4 Выбор электродвигателей, пусковых и защитных аппаратов

Электродвигатели для привода производственных механизмов выбираются по следующим условиям: по напряжению, мощности, режиму работы, частоте вращения и условиям окружающей среды. В цеху имеется 12 барабанных вакуум фильтров, из них 6 концентратных и 6 хвостовых. Каждый фильтр имеет два электропривода: привод барабана (13-24) и привод мешалки (1-12). Так же в цеху находится пресс-фильтр, который включает в себя три электропривода: привод ткани (25-26), привод мешалки (27) и насос подачи питания (28), центрифуги (29-30). Кроме этого установлены: приточные установки (31, 34), сварочные трансформаторы (32-33) и мостовой кран (35).

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

Р_нд≥ P_мех, (4.1)

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

Р_НД = Р_П , (4.2)

где ПВ_П — паспортная продолжительность включения в относительных величинах;

Р_п — паспортная мощность электродвигателя.

Рассмотрим выбор электродвигателей на примере привода барабанных вакуум фильтров позиция (1-12) механической мощностью P_мех= 7,5 кВт. По формуле (4.1) определим номинальную мощность двигателя:

P_нд≥ 7,0 кВт

Выбираем двигатель марки АИР132М6 с P_нд=7,5 кВт, n=1000 об/мин, , cosφ=0,81, η= 85,5 %, К_п= I_пуск/I_ном=7 [2, c.151].

Аналогично производим выбор электродвигателей для остального оборудования. Результаты выбора сводим в таблицу 4.1

Таблица 4.1 – Выбор электродвигателей

Позиция и наименование	Pмех, кВт	Pн.д, кВт	Марка двигателя	n, об/мин	cosφ	η, %	Iп/Iном
1-12 Барабанные в/ф, привод мешалки сosφ=0,8; Ки=0,8	7,0	7,5	АИР132М6	1000	0,81	85,5	7,0
13-24 Барабанные в/ф, приводы барабана сosφ=0,7; Ки=0,85	7,0	7,5	АИР132S4	1500	0,86	87,5	7,5
25,26 Пресс-фильтр, привод ткани сosφ=0,7; Ки=0,85	5,0	5,5	АИР100L2	3000	0,89	88	7,5
27 Пресс-фильтр, привод мешалки сosφ=0,7; Ки=0,85	2,0	2,2	АИР90L4	1500	0,83	81	6,5
28 Насос подачи питания сosφ=0,7; Ки=0,85	20	22	АИР180S4	1500	0,87	90,5	7,0
29,30 Центрифуга сosφ=0,6; Ки=0,8	300	315	K21R315LX4	1500	0,89	94,0	7,0
31,32Приточная установка сosφ=0,75; Ки=0,8	10	11	АИР132М4	1500	0,87	87,5	7,5

В цеху имеется мостовой кран, грузоподъемностью 16/3,2 тон, ПВ=40%. Кран имеет пять двигателей: два двигателя перемещения моста, один двигатель главного подъема, один двигатель перемещения тележки и один двигатель вспомогательного подъема. Для данной установки используем асинхронные двигатели с фазным ротором марки MTKF.

Выбор двигателей производим по условию из [2, c.159],

(4.2)

где – паспортная мощность мостового крана, кВт;

, , , , – паспортная мощность приводных двигателей, кВт.

Таблица 4.2 – Выбор электродвигателей

Наименование установки		, кВт	, кВт	Марка двигателя	n, об/мин	cos	, %	, А
Мостовой кран	Двигатели перемещения моста	5,0 5,0	5,5 5,5	MTF 112-6 MTF 112-6	1000 1000	0,7 0,7	75 75	53 53
	Двигатель перемещения тележки	5,0	5,5	MTF 112-6	1000	0,7	75	53
	Двигатель главного подъема	7,5	7,5	MTF 132-6	1000	0,7	77	78
	Двигатель вспомогательного подъема	4,0	4,0	MTF 111-6	1000	0,73	70	87

Проверяем правильность выбора двигателей по условию (4.2):

33,5 кВт ≥ (5,5+5,5+5,5+7,5+4,0)∙ = 17,39 кВт –

условие выполняется, значит, двигатели выбраны правильно.

Аппараты управления и защиты выбираются по номинальному току нагрузки, номинальному напряжению и роду тока питающей сети.

Для защиты приводных двигателей от токов КЗ и перегрузок выбираем автоматические выключатели типа ВА .

Для дистанционного управления и защиты от пониженного напряжения выбираем магнитные пускатели типа ПМЕ.

Произведем расчет на примере привода барабанных вакуум-фильтров позиция (1-12), имеющего двигатель АИР132М6 с P_нд=7,5 кВт, n=1000 об/мин, , cosφ=0,81, η= 85,5 %, К_п= I_пуск/I_ном=7.

Номинальный ток электродвигателя в А:

(4.3)

где Р_н — номинальная мощность двигателя, кВт;

U_H — номинальное напряжение, В;

η_H — КПД при номинальной нагрузке;

cosφ_H — номинальный коэффициент мощности.

Пусковой ток двигателя:

I_ПУСК =К_ПУСК ∙I_H, (4.4)

где К_ПУСК — кратность пускового тока по отношению к I_H.

I_ПУСК=15,6∙7=109,4 А

Производим выбор автоматического выключателя по следующим условиям:

I­­_н.а ≥ I_н.д I_н.р ≥ I_н.д, (4.5)

где I­­_н.а – номинальный ток автомата, А;

I_н.р – номинальный ток расцепителя автомата, А.

