Рубильники прочих типов изготовляются с дугогасительными камерами и могут коммутировать электрические цепи под нагрузкой.

Выбор командоаппарата

Командоаппараты представляют собой многосекционные кулачковые аппараты для разно- и одновременной коммутации нескольких цепей. Командоаппараты способны коммутировать токи до 10–15 А при напряжении до 500 В и 440 В (постоянное).

Выбор командоаппаратов осуществляется по номинальному току и номинальному напряжению.

Данные командоаппаратов можно найти в табл. 1.8.

Таблица 1.8

Данные некоторых командоаппаратов

Вид аппаратов	Серия	Напряжение, В	Ток, А	Особенности устройства и назначение
Командо­аппарат	КА-21-17	380, 220		Кулачковый регулируемый с микропереключателями
Командо-аппарат	КА410А		до 16	Кулачковый регулируемый для автоматизированных электроприводов
Командо-аппарат	КА-4000	500, 440	до 15	Кулачковые регулируемые для цепи управления дистанционными или автоматизированными электроприводами

Выбор контакторов

Контактором называется электрический аппарат для многократного дистанционного включения и отключения силовой электрической нагрузки переменного и постоянного токов, а также редких отключений токов перегрузки. Ток перегрузки составляет 7–10 кратное значение по отношению к номинальному току.

Контакторы постоянного и переменного токов, как правило, имеют конструктивные отличия, поэтому невзаимозаменяемы.

В контакторах не предусмотрены защиты, присущие автоматическим выключателям и магнитным пускателям. Контакторы обеспечивают большое число включений и отключений (циклов) при дистанционном управлении ими. Число этих циклов для контакторов разной категории изменяются от 30 до 3600 в час.

Контакторы имеют главные (силовые) контакты и вспомогательные или блок-контакты, предназначенные для организации цепей управления и блокировки.

Выбор контакторов осуществляется по номинальным значениям напряжения и тока коммутируемой силовой цепи, по напряжению обмотки катушки контактора (должно соответствовать напряжению цепи управления). Также стоит учесть время срабатывания и отключения аппарата, и его допустимую частоту срабатывания (циклы в час) в соответствии с требуемыми условиями работы электропривода.

Технические данные некоторых контакторов приведены в табл. 1.9.

Таблица 1.9

Характеристики контакторов постоянного тока

Тип	Номинальные	Обмотка	Собственное время, с
напря­жение, В	ток, А	Напряже­ние, В	Мощ­ность, Вт	включения	отключе­ния
КП2					0,2–0,3	0,1
КПВ600					0,2	0,25
КМВ621			40–220	-	0,05	-
КМ200		До 600	До 380		-	-

Выбор реле напряжения

Защита двигателя от снижения напряжения применяется для предотвращения перегрева двигателя при глубоких уменьшениях напряжения питающей сети.

При коротких замыканиях в сети происходит падение напряжения на двигателе, а ток в якорной цепи возрастет, что приводит к срабатыванию токовой защиты. При перерыве подачи напряжения более 0,5 с самозапуск двигателя станет невозможным благодаря срабатыванию реле напряжения.

В качестве нулевой защиты в двигателях постоянного тока применяются реле напряжения серий ЭРЭ-100, Р100Е, РЭ-500, РЭВ820 и современный отечественный аналог РЭ14.

Реле РЭ14 исполняются одностабильными и выпускаются с 2 контактами: 1 замыкающий и 1 размыкающий либо 2 замыкающих, или с 4 контактами: 2 замыкающих и 2 размыкающих либо 4 замыкающих. Втягивающие катушки исполняются на номинальные напряжения 24, 48, 110, 220 В. Реле РЭ14 допускают регулировку напряжения срабатывания в пределах 25–80% от номинального напряжения катушки. Коэффициент возврата реле не нормируется. Потребляемая мощность реле РЭ14 не более 30 Вт, а коммутируемое напряжение и ток 440 В и 16 А соответственно.

Выбор реле осуществляется по номинальному напряжению катушки, которое должно соответствовать номинальному напряжению питающей сети, и по напряжению и току коммутируемой цепи.

Рис. 1.4. Характеристики напряжения на РПВ и РПН

Так же необходимо выбрать реле противовключения (РПВ и РПН). Обычно сопротивление противовключения R_п равно половине общего сопротивления реостата R. Для такого случая верен график, приведенный на рис. 1.4.

