Расчет электрического привода по заданным параметрам

Характер защитной характеристики позволяет в большей или меньшей  степени ограничить воздействие  сверхтока на установку и обеспечить ее сохранность. При сверхтоках возможен сильный нагрев токоведущих частей, что может привести к порче соприкасающейся с ними изоляции, отжигу и потере ими механической прочности или даже к плавлению токоведущих частей. Токи короткого замыкания быстро выводят из строя коллекторы машин постоянного тока и, в особенности, ртутные, полупроводниковые и контактные выпрямители. При больших токах короткого замыкания значительную опасность представляют электродинамические усилия. Они особенно значительны в установках низкого напряжения, так как там расстояния между токоведущими частями невелики, а токи могут достигать больших величин. Эти усилия могут деформировать катушки трансформаторов, повредить ошиновку распределительных устройств, разрушить аппаратуру, вызвать самоотключение рубильников и т. д. Ввиду этого требуется защитить установку от слишком длительного воздействий сверхтока или от появления большого тока короткого замыкания путем своевременного размыкания цепи.

С другой стороны, все сверхтоки, вызванные нормально предусмотренным  технологическим процессом, безусловно не должны отключаться. Большие и более длительные токи также желательно не отключать, если длительность и величина сверхтока не опасны для установки, так как не следует без нужды нарушать ее работу. Очень затруднительно привести какие-либо общие сведения о том, какие перегрузки надо считать нормально предусмотренными. Однако аппаратура должна безусловно допускать перегрузки, вызванные пуском короткозамкнутых двигателей. Соответствующие данные приведены в приложении П-1. Можно считать, что в ответвлениях к двигателям имеют место наибольшие и наиболее длительные технологические перегрузки. В других случаях эти перегрузки будут менее длительны. Как пример мало колеблющейся нагрузки можно привести осветительную. Однако и здесь надо учитывать наличие быстро проходящего пика тока при включении ламп накаливания, вызванного тем, что холодное сопротивление ламп значительно (в 5 — 15 раз) меньше их сопротивления в номинальном режиме.

Практически во всех случаях  было бы желательно иметь такую защитную характеристику, чтобы во всем диапазоне  сверхтоков была выдержка времени, обратно  з а в и с и м а я от тока (чем больше ток, тем меньше время отключения). Это вытекает из того, что разрушительное действие тем больше, чем больше величина тока и чем больше время его действия. Однако не всегда удается получить защитную характеристику, обратно зависимую от тока с желательными параметрами, так как это потребовало бы создания слишком сложного, дорогого и громоздкого аппарата. По конструктивным и технико-экономическим соображениям часто применяют устройства, которые при токах, больших определенной величины, срабатывают мгновенно (без преднамеренно созданной выдержки времени). По этим лее причинам иногда применяют устройства, которые имеют выдержку времени, не зависимую от тока. Каждая из трех вышеуказанных форм характеристики может быть во всем диапазоне сверхтока; могут также быть все три формы или две из них в различных комбинациях в разных диапазонах тока, однако всегда требуется, чтобы в диапазоне больших токов была меньшая выдержка времени.

Для защиты от чрезмерного  нагрева токоведущих частей лучше  всего иметь выдержку времени, обратно  зависимую от тока, при всех сверхтоках (см. § 1-3).

Для защиты одноякорных преобразователей и, в особенности, выпрямителей от токов  короткого замыкания требуется  особо быстрое срабатывание (за несколько  миллисекунд), так что практически  единственно приемлемым является аппарат  мгновенного действия в области  токов короткого замыкания. Токи короткого замыкания машин постоянного  тока тоже желательно отключать мгновенно (за время до 0,01 сек). Однако некоторые  машины специально рассчитываются так, чтобы допускать протекание тока короткого замыкания в течение 0,5 — 1 сек. Для защиты таких машин  можно применять защитные аппараты с выдержкой времени при коротком замыкании, что дает возможность  обеспечить избирательность защиты.

