3. Выбор электродвигателей, пусковых и защитных аппаратов

Электродвигатели для привода производственных механизмов выбираются по напряжению, режиму работы, частоте вращения и условиям окружающей среды [2].

Электродвигатели необходимо выбирать таким образом, чтобы его номинальная мощность Р_нд соответствовала мощности приводного механизма Pмех, т.е.:

Р_нд≥P_мех, (3.1)

При этом номинальная мощность электродвигателей повторно-кратковременного режима работы (крапы, подъемники и т.п.) определяется по формуле:

Р_НД = Р_П , (3.2)

где ПВ_П — паспортная продолжительность включения в относительных величинах;

Р_п — паспортная мощность электродвигателя.

При выборе электродвигателей по частоте вращения необходимо учитывать частоту вращения приводного механизма. Обычно применяются двигатели с частотой вращения 1500 об/мин. Для нерегулируемых приводов следует широко применять асинхронные электродвигатели переменного тока серии АИР.

Электродвигатели, устанавливаемые в помещениях с нормальной средой, как правило, должны иметь исполнение IP23 или IP44.

Рассмотрим выбор электродвигателей на примере токарного станка №1 механической мощностью P_мех= 11кВт.

Р_нд≥P_мех, (3.1)

P_нд≥ 11

Выбираем двигатель марки АИР160S4 с P_нд=15кВт, n=1500 об/мин, cosφ=0,84, η= 90%, К_п= I_пуск/I_ном=7,5.

Аналогично производим выбор электродвигателей для остальных станков и пресса. Результаты выбора сводим в таблицу 3.1

Таблица 3.1 – Выбор электродвигателей станков и пресса

№ станка	Наименование станка	Рнд. кВт	Рст. кВт	Марка двигателя	n об/мин	cosφ	η %	Кп
1	Токарный Ки =0,12 cosφ =0,4	15	11	АИР160S4	1500	0,84	90	7,5
2		15	13	АИР160S4	1500	0,84	90	7,5
3		18,5	15	АИР160M4	1500	0,89	90,5	7
4	Шлифовальный Ки =0,12 cosφ =0,4	18,5	17	АИР160M4	1500	0,89	90,5	7
5		2x5,5	11	АИР112M4	1500	0,86	85,5	7
6		3x 5,5	14,2	АИР112М4	1500	0,86	85,5	7
7	Сверлильный Ки =0,12 cosφ =0,4	15	13	АИР160S4	1500	0,84	90	7,5
8		18,5	17	АИР160M4	1500	0,89	90	7
9		18,5	15	АИР160M4	1500	0,89	90	7
10		15	13	АИР160S4	1500	0,84	90	7,5
11	Фрезерный  Ки =0,12 cosφ =0,4	7,5	7,5	АИР132S4	1500	0,86	87,5	7,5
12		5,5	1,9	АИР112M4	1500	0,83	85,5	7
13		5,5	5,4	АИР112M4	1500	0,86	85,5	7
14		5,5	4,0	АИР112M4	1500	0,86	85,5	7
15	Токарно-винторезный Ки =0,12 cosφ =0,4	7,5	7,3	АИР132S4	1500	0,86	87,5	7,5
16		5,5	5,1	АИР112M4	1500	0,86	85,5	7
17		7,5	7,5	АИР132S4	1500	0,86	87,5	7,5
18	Обдирочно-шлифовальный Ки =0,17 ; cosφ =0,65	5,5	4,0	АИР112M4	1500	0,86	85,5	7
19		5,5	5,1	АИР112M4	1500	0,86	85,5	7
20		5,5	5.0	АИР112M4	1500	0,86	85,5	7
22	Пресс Ки =0,17 cosφ =0,65	200	190	АИР355M6	1500	0,9	94,5	7

Для защиты приводных двигателей от токов КЗ и перегрузок выбираем автоматические выключатели типа ВА [1, с 60]. Для дистанционного управления и защиты от пониженного напряжения выбираем магнитные пускатели типа ПМЕ и ПАЕ [2, с 144], а также контакторы типа КТ [2, с 143].

Произведем расчет на примере токарного станка №1, имеющего двигатель АИР160S4 с P_нд=15кВт, n=1500 об/мин, cosφ=0,84, η=90%, К_п= I_пуск/I_ном=7,5.

Номинальный ток электродвигателя в А:

, (3.3)

где Р_н — номинальная мощность двигателя, кВт;

U_H — номинальное напряжение, В;

η_H — КПД при номинальной нагрузке;

cosφ_H — номинальный коэффициент мощности.

А

Пусковой ток двигателя:

I_пуск =К_п ∙I_H, (3.4)

где К_п — кратность пускового тока по отношению к I_H.

I_пуск=30,02∙7,5=226,4А

Производим выбор автоматического выключателя по следующим условиям:

I­­_н.а ≥ I_н.д I_н.р ≥ I_н.д, (3.5)

где I­­_н.а – номинальный ток автомата, А;

I_н.р – номинальный ток расцепителя автомата, А;

100 ≥ 30,2 63≥30,02

Выбираем автомат марки ВА 61-31 с I_н.а=100А, I_н.р =31,5А.[1, с 60].

