Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Выбор ЭА - файл 1.doc


Выбор ЭА
скачать (480.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc481kb.18.11.2011 16:22скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Содержание

Содержание 2

Приложение А СПЕЦИФИКАЦИЯ 16

1. Задание на контрольную работу


Произвести расчёт и выбор электрических аппаратов для системы ТП-Д, представленной на рисунке 1.1; выбрать аппаратуру управления в схеме электропривода постоянного тока (рисунок 3.1) в соответствии с данными электродвигателя. Данные двигателя приведены в таблице 1.1.


Таблица 1.1 - Характеристики выбранного двигателя


варианта

Тип

Pн, кВт

Uн, В

Iн, А

nн, об/мин

nmax, об/мин

КПД, %

Rя, Ом

Rдп, Ом

Rв, Ом

J, Нм2

15

Д12

3,6

220

22,5

1140

1200

90

1,13

0,5

26

0,49



Примечание: перегрузочная способность по току для всех двигателей равна отношению максимально допустимого длительного тока к номинальному току . Для двигателей Д12-Д32 длительность перегрузки по току якоря – 30 с, 60 с для двигателей Д41, Д806-Д818.

2. Расчет и выбор электрических аппаратов системы ТП-Д





Рисунок 1.1 Принципиальная электрическая схема системы ТП-Д

2.1 Выбор автоматических выключателей

Автоматические выключатели (автоматы) предназначены для коммутации цепей (с токами от единиц ампер до десятков тысяч) и защиты от токов коротких замыканий и перегрузки электрических линий и потребителей энергии.

В качестве элементов защиты в автоматах применяются мгновенные электромагнитные реле, электромагнитные реле с выдержкой времени и тепловые реле. Обычно реле защиты называются расцепителями.

Выбор автоматов производится по номинальному току, номинальному напряжению, максимальному допустимому току короткого замыкания. Следует различать номинальный ток самого автомата – его контактов и прочих токоведущих частей – и номинальный ток встроенного в него расцепителя. Для большинства автоматов на один и тот же номинальный ток возможна установка расцепителей на меньшие номинальные токи.

Уставка на ток мгновенного срабатывания, или тока отсечки, означает, что при данном токе срабатывает электромагнитный расцепитель данного выключателя.

Для защиты от перегрузок и коротких замыканий на первичной стороне трансформатора () устанавливается трёхфазный автоматический выключатель АВ1, а на стороне постоянного тока устанавливается двухполюсный автоматический выключатель АВ2. Для тиристорных электроприводов широкое распространение получили автоматы серии А3700. Выбор автоматов производить согласно литературе [3].

Выбор автоматического выключателя АВ2 на стороне постоянного тока осуществляется исходя из максимально допустимого тока силовой цепи, обмотки возбуждения и цепи управления: А. Выбираем автомат А3713Б с уставкой по току срабатывания 100 А и номинальным напряжением 220 В.

На первичной стороне трансформатора устанавливается автомат АВ1. Ток автомата можно посчитать по следующей формуле:

(2.1)

где ( – ток вторичной обмотки трансформатора, – выпрямленный ток).

А,

Данному требованию удовлетворяет автомат А3714Б с номинальным током расцепителя 40 А (см. источник [3]).


^ 2.2 Выбор предохранителей

Предохранители предназначены для защиты электрооборудования и сетей от токов короткого замыкания и недопустимых длительных перегрузок. Защитным элементом предохранителя является плавкая вставка, включаемая последовательно в цепь тока. При увеличении тока линии выше определенной величины температура плавкой вставки повышается и происходит ее расплавление, цепь тока разрывается, предотвращая выход из стоя электрооборудования и проводников.

Плавкими предохранителями так же защищают цепи управления электродвигателей. В данном случае они должны обесточить цепь управления при возникновении в ней коротких замыканий.

Выбор предохранителей для цепи управления и обмотки возбуждения двигателя осуществляется по тому же току что и выбор автомата QF: А. Этому значению тока удовлетворяет предохранитель НПН-2-100 с плавкой вставкой на 30 А (см. источник [3]).


