Расчет и выбор электрических аппаратов

 

 
1.4 Описание работы схемы  автоматического управления 

электроприводом поршневого компрессора

 

Асинхронный двигатель компрессора  запускается с места установки  компрессора с помощью кнопки пуска SB3, а также из диспетчерской  кнопкой SB1. Разрешение на пуск осуществляется с помощью реле KV2, если давление в воздухосборнике меньше нормы. При этом контакт реле давления SP1.2 в цепи реле KV2 замкнут, на катушку  реле KV2 подается напряжение, и замыкающий контакт KV2 в цепи линейного контактора КМ5 замкнут. После включения контактора КМ5, получает питание катушка электрогидравлического клапана UA1, который подает охлаждающую  воду в компрессор. Через определенное время, посредством контакта реле времени  КТ, получает питание реле KV4, которое  включает клапан YА2. Этот клапан закроет выход воздуха из компрессора в атмосферу. Выдержка реле времени КТ несколько превышает время пуска двигателя, благодаря чему клапан YА1 открыт и пуск двигателя облегчается.

Если расход воздуха невелик, и давление в ресивере превосходит  норму, то замыкается контакт SP1.1 в цепи реле KV3. Последнее своим размыкающим  контактом отключает реле KV2. Цепь контактора КМ5 теряет питание, и двигатель  отключается от сети.

Когда потребление воздуха  возрастает, и давление в ресивере снизится по сравнению с нормой, реле давления замкнет свой верхний  контакт SP1.2 и включит реле KV2. Катушка  контактора снова получит питание, и компрессор включится в работу аналогично предыдущему описанию.

Схема обеспечивает автоматическое отключение двигателя, если выходят  за пределы нормы давления воздуха  в холодильнике, давление охлаждающей  воды и масла, подводимого к коренным подшипникам, а также температура  масла. Указанные параметры контролируются с помощью реле: SP2, SP3, SP4 и температурного реле FP. Сигналы на отключение двигателя  подаются через реле KV5 – KV9 на реле KV10, которое производит аварийное  отключение контактора КМ5.

 

 

 

2. Схема электроснабжения  приёмников электрической энергии

Схема электроснабжения (рисунок  3) составлена с учетом всех требований и норм в обеспечении приемников электроэнергией.

В схему включены два шкафа, предназначенные для приема и  распределения электрической энергии  к группам потребителей, коммутационные аппараты и защиты электроустановок от опасных режимов работы.

В схеме используются следующие  обозначения:

• ШС – шкаф силовой;
• ШР – шкаф распределительный;
• QS – рубильник;
• FU – предохранитель;
• QF1 – выключатель автоматический, вводной;
• QF2 – QF6 – выключатели автоматические, линейные;
• КМ1 – КМ6 – магнитные пускатели;
• HL – лампа накаливания;
• R – нагревательные элементы;
• КК1 – ККЗ – реле тепловые;
• М1 – МЗ – асинхронные двигатели.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3

Схема электроснабжения приемников электрической энергии

3. Выбор типов электродвигателей,  ламп накаливания и марки нагревательных  элементов. Расчёт номинальных  токов низковольтных потребителей  электрической энергии

 

Расчет номинальных токов  низковольтных потребителей электрической  энергии необходим для выбора марок и сечений питающих проводов и кабелей, а также для выбора коммутационных аппаратов и аппаратов  защиты.

По данным мощностям и  числу оборотов двигателей из справочника  выбираем марки двигателей серии 4А.

Двигатель М1: марка 4А200М6У3, параметры: скольжение 2,5 %,   КПД = 90%, .

      

Двигатель М2: марка 4А160S6У3, параметры: скольжение 3%,          КПД = 86%, .

      

Двигатель М3: марка 4А355S12У3, параметры: скольжение 2%,       КПД = 91,5 %,  .

      

Номинальный рабочий ток  потребителя электрической энергии  определяем по формуле:

,

где Р₁ – потребляемая мощность электродвигателем, Вт;

U_л.ном – номинальное линейное напряжение сети, В;

cosY_H – номинальный косинус угла сдвига фаз.

