1.4 Принципиальная электрическая схема автоматического управления компрессорной установкой

В главных цепях двигателей M l и М2 компрессоров установлены автоматы В1 и В2 с комбинированными расцепителями (максимальным и тепловым). Цепи управления питаются через однополюсный автомат ВЗ с максимальным расцепителем. Управление компрессорами может быть автоматическим и ручным. Выбор способа управления производится с помощью ключей управления КУ1 и. КУ2, контакты которых находятся в цепях катушек магнитных пускателей К1й К2. При ручном управлении включение и отключение магнитных пускателей производится непосредственно ключами КУ1 и КУ2. При автоматическом управлении пускатели включаются с помощью промежуточных реле: РП1 — для первого компрессора и РП2 — для второго. Очередность включения компрессоров при падении давления устанавливается средством переключателя режимов ПР. При автоматическом управлении переключатель ПР устанавливается в положение M1 , т. е. первый компрессор включается первым. Предположим, что ресиверы наполнены сжатым воздухом* давление соответствует верхнему пределу И оба компрессора не работают. В результате потребления воздуха давление в ресиверах будет падать. Когда оно достигнет минимального значения, установленного для пуска одного первого компрессора, контакт манометра Л/Ш замкнется {Н— нижний предел). Сработает реле РЛ1, которое своим контактом включит магнитный пускатель К1 пер

Глава 2. Расчет и выбор электропривода и электрического оборудования компрессорной установки

2.1. Расчёт электропривода и электрооборудования компрессорной установки

При выборе мощности двигателя для компрессора, как и для всех механизмов с продолжительным режимом работы и постоянной нагрузкой, требуемую мощность Р двигателя находят по мощности на валу механизма с учётом потерь в промежуточном звене механической передачи.

В зависимости от назначения, мощности и характера производства, где установлены механизмы этой группы, они могут требовать или небольшого, но постоянного подрегулирования производительности при отклонении параметров воздуха от заданных значений, или же регулирования производительности в широких пределах.

Мощность двигателя (кВт) рассчитывается по формуле:

(1)

где К_з - коэффициент запаса, К_з=1,1-1,2;

Q - производительность компрессора, 0,014 м³/с;

А - работа, затрачиваема на сжатие 1м³ воздуха до заданных рабочих давлений, 179000 Дж/м³;

η_к - КПД компрессора, 0,7 %;

η_п - КПД передачи, 0,9 %.

По справочнику выбираю двигатель типа АИР100L4У3 мощностью Р = 4,0 (кВт); номинальный ток I = 9 (А); частотой f = 50 (Гц); частотой вращения n = 1410 (об/мин);  = 85%; соs  = 0,84; коэффициент пуска К_пуск = 7,0.

Таблица 1 - Технические данные электродвигателя

Марка двигателя	Р кВт	Iном А	КПД%	cos 	Кпуск	n об/мин
АИР100L4У3	4,0	9	85	0,84	7,0	1410

Расчет и выбор магнитных пускателей

Магнитный пускатель предназначен для длительного включения и отключения потребителей электроэнергии.

Контакторы и магнитные пускатели обеспечивают оперативные переключения электрических цепей с частотой до 1200 включений в час. Эти качества сделали их незаменимыми при управлении электродвигателями постоянного и переменного тока.

Пускатели осуществляют пуск, остановку, реверс, а также нулевую защиту и защиту электродвигателей от перегрузок встроенными тепловыми реле.

Такие пускатели автоматически отключают двигатели при снижении напряжения на 50...60% номинального и при перегрузках (если имеется тепловое реле).

Расчет и выбор магнитного пускателя осуществляется по 2 условиям:

Условие 1. Сила номинального тока пускателя должна быть равна или несколько больше силы номинального тока потребителя (двигателя):

Iном.п.  Iном.дв Iном.п = 25 А 25  9 А

(2)

Условие 2. Сила номинального тока пускателя должна быть равна или больше шестой части силы пускового тока двигателя:

Iном.п.  Iном.дв / 6 Iном.п  63 / 6 = 10,5 А 25  10,5 А

(3)

где I_ном.п. – номинальный ток магнитного пускателя, А;

I_ном.дв. – номинальный ток двигателя, 9 А;

I_пуск= I_ном * К_пуск = 9 * 7,0 = 63 А – пусковой ток двигателя, А.

Как видно пускатель 2 величины условиям коммутации удовлетворяет. Выбираю пускатель ПМЛ-2220-25А. Магнитный пускатель ПМЛ-2220-25А второй величины, нереверсивный с реле, с кнопками «Пуск» и «Стоп».

Таблица 2 - Технические данные магнитного пускателя

Тип пускателя	Iном.п. А	Iном.дв. А	Iпуск.дв. А
ПМЛ-2220-25А	25	9	63

Расчет и выбор тепловых реле.

Тепловые реле предназначены для отключения электроэнергии при протекании через них тока выше допустимой нормы в течении определенного времени.

Защита от перегрузок осуществляется при помощи следующих тепловых реле трехфазных типа LR.

Выбор и настройку тепловых реле производят в следующем порядке:

1) Среднее значение силы тока теплового элемента реле должно быть равно или немного больше номинального тока защищаемого двигателя:

Iср.т.э.  Iн.дв 9,5  9 А

(4)

где I_ср.т.э. = 9,5 А – среднее значение силы тока теплового элемента реле;

I_н.дв = 9 А – номинальный ток двигателя.

Выбираю тепловое реле LR2K0316 с номинальным током реле 12 А. Регулятор реле устанавливаю на значение 10 А (предел регулирования данного реле 8 - 11,5 А).

