Электрические и электронные аппараты. Методические указания к курсовой работе для студентов по направлению подготовки 140400 «Электроэнергетика и элек

Рис. 3 Схема электроснабжения приемников электрической энергии

Всхему включены два шкафа, ШC и ШР, предназначенные для приема и распределения электрической энергии, коммутационные аппараты и защиты от опасных режимов работы.

Всхеме используются следующие обозначения:

-ШС - шкаф силовой;

21

-ШР - шкаф распределительный;

-QS - рубильник;

-FU - предохранитель;

-QFI - выключатель автоматический, вводной;

-QF2 - QF6 - выключатели автоматические, линейные;

-KMI - КМ7 магнитные пускатели (КМ5 - контактор);

-HL - лампы накаливания;

-R - Нагревательные элементы;

-КК1 - ККЗ - реле тепловые;

-МI - МЗ - асинхронные двигатели.

5.Выбор типов электродвигателей, ламп накаливания и марки нагревательных элементов. Расчет номинальных токов низковольтных

потребителей электрической энергии

По данным мощностям и числу оборотов электродвигателей из справочника выбираем типы электродвигателей серии 4А:

- электродвигатель M1: по исходной номинальной мощности и номинальной частоте вращения выбран тип 4A780A2У3. Для выбранного двигателя из справочника выписываются паспортные данные:

Pн = 1,5 кВт - номинальная мощность;

nо = 3000 об/мин – синхронная частота вращения; sн = 5 % – номинальное скольжение;

н = 80 % - номинальный кпд;

сosφ = 0,85 - номинальный коэффициент мощности;

Мmax/Мн = 2,2 - кратность максимального момента;

Мn/Мн = 2 - кратность пускового момента;

Мmin/Мн = 1,2 - кратность минимального момента;

Іn/Ін = 6,5 - кратность пускового тока;

22

- электродвигатель M2: по исходной номинальной мощности и номинальной частоте вращения выбран тип 4А160S2У3. Для выбранного двигателя из справочника выписываются паспортные данные:

Pн = 15 кВт - номинальная мощность;

nо = 3000 об/мин – синхронная частота вращения; sн = 2,3 % – номинальное скольжение;

н = 88 % - номинальный кпд;

сosφ = 0,91 - номинальный коэффициент мощности;

Мmax/Мн = 2,2 - кратность максимального момента;

Мn/Мн = 1,4 - кратность пускового момента;

Мmin/Мн = 1 - кратность минимального момента;

Іn/Ін = 7,5 - кратность пускового тока;

- электродвигатель M3: по исходной номинальной мощности и номинальной частоте вращения выбран тип 4A315S2У3. Для выбранного двигателя из справочника выписываются паспортные данные:

Pн = 160 кВт - номинальная мощность;

nо = 3000 об/мин – синхронная частота вращения; sн = 1,9 % – номинальное скольжение;

н = 92 % - номинальный кпд;

сosφ = 0,9 - номинальный коэффициент мощности;

Мmax/Мн = 1,9 - кратность максимального момента;

Мn/Мн = 1 - кратность пускового момента;

Мmin/Мн = 0,9 - кратность минимального момента;

Іn/Ін = 7 - кратность пускового тока;

Для нагревательной установки приняты трубчатые нагревательные элементы марки ТЭН-17 с номинальной мощностью 0,35 кВт в количестве 20

штук, суммарной мощностью 7 кВт. Развернутая длина трубки 11000 мм, масса

0,94 кг.

23

Для осветительной установки приняты лампы накаливания типа ЛH,

мощность каждой 200 Вт, в количестве 45 штук с суммарной мощностью,

равной 9000 Вт.

Потребляемая номинальная активная мощность электродвигателей определяется по выражению (2.2):

Определяем номинальный рабочий ток электродвигателей по формуле

(2.1):

Определяем номинальный рабочий ток нагревательной и осветительной установок по выражению (2.1), учитывая сosφн = 1:

24

В формуле (2.3):

ΣР = 1875 + 17046 + 173910 + 9000 + 7000 = 208830Вт,

cosср 0,85 0,91 0,9 1 1 0,932. 5

6.Выбор марки и сечения питающих проводов и кабелей

6.1.Выбор марки и сечения питающего кабеля

Выбираем марку и сечение силового питающего кабеля, по токоведущим жилам которого протекает ток, равный 340,4 А.

Питающий силовой кабель напряжением 380 В прокладывается в земле.

Выбираем четырехжильный питающий кабель с алюминиевыми жилами марки

AAШB. Рабочее напряжение силового кабеля до 1000 В, длительно допустимая нагрузка 345 А, сечение жил 185 мм2.

Условия выбора силового кабеля выполняются (2.4, 2.5):

345А > 340,4А,

350А >345А.

