Практична робота №4. Розрахунок та вибір пуско-захисної апаратури

Мета роботи: Отримати навички у розрахунку, виборі та застосуванні апаратури керування та захисту електрообладнання.

Прилади та обладнання:

1.Апаратура керування та захисту електрообладнання (рубильники, проміжні реле запобіжники, перемикачі, автоматичні вимикачі, теплові реле, реле часу, шляхові вимикачі, електромагнітні пускачі, кнопки керування, спеціальні захисні засоби).

2.Універсальний лабораторний стенд.

3.Комбінований прилад Ц4352.

4.Трифазні асинхронні електродвигуни з КЗ ротором.

5.Лампи розжарювання 220 В.

6.Зۥєднувальні провідники.

Основні теоретичні положення

Вибір пуско-захисної апаратури або апаратури керування та захисту електрообладнання здійснюють, пам’ятаючи насамперед класифікацію такої апаратури. Класифікація здійснюється за кількома ознаками. Так, наприклад, за родом струму апарати класифікують на апарати змінного струму та апарати постійного струму та апарати, які можуть працювати в колах змінного і постійного струмів. За частотою змінного струму – апарати, розраховані на роботу в електромережі з номінальною частотою 50 і (або) 60 Гц та з іншими частотами. За кількістю полюсів – однополюсні та багатополюсні. За кількістю комутаційних положень – двопозиційні та багатопозиційні. За захищеністю від впливу оточуючого середовища – з ступенями захисту ІР00, ІР32, ІР54 і т.д. За кліматичним виконанням і місцем розташування під час експлуатації – апарати, призначені для експлуатації в мікрокліматичному районі з помірним (У), помірним і холодним (УХЛ), тропічним (Т) і т.д. кліматом. За категорією розміщення 1, 2, 3, 4 або 5. За конструктивним виконанням – контактні та безконтактні апарати.

Далі методика розрахунку та вибору пуско-захисної апаратури обов’язково з урахуванням класифікації такої апаратури полягає у наступному:

1. Записують умови задачі. Аналізують розрахунково-монтажну схему силової мережі, записують вихідні дані. Вихідними даними є типи трифазних асинхронних електродвигунів з КЗ ротором, що застосовують в якості електроприводів з відповідними технічними даними: Р_н, кВт; І_н, А; К_і=І_пуск/І_н; І_пуск. Додатковими умовами є умови пуску двигунів та реверсивність чи нереверсивність руху їх приводних валів. Схему зображують згідно з ГОСТами, а дані заносять у таблицю 1.

Таблиця 1

Технічні дані електроприводів - трифазних АД зКЗ ротором

Тип ел\двигуна
Рн,кВт
Ін , А
Кі
Пуск = Кі * Ін, А
Додаткові умови

2. Вибір автоматичного вимикача. Автоматичний вимикач вибирають по кількості полюсів, роду струму, захисту від впливу зовнішнього середовища, типу розчеплювачів і номінальним параметрам мережі, виходячи з умови:

І_н.р. > І_р.л.; І_р.л. =∑І_н.д. ; U_н >U_м. (1)

З довідникової літератури вибираємо автоматичний вимикач та записуємо дані: Тип:______________ Uн.=_____________ Ін.р.= ___________

Межі регулювання: _________________ Ісп.кат.__________

І_сп.кат.=КІ_н.р., (2)

де: І_сп.кат. – каталожне (довідникове) значення сили струму спрацювання розчеплювача,А; К - каталожний (довідниковий) коефіцієнт, що враховує перевантажувальну здатність автоматичного вимикача (кратність струму відсічки). З урахуванням меж регулювання приймаємо значення І_н.р.

Далі слід перевірити обраний автоматичний вимикач на ложні спрацювання. Ложними (помилковими) називають спрацювання автоматичного вимикача на розмикання своїх контактів та відключення електроустановки (-вок) внаслідок тимчасових перевантажень, які є робочими та не призводять до створення аварійної ситуації. Так, наприклад, в режимі пуску трифазних АД з КЗ ротором струм по кожній з трьох фаз живлення електродвигуна перевищує у 5…7 разів чи навіть більше номінальний струм такого електродвигуна, що є робочою короткочасною ситуацією та не повинно викликати спрацювання автоматичного вимикача. Якщо ж все-таки спрацювання автоматичного вимикача у такій ситуації відбувається і двигун відключають, так і не запустившись, то маємо справу із ложним спрацюванням автоматичного вимикача. Зовсім інша річ, коли в результаті тривалого пуску двигун так і не вийшов на відповідні оберти (не запустився) і спрацювання автоматичного вимикача у такій ситуації врятувало його та пуско-захисну апаратуру від аварії.

