Условиями выбора муфты являются 3 страница

При выборе тормозных электромагнитных муфт тормозной момент муфты М_торм, Н∙м, определяется из условия торможения вращающихся инерционных масс за требуемый интервал времени

, (6.22)

где ‒ момент инерции механизма, приведенный к i-тому валу, на котором установлена муфта, кг·м²;

‒ угловая скорость i-того вала, рад·с^-1;

t_торм – требуемое время торможения, с.

Кроме этого при выборе муфты учитывают:

- назначение муфты;

- способ токоподвода;

- напряжение питания;

- максимальную частоту вращения, которую она может обеспечить;

- время срабатывания и отпускания;

- габаритные размеры муфты.

6.4 Выбор контакторов и магнитных пускателей

При выборе аппаратов управления следует учитывать в первую очередь режим работы, для которого они предназначены. В зависимости от области применения аппаратов ГОСТ 12434 – 83Е устанавливает для них категории применения (таблица 6).

Таблица 6 – Категория применения аппаратов в зависимости от рода тока и режима работы (области использования)

Категория применения при токе	Область применения
переменном	постоянном
АС1	ДС1	Электропечи сопротивления, неиндуктивная и малоиндуктивная нагрузка
АС2	―	Пуск и торможение противовключением двигателей с фазным ротором
АС3	―	Пуск и отключение вращающихся двигателей с короткозамкнутым ротором
АС4	―	Пуск и торможение противовключением двигателей с короткозамкнутым ротором
―	ДС2	Пуск и отключение вращающихся двигателей с параллельным возбуждением
―	ДС3	Пуск, отключение неподвижных или медленно вращающихся двигателей и торможение противовключением двигателей с параллельным возбуждением
―	ДС4	Пуск и отключение вращающихся двигателей с последовательным возбуждением
―	ДС5	То же, что и ДС3, но двигателей с последовательным возбуждением
АС11	ДС11	Управление электромагнитами
АС20	ДС20	Коммутация электрических цепей без тока или с незначительным током
АС21	ДС21	Коммутация активных нагрузок, включая умеренные перегрузки
АС22	ДС22	То же, что АС21 и ДС21, на смешанных нагрузках
АС23	ДС23	Коммутация двигателей или других высокоиндуктивных нагрузок

Одним из главных элементов электропривода являются контакторы. Это аппараты дистанционного действия, предназначенные для частых включений и отключений силовых электрических цепей при нормальных режимах работы. С их помощью подается напряжение на электродвигатели, включаются и выключаются другие цепи. Контакторы работают в сетях постоянного и переменного тока основной промышленной частоты.

Контакторы и пускатели выбирают с учетом:

1) мощности и рода тока коммутируемой нагрузки;

2) тока и напряжения главных контактов;

3) числа и рода главных контактов;

4) числа и рода вспомогательных контактов;

5) рода тока и напряжения катушки;

6) наличия теплового реле;

7) конструктивного исполнения по степени защиты от воздействия окружающей среды и случайных прикосновений (при установке в шкафах управления может приниматься исполнение IP00);

8) способа монтажа.

При большом числе контакторов приводят подробный выбор одного, а результаты выбора остальных заносят в таблицу по форме таблицы 7.

Таблица 7 – Выбор контакторов

Поз. обозначение Тип

Категория применения

Напряжение главных контактов, В

Ток главных контактов, А

Число главных контактов, зам./разм.

Число вспомогательных контактов, зам/разм

Род тока катушки

Напряжение катушки, В

Мощность катушки, пуск/ном, В·А (Вт)

Наличие теплового реле

Конструктивное исполнение

Способ монтажа

Способ присоединения внешних проводов

Габариты, мм

Треб.

Выбр.

6.5 Выбор реле управления

Основным видом реле, применяемого в системах управления, является электромагнитное, которое представляет собой аппарат, предназначенный для передачи команд из одной электрической цепи в другую.

