3 Выбор электродвигателей, пусковых и защитных аппаратов

3.1 Выбор электродвигателей

Электродвигатели для привода производственных механизмов выбираются по напряжению, режиму работы, частоте вращения и условиям окружающей среды [2, с. 150].

Электродвигатели необходимо выбирать таким образом, чтобы его номинальная мощность Р_н.д. соответствовала мощности приводного механизма P_мех, т.е.

Р_н.д.≥P_мех, (3.1)

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

Р_н.д. = 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 АИ.

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= 7,5 кВт.

P_н.д.≥P_мех (3.1)

P_н.д.≥2,1

Выбираем двигатель типа АИР132S4 c P_н.д.=7,5 кВт; n=1500 об/мин; cosφ=0,86; η=87,5%; К_п=I_пуск/I_ном=7,5.

Таблица 3.1 – Выбор электродвигателей станков и пресса

№ стан-ка	Наименование станка	Рст., кВт	Pн.д.,, кВт	Марка двигателя	n, об/ мин	cosφ	η	Кп
1	Токарные станки Ки=0,12 cosφ=0,4	7,3	7,5	АИР132S4	1500	0,86	87,5	7,5
2		5,5	5,5	АИР112M4	1500	0,86	85,5	7
3		10,0	11	АИР132M4	1500	0,87	87,5	7,5
4	Шлифовальные станки Ки=0,13 cosφ=0,5	4,2	5,5	АИР112M4	1500	0,86	85,5	7
5		7,0	7,5	АИР132S4	1500	0,86	87,5	7,5
6		5,2	5,5	АИР112M4	1500	0,86	85,5	7
7	Сверлильные станки Ки=0,14 cosφ=0,5	3,0	3	АИР100S4	1500	0,83	82	7
8		4,9	5,5	АИР112M4	1500	0,86	85,5	7
9		7,3	5,5	АИР132S4	1500	0,86	87,5	7,5
10		8,0	11	АИР132M4	1500	0,87	87,5	7,5
11	Фрезерные станки Ки=0,12 cosφ=0,5	4,4	5,5	АИР112M4	1500	0,86	85,5	7
12		10,2	11	АИР132M4	1500	0,87	87,5	7,5
13		25-3-х	3х11	АИР132М4	1500	0,87	87,5	7,5
14		5,3	5,5	АИР112M4	1500	0,86	85,5	7
15	Токарно-винторезные станки Ки=0,12 cosφ=0,5	7,0	7,5	АИР132S4	1500	0,86	87,5	7,5
16		18	18,5	АИР160М4	1500	0,89	90,5	7
17		20	22	АИР180S4	1500	0,87	90,5	7
18	Обдирочно-шлифовальные станки Ки=0,17 cosφ=0,65	25	30	АИР180М4	1500	0,87	92	7
19		30	30	АИР180M4	1500	0,87	92	7
20		35	37	АИР200M4	1500	0,89	92,5	7,5
22	Пресс Ки=0,17 cosφ=0,65	180	200	АИР315M4	1500	0,92	94	5,5

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 АИР132S4 с P_н.д.=7,5 кВт, n=1500 об/мин, cosφ=0,86, η= 87,5%, К_п= =I_пуск/I_ном=7,5.

Номинальный ток электродвигателя в А:

, (3.3)

где — номинальная мощность двигателя, кВт;

— номинальное напряжение, В;

— КПД при номинальной нагрузке;

— номинальный коэффициент мощности.

Пусковой ток двигателя:

, (3.4)

где — кратность пускового тока по отношению к .

Производим выбор автоматического выключателя по следующим условиям:

(3.5)

где – номинальный ток автомата, А;

– номинальный ток расцепителя автомата, А.

А; А;

Выбираем автомаи марки ВА 51-25 с =25А, =16 А [1, с 60].

Проверяем выбранный автомат по условию срабатывания:

; (3.6)

; (3.7)

;

(верно);

Принимаем коэффициент отсечки автомата = 7;

Выбор магнитного пускателя производим по следующим условиям:

, (3.8)

где – номинальный ток пускателя, А;

– номинальный ток двигателя, А;

А;

Принимаем магнитный пускатель типа ПМЕ-211 с =25 А [2, с 143].

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

1. , (3.9)

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

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

;

А;

2. , (3.10)

где – номинальный ток или ток срабатывания защитного аппарата;

– кратность длительно допустимого тока кабеля по отношению к номи­нальному току или току срабатывания защитного аппарата , прини­маем =1.

А;

Принимаем кабель марки АВВГ(4х2,5) мм² с =19 А [1, с 65]

Схема станка с одним приводным двигателем представлена на рисунке 3.1

;

Рисунок 3.1 – Схема одноприводного станка

Рассмотрим трехдвигательный привод на примере фрезерного станка №13, имеющего двигатель АИР132M4 с P_н.д.=11 кВт, n=1500 об/мин, cosφ=0,87, η= 87,5%, К_п =I_пуск/I_ном=7,5.