Сопротивление противовключения должно вводится при отрицательных скоростях для ограничения тока якоря двигателя. Как видно из рис. 1.4, при отрицательных скоростях двигателя напряжение на реле будет менее половины номинального, а при положительных – более половины номинального напряжения. Следовательно, необходимо, чтобы при отрицательных скоростях присутствовало сопротивление R_п, а при положительных – отсутствовало. Такое возможно при срабатывании реле при напряжении, равном половине номинального, но для надежности работы напряжение втягивания реле выбирают из условия

. (1.1)

Выбор реле времени

Главной характеристикой реле времени является диапазон выдержки времени. Для схемы электропривода постоянного тока с запуском двигателя в две ступени время выдержки реле времени можно определить из основного уравнения движения:

, (1.2)

где М – момент двигателя, Н∙м;

М_с – статический момент, Н∙м;

J – момент инерции, Н∙м².

Для эффективного и безопасного пуска двигателя при номинальной нагрузке задаются следующими токами переключения пускового реостата:

– максимальный ток ;

– ток переключения .

Из курса электрического привода известно, что . Для схемы ДПТ параллельного возбуждения (см. рис. 1.2) при номинальном напряжении питающей сети произведение , таким образом, выполняется соотношение .

Задавшись токами I₁, I₂, находят соответствующие им моменты М₁ и М₂.

Решив основное уравнение движения относительно времени t, получим

, (1.3)

где – скорость идеального холостого хода;

– момент короткого замыкания.

Скорость идеального холостого хода можно найти по формуле

. (1.4)

Для момента короткого замыкания справедливо равенство

, (1.5)

где – полное сопротивление якорной цепи двигателя.

Величины ступеней пусковых сопротивлений находят по любому методу, известному из курса электропривода. Пусковая диаграмма двигателя приведена на рис. 1.5.

Рис. 1.5. Пусковая диаграмма двигателя

На практике приблизительно можно считать, что на первой ступени двигатель разгоняется в течение 0,5–3 с; время разгона на второй ступени в 3 раза меньше (для двухступенчатого пуска). Причем, чем больше маховые массы механизма и чем меньше передаточное число от двигателя к механизму, тем больше будет время разбега.

Кроме того, выбор реле времени осуществляется по номинальному напряжению катушки и по коммутируемому току и напряжению.

Для схемы управления электроприводом, представленной на рис. 1.2, можно применить реле времени различного типа, например, представленные в табл. 1.11.

Таблица 1.11

Параметры реле времени

Тип реле	Диапазон выдержек времени, с	Диапазон питающих напряжений, В	Диапазон коммутируемых напряжений, В	Диапазон коммутируемых токов, А	Число контактов замыкающих/ размыкающих/ переключающих	Потребляемая мощность, Вт
постоян­ного тока	перемен­ного тока	постоян­ного тока	перемен­ного тока	постоянного тока	перемен­ного тока
РВ-01	0,1–30	24–220	100–380	24–220	100–380	0,01–2,5	–/–/2
РВ-03	0,15–20	–	100–380	–	100–380	0,01–2,5	–/2/1
РВ-100	0,1–20	24–220	–	24–250	24–250	0,01–1	0,01–5	1/–/1
РВ-200	0,1–20	–	100–380	24–250	24–250	0,01–1	0,01–5	1/–/1
РЭВ 811	0,25–1,5	24–220	–	24–440	24–660	0,05–10	1-2/1-2/–
РЭВ 811Т	0,25–1,5	24–220	–	24–440	24–660	0,05–10	1-2/1-2/–
РЭВ 812	0,8–2,8	24–220	–	24–440	24–660	0,05–10	1-2/1-2/–
РЭВ 812Т	0,8–2,8	24–220	–	24–440	24–660	0,05–10	1-2/1-2/–
РЭВ 813	2–3,8	24–220	–	24–440	24–660	0,05–10	1-2/1-2/–
РЭВ 813Т	2–3,8	24–220	–	24–440	24–660	0,05–10	1-2/1-2/–
РЭВ 814	3–5,5	24–220	–	24–440	24–660	0,05–10	1-2/1-2/–
РЭВ 814Т	3–5,5	24–220	–	24–440	24–660	0,05–10	1-2/1-2/–
РЭВ 815	0,25–0,9	24–220	–	24–440	24–660	0,05–10	1-2/1-2/–
РЭВ 816	0,5–1,7	24–220	–	24–440	24–660	0,05–10	1-2/1-2/–
РЭВ 817	1,2–2,7	24–220	–	24–440	24–660	0,05–10	1-2/1-2/–
РЭВ 818	2–3,8	24–220	–	24–440	24–660	0,05–10	1-2/1-2/–
РЭВ 881	4,5–9	24–220	–	24–440	24–660	0,05–10	1/1/–
РЭВ 882	7–13	24–220	–	24–440	24–660	0,05–10	1/1/–
РЭВ 883	3–7	24–220	–	24–440	24–660	0,05–10	2/2/–
РЭВ 884	5–11	24–220	–	24–440	24–660	0,05–10	2/2/–

