Вариант 6. Вариант 6 Задание 1
 Скачать 126.11 Kb.
|
|
Вариант 6 Задание №1 По таблице 1 рассчитать параметры и выбрать номинальные токи плавких вставок предохранителей, номинальные токи уставок тепловых реле для защиты от токов короткого замыкания и длительной перегрузки асинхронных электродвигателей с к.з. ротором серии 4А, условия пуска легкие. Вычертить схему защиты электрической сети ответвления к станку. Технические характеристики электродвигателей и предохранителей приведены в таблицах приложения.
Номинальные токи плавки вставок предохранителей или автоматических выключателей следует выбирать таким образом, чтобы было обеспечено надежное отключение тока короткого замыкания на зажимах электродвигателя. Вместе с тем электродвигатели при номинальных для данной установки всплесках, пиках тока (пиках технологических нагрузок, пусковых токах, токах самозапуска и т.п.) не должны быть отключены этой защитой. Для электродвигателей механизмов с легкими условиями пуска отношение пускового тока электродвигателя к номинальному току плавкой вставки должно быть не более 2,5 Аппараты, установленные для защиты от коротких замыканий и перегрузки, следует выбирать так, чтобы номинальный ток каждого из них Iном.з.а был не меньше номинального тока электродвигателя (электроприемника) Iном или расчетного тока Iрасч рассматриваемого участка сети: Iном.з.а ≥ Iном (Iрасч), (1) где Iном – номинальный ток электродвигателя, который определяется по паспортным данным электродвигателя (электроприемника), А; Iрасч – расчетный ток электроприемника, определяемый по формулам: Iрасч = Рном / √3 • Uном • cosφ (2) Для электродвигателей, работающих в продолжительном режиме, величина тока плавкой вставки Iном.пл.вст ≥ Iкр / а, (3) где Iкр – кратковременный ток группы электродвигателей (для одиночного электродвигателя Iкр = Iпуск), А; а – коэффициент, учитывающий условия пуска и длительность пускового периода; а – 2,5 – нормальные условия пуска, время разгона от 2…2,5 до 5с; а = 1,6…2,0 – тяжелые условия пуска, время разгона до 40с (мощные вентиляторы, компрессоры, насосные установки, прессы, дробилки и другие технологические установки).Максимальный кратковременный ток Iкр для группы электродвигателей можно определить по уравнению n-1 Iкр = Iпуск макс + Σ Iном, (4) 1 где Iпуск макс – пусковой ток наибольшего по мощности электродвигателя в группе, А; Σ Iном – сумма номинальных токов группы электродвигателей, кроме тока номинального пускаемого электродвигателя в группе, А. Пусковой ток асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором можно рассчитать по формуле Iпуск = Iном Iпуск / Iном, А (5) где Iпуск / Iном –кратность пускового тока, которая определяется по техническим данным электродвигателей. Плавкие вставки предохранителей для защиты асинхронных электродвигателей с фазным ротором рекомендуется выбирать в соответствии с формулой Iном.пл.вст ≥ (1,15…1,25) Iном. (6) Решение Определяем расчетный номинальный ток двигателя 4А90L2У3 со следующими каталожными данными : n 0= 3000 об/мин Pн =3кВТ cos φ =0.85 Кп=5,5 Iрасч = 3 / √3 • 0.4 • 0.85=5.1 А Iкр = Iпуск= Iрасч*Кп= 5,1*5,5=28,05 А Выбираю предохранители насыпные разборные ПН-2 с Iном вст 32А, Uном 500В.  Рисунок 1. Конструкция предохранителя ПН2 1 - стальные пружинящие кольца, 2 - металлические крышки, 3 - винт, 4 - фарфоровый патрон, 5, 7, 10 - контактные ножи, болты и стойка, 6 - плавкие вставки, 8 - кварцевый песок, 9 - оловянный шарик (растворитель), 11 - изоляционная плита, 12 - Т-образные выступы, 13 - указатель срабатывания. Выбираю уставку теплового реле РТЛ. Тепловые реле для защиты электродвигателей от длительной перегрузки выбирают по номинальному току электродвигателя в соответствии с условием Iном.т.р. ≥ Iном.эл.дв. (7) Выбираю реле РТЛ-1012 Iуставки 5,5...8,0. . 