Выбор реле управления производится по следующим условиям:

1) роду тока и виду коммутируемой нагрузки;

2) частоте коммутаций;

3) току и напряжению контактов;

4) числу и роду контактов;

5) числу и роду катушек, роду тока катушек;

6) напряжению (току) катушек;

7) способу присоединения внешних проводов;

8) конструктивному исполнению по способу монтажа и степени защиты;

9) механической и коммутационной износостойкости.

Для реле времени необходимо дополнительно учитывать выдержку времени и направление её действия, число и род контактов с выдержкой времени.

Ток контактов реле принимают для наиболее тяжёлого режима работы – при разрыве тока индукционной нагрузки.

При эксплуатации реле в условиях, отличных от каталожных, необходимо произвести перерасчет на реальные условия эксплуатации. Перерасчёт производят исходя из постоянства коммутационной мощности контактов реле.

В пояснительной записке приводят подробный расчёт одного реле, а остальные заносят в таблицу 8.

Таблица 8 – Выбор реле управления

Поз. обозначение Тип

Категория применения

Род коммутируемой нагрузки

Ток контактов, А

Напряжение контактов, В

Число контактов, зам/разм.

Род тока катушки

Род катушки

Напряжение (ток) катушки, В(А)

Мощность катушки пуск/ном, В∙А(Вт)

Выдержка времени, с

Направление действия выдержки времени

Контакты с выдержкой времени, зам/разм

Способ присоединения внешних проводов

Способ монтажа

Конструктивное исполнение

Габариты, мм

Треб.

Выбр.

6.6 Выбор командоаппаратов

Командными называются аппараты ручного управления, с помощью которых подаются команды на включение, переключение, регулировку скорости и отключение. К командным аппаратам относят кнопки управления, конечные выключатели, тумблеры и переключатели.

Кнопочные выключатели выбирают по следующим условиям:

1) току и напряжению контактов;

2) числу и роду контактов;

3) конструктивному исполнению, цвету и виду толкателя.

Конечные выключатели выбирают исходя из следующих показателей:

1) тока и напряжения контактов;

2) числа и рода контактов;

3) вида движения и величины хода толкателя;

4) конструктивного исполнения по степени защиты от воздействия окружающей среды.

Переключатели выбирают по следующим условиям:

1) току и напряжению контактов;

2) числу полюсов и позиций, диаграмме коммутации;

3) конструктивному исполнению.

При выборе бесконтактных выключателей учитывают:

1) напряжение питания и его род;

2) допустимый ток нагрузки;

3) расстояние срабатывания;

4) конструктивное исполнение по способу монтажа и степени защиты от воздействия окружающей среды.

В пояснительной записке приводят подробный выбор одного аппарата каждого используемого вида, а результаты выбора остальных помещают в соответствующую таблицу по форме таблиц 9, 10, 11.

Таблица 9 – Выбор кнопочных выключателей

Поз. обозначение, тип	Ток контактов, А	Напряжение контактов, В	Число контактов, зам./разм.	Вид толкателя	Цвет толкателя	Степень защиты
	Треб.
Выбр.

Таблица 10 – Выбор конечных выключателей

Поз. обозначение, тип	Ток кон­тактов, А	Напряжение кон­тактов, В	Число кон­тактов зам./разм.	Ход толка­теля, мм	Степень защиты
	Треб.
Выбр.

Таблица 11 – Выбор переключателей

Поз. обозначение, тип	Ток контактов, А	Напряжение контактов, В	Число полюсов	Число позиций	Исполнение по виду рукоятки	Степень защиты
	Треб.
Выбр

6.7 Расчет и выбор трансформаторов и выпрямителей управления

6.7.1 Выбор трансформатора, питающего цепь управления переменного тока, производится по двум условиям [8]:

1) Мощность трансформатора S_тр, В∙А, должна быть не меньше суммарной мощности, потребляемой максимальным числом одновременно включенных аппаратов в длительном режиме работы

(6.23)

где k – максимальное число одновременно включенных аппаратов;

S_номi, – номинальная мощность катушки i-того аппарата, В∙А.

