2. Выбор защитной аппаратуры и проводников к приемникам

В эксплуатации электрической сети возможны нарушения нормального режима еѐ работы: перегрузки, короткие замыкания, при которых ток в проводниках резко возрастает. Поэтому электрические сети должны быть надѐжно защищены от аварийных режимов.

Для защиты сетей применяют плавкие предохранители, автоматические выключатели.

В дипломном проекте будем применять автоматические воздушные выключатели.

Покажем выбор автоматического воздушного выключателя и сечения проводника на примере однодвигательного приѐмника под номером 23.

Выбор автоматического воздушного выключателя осуществляем по условию:

I_ном.р. ≥ I_ном. , (46)

где I_ном.р. – номинальный ток теплового расцепителя, А.

I_ном.р. ≥ 27,68 А

Выбираем автоматический воздушный выключатель серии ВА51-31 с

Iном.в. = 100 А, Iном.р.=31,5 А.

Выбранный выключатель проверяем по току срабатывания электромагнитного расцепителя I_ср.э.р., А, по условию:

Iср.э.р. ≥ 1,25 Iп , (47)

где I_ср.э.р. – ток срабатывания электромагнитного расцепителя, А; I_п – пусковой ток двигателя, А.

Определяем пусковой ток I_п , А, по формуле:

I_п =I_ном·(I_п /I_ном), (48)

где (I_п /I_ном) – кратность пуска, о.е.

I_п =27,68·7,0=193,76 А

1,25·I_п = 1,25·193,76=242,2 А

Определяем ток срабатывания электромагнитного расцепителя I_ср.э.р. , А, по формуле:

I_ср.э.р. = К_отс. · I_ном.р. , (49)

где К_отс. – кратность тока отсечки по отношению к I_ном.р., о.е.

Для автоматических воздушных выключателей марки ВА51-31 К_отс =10 о.е.

Iср.э.р. = 10 ·31,5=315 А

По условию (47):

315 А > 242,2 А

Значит автоматический воздушный выключатель выбран правильно. Сечение провода выбираем по двум условиям:

I_доп ≥ I_ном /К_попр., (50)

I_доп ≥К_защ ∙I_ном.р. /К_попр , (51)

где I_доп – длительно допустимый ток для стандартного сечения провода, А; К_защ – коэффициент защиты, А, так как защищаем приѐмники от короткого замыкания, принимаем К_защ=1,0 о.е.;

К_попр –поправочный коэффициент для условий прокладки проводов, о.е. Посколько температура окружающей среды не указана в задании, то принимаем t_ср=+25 ^ОС, тогда К_попр =1,0 о.е.

I_доп ≥27,68/1,0=27,68 А

I_доп ≥1∙31,5/1,0=31,5 А

Выбираем провод марки АПВ-3(16)+13 с I_доп= 32 А.

Для остальных однодвигательных приемников расчет аналогичен.

Выбор защитной аппаратуры и проводов к многодвигательному приемнику покажем на примере электроприѐмника под номером 26 по плану (станок токарно-винторезный 1М63, К_и=0,14, cosφ=0,5, tgφ=1,73).

Выбор автоматического воздушного выключателя производим по следующему условию:

Iном.р. ≥ Iр , (52)

где I_р – расчетный ток электроприемника, А.

Расчѐтный ток электроприѐмника определяем методом расчетных коэффициентов.

Определяем эффективное число электроприемников по формуле (28):

n_э=(11,00+2,20+0,37)²/(11,00²+2,20²+0,37²)=1,46

Принимаем значение n_э =1.

Находим расчетный коэффициент из выражения (30) :

К_р=f(1;0,14)=5,86 о.е.

Определяем расчетную активную мощность Р_р , кВт, по формуле (31) :

P_p=5,86∙0,14∙(11,00+2,20+0,37)=11,13 кВт

Определяем расчетную реактивную мощность Q_р , квар, т.к. n_э=1<10, то расчет производим по формуле:

Q_р=1,1∙К_и ∙∑Р_номi∙tg (53)

Q_p=1,1∙0,14∙(11,00+2,20+0,37) ∙1,73=3,61 квар

Определяем полную расчетную мощность S_р , кВА, по формуле:

Sр (54)

Определяем расчетный ток приѐмника I_р, А, по формуле:

I_р=S_р /( ∙U_ном) (55)

I_р=11,70/(1,73∙0,4)=16,90 А

По условию (52):

I_ном.р. ≥16,90 А

Выбираем автоматический воздушный выключатель ВА51-31 с

Iном.в.=100 А, Iном.р.=20 А.

Выбранный выключатель проверяем по току срабатывания электромагнитного расцепителя I_ср.э.р. , А, по условию:

Iср.э.р. ≥ 1,25(I'п+I'ном ), (56)

где I'_п - пусковой ток наибольшего электродвигателя, А;

I'_ном – сумма номинальных токов остальных электродвигателей, А.

Определяем пусковой ток I'_п , А, наибольшего по мощности двигателя по формуле (46), а также остальных электродвигателей, номинальные токи берѐм из таблицы 4 :

I'_n=20,86∙5,5=135,59 А

I_n2=4,9∙6,0=29,40 А

I_n3=0,93∙5,0=4,65 А

Определим сумму номинальных токов оставшихся электродвигателей I'_ном А, по формуле:

I'ном = Iном2+Iном3 (57)

I'_ном =4,90+0,93=5,83 А

По условию (56):

I_ср.э.р.≥1,25(135,59 +5,83)=176,77 А

По формуле (49):

Iср.э.р. = 10 ·20=200 А

По условию (56):

200 А >176,77 А

Значит автоматический воздушный выключатель выбран правильно.

