Электрические и электронные аппараты (стр. 2 из 5)
Рис. 4. Схема питания трансформатора от магистральной линии
Рис. 5. Фрагменты схем электроснабжения промышленных предприятий
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ по выполнению РАСЧЕТНОГО ЗАДАНИЯ И ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Методические указания и примеры решения задач I.1 – I.2
Выбор контакторов (магистральных пускателей) – производится по следующим условиям:
а) роду тока силовой цепи;
б) номинальному напряжению и току в силовой цепи;
в) числу главных и вспомогательных контактов пускателя (контакторов);
г) категории применения и климатического исполнения аппарата: категория применения определяется условиями работы потребителя и схемой питания;
д) режима работы.
Если выбирается пускатель, то необходимо указать наличие теплового реле и реверсивности пускателя, что определяется схемой управления двигателя.
Выбор тепловых реле – производится по условиям:
а) номинальному напряжению реле;
б) числу полюсов;
в) номинальному току нагревательного элемента реле, который выбирается таким образом, чтобы отключение реле при пусковом токе двигателя происходило в интервале времени от tП до 1,5*tП. Если выбран пускатель со встроенным тепловым реле, то уточняется номинальный ток нагревательного элемента и по характеристике реле проверяется время его срабатывания.
Выбор предохранителей для двигателей – производится по условию:
- отстройки от пускового тока двигателя:
(1)где IН – номинальный ток плавкой вставки предохранителя; IПД – пусковой ток двигателя; К – коэффициент, определяемый условиями пуска (К = 2,5 - легкий пуск; К = 1,6-2 – тяжелый пуск).
В общем случае номинальный ток плавкой вставки, через которую питаются несколько самозапускающихся двигателей, выбирают по выражению:
(2)где
– сумма пусковых токов всех самозапускающихся двигателей.Выбранный по условию (2) предохранитель проверяют на пуск самых крупных двигателей в нормальном режиме по выражению:
(3)где
– сумма номинальных токов работающих двигателей; 
– сумма пусковых токов самых крупных двигателей.Выбор автоматических, воздушных выключателей (автоматов).
Для защиты двигателей обычно применяют автоматы с комбинированными расцепителями:
- в режиме КЗ срабатывает электромагнитный (мгновенный) расцепитель, ток срабатывания которого отстраивается от номинального тока двигателя по формуле:
(4)где
– ток срабатывания мгновенного расцепителя; 
– пусковой ток двигателя.- в режиме перегрузки срабатывает тепловой (зависимый) расцепитель, ток срабатывания которого отстраивается от номинального тока двигателя по условию:
(5)где
– ток срабатывания зависимого расцепителя; 
– номинальный ток двигателя.Если температура эксплуатации автомата (tЭ) отличается от температуры, при которой расцепитель калибруется на заводе (tК), рекомендуется сделать пересчет тока срабатывания по формуле:
, (6)Выбор автоматов для защиты группы двигателей – осуществляется по условиям: номинальный ток его зависимого расцепителя должен быть не меньше суммы номинальных токов группы двигателей, т. е.
, (7)ток срабатывания независимого расцепителя должен быть отстроен от тока самозапуска всех двигателей:
(8)для обеспечения селективности с мгновенными расцепителями автоматов, защищающих двигатели, автомат, защищающий группу двигателей, должен иметь независимую выдержку времени.
Пример I.1. Выбор контактора и магнитного пускателя для управления и защиты двигателя
Требуется выбрать магнитный пускатель (контактор) для управления и защиты асинхронного двигателя типа 4АР13284, работающего в продолжительном режиме. Схема прямого пуска и защиты приведена на рис. 1.
По типу двигателя из справочной литературы определим его технические параметры:
- номинальная мощность, P ном – 7,5 кВт;
- коэффициент полезного действия, η ном – 87,5 %;
- коэффициент мощности, cos φ – 0,86;
- номинальное линейное напряжение на обмотке статора,Uном – 380 В;
- коэффициент кратности пускового тока, КI– 6,5;
- время пуска двигателя, tn– 5 с.