Проверяем выбранный автомат по условию срабатывания:

I_ср.э ≥ 1.25I_пуск, (3.6)

К_отс∙ I_н.р ≥ 1,25∙ I_пуск , (3.7)

10∙31,5≥1,25∙226,4

315 ≥ 283 (верно)

Принимаем коэффициент отсечки автомата К_отс= 10.

Выбор магнитного пускателя производим по следующим условиям:

I_н.п.≥I_н.д, (3.8)

где I_н.п – номинальный ток пускателя, А;

I_н.д – номинальный ток двигателя, А

40А ≥ 30

Принимаем магнитный пускатель типа ПАЕ-311 с I_н.п. =40А. [2, с 143].

Сечение жил кабелей напряжением до 1кВ выбираем по следующим условиям:

1. I_доп ≥ I_н.д/К_п , (3.9)

где I_доп – длительно допустимая токовая нагрузка провода или кабеля, А;

К_п – поправочный коэффициент из условия прокладки.(К_п =1, т.к. условия нормальные).

I_доп ≥ 30 А

70А ≥ 30А

2. I_доп.≥( I_з К_з )/К_п , (3.10)

где I_з — номинальный ток или ток срабатывания защитного аппарата;

К_з — кратность длительно допустимого тока кабеля по отношению

к номи­нальному току или току срабатывания защитного аппарата ,

прини­маем К_з=1.

I_доп.≥(30∙1)/1

70А_.≥30А

Принимаем кабель марки АВВГ 3(1×16) + (1×10)мм² с I_доп=60А [1, с 65].

Схема станка с одним приводным двигателем представлена на рисунке 3.1

АВВГ(4×16)мм²

1/15

ВА 61-31 ПАЕ-311

Рисунок 3.1 – Схема одноприводного станка

Рассмотрим двухдвигательный привод, рисунок 3.2:

Рисунок 3.2 - Схема двухприводного станка

АВВГ 3(1×16)+(1×10)мм² 5/5,5

ВА51-25 ПМЕ-211

5/5,5

ПМЕ-211

Рассмотрим выбор вышеперечисленной аппаратуры на примере двухприводного сверлильного станка станка №7:

Номинальный ток электродвигателя определяем по формуле 3.3:

I_ном1= I_ном2= =11,42 А

Пусковой ток электродвигателя :

I_п1= I_п2= I_ном∙К_п= 11,42·7,5=79,94 А

Расчетный ток группы:

I_р.гр.=I_ном.1 + I_ном2=11,42+11,42=22,84 А

Пиковый ток группы:

I_пик.гр = I_пуск.max+I_ном1=79,94+11,4=91,2 А

Выбираем автомат по условию (3.5):

I­­_н.а ≥ I_н.д I_н.р ≥ I_н.д,

25≥22,84 25≥22,84

Выбираем автомат ВА51-21 с I_ном.а=25А, I_н.р=25А [1, с 60].

Проверяем автомат по условиям (3.6), (3.7):

I_ср.э ≥ 1.25I_пуск

К_отс∙ I_н.р ≥ 1,25∙ I_пуск

7∙25≥1,25∙79,94

175 ≥114 (верно)

Принимаем кратность тока отсечки по отношению к номинальному току К_отс=7.

Выбираем магнитный пускатель:

I_н.п.≥I_н.д , (3.8)

25А≥11,4 А

Принимаем магнитный пускатель ПМЕ-211 с I_н.п=25А[2, с 144].

Выбираем питающий кабель:

I_доп ≥ I_н.д/К_п , (3.9)

60≥22,8А

I_доп.≥( I_з К_з )/К_п , (3.10)

60≥22,8

Выбираем кабель АВВГ 3(1×16) + (1×10)мм² с I_доп=60А. [1, с 65].

Аналогично выбираем пусковую и защитную аппаратуру, кабели и результаты заносим в таблицу 3.1.1.

Производим расчет защиты сварочного трансформатора (Рисунок 3.3)

Паспортная активная мощность сварочного трансформатора:

P_пасп = S_пасп ∙ cosφ, (3.11)

где S_пасп – мощность сварочного трансформатора;

cosφ – коэффициент мощности сварочного трансформатора.

Для электроприемников повторно-кратковременного режима работы номинальная мощность определяется по формуле:

P_н.св= S_пасп∙ cosφ ∙ √ПВ, (3.12)

где ПВ – продолжительность включения.

P_н.св = 75∙0,5∙√0,6 = 29,05 кВА

Номинальный ток сварочного трансформатора:

I_н.св.= S_св / U_н , (3.13)

где S_св – номинальная мощность сварочного транчформатора, кВА;

U_ном – номинальное напряжение сети, кВ.