С электродинамическими усилиями, могущими возникнуть при коротком замыкании  в установках низкого напряжения, надо считаться при мгновенном значении тока более 10 кА. Для примера укажем, что этот ток является предельно  допустимым для параллельных медных шин с поперечным сечением 30X4 мм² при расстоянии между осями шин 140 мм и расстоянии между опорами 900 мм, когда большие грани шин обращены друг к другу. При монтаже этих шин плашмя, когда большие грани находятся в одной плоскости при том же расстоянии между осями шин и опор, предельно допустимый ток будет 27 кА. При токах короткого замыкания в несколько десятков килоампер возникают трудности при изготовлении установки, и желательно этот ток ограничить. Это может быть достигнуто при таком быстром срабатывании защитного аппарата, при котором ток не успевает достигнуть того максимального значения, которого он бы достиг, если бы цепь не была своевременно разомкнута. Если это обеспечивается, то говорят, что имеет место токоограничивающее действие защитного аппарата. Плавкие предохранители, установочные автоматические выключатели на малую величину тока и специальные (быстродействующие) автоматические выключатели обладают таким действием.

Для создания избирательной  защиты с помощью автоматических выключателей иногда не удается применять  токоограничивающий аппарат, так как  требуется ввести выдержку времени. В этом случае при пиках тока до 100 кА выполняют установки без  токоограничивающего действия. При  больших пиках тока независимо от каких-либо других требований надо ограничивать токи короткого замыкания, так как  практически очень трудно выполнить  установку низкого напряжения, имеющую  электродинамическую устойчивость выше 100 кА. Форма защитной характеристики здесь не имеет существенного значения. В этом случае, как и в большинстве других случаев, вопрос решается в зависимости от того, какую конструкцию возможно выполнить.

 

 

 

ТРЕБОВАНИЯ ДЛЯ ВЫБОРА РОДА ТОКА

• Поставленная задача при проектировании электрической сети
• Типом подключаемой аппаратуры
• Нормативно-технической документацией

 

ВЫБОР РОДА ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ

 

При проектировании электрооборудования  необходимо выбрать род тока (переменный или постоянный) и напряжение сети.

Для силовых электрических  сетей промышленных предприятий  в основном применяется трехфазный переменный ток. Постоянный ток рекомендуется  использовать в тех случаях, когда  он необходим по условиям технологического процесса (зарядка аккумуляторных батарей, питание гальванических ванн и магнитных  столов), а также для плавного регулирования частоты вращения электродвигателей. Если необходимость  применения постоянного тока не вызвана  технико-экономическими расчетами, то для питания силового электрооборудования  используется трехфазный переменный ток.

При выборе напряжения следует  учитывать мощность, количество и  расположение электроприемников, возможность их совместного питания, а также технологические особенности производства.

На выбор напряжения (от центрального распределительного пункта (ЦРП) до трансформаторных подстанций (ТП)) существенное влияние оказывает  предполагаемое наличие на объекте  электродвигателей напряжением  выше 1 кВ (6, 10 кВ), электрических печей и других электроприемников.

Для питания цеховых ТП чаще применяется напряжение 10кВ.

При выборе напряжения для  питания непосредственно электроприемников необходимо обратить внимание на следующие положения.

1. Номинальными напряжениями, применяемыми на промышленных  предприятиях для распределения  электроэнергии (по ГОСТ 721—771), являются 10; 6; 0,66; 0,38; 0,22 кВ.

2. Применять на низшей  ступени распределения электроэнергии  напряжение выше 1кВ рекомендуется  только в случае, если установлено  специальное электрооборудование,  работающее при напряжении выше 1 кв.

3. Если двигатели необходимой  мощности изготавливаются на  несколько напряжений, то вопрос  выбора напряжения должен быть  решен путем технико-экономического  сравнения вариантов.

4. В случае, если применение напряжения выше 1 кВ не вызвано технической необходимостью, следует рассмотреть варианты использования напряжения 380 и 660 В. Применение более низких напряжений для питания силовых потребителей экономически не оправдано.

5. При выборе одного  из двух рекомендуемых напряжений  необходимо исходить из условия  возможности совместного питания  силовых и осветительных электроприемников от общих трансформаторов.

6. С применением напряжения 660 В снижаются потери электроэнергии и расход цветных металлов, увеличивается радиус действия цеховых подстанций, повышается единичная мощность применяемых трансформаторов и в результате сокращается количество подстанций, упрощается схема электроснабжения на высшей ступени распределения энергии. Недостатками напряжения 660 В являются невозможность совместного питания сети освещения и силовых электроприемников от общих трансформаторов, а также отсутствие электродвигателей небольшой мощности на напряжение 660 В, так как в настоящее время такие электродвигатели нашей промышленностью не выпускаются.

7. На предприятиях с  преобладанием электроприемников малой мощности более выгодно использовать напряжение 380/220 В (если не доказана целесообразность применения иного напряжения).