Таблица 3 - Технические данные тепловых реле

Тип реле	Iн.реле А	Iср.т.э. А	Предел регулирования реле, А
LR2K0316	12	9,5	8 - 11,5

Расчет и выбор автоматического выключателя.

Выбираю автоматический выключатель в следующем порядке:

Произвожу расчет и выбор теплового (номинального) расцепителя по формуле:

Iтр.  К * (Iн + I) Iтр.  0,85 * (20 + 3) = 19,55 А

(5)

где I_тр. - ток силового расцепителя, А;

_Iн = I_н1 + I_н2 = 9 + 11 = 20 – сумма номинальных (расчетных) токов группы силовых потребителей, А;

I= 3 А - ток в цепи управления, А;

К = 0,85 – коэффициент учитывающий разброс теплового расцепителя.

Выбираю автоматический выключатель АЕ–2036Р с номинальным током автомата I_н.а. = 25 А, напряжением U = 380 В, номинальным током теплового расцепителя I_т.р. = 20 А, пределом регулирования тока установки расцепителя (0,9 - 1,15) I_н, кратности тока срабатывания электромагнитного расцепителя 12 I_н..

Произвожу расчет и выбор электромагнитного расцепителя по формуле:

Iэ.р. = 1,25 (Iп. + Iн.) Iэ.р. = 1,25 (82,5 + 9) = 114 А

(6)

где I_п. = I_ном. × К_пуск = 11 *7.5 = 82,5 А – пусковой ток двигателя;

I_н = I_н2 = 9 А – сумма номинальных (расчетных) токов остальных потребителей.

Проверяю автомат на возможность ложных срабатываний при пуске двигателя (потребителя):

Iэ.р.  Iэ.р.кат 114  240 А

(7)

где I_э.р.кат. – ток срабатывания электромагнитного расцепителя по каталогу рассчитывается по формуле:

Iэ.р.кат. = 12 * Iт.р. Iэ.р.кат. = 12 * 20 = 240 А

(8)

Так как I_{э.р.кат.}  I_э.р., то ложных срабатываний при пуске не будет, следовательно автоматический выключатель выбран правильно.

Таблица 4 – Технические данные автоматических выключателей

Марка автоматического выключателя	Iном. авт А	Iном.т.р. А	Iэ.р. А	Iэ.р.кат. А
АЕ–2036Р	25	20	114	240

Расчет и выбор провода к электродвигателю.

Сечение проводов и кабелей определяется по двум условиям:

Условие 1. По условию нагрева длительным расчетным током

Iдоп.  Iр Iдоп.  9 А

(9)

_.

где I_р. = 9 А - расчетный ток двигателя;

I_доп. - допустимый ток провода, А.

Условие 2. По условию соответствия аппарата защиты

Iдоп.  Кз. * Iср.т.э Iдоп.  9,5 * 1,25 = 11,6 А

(10)

где I_ср.т.э. = 9,5 А – ток аппарата защиты (среднее значение силы тока теплового расцепителя), А;

К_з. = 1,25 – коэффициент запаса.

Согласно ПУЭ сечение проводов определяемые по второму условию можно принимать на одну ступень меньше.

Пользуясь таблицей ПУЭ и определяя сечение провода по двум условиям, окончательно выбираю установочный провод ПВ (провод с однопроволочной медной жилой в поливинилхлоридной изоляции) сечением 1,5 мм², с допустимой токовой нагрузкой 17 А. Для электрического питания двигателя выбираю 3 провода ПВ в трубке ПХВ диаметром 12 мм.

Таблица 5 - Технические данные провода

Марка провода	Ток аппаратов защиты, А	Сечение провода мм2	Номинальный ток двигателя, А	Способ прокладки
ПВ	8,5	1.5	9	Трубка ПХВ  12

Расчет и выбор вводного кабеля к компрессору.

Сечение проводов и кабелей определяется по двум условиям:

Условие 1. По условию нагрева длительным расчетным током

Iдоп.  Iр Iдоп.  20 А

(11)

где I_р = 20 А – расчетный ток электродвигателя.

Условие 2. По условию соответствия аппарата защиты

Iдоп.  Кз * Iз Iдоп.  20,5 *1,25 = 25,63 А

(12)

где I_з = 20,5 А – ток аппарата защиты (номинальный ток теплового расцепителя), А;

К_з = 1,25 – коэффициент запаса.

Пользуясь таблицей ПУЭ выбираю кабель марки ВВГнг (трехжильный с медными жилами, изоляцией из ПВХ, оболочкой из ПВХ пониженной горючести) сечением жилы 2,5 мм² с допустимой токовой нагрузкой 27 A.

Таблица 6 – Технические данные вводного провода к компрессору

Марка провода	Ток аппаратов защиты, А	Сечение провода мм2	Номинальный ток двигателя, А	Способ прокладки
ВВГнг	20,5	2,5	20	Трубка ПХВ  12

Расчет и выбор предохранителей.

Предохранитель выбирается по току плавкой вставки которая находиться:

Iвст  Iпуск /  Iвст = 2,3 / 2,5 = 0,93 А

(13)

где I_пуск – пусковой ток элементов, 2,3 А;

 = 2,5 – поправочный коэффициент.

Выбираю предохранитель ПРС - 6 с плавкой вставкой на 1А.

Таблица 7 – Технические данные предохранителя

Тип предохрани-теля	Iпат. А	Iпл.вст. А	Uном. В	Исполнение	Разрывная способность, кА
ПРС – 6	6,3	1	380	пробный резьбовой	2