Определим параметры, по которым производится выбор магнитного пускателя:
а) род тока – переменный, частота – 50 Гц;
б) номинальное напряжение – 380В, номинальный ток не должен быть меньше номинального тока двигателя;
в) согласно схеме включения двигателя (рис. 1) аппарат должен иметь не менее трех замыкающихся силовых контактов и одного замыкающегося вспомогательного контакта;
г) категория применения, аппарат должен работать в одной из категорий применения: АС – 3 или АС – 4 (приложение 1);
д) режим работы аппарата – продолжительный с частыми прямыми пусками двигателя.
Для выбора аппарата по основным техническим параметрам необходимо произвести предварительные расчеты номинального и пускового токов двигателя. Определим номинальный ток (действующее значение):
Пусковой ток (действующее значение):
Ударный пусковой ток (амплитудное значение):
принимаем 
Произведем выбор аппарата по основным техническим параметрам.
Выбираем магнитный пускатель со встроенным тепловым реле по основным техническим параметрам, приведенным в приложении 2 табл. 1, для заданного схемного решения (рис. 1) – типа ПМЛ 221002.
Проверим возможность работы выбранного аппарата в категориях применения АС – 3 и АС – 4.
Согласно данным из табл. 1 приложения 1 в категории применения АС – 3 магнитный пускатель должен включать в нормальном режиме коммутации ток:
,а в режиме редких коммутаций:
.Оба условия пускателя ПМЛ 221002 выполняются, так как:
В категории применения АС – 4 магнитный пускатель ПМЛ 221002 с номинальным рабочем током 10 А (табл. 1, приложение 2) должен отключать в номинальном режиме коммутации ток:
,который меньше пускового тока двигателя. В режиме редких коммутаций ток:
,который также ниже ударного пускового тока двигателя. Поэтому пускатель ПМЛ 221002 с номинальным током 10 А, предназначен для работы в категории АС – 4, для данной схемы (рис. 1) не пригоден.
Тепловые реле серии РТЛ, встроены в магнитные пускатели (табл. 1, приложение 2) имеют регулируемое время срабатывания t СР = (4,5 - 9) с, что приемлемо для заданных условий пуска двигателя: 1,5t П < t СР < t П.
Для реализации схем пуска двигателя (рис. 1) можно использовать контактор и дополнительное тепловое реле.
Выбор контактора аналогичен вышерассмотренному выбору магнитного пускателя. Основное технические данные контактора приведены в приложении 2, табл. 3.
Пример I.2. Выбор автоматических выключателей и предохранителей для защиты двигателей (схема представлена на рис. 2 а, б).
Определим по мощности двигателей их номинальные и пусковые токи так же, как в примере I.1. Рассчитаем по выражению (1) номинальные токи вставок предохранителей, защищающие двигатели (рис.2б).
Подберем по справочным данным ближайшие к расчетным номинальные токи вставок для предохранителей разных типов: ПР. – 2, ПН. – 2, НПР, НПН и занесем все вышеуказанные расчетные и справочные величины в табл. I.1.
Для предохранителя, защищающего кабель, питающий сборку, номинальный ток рассчитаем по выражению (2):
.Таблица I.1
| Мощность двигателя, кВт | Ток двигателя, А | Ток вставки, А | ||||
| номинальный | пусковой | расчетный | принятый | |||
| ПР-2 | ПН-2 | НПН, НПР | ||||
| 1,7 2,8 4,5 14 | 3,7 5,8 9,4 27,5 | 22,2 31,9 56,5 193 | 8,9 12,8 22,6 77 | 10 15 25 80 | 30 30 30 80 | 10 15 25 80 |
Выбираем по ближайшему большему значению номинального тока предохранитель типа ПР-2 (I Н = 125 А).