Выбор предохранителей для защиты тиристоров осуществляется по номинальному току плавкой вставки:

(2.2)

где – коэффициент запаса по току, не менее 1.2.

А,

Этому требованию удовлетворяет быстродействующий предохранитель ПП57-31 на номинальный ток плавкой вставки 40 А (см. источник [3]).


2.3 Выбор силового трансформатора

Максимальное расчётное значение выпрямленной ЭДС в режиме непрерывного тока,





(
2.3)

где Ен ─ номинальное значение ЭДС двигателя;

Iн ─ номинальное значение выпрямленного тока преобразователя;

αmin ─ минимальный угол регулирования, значение которого, в связи с тем, что особых требований в отношении динамических показателей электропривода не предъявляется, можно принимать 15÷20° (принимаем αmin=15°);

Uв =2 ─ падение напряжения на тиристоре;

ав =2 ─ коэффициент, зависящий от схемы выпрямления (см. источник [1]);

в, Ст , d ─ расчётные коэффициенты (см. источник [1]);

kсет ─ коэффициент, учитывающий индуктивность сети переменного тока. Величина этого коэффициента определяется соотношением мощности системы ТП-Д и питающей сети. Если эти мощности соизмеримы, то kсет обычно выбирают в пределах 1,3÷1,5. Это относится, в основном, к мощным приводам. При проектировании маломощных электроприводов и электроприводов средней мощности величину kсет уменьшают до 1,0÷1,2 (принимаем kсет=1,2);

Ra – активное сопротивление двигателя с учетом сопротивления якоря, добавочных полюсов приведенные к рабочей температуре 80°С

(2.4)

Ом.

ек%, РКЗ ─ напряжение короткого замыкания и потери короткого замыкания трансформатора (задаёмся ек%=6%, РКЗ=2,5%);

UС% ─ возможные колебания напряжения сети (задаёмся ∆UС%=5%).

В
торичное напряжения обмотки трансформатора:

(2.5)






Р
асчётная мощность трансформатора

(2.6)

г
де kп = 1,045 ─ коэффициент, зависящий от схемы выпрямления.


На основании вычислений, выбирается трансформатор по литературе [2] из серии сухих типа ТСЗП – 16/0,7-УХЛ4 с техническими данными, приведёнными в табл. 2.1.

Таблица 2.1 - Технические данные трансформатора

Тип трансформатора, схема и группа соединения

Sн, кВА

Номинальное напряжение

Номинальный ток

ек,

%

I0,

%

Потери, Вт


U, B

U2Л, В

Udн, В

I, А

Idн, А

∆Рхх

∆Ркз

ТСЗП –16/0,7-УХЛ4

∆/Y-11

14,6

380

205

230

41

50

5,5

10

140

550



^ 2.4 Выбор тиристорного преобразователя


Для заданной мощности Рн = 3,6 кВт, напряжения Uн =220 В, тока Iн= 22,5 А, перегрузочной способности =2,5 наиболее целесообразной схемой выпрямления является трехфазная мостовая схема с питанием от сети переменного тока 380 В, трансформаторный вариант, преобразователь реверсивный по встречно-параллельной схеме с раздельным управлением вентильными группами.

При определении номинальных значений выпрямленного напряжения и тока необходимо обеспечить:

. (2.7)

Этим условиям отвечает тиристорный преобразователь со следующими номинальными данными:

= 230 В >=220 В;

(2.8)

где - перегрузочная способность тиристорного преобразователя в течение 10с.

А

Этим условиям удовлетворяет тиристорный преобразователь из серии КТЭ типа КТЭ-50/220-511-УХЛ4 на (см. источник [2]).

3. Расчет и выбор электрических аппаратов системы управления ТП-Д




Рисунок 3.1 - Схема управления двигателем постоянного тока с реверсом


3.1 Выбор рубильников.

Учитывая перегрузочную способность двигателя Д12 с номинальным током А, рубильник выбирается исходя из тока: А.

Таблица 1.2.

