Конструирование электропривода (стр. 4 из 13)
Динамическое усилие, возникающее в шинах при токах короткого замыкания, передается на изоляторы, которые также должны быть рассчитаны на это усилие.
В соответствии с ПУЭ допустимое усилие на изоляторы должно
составлять не более 60% разрушающей нагрузки изолятора, которая задается в
ГОСТ или ТУ на тот или иной изолятор. Обычно применяются как стандартные фарфоровые изоляторы, армированные крепежными болтами или резьбовыми втулками, так и специальные прессованные из пластмассы.
При конструировании шинных сборок на номинальные токи свыше 1600 А должны быть предусмотрены меры, обеспечивающие наименьшие индуктивные сопротивления (например, путем спаривания фаз) и наименьшие потери энергии (например, путем исключения замкнутых магнитных контуров).
Присоединение шин прямоугольного сечения к электрическим аппаратам должно производиться в соответствии со следующими требованиями.
а) Медные шины при малых токах как к плоским, так и к стержневым резьбовым контактным выводам аппаратов должны присоединяться непосредственно.
б) Ширина шины в месте присоединения к плоскому выводу аппаратов должна быть не менее ширины этого вывода, а при присоединении к стержневому выводу – не менее двойного диаметра стержня.
в) Шины прямоугольного сечения при присоединении к стержневому выводу аппарата зажимаются между двумя медными или латунными гайками.
г) Установившиеся температуры нагрева контактных соединений зажимов с внешними проводниками из меди, алюминия и их сплавов при номинальном режиме не должны превышать +95
. При применении покрытия контактной поверхности кадмием, оловом, никелем или цинкооловянистым сплавом допускается повышение температуры на +10 . При протекании токов короткого замыкания температура нагрева не должна превышать 200 у соединений алюминиевых проводников с медными и 300 у соединений медных проводников.д) Электрическое сопротивление контактного соединения после сборки на длине нахлестки должно составлять не более 1.2 от сопротивления целого проводника той же длины.
е) Контактное давление, определяемое расчетом, должно быть не менее 10 МПа.
ж) При токах более 400 А плоские зажимы рекомендуется выполнять не менее чем с двумя отверстиями под болты.
Сварные соединения шин обладают малым электрическим переходным сопротивлением контакта, устойчивостью электрических и механических характеристик, устойчивостью к электродинамическим и термическим воздействиям токов короткого замыкания. Сварные соединения не требуют какого-либо обслуживания в процессе эксплуатации, уменьшают расход цветных металлов. Однако сварные соединения не позволяют создать разборных конструкций, т. е. перевести изготовление НКУ на поток, сложны в оперативном демонтаже силовой ошиновки на объекте.
Шины незначительных длин не должны закрепляться наглухо, так как под действием изменения температуры окружающей среды, токов нагрузки и токов короткого замыкания происходит изменение длины шин, поэтому они должны иметь некоторую степень свободы для возможного перемещения вдоль трассы ошиновки.
В шинодержателях, применяемых в установках при переменных токах
более 1000 А, необходимо использование болтов и крепящих деталей из немагнитных материалов.
Шины должны окрашиваться в отличительные цвета фаз и полюсов. При переменном токе фаза А окрашивается в желтый цвет, фаза В – в зеленый, фаза С – в красный, нулевая шина – в фиолетовый. При постоянном токе положительная шина окрашивается в красный цвет, а отрицательная – в синий цвет. Шины переменного тока должны располагаться в следующей последовательности: фаза
А – слева, фаза В – посередине, фаза С – справа, если смотреть со стороны обслуживания ошиновки. Окраску шин следует производить термостойкими красками, выдерживающими температуру нагрева шин +70
.Материал шин: медных – медь голая мягкая или твердая марки МГМ или МГТ, сортамент по ГОСТ 434-78; алюминиевых – алюминий марки АДО и алюминиевый сплав марки АДЗ1, сортамент по ГОСТ 15176-70.
Силовой монтаж внутри преобразовательных устройств рекомендуется
выполнять медными шинами.
1.6. Конструирование НКУ
1.6.1. Обеспечение теплового режима
В защищенных НКУ установленная внутри оболочки аппаратура выделяет значительное количество тепла, которое может нарушать тепловой режим устройства.