5,5≥5,1 Тепловые реле РТЛ используются в схемах защиты трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Предназначены для защиты от перегрузок недопустимой продолжительности и от обрыва фазы. Реле модификаций РТЛ-1000 и РТЛ 2000 имеют возможность индивидуальной установки с помощью колодки КРЛ-104 и КРЛ-204 соответственно, а также крепиться непосредственно к пускателям серии ПМЛ. Условное обозначение. Маркировка РТЛ - ХХХХ Х4, где: РТТ - серия теплового реле; Х - исполнение по номинальному току реле (1 - на 25А, 2 - на 80А); ХХХ - исполнение по току срабатывания ; Х4 - климатическое исполнение (УХЛ; О) и категория размещения (4) по ГОСТ 15150-69. Задание №2 Пользуясь данными, указанными в задании №1, произвести замену предохранителей автоматическими выключателями по таблице 2. Необходимо рассчитать параметры и выбрать номинальные токи расцепителей автоматических выключателей для защиты электродвигателей. Технические характеристики автоматических выключателей приведены в таблице 2 приложения. таблица 2 Данные к заданию 2
Номинальные значения напряжения Uн.а. и тока Iн.а. автоматического выключателя, тока нагрузки Iном.н, напряжение сети Uн.с должны удовлетворять условиям: Номинальный ток теплового расцепителя автоматического выключателя для электродвигателя или линии электрической сети, питающей группу электродвигателей, выбирается по номинальному току Iном электродвигателя или расчетному Iрасч току линии по условию Iном.т.р. ≥ Iном (Iрасч). При затяжных условиях пуска электродвигателя тепловой расцепитель автоматического выключателя следует увеличить на 15…25%; т.е. условие примет вид Iном.т.р. ≥ (1,15…1,25) Iном (Iрасч). (8) Номинальный ток электромагнитного расцепителя выбирается по длительному расчетному току Iрасч электродвигателя или линии электрической сети по условию Iэл.м.расц ≥ Iрасч.(9) Ток срабатывания (отсечка) электромагнитного расцепителя проверяется по максимальному кратковременному току Iкр линии (установки) по условию Iср.эл.м.расц(отс) ≥ 1,25 Iкр. (10) Для одиночного электродвигателя Iкр равен Iпуск. Выбираю автоматический выключатель ВА 5135 340010 31,5А с комбинированным расцепителем. Проверяю условия выбора автоматического выключателя Iном.т.р. ≥ Iном (Iрасч). 31,5≥5,1 Iэл.м.расц ≥ Iрасч 31,5≥5,1 Iср.эл.м.расц(отс) ≥ 1,25 Iкр. 31,5≥1,25*28  Рисунок 2. Схема управления асинхронного двигателя. Задание №3 3.1 Реле времени 3.2 Автоматические выключатели общего назначения Автоматические выключатели, как правило, предназначаются для отключения поврежденного участка сети при возникновении в нем аварийного режима (короткое замыкание, ток перегрузки, пониженное напряжение). Термическое и электродинамическое (при коротком замыкании) воздействия повышенных токов могут привести к выходу из строя электрооборудования. В условиях пониженного напряжения, если механический момент нагрузки на валу остается неизменными, через работающие двигатели также будет протекать повышенный ток. Автомат в отличие от контактора имеет узел элементов защиты, автоматически обнаруживающий появление в сети ненормальных условий и дающий сигнал на отключение. Если контактор рассчитывается лишь на отключение токов перегрузки, которые достигают нескольких тысяч ампер, то автомат должен отключать токи короткого замыкания, достигающие многих десятков и даже сотен килоампер. Кроме того, автомат редко отключает электрическую цепь, в то время как контактор предназначается для частых оперативных коммутаций номинальных токов нагрузки. Различают несколько разновидностей автоматов: универсальные (работают на постоянном и переменном токе), установочные (предназначаются для установки в общедоступных помещениях и выполняются по типу установочных изделий), быстродействующие постоянного тока и гашения магнитного поля мощных генераторов.  