2.5.2. Аналіз роботи схеми.

( В цьому підпункті необхідно привести детальний аналіз (опис)роботи схеми в усіх режимах . При аналізі схеми потрібно використовувати умовні літерні позначення на схемі і вказувати шляхи проходження струму (сигналу). А також вказувати послідовність спрацювання елементів та їх контактів. При аналізі схеми необхідно перевірити як спрацює захист у аварійних ситуаціях та сигналізація.)

Роботу схеми необхідно проаналізувати в часі, при цьому поступають так: обумовлюють, що до схеми підведено номінальну напругу, ввімкнено комутуючі апарати, потім подумки діють на командний прилад (кнопку керування, перемикач, датчик) і простежують візуально, які зміни проходять, яка послідовність вимикання апаратів і т.д.

Після аналізу схеми в неї вносять необхідні зміни і доповнення.

2.6 Розрахунки з вибору електричних апаратів керування і захисту

Як сказано в П. 2.4.1. принципова електрична схема складається з силової частини та кіл керування. В даному пункті приведено розрахунки основних елементів схеми, та вибрано всі елементи схеми, спираючись на розрахунки аналогічних основних . Електричні пристрої, апарати, та засоби автоматизації вибрано з асортименту електрообладнання сучасного виробництва.

2.6.1. Розрахунок і вибір елементів силового кола.

Споживачами в силовому колі є: …( перерахувати всіх споживачів, вказуючи їх потужність та струм споживання, а також інші технічні характеристики необхідні для розрахунків (ел. двигуни, ел. нагрівники та ін.)).

Споживачі силового кола живляться від трифазної мережі з напругою 380 В частотою 50 Гц (або інша напруга та її вид, яку вибрано в П. 2.4.).

Для розрахунку і вибору елементів силового кола складаємо розрахункову однолінійну схему силового кола (Рисунок 2.3.), визначаємо розрахункові струми на окремих ділянках.

М1 М2 М3

Р_н1=… Р_н2=… Р_н3=…

І_н1=… І_н2=… І_н3=…

Рисунок 2.3. Розрахункова схема силового кола.

(За розрахунковий струм (І_р) окремих споживачів можна взяти номінальний струм (І_н) вказаного споживача з його технічних характеристик приведених вище. Якщо в характеристиках стум не вказано то його можна розрахувати за формулою:

Де: Р_р – розрахункова потужність навантаження ділянки кола, Вт;

U_н – Номінальна напруга мережі живлення, В;

Cos φ_р, η_р – відповідно розрахункові значення коефіцієнтів потужності і корисної дії навантаження.

Для одиночних електроприймачів в формулу слід підставляти номінальні значення Р_н, cosφ_н, η_н.

Для визначення струму на ділянці, що живить групу електроприймачів, слід враховувати одночасність їх вмикання

Де: І_рі – розрахунковий струм і-го електроприймача групи з n електроприймачів, А;

К – коефіцієнт одночасності вмикання електроприймачів (встановлюється на підставі аналізу електричної схеми установки, якщо всі електроприймачі працюють одночасно , то К=1)

Розрахунки з вибору елементів як силового кола, так і кола керування виконуються в такій послідовності:

а) вказується призначення даного електричного апарата в розрахунковій схемі;

б) вказуються вихідні дані для вибору (напруга живлення, розрахунковий струм навантаження (потужність), особливі умови (місце установки, спосіб кріплення, варіант приєднання проводів, необхідну кількість контактів, тощо)) електричного апарата і умови вибору аналогічних апаратів;

в) вказується результат вибору (тип, технічна умова (ТУ…), технічна характеристика в повному обсязі вибраного апарата), а також приводяться розрахунки пояснення і доводи, що підтверджують правильність вибору.

Вибір магнітних пускачів. (Приклад ):

Вибираємо електромагнітний пускач КМ3. Пускач призначено для нереверсивного керування електродвигуном вентилятора М3 типу 4АМ112М4У3 (Р_нМ3=5,5кВт, І_нМ3=11,4А, к_і-7,0), привід нереверсивний, напруга мережі U_м=380/220В. Пускач встановлюється в металевій захисній оболонці ящика керування (НКП), напруга кола керування – 220В, 50Гц, в колі керування використовується 2з + 1р контакти пускача, захист двигуна від перевантажень здійснюється за допомогою теплового реле.

Електромагнітний пускач вибираємо із серії ПМЛ (ТУ16.644.001-83) за умовами:

- напруга пускача повинна відповідати напрузі мережі:

U_п ≥ U_мер;

- номінальний струм (величина) пускача повинна відповідати розрахунковому струму навантаження:

І_н.п. ≥ І_р;

- пускач комплектується тепловим реле для якого струм неспрацювання вставки теплового реле повинен відповідати розрахунковому струму:

І_т.р. ≥ І_р.;

- так як пускач вмонтовано в НКП із ступенем захисту ІР54, то ступінь захисту пускача можна вибрати ІР00;

- напруга втягуючої котушки повинна відповідати напрузі кола керування (наприклад 220В. 50ГЦ).

Приймаємо до установки пускач електромагнітний типу ПМЛ2200-04Б – другої величини (на номінальний струм до 25А ) розрахований на номінальну напругу 660В, нереверсивний з тепловим реле, виконання ІР00, з котушкою змінного струму на напругу 220В, частотою 50Гц, кількість допоміжних контактів – 1з, кліматичне виконання і категорія розміщення – 04. Виконання за стійкістю контактів проти спрацювання – Б. Для розмноження допоміжних контактів пускач комплектується контактною приставкою ПКЛ2204Б (2з + 2р допоміжних контакти), для захисту двигуна від перевантажень – тепловим струмовим реле РТЛ101604 (ТУ16.523.544-78) з незмінними нагрівними елементами, температурною компенсацією, механізмом прискореного спрацювання при обриві однієї з фаз, регулюванням струму не спрацювання в межах 9,5 – 14 А. Реле має розмикаючий і замикаючий контакти, ручне повернення при спрацюванні.

Магнітні пускачі КМ1 та КМ2 вибираємо аналогічно до пускача КМ3. Додаткові умови для вибору пускачів:

Пускач КМ1 керує двигуном М1 (Р_м1=1.1кВт, І_нМ1=2,5А), без теплового реле.

Пускач КМ2 керує двигуном М2 (Р_м2=15кВт, І_н.М2=31,8А), без теплового реле.

Результати вибору пускачів приведено в таблиці переліку елементів принципової електричної схеми на Аркуші Е3 графічної частини курсового проекту.

( Подібним чином виконують вибір інших елементів схеми, керуючись нижче приведеними вказівками, при чому для однотипних електричних апаратів пояснення приводять для одного випадку, інші результати вибору приводять в переліку елементів схеми.

Електромагнітні контактори серії КТ700 (для легкого режиму роботи АС-3) і КТ600 (для важкого режиму роботи АС-4) [3] с.193 , вибирають за родом струму, числом головних контактів, напругою стягуючої котушки, силою струму головного кола, наявністю чи відсутністю пристроїв дугогасіння, способом пі”єднання , режимом роботи.

Перемикачі пакетні ПВП-11 [2] с.42, пакетно-кулачкові перемикачі ПКП [3]с. 103-105, використовуються як ввідні вимикачі для керування а. д. з к. з. ротором (пуск, реверс, пуск з перемиканням з зірки на трикутник, керування багато швидкісними двигунами).Вибирають їх за струмом, номером ел. схеми (діаграмою замикання контактів), категорією застосування (АС-Х), ступенем захисту (ІР00, ІР30, ІР54), способом монтажу (за панеллю кріплення, за фронтальний фланець, всередині шафи на панелі на панелі, кріплення за задню скобу).

Вибір автоматичних вимикачів.

Для захисту електроустановок від струмів короткого замикання переважно використовують автоматичні вимикачі. Автоматичні вимикачі потрібно вибирати аналогічно до вибору пускачів із серій АЕ2000 [3] с. 119, ВА51 та ВА52 [3] с. 123, сучасні серії із каталогів електрообладнання за основними умовами:

- номінальна напруга автомата повинна відповідати напрузі мережі,

U_н.ав. ≥ U_мер;

- номінальний струм автомата повинен відповідати розрахунковому струмові навантаження,

І_н.ав. ≥ І_р.;

- номінальний струм розчіплювача автомата повинен відповідати розрахунковому струмові навантаження,

І_т.р..ав. ≥ І_р.;

- струм вставки теплового розчіплювача автомата повинен відповідати тривало допустимому струмові проводів, що ним захищаються,

І_т.р..ав. ≤ І_д.пр.;

- струм відсічки (спрацювання електромагнітного розчіплювача) автомата повинен складати не менше1,5 від максимального струму в лінії,

І_{відс..ав.} ≥ 1,5І_макс.,

Для лінії що живить окремий електродвигун – І_макс = І_пус., де І_пус. = К_іІ_н. – пусковий струм електродвигуна, А.

Для лінії, що живить групу електродвигунів

І_макс. = І_{пус.макс .}+ К ΣІ_н.:

де, І_{пус.макс} – пусковий струм електродвигуна, що має найбільший пусковий струм, А;

ΣІ_н. – номінальні струми інших електродвигунів, підєднаних до даної лінії;

- граничний струм вмикання автомата (гранична вмикаюча здатність)повинен бути більшим від струму трифазного к. з. за місцем установки автомата

І_гр > І_кз⁽³⁾.

Додаткові умови при виборі автоматів.

Від перевантажень електродвигун повинен захищатись окремим автоматом з регульованим тепловим розчіплювачем, при цьому автомат повинен мати допоміжний замикаючий контакт, що вмикається в коло котушки відповідного пускача.

Автомати з незалежними розчіплювачами, використовують в схемах деяких установок (ПВУ-М, СФОЦ з "Електротерм").

Автомати з розчіплювачами мінімальної напруги використовують в схемах автоматизації електропостачання.

Схеми АВР мереж напругою 0,4 кВ будують на базі автоматичних вимикачів (наприклад, автомати серії ВА-74), що мають електродвигунові приводи дистанційного вмикання.

Крім електротеплових, в с. г. виробництві застосовують спеціальні засоби захисту електродвигунів, які вибирають за переліком виконуваних функцій в залежності від умов роботи двигуна і його потужності.

Пристрої з швидкодіючим електронним захистом ФУЗ-М [12, с.67], … є ефективним захистом двигунів від втрат повнофазного живлення і перевантажень. Використовуються в схемах захисту двигунів заглибних насосів (ЭЦВ), вентиляторів (ПВУ-4)

Пристрої вбудованого температурного захисту УВТЗ-1, УВТЗ-1М [3с.144], УВТЗ-5 […], термостат TER7 [Каталог ЕТІ] - є універсальними з точки зору потужності електродвигунів, реагують безпосередньо на температуру статорних обмоток електродвигунів, яка підвищується при тривалому перевантаженні, підвищеній частоті вмикання, обриві фаз, відхиленні напруги в мережі більше допустимих значень, погіршенні умов охолодження. Прилади УВТЗ-1, УВТЗ-1М використовувались раніше, більш сучасні прилади УВТЗ-5 (мають додатково асиметр для захисту від обриву фаз) використовуються в комплекті з позисторами СТ14-1А (для захисту двигунів з класом ізоляції за нагрівостійкістю А) і СТ14-1В (з класом В) [3, с.144]. В серії АИР передбачено двигуни спеціального виконання АИР...ЗБС з вбудованим датчиком температури і прибудованим до вивідної коробки електронним блоком температурного захисту [1, с. 52]. Новітнім обладнанням є термостат для контролю температури обмотки ел. двигуна TER7, та ін.. Він універсальний за способом кріплення (на DIN-рейку) і малий за розмірами (компактний).

Універсальні пристрої УУЗЭ-1 використовуються з трансформаторами струму (датчики струму навантаження електродвигуна) та діодами (датчики температури обмотки) для захисту відповідальних електроприводів будь-якої потужності від перевантажень, втрати фази, перегрівання статорної обмотки, втрати корпусом електродвигуна захисного нульового провідника.

Пристрої захисного вимикання РУД-05УЗ та ЗОУП-25 [12, с.69] (застарілі), а також сучасні ПЗВ та Диф. Реле [Каталоги ел. облад.] - встановлюються в схемах живлення мобільних кормороздавачів, протруювачів зерна і забезпечують безпеку обслуговуючого персоналу і сільськогосподарських тварин від струмів витоку у випадку пошкодження ізоляції, та дотику до струмоведучих частин. При цьому пристрій вимикає напругу живлення навіть при незначних пошкодженнях ізоляції тобто при І_вит.≥10, або 30, або 100 мА.

Реле контролю трифазної напруги ЕЛ-10…ЕЛ-13, [2с.86], HRN-43N, HRN-43, HRN-51, HRN-52 [каталог ЕТІ с.49] призначені для контролю наявності і порядку чергування фаз в системах трифазної напруги. Наприклад для захисту джерел і перетворювачів електричної енергії використовують реле ЕЛ-11, трифазних асинхронних електродвигунів загального призначення потужністю до 100 кВт - ЕЛ-12 для реверсивних електроприводів потужністю до 75 кВт - ЕЛ-13, для контролю параметрів ел. мережі – HRN-52. Їх вибирають за переліком виконуваних функцій в залежності від умов роботи двигуна і його потужності.