Пример выполнения контрольной работы №1

Приведем пример выбора аппаратуры для двигателя, соответствующего 20-му варианту.

Характеристики выбранного двигателя приведены в таблице.

Номер варианта	Тип	Pн, кВт	Uн, В	Iн, А	nн, об/мин	nmax, об/мин	КПД, %	Rя, Ом	Rдп, Ом	Rв, Ом	J, Н×м2
	Д806	16,0					90,0	0,068	0,041		9,8

Выбор рубильников

Учитывая перегрузочную способность двигателя Д806 с номинальным током А, рубильник выбирается исходя из тока А. Данному условию соответствует рубильник РПБ22 из табл. 1.2 на номинальный ток 250 А.

Выбор контакторов

Выбор контакторов В, Н, П, Л, 1У и 2У (см. рис. 1.2) осуществляется исходя из условий:

– максимального коммутируемого тока А;

– коммутируемого напряжения В;

– напряжения обмотки В.

Всем вышеперечисленным условиям удовлетворяют контактор КПВ600 на номинальный ток 250 А (см. табл. 1.9).

Выбор реле времени

Для выбора выдержки времени реле необходимо время работы двигателя на каждой ступени пускового реостата. Для этого графическим методом находим сопротивление реостата (см. рисунок).

Пусковая диаграмма двигателя Д806

Далее считаем время по формуле

.

.

.

Для реле 1РУ коммутируемое напряжение равно 220 В, а коммутируемый ток равен сумме токов через катушки контакторов 1У и 2У: А. Для реле времени 2РУ коммутируемый ток будет в два раза меньше (0,5 А).

Всем перечисленным критериям выбора соответствуют реле времени РВ-01.

Выбор реле напряжения

При выборе реле напряжения РН необходимо соответствие напряжения катушки реле напряжению питающей сети (220 В). Напряжение коммутируемой цепи для реле напряжения равно 220 В (что меньше допустимых 440 В). Предварительно выберем реле РЭ14, затем проверим правильность выбора по коммутируемому току. Ток контакта реле нулевой защиты РН можно найти как сумму токов всех контакторов (В, Н, П, Л, 1У, 2У), реле напряжения (РН) и реле времени (1РУ, 2РУ): А, что также удовлетворяет условию выбора реле напряжения.

Для выбора реле напряжения РПВ и РПН нужно учесть токи контактов данных реле, которые равны А. Номинальное напряжение катушки равно 220 В. Реле РЭ14 допускают регулировку напряжения срабатывания в пределах 25–80% от номинального напряжения катушки, что также удовлетворяет необходимому значению срабатывания реле: .

Выбор командоаппарата

Для грубой оценки коммутируемого тока командоаппарата можно взять сумму токов, потребляемых катушками РН, 1РУ, 2РУ, Л, В, Н, П, 1У, 2У, которая уже была посчитана для реле напряжения РН ( А). Коммутируемое напряжение равно 220 В.

Командоаппарат КА-21-17 удовлетворяет всем требованиям.

Выбор предохранителей

Выбор предохранителей для цепи управления и обмотки возбуждения двигателя осуществляется по тому же току, что и выбор автомата QF: А. Этому значению тока удовлетворяет предохранитель НПН-2-15 с плавкой вставкой на 10 А.

Выбор предохранителей для защиты тиристоров осуществляется по номинальному току плавкой вставки:

А,

где к_зап. – коэффициент запаса по току, не менее 1,2.

Этому требованию удовлетворяет быстродействующий предохранитель ПП57-34 на номинальный ток плавкой вставки 250 А.

Контрольная работа №2

Задание контрольной работы №2

Задание к контрольной работе состоит из двух частей:

1. Произвести расчет и выбор аппаратуры в релейно-контакторной схеме управления электроприводом асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором (рис. 2.1) в соответствии с техническими данными двигателя. Двигатель выбирается из табл. 2.1 в соответствии с номером варианта (выдается преподавателем).