25 ≥ 15,6 20≥15,6

Выбираем автомат марки ВА 51-25 с I_н.а=25А, I_н.р =20А [1, с 61].

Кратность тока отсечки по отношению к номинальному току:

Принимаем кратность тока отсечки по отношению к номинальному току

Проверяем выбранный автомат по условию срабатывания:

I_ср.э ≥ 1.25I_пуск (4.6)

где I_ср.э - ток срабатывания расцепителя автоматического выключателя, А.

К_отс∙ I_н.р ≥ 1,25∙ I_пуск (4.7)

10∙20≥1,25∙115,5

200≥144,4

Условие выполняется, значит, автомат выбран верно.

Пускатель выбираем по условию:

где – номинальный ток пускателя, А;

– расчетный ток нагрузки (номинальный ток двигателя), А.

Принимаем пускатель ПМЕ-212 с (Алиев, 144)

Для питания всех двигателей проектируемого отделения будем использовать медный кабель марки ВВнГ, имеющий три фазные жилы, четвертую – нулевую. Сечение жил кабелей напряжением до 1кВ выбираем по следующим условиям:

1) (4.10)

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

– расчетный ток проводника, А;

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

I_доп ≥ 16,5А

(4.11)

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.

Принимаем кабель марки ВВнГ4(1×2,5)мм² с I_доп=25А из [1, с 80].

Проверяем выбранный кабель по потере напряжения:

(4.11)

где I_р и L_р — расчетный ток и длина линии;

r₀ и x_o — удельное активное и индуктивное сопротивления линий (табл.31 приложения);

cosφ — коэффициент мощности нагрузки линии.

4,5% ≤ 5%, следовательно выбранный кабель проходит по потере напряжения.

Схема оборудования с одним приводным двигателем представлена на рисунке 4.1

Рисунок 4.1- схема оборудования с одним приводным двигателем

Отдельно рассмотрим выбор аппаратуры защиты и управления для приводов барабана (19-24) концентратных вакуум-фильтров. Особенность работы данного электропривода является наобходимость регулирования скорости асинхронного двигателя, что позволяет изменять влажность получаемого концентрата.

С этой делью для управления двигателями используем частотный электропривод фирмы АВВ марки ACS 500. Преимущества такого привода: сокращение расхода электроэнергии на 50%; возможность регулирования скорости двигателя как в диапазоне от близкой к нулю до номинальной, так и выше номинальной; многокрастное увеличение срока службы двигателя и приводимого механизма; мягкий, программируемый пуск двигателя; бесперебойная работа привода и возможность его самозапуска после восстановления питания; сокращение трудозатрат при эксплуатации. Также привод обеспечивает защиту двигателя и кабеля при различных к.з. и перегрузках.

Выбор частотного привода осуществляется по следующему условию:

(4.13)

где – номинальный ток привода, А;

– номинальный ток электродвигателя по условию (4.3), А

Принимаем привод ACS 500 с .

Для защиты данного привода от к.з. на внешних выводах и для возможности выведения в ремонт используем автоматический выключатель, выбор которого осуществляется по условиям:

Принимаем автомат ВА 51-25 с , .

Проверки на кратность тока отсечки по отношению к номинальному току не требуется, посмолько при частном пуске двигателя не создается пусковых токов.

При выборе кабеля, питающего двигатель, также используем только одно условие (4.10), поскольку роль защитного аппарата выполняет сам привод:

Таким образом выбираем кабель ВВГЭ 4(1х2,5)мм² с из[1, c.80].

Проверяем выбраный кабель по потере напряжения по условию (4.12):

1,9% ≤ 5%, следовательно, выбранный кабель проходит по потере напряжения.

Схема защиты и управления двигателями барабанов представлена на рис. 4.2.

Для остальных однодвигательных приводов защитная и коммутационная аппаратура, сечение кабеля выбираем аналогичным способом и результаты расчета сводим в таблицу 4.3.

Таблица 4.3 – Пусковая и защитная аппаратура

Оборудование	Iн, А	Iпуск, А	Тип автомата	IH.A,А	IH.P.,А	Тип пускателя/ контаткотра	Iк.,А	Марка кабеля	, А	∆U, %
1-12 Барабанные в/ф, приводы мешалки	15,6	109,4	ВА 51-25	25	20	ПМЕ-212	25	ВВнГ 4(1х2,5)	25	1,7
13-18 Барабанные в/ф, приводы барабана	14,3	107,3	ВА 51-25	25	20	ПМЕ-212	25	ВВнГ 4(1х2,5)	25	2,1
19-24 Барабанные в/ф, приводы барабана	14,3	107,3	ВА 51-25	25	20	ACS 500	20	ВВнГ 4(1х2,5)	25	1,7
25,26 Пресс-фильтр, привод ткани	10,1	75,7	ВА 51-25	25	12,5	ПМЕ-212	25	ВВнГ 4(1х2,5)	25	1,8
27 Пресс-фильтр, привод мешалки	13,1	85,15	ВА 51-25	25	6,3	ПМЕ-212	10	ВВнГ 4(1х2,5)	25	1,3
28 Насос подачи питания	40,3	282,3	ВА 51-31	100	50	ПМЕ-212	63	ВВнГ 3(1х10)+(1х4)	55	1,7
29, 30 Центрифуга	543,5	3804,5	ВА 51-39	630	630	ACS 800	600	ВВнГ 3(1х185)+(1х95) ВВнГ 3(1х150)+(1х95)	655	2,1
31,32 Приточная установка	20,9	156,8	ВА 51-25	25	25	ПМЕ-212	25	ВВнГ 4(1х2,5)	25	2,3