Рисунок – Конструктивная схема автомата На рисунке дана условная конструктивная схема универсального автомата в упрощенном изображении. Автомат коммутирует электрическую цепь, подсоединяемую к выводам А и Б. В указанном положении автомат отключен и силовая электрическая цепь разомкнута. Чтобы включить автомат, надо вращать вручную по часовой стрелке рукоятку 3. Создается усилие, которое, перемещая рычаги 4 и 5 вправо, будет поворачивать основную несущую деталь 6 автомата вокруг неподвижной оси О по часовой стрелке. Замыкаются и включают цепь тока вначале дугогасительные 8 и 10, а затем главные 7 и 11 контакты автомата. После этого вся система остается в крайнем правом положении, зафиксированном специальной защелкой, и удерживается ею (на рисунке не показана). Отключающая пружина 2 взводится при включении автомата. При подаче команды на отключение она отключает автомат. Когда по катушке электромагнитного расцепителя 1 протекает ток короткого замыкания, на его якоре создается электромагнитная сила, переводящая рычаги 4 и 5 вверх за мертвую точку, в результате чего автомат пружиной 2 отключается автоматически. При этом контакты размыкаются, и возникающая на них дуга выдувается в дугогасительную камеру 9 и гасится в ней. Система рычагов 4 и 5 выполняет функции механизма свободного расцепления, который в реальных автоматах имеет более сложное устройство. Механизм свободного расцепления позволяет автомату отключаться в любой момент времени, в том числе и в процессе включения, когда включающая сила воздействует на подвижную систему автомата. Если рычаги 4 и 5 переведены вверх за мертвую точку, то жесткая связь между системами приводной и подвижной нарушается. Мертвая точка соответствует такому положению рычагов, когда прямые линии  и  , соединяющие оси вращения, совпадают по направлению друг с другом. Автомат немедленно отключается за счет действия возвратной пружины 2, независимо от того, воздействует ли включающая сила на приводную систему автомата или нет.Механизм свободного расцепления предотвращает возможность следующих друг за другом циклов “отключения-включения” автомата (“прыгание автомата”) при возможном включении его на существующее в цепи короткое замыкание. Представим себе, что при соприкосновении контактов включающегося автомата по цепи пройдет ток короткого замыкания. В этом случае максимальный расцепитель 1 сработает и переведет рычаги механизма свободного расцепления 4 и 5 вверх за мертвую точку. Автомат отключится и больше не включится, так как механическая связь между включающей силой и подвижной системой автомата нарушена. Если бы не было механизма свободного расцепления, то после автоматического отключения автомата последовало бы его немедленное повторное включение под воздействием силы включающего устройства, которая к этому времени могла оказаться неснятой. Произошли бы быстро следующие друг за другом многократные отключения и включения автомата в тяжелом режиме короткого замыкания, что может привести к разрушению автомата. При отключении автомата первыми размыкаются главные контакты 7 и 11, и весь ток перейдет в параллельную цепь дугогасительных контактов 8 и 10 с накладками из дугостойкого материала. На главных контактах дуга не должна возникать, чтобы эти контакты не обгорали. Дугогасительные контакты размыкаются, когда главные контакты расходятся на значительное расстояние. На них возникает электрическая дуга, которая выдувается вверх и гасится в дугогасительной камере 9. При включении автомата первыми замыкаются дугогасительные контакты, а затем главные. Возможная из-за вибрации контактов электрическая дуга возникает и гасится лишь на дугогасительных контактах. Быстродействующие автоматы предназначаются для защиты установок постоянного тока (транспортные, преобразовательные). Их собственное время срабатывания – доли миллисекунды, обычных автоматов – десятые доли секунды. Быстрое размыкание контактов при возникновении аварийного режима в сети определяет характерную особенность этих автоматов. Сопротивление рано появляющейся на контактах электрической дуги, включенное последовательно в отключаемую цепь, ограничивает ток короткого замыкания, не давая ему, возрасти до установившегося значения. Быстродействие аппарата достигается применением поляризованных электромагнитных устройств в приводе, интенсивных дугогасительных устройств, магнитных систем, в которых изменяющиеся магнитные потоки не сцепляются с замкнутыми обмотками и проходят по шихтованной части магнитопроводов (борьба с замедляющим влиянием вихревых токов) и т.