Наименование аппарата

Тип аппарата

Номинальный ток, А

Номинальное напряжение, В

Род привода

Вид присоединения

Рубильник-разъединитель

Р21, Р31

100

=220

380

Центральная рукоятка

Переднее и заднее

Рубильник с боковой рукояткой

РБ21, РБ31

100

Боковая рукоятка

Переднее

Рубильник с боковым приводом

РПБ21, РПБ31

100

Боковой рычажный

Переднее

Рубильник

РПЦ21, РПЦ31

100

Центральный рычажный

Переднее


Данному условию соответствует рубильник РБ21 из таблицы 2.1 на номинальный ток 100 А.


^ 3.2 Выбор контакторов.

Контактором называется электрический аппарат для многократного дистанционного включения и отключения силовой электрической нагрузки переменного и постоянного токов, а также редких отключений токов перегрузки. Ток перегрузки составляет 7-10 кратное значение по отношению к номинальному току.

Контакторы постоянного и переменного тока, как правило, имеют конструктивные отличия, поэтому не взаимозаменяемы.

В контакторах не предусмотрены защиты, присущие автоматическим выключателям и магнитным пускателям. Контакторы обеспечивают большое число включений и отключений (циклов) при дистанционном управлении ими. Число этих циклов для контакторов разной категории изменяются от 30 до 3600 в час.

Контакторы имеют главные (силовые) контакты и вспомогательные или блок-контакты, предназначенные для организации цепей управления и блокировки.

Выбор контакторов осуществляется по номинальным значениям напряжения и тока коммутируемой силовой цепи; по напряжению обмотки катушки контактора (должно соответствовать напряжению цепи управления). Также стоит учесть время срабатывания и отключения аппарата, и его допустимую частоту срабатывания (циклы в час) в соответствии с требуемыми условиями работы электропривода.

Выбор контакторов В, Н, П, Л, 1У и 2У (см. рисунок 3.1) осуществляется исходя из условий:

– максимального коммутируемого тока А (по формуле 3.1);

– коммутируемого напряжения В;

– напряжения обмотки В.

Всем вышеперечисленным условиям удовлетворяют контактор КП2 на номинальный ток 75 А (по литературе [3]).


^ 3.3 Выбор реле времени

В схемах защиты и автоматики часто требуется выдержка времени между срабатыванием двух или нескольких аппаратов. При автоматизации технологических процессов также может возникнуть необходимость в определенной временной последовательности операций. Для создания выдержки времени служат электрические аппараты, называемые реле времени.

Главной характеристикой реле времени является диапазон выдержки времени. Для схемы электропривода постоянного тока с запуском двигателя в две ступени, время выдержки реле времени можно определить из основного уравнения движения:

, ( 3.2 )

где – момент двигателя, Н∙м;

– статический момент, Н∙м;

– момент инерции, Н∙м2.

Для выбора выдержки времени реле необходимо знать время работы двигателя на каждой ступени пускового реостата. Для этого аналитическим методом находим сопротивление реостата на каждой ступени:

Для эффективного и безопасного пуска двигателя при номинальной нагрузки задаются следующими токами переключения пускового реостата:

– максимальный ток

(3.3)



– ток переключения

(3.4)



Определяем σ, равная отношению сопротивлений якоря на различных ступенях пускового реостата





Определяем сопротивления в цепи якоря на различных ступенях пускового реостата

(3.5)

(3.6)





Из курса электрического привода известно, что . Для схемы ДПТ параллельного возбуждения (см. источник [4]), при номинальном напряжении питающей сети, произведение , таким образом, выполняется соотношение: .

Задавшись токами , , находят соответствующие им моменты и .

Решив основное уравнение движения относительно времени , получим:

, (3.7)

где – скорость идеального холостого хода;

– момент короткого замыкания.

.



Для реле 1РУ коммутируемое напряжение равно 220 В, а коммутируемый ток равен сумме токов через катушки контакторов 1У и 2У: А. Для реле времени 2РУ коммутируемый ток будет в два раза меньше (0,5 А).

Всем перечисленным критериям выбора соответствуют реле времени РВ-01 (см. источник [3]).


^ 3.4 Выбор реле напряжения.

Защита двигателя от снижения напряжения применяется для предотвращения перегрева двигателя при глубоких уменьшениях напряжения питающей сети.