Помилкових спрацювань не буде, якщо виконується умова:

І_сп.кат. > І_{сп.розр.}, (3)

де: І _{сп.розр.} – розрахункове значення сили струму спрацювання, А.

Визначаємо розрахункове значення сили струму спрацювання, А.

І_{сп.розр.}= 1,25(І_пуск + ”∑І_н.д”), – для регульованих вимикачів (4)

І_{сп.розр.}= 1,5(І_пуск + ”∑І_н.д”), - для нерегульованих вимикачів (5)

де: І_пуск – сума пускових струмів потужних двигунів, які запускаються одночасно; ”∑І_н.д” – сума номінальних струмів працюючих двигунів, які отримують живлення через автоматичний вимикач.

Порівнюємо І_сп.кат. та І _{сп.розр.} Якщо умова (3) виконується, то ложних спрацювань не буде. А якщо умова (3) не виконується, то слід обрати інший автоматичний вимикач та зробити його перевірку.

3. Вибір запобіжника. Запобіжники вибирають за конструктивним виконанням, за номінальними даними мережі та за умовами пуску виходячи з умови:

І_н.в. 0,4І_пуск. - для легких умов пуску; (6)

І_н.в. (0,5…0,6)І_пуск. - для важких умов пуску. (7)

Необхідно визначити величину розрахункової сили струму спрацювання плавкої вставки згідно заданих умов пуску, користуючись довідником вибрати запобіжник та записати його технічні дані – тип; І_н.в., А.

4. Вибір електромагнітного пускача. Пускачі вибирають за наступними правилами:

а) сила номінального струму пускача повинна дорівнювати або бути трохи більшою сили номінального струму електродвигуна

І_ном.п.  І_ном.д. (8)

б) напруга стягуючої котушки повинна дорівнювати напрузі мережі

U_кот. = U_мер. (9)

в) пускач повинен забезпечити нормальні умови комутації:

І_ном.п. І_пуск.д./6 (10)

г) конструктивне виконання та ступінь захисту пускача повинні відповідати умовам зовнішнього середовища;

д) схема зєднань пускача повинна відповідати вимогам схеми керування електродвигунів.

Враховуючи місце встановлення двигуна та пускача та перевірку умов комутації (10) вибрати та записати тип електромагнітного пускача і його параметри.

5 Вибір теплового реле. Вибір теплового реле виконується по типу і номінальним параметрам мережі

І _н.р.  І _н.д. (11)

І _сп.т.е.  І _н.д. (12)

Примітка: І_сп.т.е. вибирається трішечки більшим (на 5…10%) від І_н.д. з урахуванням більш точної настройки за допомогою меж регулювання.

Вибираємо теплове реле для захисту двигуна від перевантажень та записуємо його технічні дані. При необхідності робимо корекцію І_сп.т.е. за рахунок меж регулювання.

Порядок виконання роботи:

1. Ознайомитися з інструкцією до виконання роботи, теоретичними матеріалами по вивченню методики розрахунку та вибору пуско-захисної апаратури, підготувати звіт.

2. Згідно з номером варіанту отримати завдання до практичної роботи, записати умови завдання (рис.1, табл.2).

Рис.1. Схема електрична принципова автоматизації технологічної лінії

3. Розрахувати та вибрати вказану пуско-захисну апаратуру, оформити звіт.

Підготуйтеся до захисту звіту з лабораторної роботи. Дайте відповіді на контрольні питання.

Контрольні питання:

1. Поясніть розрахунок та вибір пуско-захисної апаратури: автоматичних вимикачів, магнітних пускачів, теплових реле, запобіжників.

2. Як додаткові умови необхідно враховувати при виборі пуско-захисної апаратури?

3. Що розуміють під "межами регулювання " автоматичних вимикачів та теплових реле?

4.Що таке "ложне спрацювання" автоматичного вимикача ?

5.Яким чином умови пуску електродвигунів слід враховувати при виборі пуско-захисної апаратури?

Література: [ 6 ] , с.104 – 149.

Завдання на самостійну роботу: оформити звіт, вивчити теорію, дати відповіді на контрольні питання.