2) Падение напряжения в трансформаторе во всех режимах работы не должно превышать допустимой величины, для чего должно выполняться условие

S_тр ≥ ( соsφ_пуск∙ + cosφ_ном∙ ), (6.24)

где е_к – напряжение короткого замыкания, %;

DU – падение напряжения в трансформаторе, %;

cosj_пуск – коэффициент мощности катушки аппарата при включении;

m – число одновременно включаемых аппаратов;

S_пускi – мощность, потребляемая катушкой аппарата при включении, В·А;

cosj_ном – коэффициент мощности работающего аппарата;

n – число включенных аппаратов.

Приняв для трансформаторов ОСМ е_к=5%, DU =5%; для катушек аппаратов управления cosj_пуск ≈ 0,7, cosj_ном ≈ 0.3, получаем

(6.25)

Если трансформатор имеет несколько вторичных обмоток, то рассчитывают мощность каждой вторичной обмотки, а мощность трансформатора S_тр, В∙А, определяется

S_тр ≥ S₂₁ + S₂₂ +…+ S_2j, (6.26)

где S₂₁, S₂₂, S_2j – мощность соответствующей вторичной обмотки трансформатора, В·А;

j – число вторичных обмоток трансформатора.

Выбранный трансформатор должен удовлетворять следующим условиям

S_ном.тр S_тр, S_ном21 S₂₁, S_ном22 S₂₂, S_ном2j S_2j,

U_ном21 U₂₁, U_ном22 U₂₂, U_ном2j U_2j,

где S_ном.тр – номинальная мощность выбранного трансформатора, В·А;

S_ном21, S_ном22, S_ном2j – номинальные мощности вторичных обмоток трансформатора, В·А;

U_ном21, U_ном22, U_ном2j – номинальные напряжения вторичных обмоток трансформатора, В;

U₂₁, U₂₂, U_2j – требуемые напряжения вторичных обмоток трансформатора, В.

6.7.2 Расчёт выпрямителя включает в себя [7]:

а) выбор схемы выпрямления;

б) расчёт и выбор вентилей;

в) расчёт и выбор согласующего трансформатора.

Выбор схемы выпрямления определяется мощностью нагрузки, диапазоном регулирования напряжения и требованиями к пульсациям выпрямленного напряжения.

Исходными данными для выбора тиристоров и диодов являются номинальный ток нагрузки I_dном и номинальное напряжение нагрузки U_dном.

Выбор тиристоров производится в следующей последовательности:

1) определяют среднее значение тока вентиля I_в, А

I_в= k_iвI_dном, (6.27)

где k_iв – схемный коэффициент тока вентиля;

2) рассчитывают максимальную величину обратного напряжения, прикладываемого к запертому вентилю U_{обр. макс}, В

U_{обр.макс}= k_e0k_ck_pE_dном, (6.28)

где k_e0 – отношение максимального обратного напряжения к выпрямленной Э.Д.С.;

k_c – коэффициент запаса по напряжению, принимаемый равным 1.1;

k_p – отношение типовой мощности трансформатора к мощности на стороне переменного тока;

E_dном – выпрямленная Э.Д.С. преобразователя, принимаемая равной 1.05U_dном, В;

3) условия выбора тиристоров

I_в.доп I_в, (6.29)

U_{в.макс.доп} U_{обр.макс}, (6.30)

где I_в.доп и U_{в.макс.доп} – допустимые ток, А, и обратное напряжение, В, соответственно.

Если невозможно подобрать тиристоры по требуемым условиям, то можно применить последовательное и параллельное включение предварительно принятых к установке вентилей.

Число параллельных ветвей в плече выпрямителя а определяется

, (6.31)

где ‒ допустимый ток принятого вентиля, А.

Требуемое число последовательно включённых вентилей в одной ветви плеча n

, (6.32)

где ‒ допустимое обратное напряжение принятого вентиля, В.

Выбор диодов производится по тем же условиям, что и тиристоров

I_в≥ k_iвI_dном, U_{обр.макс}≥ k_e0E_dном.

Значения схемных коэффициентов приводятся в таблице 12.

