Электрические и электронные аппараты

где - ток срабатывания зависимого расцепителя; - номинальный ток двигателя.

Если температура эксплуатации автомата (t Э) отличается от температуры, при которой расцепитель калибруется на заводе (t К), рекомендуется сделать пересчет тока срабатывания по формуле:

, (6)

Выбор автоматов для защиты группы двигателей - осуществляется по условиям: номинальный ток его зависимого расцепителя должен быть не меньше суммы номинальных токов группы двигателей, т. е.

, (7)

ток срабатывания независимого расцепителя должен быть отстроен от тока самозапуска всех двигателей:

(8)

для обеспечения селективности с мгновенными расцепителями автоматов, защищающих двигатели, автомат, защищающий группу двигателей, должен иметь независимую выдержку времени.

Пример I.1. Выбор контактора и магнитного пускателя для управления и защиты двигателя

Требуется выбрать магнитный пускатель (контактор) для управления и защиты асинхронного двигателя типа 4АР13284, работающего в продолжительном режиме. Схема прямого пуска и защиты приведена на рис. 1.

По типу двигателя из справочной литературы определим его технические параметры:

- номинальная мощность, P ном - 7,5 кВт;

- коэффициент полезного действия, з ном - 87,5 %;

- коэффициент мощности, cos ц - 0,86;

- номинальное линейное напряжение на обмотке статора,U ном - 380 В;

- коэффициент кратности пускового тока, КI - 6,5;

- время пуска двигателя, t n - 5 с.

Определим параметры, по которым производится выбор магнитного пускателя:

а) род тока - переменный, частота - 50 Гц;

б) номинальное напряжение - 380В, номинальный ток не должен быть меньше номинального тока двигателя;

в) согласно схеме включения двигателя (рис. 1) аппарат должен иметь не менее трех замыкающихся силовых контактов и одного замыкающегося вспомогательного контакта;

г) категория применения, аппарат должен работать в одной из категорий применения: АС - 3 или АС - 4 (приложение 1);

д) режим работы аппарата - продолжительный с частыми прямыми пусками двигателя.

Для выбора аппарата по основным техническим параметрам необходимо произвести предварительные расчеты номинального и пускового токов двигателя. Определим номинальный ток (действующее значение):

Пусковой ток (действующее значение):

Ударный пусковой ток (амплитудное значение):

принимаем

Произведем выбор аппарата по основным техническим параметрам.

Выбираем магнитный пускатель со встроенным тепловым реле по основным техническим параметрам, приведенным в приложении 2 табл. 1, для заданного схемного решения (рис. 1) - типа ПМЛ 221002.

Проверим возможность работы выбранного аппарата в категориях применения АС - 3 и АС - 4.

Согласно данным из табл. 1 приложения 1 в категории применения АС - 3 магнитный пускатель должен включать в нормальном режиме коммутации ток:

,

а в режиме редких коммутаций:

.

Оба условия пускателя ПМЛ 221002 выполняются, так как:

В категории применения АС - 4 магнитный пускатель ПМЛ 221002 с номинальным рабочем током 10 А (табл. 1, приложение 2) должен отключать в номинальном режиме коммутации ток:

,

который меньше пускового тока двигателя. В режиме редких коммутаций ток:

,

который также ниже ударного пускового тока двигателя. Поэтому пускатель ПМЛ 221002 с номинальным током 10 А, предназначен для работы в категории АС - 4, для данной схемы (рис. 1) не пригоден.

Тепловые реле серии РТЛ, встроены в магнитные пускатели (табл. 1, приложение 2) имеют регулируемое время срабатывания t СР = (4,5 - 9) с, что приемлемо для заданных условий пуска двигателя: 1,5t П < t СР < t П.

Для реализации схем пуска двигателя (рис. 1) можно использовать контактор и дополнительное тепловое реле.

Выбор контактора аналогичен вышерассмотренному выбору магнитного пускателя. Основное технические данные контактора приведены в приложении 2, табл. 3.

Пример I.2. Выбор автоматических выключателей и предохранителей для защиты двигателей (схема представлена на рис. 2 а, б).

Определим по мощности двигателей их номинальные и пусковые токи так же, как в примере I.1. Рассчитаем по выражению (1) номинальные токи вставок предохранителей, защищающие двигатели (рис.2б).

Подберем по справочным данным ближайшие к расчетным номинальные токи вставок для предохранителей разных типов: ПР. - 2, ПН. - 2, НПР, НПН и занесем все вышеуказанные расчетные и справочные величины в табл. I.1.

Для предохранителя, защищающего кабель, питающий сборку, номинальный ток рассчитаем по выражению (2):

.

Таблица I.1

Выбираем по ближайшему большему значению номинального тока предохранитель типа ПР-2 (I Н = 125 А).

Проверяем правильность выбора по условию пуска двух самых крупных двигателей в нормальном режиме (3):

.

Предохранитель типа ПР-2 условию (3) удовлетворяет.

Выберем для защиты той же группы двигателей автоматические выключатели (рис.2а). Расчеты производятся по формулам (4) - (7). Расчетные и справочные данные заносим в таблицу I.2.

Таблица I.2

Все двигатели имеют номинальные токи менее 50 А, поэтому для их защиты выбираем автомат АП50 - 3МТС I Н = 50 А.