При коротких замыканиях в сети происходит падение напряжения на двигателе, а ток в якорной цепи возрастет, что приводит к срабатыванию токовой защиты. При перерыве подачи напряжения более 0,5 с самозапуск двигателя станет невозможным благодаря срабатыванию реле напряжения.

В качестве нулевой защиты в двигателях постоянного тока применяются реле напряжения серий ЭРЭ-100, Р100Е, РЭ-500, РЭВ820 и современный отечественный аналог РЭ14.

Реле РЭ14 исполняются одностабильными, и выпускаются с 2 контактами: 1 замыкающий и 1 размыкающий либо 2 замыкающих, или с 4 контактами: 2 замыкающих и 2 размыкающих либо 4 замыкающих. Втягивающие катушки исполняются на номинальные напряжения: 24, 48, 110, 220 В. Реле РЭ14 допускают регулировку напряжения срабатывания в пределах 25..80% от номинального напряжения катушки. Коэффициент возврата реле не нормируется. Потребляемая мощность реле РЭ14 не более 30 Вт, а коммутируемое напряжение и ток – 440 В и 16 А соответственно.

Выбор реле осуществляется по номинальному напряжению катушки, которое должно соответствовать номинальному напряжению питающей сети, и по напряжению и току коммутируемой цепи.

Предварительно выберем реле РЭ14, затем проверим правильность выбора по коммутируемому току. Ток контакта реле нулевой защиты РН можно найти как сумму токов всех контакторов (В, Н, П, Л, 1У, 2У), реле напряжения (РН) и реле времени (1РУ, 2РУ):

(3.8)

А,

что также удовлетворяет условию выбора реле напряжения.

Так же необходимо выбрать реле противовключения (РПВ и РПН). Обычно сопротивление противовключения Rп равно половине общего сопротивления реостата R. Для такого случая верен график, приведенный на рисунке 3.2.




Рисунок 3.2 Характеристики напряжения на РПВ и РПН
Сопротивление противо­вклю­че­ния должно вводится при отри­цатель­ных скоростях для ограничения тока якоря двигателя. Как видно из рисунка, при отрицательных скоростях двигателя напряжение на реле будет менее половины номи­наль­ного, а при положительных – более половины номинального напряжения. Следовательно, необ­хо­димо чтобы при отрицательных скоростях присутствовало сопро­тив­ление Rп, а при положительных – отсутствовало. Такое возможно при срабатывании реле при напряжении равном половине номинального, но для надежности работы напряжение втягивание реле выбирают из условия:

. (3.9)

Для выбора реле напряжения РПВ и РПН нужно учесть токи контактов данных реле, которые равны: А. Номинальное напряжение катушки равно 220 В. Реле РЭ14 допускают регулировку напряжения срабатывания в пределах 25..80% от номинального напряжения катушки, что так же удовлетворяет необходимому значению срабатывания реле (см. условие 3.9).


3.5 Выбор реле максимального тока

Токовые реле, или реле максимального тока, применяются для защиты двигателей от внезапных перегрузок при заклинивании приводимого механизма.

Выбор токового реле осуществляется по значению максимально допустимого тока двигателя (уставка по току срабатывания максимального реле должна быть больше максимально допустимого тока двигателя, но не должна значительно превышать это значение). Так же, при выборе необходимо учесть значения коммутируемого тока и напряжение цепи управления.

Выбор реле максимального тока 1РТ и 2РТ осуществляется исходя из условия максимального тока двигателя: А, а также напряжения () и тока коммутируемой цепи, который равен току контакта реле нулевой защиты ( А). Всем критериям выбора соответствует реле максимального тока РЭВ571, с номинальным током втягивающей катушки на 100 А. Выбор реле осуществляется по литературе [3].


3.6 Выбор реле минимального тока

В качестве минимального токового реле в цепях постоянного тока применяют реле контроля тока РЭВ-830.

Выбор производится по минимально допустимому току обмотки возбуждения двигателя. Втягивающие катушки реле изготавливаются на номинальные токи: 1,6; 2,5; 6; 10; 16; 25; 40; 63; 100; 160; 250; 320; 400; 630 А. При этом реле могут быть отрегулированы на ток втягивания в пределах 30-80% от номинального тока катушки.