Таблица 12 – Расчётные величины для выпрямительных схем

Наименование схемы	ke	ke0	kiв	ki1	ki2	kp	число пульсаций m
Однофазная мостовая	1.110	1.570	0.500	1.110	1.110	1.23
Трёхфазная нулевая	0.855	2.090	0.333	0.471	0.577	1.35
Трёхфазная мостовая	0.427	1.045	0.333	0.816	0.816	1.05

Для выбора согласующего трансформатора необходимо определить требуемое напряжение вторичной обмотки трансформатора и мощность трансформатора:

а) выбор трансформатора для управляемого выпрямителя.

Фазная Э.Д.С. вторичной обмотки трансформатора Е₂, В, определяется

Е₂= k_ek_ck_aE_dном, (6.33)

где k_e – схемный коэффициент вторичного напряжения;

k_c – коэффициент запаса, учитывающий возможное снижение напряжения сети, принимаемый равным 1.1;

k_a – коэффициент, учитывающий неполное открытие вентилей при максимальном управляющем сигнале. Для нереверсивных электроприводов принимают k_a=1.0, для реверсивных k_a=1.2.

Если Э.Д.С. Е₂ близка или совпадает с напряжением сети, то можно использовать бестрансформаторную схему включения (для мостовых схем).

Действующее значение тока вторичной обмотки I₂, А

I₂= k_ik_i2I_dном, (6.34)

где k_i – коэффициент непрямоугольности, учитывающий отклонение формы тока от прямоугольной, принимаемый равным 1.05-1.10;

k_i2 – схемный коэффициент вторичного тока.

Действующее значение тока первичной обмотки I₁, А

I₁= , (6.35)

где k_i1 – схемный коэффициент первичного тока;

k_тр – коэффициент трансформации трансформатора.

Типовая мощность трансформатора S_т, В∙А

S_т= k_pP_dном, (6.36)

где P_dном – мощность нагрузки постоянного тока, Вт.

б) выбор трансформатора для неуправляемого выпрямителя.

Для выбора трансформатора необходимо определить требуемые напряжение вторичной обмотки U₂, В, и мощность трансформатора S_т, В∙А

U₂= k_eE_d, S_т= k_pP_d (6.37)

6.8 Выбор аппаратов защиты

6.8.1 В электроприводах применяют следующие виды защит:

а) защиту при коротких замыканиях в силовых цепях и при недопустимо больших бросках тока двигателя;

б) защиту двигателя от перегрева, от самозапуска, от обрыва цепи обмотки возбуждения, от перенапряжений, от затянувшегося пуска синхронных двигателей и выпадения их из синхронизма;

в) защиту цепей управления при коротких замыканиях.

6.8.2 Защита при коротких замыканиях обеспечивает немедленное отключение повреждённой цепи. В силовых цепях защита осуществляется плавкими предохранителями, автоматическими выключателями с электромагнитными и комбинированными расцепителями, максимально-токовыми реле. Цепи управления защищают либо теми же аппаратами, что и силовые цепи (обычно при мощности двигателя до 5кВт), либо своими плавкими предохранителями и автоматическими выключателями. Максимально-токовые реле осуществляют также защиту двигателя от недопустимо больших толчков тока.

6.8.3 Ток плавкой вставки предохранителей I_{ном.вст}, А, определяется:

а) для защиты двигателей с короткозамкнутым ротором с пусковым током I_пуск и номинальным током I_ном

- при нормальном пуске (t_пуск 10c)

I_{ном.вст} ; (6.38)

- при тяжёлом пуске (t_пуск > 10с)

I_{ном.вст .} ; (6.39)

- независимо от условий пуска

I_{ном.вст} ; (6.40)

б) для защиты асинхронных двигателей с фазным ротором и двигателей постоянного тока с номинальным током I_ном, А

I_{ном.вст}= (1,00-1,25)I_ном . (6.41)

При выборе предохранителей также учитывают напряжение защищаемой цепи и наличие сигнальных контактов.

6.8.4 Номинальный ток электромагнитного или комбинированного расцепителя автоматического выключателя I_{ном.расц}, А, выбирается по длительному расчётному току I_дл, равному при защите одиночного двигателя номинальному току, а при защите группы двигателей – наибольшему суммарному току одновременно работающих двигателей

I_{ном.расц} , (6.42)

где 0,85 – коэффициент, учитывающий ухудшение условий охлаждения автоматического выключателя при установке в шкафу управления.