Таблиця 2

Дані для розвязання завдання

№ вар.	М1	М2	М3	М4	М5	Додаткові умови
1	АИР160S2У3	АИР132S6У3	АИР80A2БСУ2	АИР80В6У3	АИР112М6У3	Пуск легкий
2	АИР132М2У3	АИР160М8У3	АИР80В2БСУ2	АИР80S6У3	АИР80В6У3	пускачі
3	АИР112М2У3	АИР180М8У3	АИР90L2БСУ2	АИР100L6У3	АИР80М6У3	нереверсивні
4	АИР100S2У3	АИР100S4У3	АИР100S2БСУ2	АИР112МВ6У3	АИР225М4У3	теж
5	АИР100L2У3	АИР200М8У3	АИР100L2БСУ2	АИР112МА6У3	АИР100L6У3	теж
6	АИР180S4У4	АИР112М4У3	АИР80А4БСУ2	АИР132S6У3	АИР160М8У3	теж
7	АИР160М4У3	АИР132S4У3	АИР80В4БСУ2	АИР132М4У3	АИР200L4У3	теж
8	АИР160S4У3	АИР132М4У3	АИР90L4БСУ2	АИР160Р6У3	АИР250М8У3	теж
9	АИР132М4У3	АИР160S4У3	АИР100S4БСУ2	АИР160М6У3	АИР80В6У3	теж
10	АИР132S4У3	АИР90L2У3	АИР100L4БСУ2	АИР180М6У3	АИР112МАУ3	Пуск легкий
11	АИР112М4У3	АИР100S2У3	АИР80А6БСУ2	АИР132М2У3	АИР160S6У3	пускачі
12	АИР100S4У3	АИР100L2У3	АИР80В6БСУ2	АИР160S2У3	АИР225М4У3	КМ1,КМ4
13	АИР100L4У3	АИР112М2У3	АИР90L6БСУ2	АИР160М2У3	АИР250М8У3	реверсивні
14	АИР90L4У3	АИР132М2У3	АИР100L6БСУ2	АИР180S2У3	АИР225S8У3	теж
15	АИР80L4У3	АИР200М8У3	АИР80А8БСУ2	АИР180М2У3	АИР280М6У3	теж
16	АИР250S8У3	АИР180М8У3	АИР80В8БСУ2	АИР112М4У3	АИР250М8У3	ПускМ1важкий
17	АИР225М8У3	АИР160М8У3	АИР90А8БСУ2	АИР132S4У3	АИР200L6У3	Інш. Двиг.
18	АИР200L8У3	АИР160S8У3	АИР90LВ8БСУ2	АИР132М4У3	АИР280М6У3	Легкий,пускачі
19	АИР200М8У3	АИР132М8У3	АИР100L8БСУ2	АИР160S4У3	АИР225М4У3	нереверсивні
20	АИР180М8У3	АИР90L6У3	АИР80А2БСУ2	АИР160М8У3	АИР250М8У3	теж
21	АИР 160М8У3	АИР250S6У3	АИР80В2БСУ2	АИР180М8У3	АИР280М6У3	теж
22	АИР160S8У3	АИР132S6У3	АИР1004БСУ2	АИР200М8У3	АИР250М8У3	теж
23	АИР132М8У3	АИР180М6У3	АИР100S2БСУ2	АИР200L8У3	АИР225М8У3	Пуск легкий
24	АИР132S8У3	АИР80В6У3	АИР100L2БСУ2	АИР225М8У3	АИР80В6У3	Пускачі реверс.
25	АИР112М8У3	АИР160М6У3	АИР100L8БСУ2	АИР250S8У3	АИР90L2У3	теж
26	АИР90L8У3	АИР132М8У3	АИР200L4У3	АИР160S8У3	АИР112МВ8У3	Пуск М4 важк.
27	АИР100S4У3	АИР160S8У3	АИР225М8У3	АИР132М8У3	АИР100S4У3	КМ4 реверсивн
28	АИР112МА8У3	АИР160М8У3	АИР250S8У3	АИР200М2У3	АИР90L4У3	Інші пуск легк.
29	АИР112М8У3	АИР180М2У3	АИР250М8У3	АИР132М8У3	АИР112М4У3	нереверсивні
30	АИР132S4У3	АИР200М8У3	АИР280S8У3	АИР90LВ8У3	АИР80В6У3	теж
31	АИР160S4У3	АИР90В8У3	АИР132М8У3	АИР225М8У3	АИР100L4У3	теж
32	АИР80В6У3	АИР132S8У3	АИР160М4У3	АИР280S6У3	АИР112М2У3	теж