Рис. 2.1. Принципиальная схема реверсивного пуска асинхронного
короткозамкнутого электродвигателя с реверсом скорости

Таблица 2.1

Технические данные асинхронных двигателей

Номер варианта	Типоразмер	Мощность, кВт	Скольжение s,%	КПД, %	cosφ	Ммакс/Мном	Мпуск/Мном	Iпуск/Iном
Синхронная скорость вращения 3000 об/мин
	4А160M2У3	18.5	2.3	88.5	0.92	2.2	1.4	7.5
	4А180S2У3			88.5	0.91	2.2	1.4	7.5
	4А160M2У3		1.9	90.5	0.9	2.2	1.4	7.5
	4А200M2У3		1.9		0.89	2.2	1.4	7.5
	4А200L2У3		1.8		0.9	2.2	1.4	7.5
	4А225M2У3		2.1		0.92	2.2	1.2	7.5
	4А250S2У3		1.4		0.89	2.2	1.2	7.5
	4А280M2У3		1.4		0.9	2.2	1.2	7.5
	4А250S2У3				0.98	2.2	1.2
Синхронная скорость вращения 1500 об/мин
	4А160M4У3	18.5	2.7		0.88	2.2	1.4
	4А180S4У3				0.9	2.2	1.4
	4А180M4У3				0.89	2.2	1.4
	4А200M4У3		1.7		0.9	2.2	1.4
	4А200L4У3		1.8		0.9	2.2	1.4
	4А225M4У3			92.5	0.9	2.2	1.2
	4А250S4У3		1.4		0.9	2.2	1.2
	4А250M4У3		1.3		0.91	2.2	1.2
	4А250S4У3		2.3	92.5	0.9		1.2
	4А280M4У3		2.3		0.9		1.2	6.5

Примечание.Питание двигателей осуществляется от трехфазной сети промышленной частоты f = 50Гц и номинальным напряжением Uном.сети = 380 В.

На рис. 2.1 представлена принципиальная схема управления асинхронным короткозамкнутым электродвигателем с реверсом скорости при помощи реверсивного магнитного пускателя. При включенном рубильнике Р схема подготовлена к работе.

Для пуска двигателя в нужном направлении, например вперед, необходимо нажать кнопку КнВ. При этом включается группа контактов КВ магнитного пускателя и присоединяет двигатель к сети. Одновременно замыкающий блок-контакт КВ блокирует кнопку КнВ. Для остановки двигателя необходимо нажать кнопку КнС, которая отключит контакты магнитного пускателя, и двигатель будет отсоединен от сети.

Для пуска двигателя в обратном направлении необходимо нажать кнопку КнН, которая включит группу контактов КН. Две фазы статора двигателя (А и В) поменяются местами, и он начнет вращаться в обратном направлении. Если нажать кнопку КнН при включенных контактах КВ, то размыкающий контакт этой кнопки отключит контакты КВ, после чего включатся контакты КН. В результате произойдет торможение противовключением с последующим реверсом двигателя.

Защита двигателя осуществляется с помощью максимальных токовых реле РМ1, РМ2, РМ3 и тепловых реле РТ1 и РТ2. При срабатывании любого из реле размыкается его контакт в цепи контакторов в схеме управления. Последние отключаются и отсоединяют двигатель от сети. В схеме используются кнопки с двумя контактами – замыкающим и размыкающим. Эти контакты включены в разные цепи, обеспечивая надежную электрическую блокировку.

2. Произвести расчет и выбор аппаратуры для защиты системы
ПЧ-АД (асинхронный двигатель выбирается в соответствии с первой частью задания).

Принципиальная схема защиты преобразователя частоты (ПЧ) с автономным инвертором напряжения (АИН) представлена на рис. 2.2.

Технические данные некоторых серий отечественных преобразователей частоты приведены в табл. 2.2.