Потребляемая мощность Р₁ определяется по выражению:

,где          η – КПД электродвигателя.

Номинальное линейное напряжение сети принимаем равным 380В.

Определяем номинальный  рабочий ток электродвигателя М1:

;

.

Определяем номинальный  рабочий ток электродвигателя М2:

;

.

Определяем номинальный  рабочий ток электродвигателя М3:

;

.

Определяем номинальный  рабочий ток осветительной установки  по формуле:

,

где P_OC – данная по условию мощность осветительной установки,

cosY_HOC =1.

.

Определяем номинальный  рабочий ток нагревательной установки:

,

где P_Н – данная по условию мощность нагревательной установки, cosY_HНУ =1.

Определяем номинальный  рабочий ток, который течет в  силовом кабеле по формуле:

,

где – суммарная потребляемая мощность всех низковольтных потребителей электрической энергии, cosY_CP – косинус угла сдвига средневзвешенный.

;

;

;

;

.

Таким образом, ток, который  течет в силовом кабеле, равен  250,93А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Выбор марки и сечения питающих проводов и кабелей

4.1 Выбор марки и сечения  питающего кабеля

 

Выбираем марку и сечение  силового питающего кабеля по токоведущим  жилам, которого протекает ток, равный 250,93А.

Магистральная линия силовой  сети напряжением 380В прокладывается в земле. Принимаем марку кабеля ААШВ: четырехжильный питающий кабель с алюминиевыми жилами, с бумажной изоляцией (пропитанной маслоканифольной и нестекающей массой), рассчитанный на напряжение до 1000В, длительно допустимую токовую нагрузку 270 А, сечение жил 120мм².

Условие выбора кабеля выполняются:

1)

;   ,

2) ;      .

 где I_нвп – номинальный ток плавких вставок предохранителей типа ПН2-400, устанавливаемых в силовом шкафу.

 

4.2 Выбор марок и сечений  кабелей и проводов  для питания  электродвигателей

 

Выбор провода для питания  электродвигателя М1, М2, М3 необходимо проводить с учетом номинального тока, потребляемого этим двигателем.

Номинальный ток, потребляемый электродвигателем М1 равен 41,266 А. Исходя из этого принимаем четыре одножильных провода марки АПВ, проложенных в трубе. Провода марки АПВ с алюминиевой жилой и поливинилхлоридной изоляцией, сечение жилы 16мм², длительно допустимая токовая нагрузка 55А, рабочее напряжение 380В.

Условия выбора провода выполняются:

;   .

 

Номинальный ток, потребляемый электродвигателем М2 равен 22,597А.

Принимаем четырехжильный кабель АПВ, проложенный в одной трубе.

Кабель марки АПВ с алюминиевыми жилами и поливинилхлоридной изоляцией, имеющий длительно допустимую токовую нагрузку 23А и сечение токоведущей жилы 4мм².

    

                

Номинальный ток, потребляемый электродвигателем М3 равен 163,86А.

Принимаем четырехжильный кабель АПВ, проложенный в одной трубе.

Кабель марки АПВ с алюминиевыми жилами и поливинилхлоридной изоляцией, имеющий длительно допустимую токовую нагрузку 175А и сечение токоведущей жилы 95мм².

    

                

 

4.3 Выбор проводов для  питания осветительной

и нагревательной установок

 

Выбор проводов для подсоединения  осветительной и нагревательной установок к распределительному шкафу проводится из произведенных  выше расчетов номинальных токов  этих установок.

Номинальный ток осветительной  установки равен 7,75А. Выбираем для этой установки провод марки АПВ с длительно допустимой токовой нагрузкой 19А и сечением токоведущей жилы 2,5мм².

Номинальный ток нагревательной установки равен 37,98А. Выбираем для этой установки провод марки АПВ с длительно допустимой токовой нагрузкой 39А и сечением токоведущей жилы 10мм².