Номинальный ток теплового расцепителя принимается ближайший больший номинального тока двигателя с поправкой на окружающую температуру: помещение, где установлены двигатели и автоматы обычное, отапливаемое, с температурой t = 20 °С; завод калибрует автоматы АП50 при температуре +35 °С, поэтому номинальные токи зависимых расцепителей выбираются по уравнению (6):

.

Ток срабатывания мгновенного расцепителя автомата принимается равным десятикратному току срабатывания теплового расцепителя.

Для защиты группы двигателей ток срабатывания независимого расцепителя автомата должен быть отстроен от тока самозапуска всех двигателей:

.

По справочным данным выбираем автомат А4100 с I Н = 80 А

Ток срабатывания зависимого расцепителя автомата А4100:

,

что удовлетворяет требованию (7):

, так как 112А > 46,4 А.

Выдержку времени независимого расцепителя автомата А4100 приняли по справочным данным 0,15 с, что обеспечивает его селективность с мгновенными автоматами.

Ток срабатывания независимого расцепителя по справочным данным автомата А4100 равен:

или с учетом разброса минимальный ток срабатывания независимого расцепителя: , что удовлетворяет условию отстройки от токов самозапуска группы двигателей (455-550 А).

Методические указания и примеры решения задач II.1 - II.2

В задачах II.1 - II.2 требуется выбрать коммутационные и защитные аппараты, установленные со стороны высокого и низкого напряжения понижающего трансформатора. Схемы представлены на рис. 4-5, исходные данные по вариантам контрольного задания - в табл. 2-4.

Указанные аппараты выбирают по соответствию их номинальных параметров тока и напряжения расчетным параметрам сети в длительном нормальном режиме работы и проверяют по условиям наиболее тяжелого режима короткого замыкания по термической и электродинамической стойкости, включающей и отключающей способности аппарата.

Термической стойкостью называют способность аппарата выдерживать кратковременное тепловое действие тока КЗ без повреждений, препятствующих его дальнейшей исправной работе. Характеризуется током термической стойкости, который зависит от времени его прохождения, поэтому термическая стойкость относится к определенному времени в зависимости от параметров аппарата [1].

Электродинамической (динамической) стойкостью называют способность аппарата выдерживать кратковременное действие электродинамических усилий в режиме КЗ без повреждений, препятствующих его дальнейшей нормальной эксплуатации. Электродинамическая стойкость характеризуется наибольшим допустимым током КЗ для данного аппарата [4].

Отключающая способность - это значение ожидаемого тока отключения, который способен отключить коммутационный аппарат или плавкий предохранитель при установленном напряжении в предписанных условиях эксплуатации и поведения.

Для переменного тока это симметричное действующее значение периодической составляющей (ГОСТ 50030.1 - 92).

Включающая способность коммутационного аппарата - это значение ожидаемого тока включения, который способен включить коммутативный аппарат при установленном напряжении в предписанных условиях эксплуатации и поведения (ГОСТ 50030.1 - 92).

В зависимости от назначения при выборе аппарата учитывают те или иные параметры, основные из которых приведены в таблице II.1, где учитываемые параметры обозначены знаком "+"; не учитываемые - знаком "-"; параметры, отмеченные знаком "(+)" учитываются в частных случаях.

Выбор аппаратов при решении задач II.1 - II.2 с использованием таблицы II.1 соответствует требованиям ПУЭ, более подробный выбор в соответствии с ГОСТами или ТУ на каждый вид аппарата и с учетом всех составляющих токов нормальных и аварийных режимов рассматривается в специальной литературе, например в [4].

Полный анализ схем электроснабжения с расчетом токов нормальных и аварийных режимов и времени срабатывания устройств релейной защиты и автоматики является предметом изучения специальных дисциплин. В настоящем контрольном задании рекомендуется использовать следующие расчетные формулы и допущения:

1) при защите трансформаторов, предохранителями (рис. 4) рекомендуется использовать исходные данные из табл. 2 и 3;

2) при выборе аппаратов, приведенных на схемах рис. 5, расчет номинальных токов трансформатора со стороны низкого (НН) и высокого (ВН) напряжения произвести по формулам

- для НН:

, (1)

- для ВН:

, (2)

где - номинальная мощность трансформатора; UНН (UВН) - номинальные напряжения;

Начальное действующее значение периодической составляющей токов КЗ определяется

- для НН:

, (3)

- для ВН:

, (4)

, (5)

где - мощность трехфазного КЗ соответственно на вводах низкого и высокого напряжения;

Для трансформаторов класса напряжения 110кВ считать [4]; - напряжение КЗ, %;

Действующее значение периодической составляющей токов трехфазного КЗ определяется

- для ВН:

, (6)

- для НН:

, (7)

Мгновенное амплитудное значение полного тока КЗ (ударный ток КЗ):

, (8)

где - ударный коэффициент, его значения в приближенных расчетах допускается принимать: - для сетей НН,

- для сетей ВН.

3) время протекания тока КЗ () определяется суммарным временем срабатывания аппарата и устройств автоматики, в данных расчетах примем с.

Таблица II.1. Основные параметры выбора аппаратов

Пример II.1. Выбор низковольтных аппаратовв системах электроснабжения.

Страницы: 1, 2, 3