8. Напряжение сетей постоянного  тока определяется напряжением  питаемых электроприемников, мощностью преобразовательных установок, удаленностью их от центра электрических нагрузок, а также условиями окружающей среды.

 

ВОПРОС № 2

 ПРИВЕДИТЕ КЛАССИФИКАЦИЮ  И ОБЪЯСНИТЕ НАЗНАЧЕНИЕ СУДОВЫХ  ГЕНЕРАТОРОВ И ТРЕБОВАНИЯ РЕГИСТРА  СССР, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НИМ И  ИХ ПЕРВИЧНЫМ ДВИГАТЕЛЯМ 

Требования предъявляемые к отдельным элементам СЭС.

Элементами СЭС являются:

1. Электрические машины: генераторы, электродвигатели, трансформаторы.

2. Кабели.

3. Распределительные устройства, в том числе: электрические  аппараты и распределительные  щиты.

4. Аппаратура управления, сигнализации и т.д.

Общее требование - надежность работы.

1. Чтобы обеспечить надежность  работы генератора и электродвигателя, изоляция применяется кремний - органическая. Большие перегрузки приводят к перегреву машины и к уменьшению механической и электрической прочности изоляции, что создает опасность возникновения КЗ. Дополнительные требования к изоляции - влаго и маслонепроницаемость, маслостойкость. Судовые электромашины выполняются более механически прочными, с усиленными подшипниками. Некоторые ответственные машины выполняются по замкнутому

циклу вентиляции.

2. На судах применяются  кабели из специальной негорючей  резины (нейритовая изоляция). Где кабель может быть подвергнут механическим воздействиям, на него надевается стальная оплетка, а где кабель может стать источником излучения, там на него надевается экранированная медная оплетка.

3. Электрические аппараты  помещаются в дюралевые или  стальные ящики с сальниками и прокладками для обеспечения герметизации вводов кабеля в ящик. Ящик крепится к переборкам на четырех амортизаторах.

Ножки штепсельных разъемов покрываются серебром.

В том числе ко всему  судовому оборудованию предъявляются  следующие требования:

1. Минимальный вес и  габариты.

2. Удобство обслуживания.

3. Высокий КПД.

4. Минимальная стоимость  и максимальная унификация.

5. Малая шумность и  минимальные радиопомехи.

Причем все эти требования в комплексе не должны приводить  к снижению надежности.

Судовые генераторы.

Различают следующие типы генераторов: дизель - генераторы, турбогенераторы, валогенераторы. По

назначению генераторы делятся  на: основные, аварийные, резервные. Дизель - генераторы и турбогенераторы выполняются на общей фундаментной раме.

Все дизель - генераторы выполняются  с явнополюсным ротором. Чтобы механический удар, возникающий при переходных процессах не передавался на механизмы дизеля, дизель и генератор соединяются через специальную демфирующую муфту (с пружинами).

 

Турбогенератор.

Для понижения частоты  вращения применяется редуктор. Используются генераторы как переменного,

так и постоянного тока. Типы: МС, МСК, МСС, ГМС, ГСС, ГМ, СБР, ТМ, ГПЧ, ВПР по ОСТ 5.6181-81.

Генераторы типа МС и МСК.

Стрелками показаны пути охлаждающего воздуха (выполнено охлаждение по разомкнутому циклу, ра-

диально - осевой). (Примечание: если воздух всасывается со стороны коллектора - осевой способ). Обмотка изолирована бумажной изоляцией, ротор изолирован слюдой (ОВ). Бумажная изоляция - с пропиткой шиллаком. У генераторов МСК вентиляция выполнена по замкнутому циклу с воздухоохладителем. Такая вентиляция обеспечивает независимость охлаждающего воздуха от температуры окружающей среды. Вторая особенность - применяется вентильное возбуждение машины, т.е. отсутствует возбудительный генератор. За счет этого габариты генератора снижены примерно на 40% по сравнению с серией МС. Кроме того, в этом генераторе применяется кремнийорганическая изоляция обмоток. Эта изоляция допускает большую температуру нагрева обмоток – до 120°С, что позволяет применять провод меньшего сечения.

 

ВОПРОС № 3

ОПИШИТЕ (СПРИЛОЖЕНИЕ СХЕМЫ),ВЧЕМ ЗАКЛЮЧАЕТСЯ СУЩНОСТЬ СИСТЕМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ И КОМПАУНДИРОВАНИЯ СУДОВЫХ СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