Таблица 2.2

Технические данные электроприводов серии ТРИОЛ-АТ04

Тип	Полная мощность ПЧ Sн.печи, кВА	Номинальная мощность двигателя Pн, кВт	Питающая сеть. Выходное напряжение	Номинальный ток нагрузки, А	Выходная частота f2, Гц	Ток перегрузки Iмакс.пч, А
АТ04-5,5	7,5	5,5	3 × 380 (415, 440) 3×(0 … 380)		1-50 (1-100)	13,2
АТ04-7,4		7,5
АТ04-11		7,5/11		26,4
АТ04-15		11/15
АТ04-22		17/18,5/22
АТ04-37		30/37
АТ04-55		45/55
АТ04-75
АТ04-90
АТ04-110		90/110
АТ04-132		110/132		316,8
АТ04-160
АТ04-200		180/200
АТ04-250
АТ04-315

Рис. 2.2. Принципиальная схема системы ПЧ-АД

Примечание.Питание электроустановки осуществляется от трехфазной сети промышленной частоты f=50 Гц и номинальным напряжением Uном.сети=380 В.

Указанные частотно регулируемые электроприводы имеют следующие общие технические характеристики (табл. 2.3).

Таблица 2.3

Общие технические характеристики ТРИОЛ-АТ04

Номинальное напряжение питающей сети Uном.сети, В	380, (415, 440)
Выходное напряжение U2, В	0–380
Выходная частота f2, Гц	1–50 (100)
Ток перегрузки Iмакс.пч в течение 120 с	120% от Iн.пч
Ток перегрузки Iмакс.пч в течение 150 с	150% от Iн.пч
КПД ηпч (без учета электродвигателя)	0,95
сosφ сети, не менее	0,95

Методика расчета

В промышленности в настоящее время применяются следующие виды защит:

· максимально- и минимально-токовая;

· тепловая;

· от исчезновения напряжения;

· нулевая и ряд других зашит.

К любой защите предъявляется ряд обязательных требований, без соответствия которым защита не может считаться надежной и безопасной. Речь идет о следующих требованиях:

· селективность – это способность защитных устройств отключать только поврежденные участки электрической цепи;

· максимальное быстродействие – позволяет резко снизить последствия аварии, сохранить устойчивость системы при аварийных режимах, обеспечить высокое качество электроэнергии;

· чувствительность – минимальное значение входного параметра, при котором происходит срабатывание защиты.

Кроме того, любая защита должна быть по возможности помехоустойчивой, простой в настройке и обслуживании.

Для реализации упомянутых выше защит используют предохранители, автоматические выключатели, тепловые реле, максимальные и минимальные токовые реле, реле напряжения и другие аппараты.

Выбор магнитных пускателей

Магнитный пускатель – это электрический аппарат, предназначенный для пуска, остановки, реверсирования и защиты асинхронных электродвигателей. Его практически единственное отличие от контакторов – наличие защиты от токовых перегрузок (тепловые реле). Выбор магнитных пускателей осуществляется исходя из следующих условий:

- Uном ≥ Uном.сети;

- Iном ≥ Iпрод.расч;

- Iпред ≥ Iпуск.дв;

- Выбор теплового реле.

В указанных выше соотношениях представлены следующие обозначения: Uном – номинальное напряжение, на которое рассчитан магнитный пускатель; Uном.сети – номинальное напряжение сети; Iном –номинальный ток магнитного пускателя; Iпрод.расч – расчетный ток продолжительного режима (в нашем случае это номинальный ток двигателя Iном.дв); Iпред – предельный включаемый и отключаемый ток.

Технические данные некоторых серий магнитных пускателей приведены в табл. 2.10.

Таблица 2.10

Технические данные магнитных пускателей

Параметр	ПМЕ-000	ПМЕ-10	ПМЕ-200	ПАЕ-300	ПАЕ-400	ПАЕ-500	ПАЕ-600
Номинальный ток, А, при 380/500 В	3/1,5	10/6	25/14	40/21	63/35	110/61	146/80
Предельный включаемый и отключаемый ток, А, при 380 В и cosφ = 0,4
Пусковая мощность, потребляемая обмоткой, В×А
Номинальная мощность < Наши рекомендации Выбор аппаратуры ячейки КРУ на ГПП Выбор защитной аппаратуры Расчет и выбор элементов осветительной электрической сети Расчет освещения помещения компрессорной, выбор осветительной аппаратуры Разработка электрической принципиальной схемы, расчет и выбор ее элементов Расчет и выбор аппаратуры для управления АД Ознакомление с правилами эксплуатации амперметра, вольтметра, ваттметра и простейшей электрической аппаратуры Выбор измерительной аппаратуры Выбор напряжения электрической сети и системы внутрицехового электроснабжения, выбор источников питания электроэнергией Выбор основной аппаратуры. ← Предыдущая страница | Следующая страница →