Посчитаем номинальный ток возбуждения двигателя:

(3.10)

А.

Для такого тока оптимальным выбором является минимально токовое реле РЭВ-830 с втягивающей катушкой на 10 А, что с учетом 30-80% регулировки дает диапазон на ток втягивания 2,54 -6,77 А.


^ 3.7 Выбор командоаппарата

Командоаппараты представляют собой многосекционные кулачковые аппараты для разно- и одновременной коммутацией нескольких цепей. Командоаппараты способны коммутировать токи до 10..15 А при напряжении до 500 В и 440 В (постоянное).

Выбор командоаппаратов осуществляется по номинальному току и номинальному напряжению по литературе [3].

Для грубой оценки коммутируемого тока командоаппарата можно взять сумму токов потребляемых катушками РН, 1РУ, 2РУ, Л, В, Н, П, 1У, 2У, которая уже была посчитана для реле напряжения РН ( А). Коммутируемое напряжение равно 220 В.

Командоаппарат КА-21-17 удовлетворяет всем требованиям.


^ 3.8 Выбор автоматических выключателей

Для защиты цепей управления можно применить автоматические выключатели на номинальное постоянное напряжение 220В. Автоматы подобного рода выбираются по литературе [3].

Для выбора автомата QF необходимо рассчитать максимальный ток защищаемой цепи. Для его вычисления необходимо сложить ток обмотки возбуждения с ранее вычисленным током контакта реле напряжения РН: А.

Выберем автомат АЕ2042-10-Б с уставкой по току срабатывания электромагнитного расцепителя 12,5 А.



Ном.

Обозн.

на схеме

Наименование

Кол.

Примечание

1

АВ1

Автоматический выключатель А3714Б

1

Uн=660В

Iнрасц=40А

2

АВ2

Автоматический выключатель А3713Б

2

Uн=220В

Iнрасц=100А

3

QF

Автоматический выключатель АЕ2042-10-Б

1

Iн =12,5А

Iнрасц=10А

4

КУ

Командоаппарат КА – 21 – 17

1

Uн=220В

Iн=4А

5

В,Н,Л,П,1У,2У

Контактор КП2

6

Iн=75А

6




Предохранитель ПНП – 2 – 100

2

Iпл.вст.=30А

7




Предохранитель ПП57 - 31

6

Iпл.вст.=40А

8

QS

Рубильник РБ21

1

Iн=100А

9

1РУ,2РУ

Реле РВ-01

2




10

1РТ,2РТ

Реле максимального тока РЭВ571

2

Iуст=100А

11

РНТ

Реле минимального тока РЭВ 830

2

Iуст=10А

12

РН

Реле напряжения РЭ 14

1




13

РПВ

Реле напряжения противовключения РЭ 14

1




14

РПН

Реле напряжения противовключения РЭ 14

1




15

Д

Двигатель Д12

1

Pн=3,6 кВт

nн=1200 об/мин

16

Тр

Трансформатор ТСЗП – 16/0,7 – УХЛ4

1

Sн=14,6 кВА

17

ТП

Тиристорный преобразователь КТЭ – 50/220 – 511 – УХЛ4

1

.











































































































































Спецификация электрооборудования силовой схемы и схемы управления системы ТП-Д

Лит.

Масса

Масшт.
















Изм.

Лист

Фамилия

Подп.

Дата

Лист

Листов

Разраб.

Полетавкин Н.А.







Руководит.

СыромятниковВ.Я.





















Список литературы:

  1. Чунихин А.А.,“Электрические аппараты”, Москва,Энергоатомиздат,1988г.;

  2. Сыромятников В.Я., Фомин Н.В., Сыромятникова Т.Н., “Электрические и электронные аппараты”, Магнитогорск, 2006г.;

  3. Сыромятников В.Я., Сыромятникова Т.Н., Методические указания и варианты контрольных работ по дисциплине «Электрические и электронные аппараты» для студентов специальности 140604 всех форм обучения, Магнитогорск, 2007г.;

  4. Лукин А. Н., “Шаг за шагом”, Магнитогорск, 2006.






Скачать файл (480.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации