1.4 Расчет резисторов пускового реостата

Пусковые диаграммы в этом случае обычно строятся не по токам, а по моментам М₁ и М₂. Эти моменты связаны соотношениями:

(21)

(22)

Если момент М₁≤0,75М_max, то механические характеристики асинхронного двигателя можно считать линейными. Такой подход возможен при пуске АД в режиме х.х. (М_с=0), принятом в данной работе. Величина момента переключения М₂ в этом случае не ограничена нижним пределом.

Выбираем пиковый момент по условию:

(23)

В этом случае при z = 2 переключающий момент определяем по формуле (21):

По найденным моментам построена пусковая диаграмма. Если принять, что отрезок dc пропорционален s_н, то сопротивление секций пускового реостата может быть найдено по соотношениям:

(24)

(25)

об/мин

750

d

c

600

525

b

450

375

300

n

225

150

M₂

M₁

M_н

n_н

75

a

Нм

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

150

M

Р

Естест.

исунок 4 – Пусковая диаграмма

Полученные значения сопротивлений равны:

1.5 Расчет теплового состояния АД

Непосредственный расчет теплового режима электрической машины представляет собой сложную многофакторную задачу, решить которую можно лишь при детальном конструктивном расчете. В данной работе рассмотрим этот вопрос с качественной стороны, введя ряд допущений.

Одним из таких допущений будет представление АД однородным телом с равномерно распределенными внутри его объема источниками тепла, которыми являются потери. Процесс нагревания такого тела описывается уравнением:

(26)

где τ_нач – начальное превышение температуры машины;

τ_у – установившееся превышение температуры;

T_н – постоянная времени нагревания.

Если принять установившееся превышение температуры в номинальном режиме равным допустимому для данного класса термостойкости изоляции, то для любого иного режима

(27)

где ∆P_i – потери на i-й ступени нагрузки;

τ_доп – допустимое превышение температуры, в данном случае τ_доп = 80°С.

Ориентировочные значения постоянной времени нагревания и технические данные АД указаны в приложении.

За начальное превышение температуры каждой ступени, включая паузу, следует принимать конечное превышение, рассчитанное в конце предыдущей ступени. В начале расчета τ_нач1 = 0°С.

С целью сокращения времени проверки допускается рассчитывать превышение температуры только в начале и конце каждой ступени без промежуточных точек. Эти точки на диаграмме соединяются по предполагаемой экспоненте. Расчет ведется для нескольких циклов, пока превышение температуры не стабилизируется на каждой ступени. По числу циклов можно судить об общем времени нагревания двигателя до установившегося теплового состояния.

Расчетные данные теплового состояния АД (для трех рабочих циклов) приведены в таблице 3, графическое изображение показано на рисунке 5.

Таблица 3 – Расчетные данные теплового состояния АД

τуi, °С	43,471	70,975	167,239	55,504	28
Первый цикл
τi, °С	11,847	39,684	86,275	72,546	61,913
Второй цикл
τi, °С	56,887	63,519	101,404	80,925	68,292
Третий цикл
τi, °С	61,527	65,975	102,963	81,788	68,949

ºС

τ

t

мин

Рисунок 5 – Кривая нагрева

t

мин

кВт

ΔP

Рисунок 6 – Диаграмма потерь

2 Выбор электрических аппаратов управления и защиты АД

2.1 Выбор марки и сечения кабелей для питания АД

Провода состоят из проводящей жилы, изоляции и защитного покрова. В качестве материала проводящей жилы провода используют медь и алюминий. На практике в основном применяются алюминиевые провода. Кабели и провода с алюминиевыми жилами имеют в своем обозначении букву А.

Сечение проводов цеховой сети выбирается по расчетному току I_расч нагрузки таким образом, чтобы провода при токах нагрузки, соответствующих работе в длительном режиме и условиям нормированной для них температуры среды, не перегревались сверх допустимых пределов.

Расчетный ток I_расч зависит от типа и числа электроприемников, присоединенных к данному шинопроводу. За расчетный ток принимается номинальный ток двигателя, определяемый по формуле:

, (28)

где P_н – номинальная мощность двигателя, кВт;

U_н – номинальное фазное напряжение, В;

η - коэффициент полезного действия;

– коэффициент мощности электродвигателя. Расчетный ток:

Вычислив расчетный ток I_расч в проводе выбирают такое его сечение, чтобы выполнялось условие:

; (29)

В нормальном режиме работы электродвигателя сечение и длина кабеля должны обеспечивать отклонение напряжения на зажимах электродвигателей не более 0,05U_н.

Падение напряжения в кабеле определяется по выражению:

, (30)

где – расчетный ток нагрузки, А;

_l – длина кабеля, м;

, – активное и индуктивное удельное сопротивления кабеля, мОм/м.

Выбран трехжильный кабель типа ААГ, имеющий сечение провода 2,5 мм²­, со следующими характеристиками:

А;

мОм/м;

мОм/м.

Тогда падение напряжения:

Падение напряжения в кабеле должно соответствовать условию ΔU < 0,05U_н,

_{4,4473 В < 0,05∙380=19 В.}

Условие выполняется.

Сечение и длина кабеля должны обеспечивать нормальный режим пуска электродвигателя. Пусковые токи создают увеличенное по сравнению с нормальным режимом падение напряжения в питающей сети, в результате чего напряжение на зажимах электродвигателя снижается. Для проверки условия ΔU_п < 0,2U_н необходимо определить падение напряжения в кабеле по выражению:

₍₃₁₎

_{11,118 В < 0,2∙380=76 В.}

Условие выполняется.

2.2  Выбор рубильника

Рубильник предназначен для ручного включения и отключения электрических цепей с постоянным напряжением до 440 и переменным до 660 В.

Рекомендуется выбирать трехфазные рубильники с боковой рукояткой или с рычажным приводом

Выбор рубильника в рассматриваемой электрической сети осуществляется с учетом следующих параметров:

1. Соответствие номинального напряжения.:

U_н ≥ U_{сети н}; ₍₃₂₎

2. Соответствие номинального тока:

I_{н р} ≥ I_рас, (33)

где I_{н р} – номинальный ток рубильника.

Этим условиям соответствует трехполюсный рубильник Р31, работающий на переменном напряжении до 660 В.

Характеристики выбранного рубильника:

- номинальный ток – 100 А;

- ток электродинамической стойкости – 10 кА;

- односекундная термическая стойкость – 16 кА²·с;

- масса – 0,89 кг.

2.3 Выбор магнитного пускателя

Магнитный пускатель – это коммутационный аппарат, предназначенный для пуска, остановки и защиты электродвигателей без выведения и введения в их цепи сопротивлений резисторов.

Выбор магнитного пускателя осуществляется с учетом следующих параметров:

- номинального напряжения:

; (34)

.

- тока:

; (35)

.

- рода тока силовой цепи;

- числа главных контактов пускателя (исходя из схемы управления).

С учетом условий выбран электромагнитный пускатель переменного тока с тепловым реле ПМЕ-200 со следующими характеристиками:

- номинальный ток при 380 В, 25 А;

- номинальная мощность обмотки, 8,0 Вт;

- коммутационная износостойкость, 2 млн ВО;

- механическая износостойкость, 16 млн ВО.

Примечание.

ВО ­­– количество включений и отключений магнитного пускателя.

Выбранные магнитные пускатели установлены в цепи статора и ротора АД.