д., а также максимальным упрощением кинематической схемы аппарата и ликвидацией промежуточных звеньев между измерительным органом (расцепителем) и контактами. Расцепители в автоматах являются измерительными органами. Они контролируют величину соответствующего параметра защищаемой цепи и дают сигнал на отключение автомата, когда он достигает заданного значения, называемого уставкой (ток срабатывания, напряжения срабатывания и т.д.). В расцепителях предусмотрены возможности регулирования уставки в достаточно широких пределах. Это необходимо для осуществления селективной (избирательной) защиты электрической сети, в которую включен автомат. Селективность защиты достигается прежде всего за счет разного времени срабатывания предыдущей и последующей ступени защиты. Разница во времени срабатывания этих ступеней называется ступенью селективности во времени. Существует также ступень селективности по току. В разветвленной сети нарастание выдержки времени от одной ступени защиты к другой может привести к недопустимо большой величине этой выдержки на последних ступенях защиты. Длительное протекание большого тока короткого замыкания (10 кА) может привести к недопустимому нагреву проводов в цепи. Поэтому при больших токах целесообразно осуществлять мгновенное отключение автомата (расположенного близко к месту которого замыкания) при помощи расцепителя токовой отсечки. На величину тока кроме электромагнитного может реагировать тепловой расцепитель, устройство которого аналогично тепловому реле. Этот расцепитель не используется для защиты от токов короткого замыкания, так как он создает при этом недопустимо высокие выдержки времени, однако позволяет получить необходимые в эксплуатацонных условиях большие выдержки времени при токах перегрузки. Тепловым расцепителям свойственны недостатки: их защитные характеристики (зависимость времени срабатывания от тока) нестабильны и меняются с температурой окружающей среды; время возврата расцепителя в исходное положение после срабатывания велико. В автоматах применяются также расцепители минимального напряжения, подающие команду на отключение автомата при понижении напряжения ниже заданного уровня. Такие расцепители обычно строятся на электромагнитном принципе. При понижении напряжения ниже заданного уровня электромагнитная сила оказывается меньше силы возвратной пружины. Якорь электромагнита отпускается и через промежуточное звено (валик) воздействует на защелку автомата, в результате чего последний отключается. В отличие от электромагнитного полупроводниковые расцепители, которые широко применяются в последнее время, не имеют такого большого количества подвижных механических элементов. Но главные их преимущества заключаются в улучшении эксплуатационных характеристик: широкие диапазоны регулирования токов и времени срабатывания, что позволяет унифицировать изделия и выпускать меньшую их номенклатуру, более тонкая и точная регулировка времени срабатывания при больших токах короткого замыкания и т.д. В измерительных органах таких расцепителей применяются трансформаторы тока, а одним из основных узлов у них является узел выдержки времени. В их состав входит также выходное реле, передающее сигнал на отключающий электромагнит. Выдержка времени в таких расцепителях осуществляется за счет применения контуров RC в цепях управления транзисторами и применения магнитных накопителей и бесконтактных счетчиков импульсов. |