Определяем критическое значение тока по формуле :

I_кр= I'_n + I'_ном (58)

I_кр=135,59+5,83=141,42 А

Выбор сечения проводника производим по следующим условиям:

I_доп ≥ I_р /K_попр., (59)

I_доп ≥К_защ ∙I_ном.р. /К_попр. , (60)

I_доп ≥ 16,90 /1,0 =16,90 А

I_доп ≥1∙20/1,0=20 А

Выбираем провод марки АПВ-3(13)+12,5 с I_доп = 22 А.

Для остальных многодвигательных приемников расчет аналогичен, данные заносим в таблицы 6,7.

Таблица 6

Поз. обозначение	Pном., кBт	Iном., А	Iп.’, А	Iкр., А	Ки , о.е.	сosφ., о.е	tgφ., о.е	nэ , o.e.	Кр., ое.
1;6;11;44;49	15,00	27,68	193,76	196,18	0,14	0,50	1,73	1	5,86
	0,75	1,76	9,32
	0,25	0,66	3,30
21;12;45;50;2	5,50	10,99	76,93	80,67	0,14	0,50	1,73	1	5,86
	1,50	3,45	18,97
	0,09	0,29	1,30
3;8;26;36;46	11,00	20,86	135,59	141,42	0,14	0,50	1,73	1	5,86
	2,20	4,90	29,40
	0,37	0,93	4,65
4;9;27;37;47	7,50	15,71	109,97	112,55	0,14	0,50	1,73	1	5,86
	1,10	2,58	13,41
5;10;28;40;48	7,50	15,71	109,97	110,34	0,14	0,50	1,73	1	5,86
	0,12	0,37	1,66
15;21;31;39;54	5,50	10,99	76,93	82,76	0,14	0,50	1,73	1	5,86
	2,20	4,90	29,40
	0,37	0,93	4,65
16;22;32;41;51	15,00	27,68	193,76	194,13	0,25	0,65	1,17	1	3,33
	0,12	0,37	1,66
19;25;34;42;53	2,20	4,90	29,40	29.40	0,14	0,50	1,73	-	-
14;20;35;52	5,50	10,99	76,93	77,86	0,14	0,50	1,73	1	5,86
	0,37	0,93	4,65
18;24;38;43	4,00	8,04	52,26	52,26	0,14	0,50	1,73	-	-
17;23;33	15,00	27,68	193,76	193,76	0,25	0,65	1,17	-	-
13;30;55	4,00	8,04	52,26	52,26	0,80	0,85	0,62	-	-
29	15,00	27,68	193,76	193,76	0,80	0,85	0,62	-	-

Продолжение таблицы 6

Поз. обозначение		Нагрузка расчѐтная
	Рр , кВт	Qр , квар	Sр , кВА	Iр , А
1;6;11;44;49	15,00	4,26	15,59	22,53
21;12;45;50;2	5,81	1,88	6,10	8,81
3;8;26;36;46	11,13	3,65	11,70	16,90
4;9;27;37;47	7,50	2,29	7,84	11,32
5;10;28;40;48	7,50	2,03	7,76	11,21
15;21;31;39;54	6,60	2,15	6,94	10,03
16;22;32;41;51	15,00	4,86	15,76	22,77
19;25;34;42;53	-	-	-	4,90
14;20;35;52	5,50	1,56	5,71	8,25
18;24;38;43	-	-	-	8,04
17;23;33	-	-	-	27,68
13;30;55	-	-	-	8,04
29	-	-	-	27,68

Таблица 7

Поз.обозначе ние	Аппарат защиты				Ответвление
	Тип	Iном.в. , А	Iном.р. , А	Марка провода	Сечение, мм2	Iдоп., А	Диаметр трубы, мм
1;6;11;44;49	ВА 51-31	100	25,0	АПВ	3(1х4)+1х2,5	28	15
21;12;45;50;2	ВА 51-31	100	10,0	АПВ	4(1х2,5)	19	15
3;8;26;36;46	ВА 51-31	100	20,0	АПВ	3(1х3)+1х2,5	22	15
4;9;27;37;47	ВА 51-31	100	12,5	АПВ	4(1х2,5)	19	15
5;10;28;40;48	ВА 51-31	100	12,5	АПВ	4(1х2,5)	19	15
15;21;31;39;54	ВА 51-31	100	12,5	АПВ	4(1х2,5)	19	15
16;22;32;41;51	ВА 51-31	100	25,0	АПВ	3(1х4)+1х2,5	28	15
19;25;34;42;53	ВА 51-31	100	6,3	АПВ	4(1х2,5)	19	15
14;20;35;52	ВА 51-31	100	10,0	АПВ	4(1х2,5)	19	15
18;24;38;43	ВА 51-31	100	10,0	АПВ	4(1х2,5)	19	15
17;23;33	ВА 51-31	100	31,5	АПВ	3(1х6)+1х3	32	20
13;30;55	ВА 51-31	100	10,0	АПВ	4(1х2,5)	19	15
29	ВА 51-31	100	31,5	АПВ	3(1х6)+1х3	32	20