Перенос тепловой энергии от одной части НКУ в другую ее часть или в окружающую среду называют теплообменом. Теплообмен осуществляется теплопроводностью (кондукцией), конвекцией и излучением. В реальных условиях все эти три способа переноса энергии существуют одновременно и в совокупности определяют тепловой режим устройства.
Относительно точный расчет теплового режима возможен только для простых устройств; для сложных НКУ с большим количеством источников тепла, расположенных в различных точках оболочки, расчет носит оценочный характер, необходимый для установления исходных параметров конструкции.
При нормальных климатических условиях и при естественном охлаждении от наружных поверхностей оболочки конвекцией отводится более 80% тепла, приблизительно 10% излучением и 10% теплопроводностью.
По тепловому режиму НКУ можно разделить на теплонагруженные и нетеплонагруженные. Оценка тепловой нагруженности проводится по тепловому потоку, проходящему через единицу поверхности. Нагрузка до 0.05
характеризует малую нагрузку, свыше 0.05 - большую.Системы охлаждения по физическому состоянию охлаждающей среды могут быть:
естественно-воздушные……………….…….…………
принудительно-воздушные…………………………….…...
жидкостные…………………………………………….…
испарительные…………..…………………………
Превышение температуры внутри оболочки над температурой окружающей среды не должно нарушать работоспособность установленной аппаратуры.
Ориентировочно в устройствах с малой тепловой нагрузкой при естественной конвекции такое превышение допускается: до 30
- в НКУ с релейно-контакторной аппаратурой и до 20 - в устройствах с бесконтактными элементами.Для обеспечения теплоотвода с помощью естественного охлаждения конструкция должна отвечать следующим требованиям:
а) Обеспечивать хорошее обтекание холодным воздухом всех элементов, особенно теплонагруженных.
б) Теплонагруженные элементы должны располагаться ближе к стенкам.
в) Теплочувствительные элементы должны быть защищены от обтекания нагретым воздухом.
г) От воздействия лучистой энергии теплочувствительные элементы должны защищаться экранами.
д) Теплонагруженные блоки, аппараты, приборы должны отстоять от основания и стенок оболочки и друг от друга не менее чем на 20 мм для
свободного протекания воздушных потоков.
е) Теплонагруженные элементы должны иметь хорошие тепловые контакты с несущими узлами конструкции.
Жалюзи в вертикальных, нижних и боковых частях оболочки способны отвести до 60-80% выделяемого тепла. Коэффициент перфорации (отношение площади перфораций к площади кожуха) не должен быть меньше 20%. В верхней части оболочки в крышке часто делают окно, занимающее до 70% всей
площади верхней поверхности. Окно закрывают крышкой, оставляя зазор 10 мм.
Условия охлаждения НКУ, расположенных в оболочках со степенью защиты IP 54 на 25-30% хуже, чем в оболочках IP 22.
Системы охлаждения принудительной вентиляцией делятся на приточные и вытяжные. Приточные системы позволяют создать хороший воздушный напор, но не всегда удается избежать аэродинамических теней и застойных зон. Вытяжная система значительно улучшает равномерность обтекания воздухом всех элементов, однако здесь вентилятор работает в неблагоприятных условиях, для такой системы требуются более мощные (на 30-45%) вентиляторы. Необходимо учитывать, что при значительных скоростях воздуха (выше 12 м/c) в вентиляционных каналах возникают шумы, которые создают ненормальные условия для работы обслуживающего персонала. Стремление уменьшить эти шумы до 65-75дБ на расстоянии 1 м заставляет снизить скорость потока до 8 м/с.
1.6.2. Экранирование и заземление
Устойчивость работы любой бесконтактной схемы управления зависит от паразитных монтажных связей, которые могут возникнуть при неудачном расположении элементов и соединяющих их проводников. Паразитная генерация может возникнуть в очень широком спектре частот: от единиц герц до нескольких мегагерц, что затрудняет борьбу с ней. Причиной низкочастотных колебаний являются паразитные утечки в конденсаторах, блуждающие токи в конструкциях, токи, возникающие под действием нескомпенсированных магнитных полей, и т. д.
Паразитные наводки разделяют на электромагнитные, электростатические и кондуктивные.
Электромагнитные наводки возникают из-за протекания тока по проводам и катушкам индуктивности; электростатические вызываются