Разработка проекта электроснабжения станкостроительного завода (Выбор электродвигателей, их коммутационных и защитных аппаратов)

3.ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ, ИХ КОММУТАЦИОННЫХ И ЗАЩИТНЫХ АППАРАТОВ

Мощности электроприемников, установленных в цехе приведены в таблице 3.1.

Электроснабжение электропривода производственных механизмов будет осуществляется по одной из схем, показанных на рисунках 1.1 или 1.2.

Рисунок3.1-Схема питания              Рисунок3.2-Схема питания однодвигательного                            многодвигательного электропривода.                                электропривода.

Электродвигатели для приводов производственных механизмов выбираются по напряжению, мощности, режиму работы, частоте вращения и условиям окружающей среды. Электродвигатели необходимо выбирать таким образом, чтобы его номинальная мощность Р_нд соответствовала мощности приводного механизма Р_мех, т.е. Р_нд  ³ Р_мех.

В данном проекте применяются электродвигатели переменного тока асинхронные с короткозамкнутым ротором серии АИ, с частотой вращения 1500 об/мин, U_н = 380 В.

Выбранные электродвигатели сводим в таблицу 3.1.

Магнитные пускатели предназначены для дистанционного управления асинхронными электродвигателями. С их помощью также осуществляется нулевая защита. Применяем пускатели серии ПМЛ. Условие выбора магнитного пускателя

I_нп ³ I_р.                                                         (3.1)

Тепловой элемент магнитного пускателя

Iтэ ³ I_р ,                                                        (3.2)

где I_нп - номинальный ток пускателя;

Iтэ - ток теплового элемента; I_р - расчетный ток.

Выбор плавкой вставки предохранителя производим по условиям.

Номинальный ток плавкой вставки I_вс предохранителя по величине длительного расчетного тока I_р

I_нп ³ I_р ,                                                         (3.3)

и по условию перегрузок пусковыми токами

,                                                     (3.4)

где I_кр - максимальный кратковременный ток; a - коэффициент кратковременной тепловой перегрузки, который при легких условия пуска принимается равным 2,5, при тяжелых - 1,6.

При выборе предохранителя для одного электродвигателя в качестве I_р принимается его номинальный ток I_н, а в качестве I_кр - пусковой ток двигателя I_пуск.

Номинальный ток электродвигателя в амперах определяется по выражению

,                                             (3.5)

где Р_н -  номинальная мощность двигателя, кВт;

U_н  - номинальное напряжение, В;

cosj_н  - номинальный коэффициент мощности;

h_н – КПД при номинальной нагрузке.

Пусковой ток двигателя

I_пуск = К_пуск × I_н,                                             (3.6)

где К_пуск - кратность пускового тока по отношению к I_н.

Пиковый ток группы определяется по формуле

I_кр = I_пм + I’_р,                                                (3.7)

где I_пм – наибольший из пусковых токов приемников в группе;

I’_р – длительный расчетный ток линии, определяемый без учета рабочего тока пускаемых электродвигателей.

По условию селективности номинальные токи плавких вставок двух последовательно расположенных предохранителей по направлению потока энергии должны различаться не менее чем на две ступени.

Сечение провода выбирается по условиям

,                                                   (3.8)

                                                  (3.9)

где I_р – расчетный ток проводника;

К_п – поправочный  коэффициент, учитывающий условия прокладки;

I_з – ток защитного аппарата, либо ток защитного аппарата;

К_з – кратность I_{дл. доп.} к току I_з, определяемая по [1].

Для защиты каждого двигателя выбираем автоматические выключатели.

Номинальные токи автомата I_на и его расцепителей I_нр выбираем по длительному расчетному току линии

I_на³I_р                                                        (3.10)

I_нр³I_р                                                   (3.11)

               Ток срабатывания (отсечки) электромагнитного или комбинированного расцепителя I_срэ проверяется по максимальному кратковременному току линии

I_срэ ³ 1,25 I_кр                                       (3.12)

Выбирая автоматические выключатели, по возможности обеспечиваем селективность их работы. При наличии у выключателей, расположенных последовательно друг за другом, только электромагнитных расцепителей при коротких замыканиях селективное отключение не обеспечиваем.