Ток срабатывания (отсечки) электромагнитного или комбинированного расцепителя I_сраб, А, проверяется по максимальному значению кратковременного тока

I_сраб 1,25I_{макс.кр.}, (6.43)

где 1,25 – коэффициент, учитывающий неточность определения характеристик автоматических выключателей;

I_{макс.кр} – максимальный кратковременный ток линии, А.

При защите одиночного двигателя максимальный кратковременный ток I_{макс.кр}, А, принимается равным пусковому току двигателя I_пуск, а при защите группы двигателей определяется следующим образом

I_{макс.кр}= I_{пуск.наиб}+ , (6.44)

где I_{пуск.наиб} – пусковой ток наибольшего двигателя в группе или группы одновременно пускаемых двигателей, А;

‒ сумма номинальных токов остальных двигателей группы, А.

При выборе автоматических выключателей необходимо дополнительно учитывать:

- напряжение цепи;

- род тока цепи;

- число полюсов;

- необходимое число вспомогательных контактов.

После приведения в пояснительной записке примера выбора автоматического выключателя, может быть приведена таблица 13 с результатами выбора автоматических выключателей.

Таблица 13 – Выбор автоматических выключателей

Поз. обозначение, тип	Вид расцепителя	Род тока цепи	Число полюсов	Напряжение цепи, В	Ток расцепителя, А	Ток автоматического выключателя, А	Ток срабатывания (уставки), А	Число и род дополнительных контактов, зам/разм	Габариты, мм
	Треб.
Выбр.

6.8.5 Ток уставки (срабатывания) максимально-токовых реле I_уст, А:

а) для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором

I_уст= (1,3-1,5)I_пуск ; (6.45)

б) для асинхронных двигателей с фазным ротором и двигателей постоянного тока

I_уст= (1,2-1,3)I_пуск (6.46)

6.8.6 При защите цепей управления плавкими предохранителями и автоматическими выключателями с электромагнитными расцепителями

I_{ном.вст}= I_сраб= 2,5 , (6.47)

где k – максимальное число одновременно включенных аппаратов;

I_номi – номинальный ток катушки i-того аппарата, А.

6.8.7 Защита двигателей от перегрева, вызванного перегрузкой по току, осуществляется:

а) при продолжительном режиме работы – тепловыми реле или автоматическими выключателями с тепловыми или комбинированными расцепителями;

б) при повторно-кратковременном режиме – с помощью максимально-токовых реле, т. к. в этом режиме возможно срабатывание тепловых реле из-за дополнительного нагрева при пусках и торможениях.

От перегрузок защищают электродвигатели переменного тока мощностью 0,55кВт и выше. При необходимости применяют защиту от перегрузок и для двигателей мощностью менее 0,55кВт. Электродвигатели приводов насосов охлаждения и смазки, магнитных сепараторов шлифовальных станков и прочих легко загрязняющихся механизмов должны иметь защиту от перегрузок независимо от их мощности.

Номинальный ток нагревательного элемента I_{ном.нагр.}, А, теплового реле и теплового или комбинированного расцепителя автоматического выключателя I_{ном.расц.}, А, выбирают из условия

I_{ном.нагр}= I_{ном.расц} I_ном . (6.48)

Ток уставки максимально-токовых реле I_уст, А, выбирается

I_3ф< I_уст< I_2ф, (6.49)

где I_3ф и I_2ф – токи двигателя при работе на трёх и двух фазах соответственно, А.

Наиболее надёжная защита двигателей от перегрева – температурная защита с использованием заложенных в обмотки терморезисторов.

6.8.8 Защита катушек электромагнитных аппаратов от коммутационных перенапряжений. При отключении катушек электромагнитов, электромагнитных муфт и электромагнитных реле по закону электромагнитной индукции в катушках наводится ЭДС самоиндукции, которая может вызвать перенапряжения в цепи, приводящие к ускоренному изнашиванию контактных групп, пробою электрической изоляции обмоток катушек и других элементов электрических цепей.