Провод марки АПВ с  алюминиевыми жилами с поливинилхлоридной изоляцией, число жил – четыре, (для одной установки), напряжение переменного тока 380В (ГОСТ 6323–79). Провода  проложены в трубе.

 

 

 

5. Выбор силового и  распределительного шкафа (пункта). Выбор аппаратов устанавливаемых  в них 

5.1 Выбор силового распределительного  шкафа

 

Для приема и распределения  электроэнергии к группам потребителей трехфазного переменного тока промышленной частоты напряжением 380В применяют  силовые распределительные шкафы  и пункты.

Для нашей схемы электроснабжения приемников электрической энергии, расположенных в крытом помещении (цеху), выбираем силовой шкаф серии ШР11 типа ШР11-73407-22У3, степень защиты IР22. Номинальный ток шкафа 400А. Размеры шкафа составляют 600х350х1600мм.

5.2 Выбор рубильника, установленного  в силовом шкафу

 

 В силовом шкафу  установлен вводной рубильник.  Рубильник выбирается из условия  соответствия его номинального  тока, номинальному допустимому  рабочему току питающего кабеля.

Устанавливаем рубильник  трехполюсный, тип Р16; номинальное напряжение 380В; номинальный ток рубильника 400А; ток электродинамической стойкости 30кА; термическая стойкость односекундная 144кА² – с; число полюсов – три; вид привода – боковая рукоятка; масса 2,8кг.

 

5.3 Выбор предохранителей  силового шкафа

Предохранители плавкие (ГОСТ 17242–71) предназначены для защиты электрических сетей от токов  перегрузки и короткого замыкания.

Выбор предохранителя проводим исходя из условия:

где I_нвп – номинальный ток плавкой вставки предохранителей силового шкафа.

Принимаем для силового распределительного шкафа предохранители с наполнителем, с закрытым разборным патроном серии ПН2. Тип предохранителя ПН2–400, номинальное напряжение до 500В, номинальный ток предохранителя 400А, плавкой вставки 350А, предельный ток отключения 40кА.

5.4 Выбор распределительного  пункта

 

От силового шкафа получает питание силовой распределительный  пункт. Силовой шкаф и распределительный  пункт (шкаф) соединены между собой силовым кабелем марки ААШВ с алюминиевыми жилами сечением 120мм² и допустимой токовой нагрузкой 270А.

К распределительному пункту присоединены пять потребителей электрической  энергии. Из стандартно выпускаемых распределительных пунктов выбираем распределительный пункт, трехфазный, серии ПР24 с автоматическими выключателями серии А3700.

Пункт распределительный, тип ПР24–7515–54УЗ напольного исполнения. Способ монтажа внешней проводки: сверху и снизу проводами и кабелями с резиновой или пластмассовой изоляцией, а также снизу кабелями с бумажной изоляцией. Длительно допустимый ток пункта 600А; количество и тип выключателей ввода: тип А3744С, предел регулирования номинального тока расцепителя 400–630А; отходящие линии: 2 выключателя  А37226ФУЗ с расцепителем 250А; 2 выключателя А3716ФУЗ с расцепителем 16-160А; 2 выключателя Ф3716ФУЗ с расцепителем 16–80А.

Распределительные пункты серии  ПР24 изготовляют в соответствии с ТУ16 – 536.432 – 74.

В зависимости от конкретных типов автоматов они могут  заменять защиту  - предохранители и  тепловые реле.

 

 

5.5 Выбор воздушного автоматического  выключателя 

QF1 распределительного пункта

 

Стандартно устанавливаемые  выключатели в распределительном  пункте – это выключатели серии  А3700, которые предназначены для  замены рубильников и предохранителей. Автоматические выключатели серии  А3700 выпускают в различных исполнениях.

 Выбираем автомат селективный типа А3744С с полупроводниковым расцепителем максимального тока.

С учетом теплового поправочного коэффициента номинальный ток полупроводникового расцепителя равен

;