Пример выбора коммутационных, защитных аппаратов и проводов для электропривода который указан на плане цеха под номером 39 (верстак для обойных работ). Электропривод, которого состоит из трех двигателей Р₁=1,1 кВт, Р₂=1,5 кВт, Р₃=2,2 кВт.

Из табл. 3.1 выписываем данные по двигателям

М1     АИР80A4 Р_н=1,1 кВт, h_н=75%, cosj_н=0,81, К_п=5,5;

М2     АИР80B4 Р_н=1,5 кВт, h_н=78%, cosj_н=0,83, К_п=5,5;

М3     АИР90L4 Р_н=2,2 кВт, h_н=83%, cosj_н=0,81, К_п=6,5.

Определим номинальные токи двигателей по условию (3.5)

Iн1=1,1 / (1.73*0.38*0,75*0,81)=2,75 А

Iн2=1,5 / (1.73*0.38*0,78*0,83)=3,5 А

Iн3=2,2 / (1.73*0.38*0,83*0,81)=4,97 А

Выбор магнитного пускателя производим по условиям (3.1) и (3.2) из [1]

КМ1: ПМЛ110004 I_нп=10 А;

КМ2: ПМЛ110004 I_нп=10 А;

КМ3: ПМЛ110004 I_нп=10 А;

Выбор плавкой вставки предохранителя производим по условию (3.3) и (3.4)

Cos(j) для данного типа станка по [1] равен 0.5 . Найдём tg (j) = 1.73

Ки – коэффициент использования электроприемника по[2] Ки=0.14.

Nэф=.                                            (3.13)

Подставляя численные значения в (1.13) получаем

Nэф==2.78. Принимаем Nэф=2.

Расчётные активная и реактивная мощности вычисляются по формулам (3.14) и (3.15)

Рр=Кр*, кВт.                                  (3.14)

Qр=1.1*Рсм*tg (ч), квар.                            (3.15)

Коэффициент 1,1 подставляется в формулу (3.15) при n_э£10 и 1,0 при n_э³10.

Полная расчетная нагрузка силовых электроприемников находим по выражению

Sр=, ВА.                                                 (3.16)

Расчётный ток для группы приемников

Iр=Sр / (1.73*Uн), А.                                  (3.17)

Подставляя численные значения в (3.14), (3.15), (3.16) и (3.17) получаем

Рр=3,122*0,14*(1,1+1,5+2,2)=2,2 кВт.

Qр=1,1*0,14*1,73*(1,1+1,5+2,2)=1,28 квар.

Sр=кВА.

Iр= А

Пиковый ток группы находим по формуле (3.7)

Iпик=32,3+(3,86-0,14*4,97)=35,46 А.

По условиям 3.10, 3.11 и 3.12 выбираем автоматические выключатели

QF1                       I_на=25 А>I_р=2,75 А;

I_нр=3,15 А>I_р=2,75 А;

I_срэ =44,1 А> 1,25 I_кр=1,25*15,13=18,9 А.

Выбираем автомат серии ВА51Г-25 I_на=25 А; I_нр=4 А.

QF2                       I_на=25 А>I_р=3,5 А;

I_нр=4 A>I_р=3,5 А;

I_срэ =56 А> 1,25 I_кр=1,25*19,36=24,2 А;

Выбираем автомат серии ВА51Г-25 I_на=25 А; I_нр=4 А.

QF3                       I_на=25 A>I_р=4,97 А;

I_нр=5 А>I_р=4,97 А;

I_срэ =70 A> 1,25 I_кр=1,25*32,3=40,38 А;

Выбираем автомат серии ВА51Г-25 I_на=25 А; I_нр=5 А.

Выбираем предохранитель FU1.

I_нп > I_р =3,86 А;

Iвс>Iпик/a=35,46/2,5=14,18 А.

Исходя из приведенных условий по [1] выбираем предохранитель

НПН2-63 I_вс=16 А.

Сечение провода выбираем по условиям (3.8), (3.9)

Iдоп³3,86 / 1 = 3,86 А.

, где Кз=0,33.

При определении количества проводов, прокладываемых в одной трубе, нулевой рабочий проводник, а также заземляющие и нулевые проводники в расчет не принимаем.

Применяем провода с алюминиевыми жилами, проложенными в пластмассовой трубе. По механической прочности минимальные сечение алюминиевых