Произведем выбор вышеперечисленной аппаратуры:

Номинальный ток электродвигателя определяем по формуле (3.3):

А;

Пусковой ток электродвигателя (3.4):

А;

Расчетный ток группы, определяется как сумма номинальных токов:

А;

Пиковый ток группы:

А;

Выбираем автомат по условию (3.5):

; ;

А; А;

Выбираем автомат ВА51-25 с А, А [1, с 60].

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

;

;

;

(верно);

Принимаем коэффициент отсечки автомата К_отс=7.

Выбираем магнитный пускательпо условию (3.8):

;

А;

Принимаем магнитный пускатель ПМЕ-211 с А [2, с 144].

Выбираем питающий кабель по условиям (3.9), (3.10):

;

А;

;

А;

Выбираем кабель марки АВВГ(4х4мм² с =27 А.

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

Рисунок 3.2 – Схема трехприводного станка

Производим расчет защиты сварочного трансформатора (Рисунок 3.3)

Паспортная активная мощность сварочного трансформатора:

, (3.11)

где – мощность сварочного трансформатора;

cosφ – коэффициент мощности сварочного трансформатора;

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

, (3.12)

где ПВ – продолжительность включения;

кВ∙А;

Номинальный ток сварочного трансформатора:

; (3.13)

где – номинальная мощность сварочного транчформатора, кВ∙А;

– номинальное напряжение сети, кВ.

А;

Пиковый ток сварочного трансформатора принимаем равный трехкратному номинальному:

; (3.14)

А;

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

, (3.15)

где – номинальный ток плавкой вставки предохранителя, А;

;

;

А;

Выбираем предохранитель ПН2-100 с А [1, с59].

Выбираем силовой ящик для сварочного трансформатора ЯБПВУ – 1м с номинальным током аппарата А и током предохранителя А.

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

; (3.16)

; (3.17)

; ;

А; А;

Выбираем кабель марки АВВГ(3х10)+(1х6) мм² с =42 А [1, с 65].

Выбор автоматического выключателя производится по следующим условиям:

; ;

; ;

А; А;

Выбираем автомаи марки ВА 51-31 с =100А, =40 А [1, с 60].

Выбранный автомат проверяем по условию срабатывания:

;

;

;

(верно);

Принимаем коэффициент отсечки автомата = 7;

Рисунок 3.3 – Схема защиты сварочного трансформатора

Произведем расчет защитной и питающей аппаратуры для пресса:

Рассчитаем номинальный ток двигателя пресса по формуле (3.3):

А;

Пиковый ток по формуле (3.4):

А;

Выбираем автомат по условиям (3.5):

; ;

А; А;

Выбираем автомат ВА51-37 с А, А [1, с 60].

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

;

;

;

(верно);

Принимаем коэффициент отсечки автомата = 10;

Производим выбор контактора по условию:

; (3.18)

А;

Принимаем контактор КТ6000 с А [2, с 143].

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

;

А;

;

А;

Выбираем кабели марки 2хАВВГ(3х120)+(1х70) мм² с =220А;

Рисунок 3.4 – Схема защиты пресса

Таблица 3.2 – Выбор защитной аппаратуры

№ стан- КА	Автоматический выклю­чатель				Пускатель			Марка кабеля		, А
	Тип	, А	, А	Тип		, А
1, 5, 9, 15	ВА 51-25	25	16	ПМЕ-211		25	АВВГ(4х2,5) мм2		19
2, 4, 6, 8, 11, 14	ВА 51-25	25	12,5	ПМЕ-211		25	АВВГ(4х2,5) мм2		19
3, 10, 12	ВА 51-25	25	25	ПМЕ-211		25	АВВГ(4х4) мм2		27
7	ВА 51-25	25	8	ПМЕ-111		40	АВВГ(4х2,5) мм2		19
17	ВА 51-31	100	50	ПАЕ-411		63	АВВГ(4х16) мм2		55
18, 19	ВА 51-31	100	63	ПАЕ-411		63	АВВГ(4х25) мм2		70
16	ВА 51-31	100	40	ПАЕ-311		40	АВВГ(4х16) мм2		55
20	ВА 51-31	100	80	ПАЕ-511		110	АВВГ(4х35) мм2		85
22	ВА 51-37	400	400	КТ 6000		400	2хАВВГ(3х120)+(1х70)		240
13	ВА-51-25	25	25	ПМЕ-211		25	3хАВВГ(4х4)		85
21	ВА-51-31	100	40				АВВГ(3х10)+(1х6)		42