I_н.св = 75/ √3 ∙ 0,38 = 119,95А

Пиковый ток сварочного трансформатора принимаем равным трёхкратному номинальному току:

I_пик = 3 ∙ I_н.св., (3.14)

I_пик = 3∙119,95 = 342А

Номинальный ток плавкой вставки предохранителя, защищающего ответвление к сварочному аппарату, выбирается из соотношения:

, (3.15)

>98А;

Выбираем предохранитель ПН2-100 с I_н.вс= 100А. [1, с 59].

Выбираем силовой ящик для сварочного трансформатора ЯБПВУ - 1м с номинальным током аппарата I_H.A.=120A и током предохранителя I_H.Пр.=100А.

Выбираем низковольтный питающий кабель от силового ящика до трансформатора по формулам :

, (3.16)

, (3.17)

126≥ 84 A 126 ≥ 33 A

Выбираем кабель марки АВВГ 3×50 мм² I_доп = 126 А [1, с.65].

Выбор автоматического выключателя производится по следующим условиям:

1) , (3.18)

где - номинальный ток автомата, А;

2) ; (3.19)

где - номинальный ток расцепителя, А.

100≥84A 100≥84A

Выбираем автомат ВА 51-31 с =100А и с =100А [1, с.60].

Выбранный автомат проверяем по проверочному условию:

, (3.20)

7·100≥1,25·342

700А>427,5А.

Условие выполняется, значит, автомат выбран верно. Принимаем кратность тока отсечки по отношению к номинальному току К_отс=7.

Рисунок 3.3 – Схема защиты сварочного трансформатора.

Аналогично производим выбор предохранителей, магнитных пускателей и проводов для остальных электродвигателей и результаты расчётов сводим в таблицу 3.2.

Произведем расчет защитной и питающей аппаратуры для пресса:

- рассчитаем номинальный ток двигателя пресса по формуле 3.3:

;

- пиковый ток по формуле 3.4:

- выбираем автомат по условиям 3.5:

I­­_н.а ≥ I_н.д I_н.р ≥ I_н.д

;

Выбираем автомат ВА 51-50 с I_н.ав. = 500 А и I_н.р. = 360А.[1, с 60].

Выбранный автомат проверяем по проверочному условию:

; (3.21)

10·500 ≥ 1,25·1276,6;

5000 >3125

Условие выполняется, значит, автомат выбран верно. Принимаем кратность тока отсечки по отношению к номинальному току К_отс=10.

- производим выбор контактора

, (3.22)

360≥357

Принимаем контактор КТ-7000 с Iн. = 360 А. [2, с 143]

По условиям (3.9, 3.10) выбираем кабель запитки пресса:

> 357 А ;

363≥196,4 363≥360

Выбираем кабель АВВГ 3(1 240)+(1 150) мм² с Iдоп. = 363 А. [1, с 65]

Рисунок 3.4 – Схема защиты пресса

Таблица 3.2 – Выбор защитной аппаратуры.

№ станка	Автоматический выключатель			Пускатель		Марка кабеля	, А
	Тип	IH.A, А	IH.P.,А	Тип	IП.,А
1	ВА 61-31	100	31,5	ПАЕ-311	63	АВВГ(4х16)	60
2	ВА 61-31	100	31,5	ПМЕ-311	63	АВВГ(4х16)	60
3	ВА 51-31	100	40	ПАЕ-311	40	АВВГ(4х16)	55
4	ВА 51-31	100	40	ПАЕ-311	40	АВВГ(4х16)	55
5	ВА 51-31	100	50	ПАЕ-311	63	АВВГ(4х16)	60
6	ВА 51-31	100	50	ПАЕ-311	63	АВВГ(4х16)	60
7	ВА 61-31	100	31,5	ПМЕ-311	63	АВВГ (4х16)	60
8	ВА 51-31	100	40	ПАЕ-311	40	АВВГ(4х16)	55
9	ВА 51-31	100	40	ПАЕ-311	40	АВВГ(4х16)	55
10	ВА 61-31	100	31,5	ПМЕ-311	63	АВВГ (4х16)	60
11	ВА 51-25	25	16	ПМЕ-211	25	АВВГ(4х2,5)	19
12	ВА 51-25	25	12,5	ПМЕ-211	25	АВВГ(4х2,5)	19
13	ВА 51-25	25	12,5	ПМЕ-211	25	АВВГ(4х2,5)	19
14	ВА 51-25	25	12,5	ПМЕ-211	25	АВВГ(4х2,5)	19
15	ВА 51-25	25	16	ПМЕ-211	25	АВВГ(4х2,5)	19
16	ВА 51-25	25	12,5	ПМЕ-211	25	АВВГ(4х2,5)	19
17	ВА 51-25	25	16	ПМЕ-211	25	АВВГ(4х2,5)	19
18	ВА 51-25	25	12,5	ПМЕ-211	25	АВВГ(4х2,5)	19
19	ВА 51-25	25	12,5	ПМЕ-211	25	АВВГ(4х2,5)	19
20	ВА 51-25	25	12,5	ПМЕ-211	25	АВВГ(4х2,5)	19
22	ВА 51-50	500	360	КТ7000	250	АВВГ3(1х240)+(1х150)	363