25

Номинальный ток плавких вставок (Iнвп) предохранителей типа ПН2-400,

устанавливаемых в силовом шкафу, равен 350А.

6.2. Выбор марок и сечений кабелей и проводов для питания

электродвигателей

Выбор проводов (кабеля) для питания электродвигателей M1, М2, МЗ не-

обходимо проводить с учетом номинального тока, потребляемого электродвигателем.

Номинальный ток, потребляемый электродвигателем M1, равен 3,35 А.

Принимаем четыре одножильных провода марки АПВ, проложенных в одной трубе. Провода марки АПВ с алюминиевой жилой и поливинилхлоридной изоляцией, сечение одной жилы 2,5 мм2, длительно допустимая нагрузка 19 А, рабочее напряжение 380 В [2].

Условие выбора проводов выполняется (2.7):

Iдоп.п = 19А > I1Н М1 = 3,35А.

Номинальный ток, потребляемый электродвигателем М2, равен 28 А, по-

этому для его питания выбираем четыре одножильных провода марки АПВ,

проложенные в одной трубе. Сечение одной жилы провода 4 мм2, длительно допустимая токовая нагрузка 28 А, рабочее напряжение 380 В [2].

Условие выбора проводов выполняется (2.7):

Iдоп.п = 28А > I1Н М2 = 28А.

Номинальный ток, потребляемый электродвигателем M3 равен 293,59 А.

Принимаем четырехжильный кабель марки АПВГ, проложенный в одной трубе. Кабель марки АПВГ с алюминиевыми жилами и с пластмассовой

26

изоляцией, сечение токоведущей жилы 155 мм2, длительно допустимая нагрузка 335 А, рабочее напряжение до 1000 В.

Условие выбора проводов выполняется (2.7):

Iдоп.п = 335А > I1Н М3 = 293,59А.

6.3. Выбор проводов для питания нагревательной и осветительной

установок

Номинальный ток нагревательной установки равен 10,64 А, осветитель-

ной установки равен 13,67 А.

Так как значения номинального тока осветительной и нагревательной установки не превышают длительно токовую нагрузку на провод, равную 19 А,

принимаем провод марки АПВ.

Провод марки АПВ с алюминиевыми жилами с поливинилхлоридной изо-

ляцией, число жил - четыре (для одной установки), сечение жилы - 2,5 мм2,

напряжение переменного тока 380 В (ГОСТ 6223-79), длительно допустимая токовая нагрузка 19 А для четырех одножильных проводов, проложенных в одной трубе (для одной установки) [2].

7. Выбор силового и распределительного шкафа (пункта). Выбор аппаратов, устанавливаемых в них

7.1 Выбор силового шкафа

Для цехов с нормальными условиями окружающей среды изготовляют силовые шкафы серии СП и ШРСУ. Номинальные токи таких шкафов составляют 250 А и 400 А.

Для нашей схемы электроснабжения приемников электрической энергии,

расположенных в крытом помещении (цеху), выбираем силовой шкаф серии

27

ШРСУЗ, тип ШРС1 - 26УЗ, степень защиты IP22, номинальный ток шкафа 400

А.

Размеры шкафа составляют 1600 х 700 х 580 мм [3].

7.2.Выбор рубильника, установленного в силовом шкафу

Всиловом шкафу установлен вводной рубильник.

Выбираем рубильник исходя из условия (2.6):

Iн.р. = 250А > Iк.доп.раб = 345А.

Условие выбора рубильника выполняется [2].

Устанавливаем трехполюсный рубильник, тип Р16; номинальное напряжение 380В; номинальный ток рубильника 400А, ток электрической стойкости 30кА; термическая стойкость односекундная 144кА2 - с; число полюсов - три; вид привода - боковая рукоятка; масса 2,8кг [2].

7.3. Выбор предохранителей силового шкафа

Предохранители плавкие (ГОСТ 17242-71) предназначены для защиты электрических сетей от токов перегрузки и короткого замыкания, выбираем ис-

ходя из условия (2.5):

Iн.в.п. = 350А > Iк.доп.раб = 345А.

Принимаем для силового шкафа предохранители с наполнителем, с

закрытым разборным патроном серии ПН2.

Тип предохранителя ПН2-400, номинальное напряжение до 500 В, номи-

нальный ток предохранителя 400 А, плавкой вставки 350 А, предельный ток отключения 40 кА [2].

28

7.4. Выбор распределительного пункта

От силового шкафа получает питание распределительный пункт. Силовой шкаф и распределительный пункт (шкаф) соединены между собой силовым ка-

белем марки ААШВ с алюминиевыми жилами сечением 185 мм2 и допустимой токовой нагрузкой 345 А.

К распределительному пункту присоединены пять потребителей электри-

ческой энергии. Из стандартно выпускаемых распределительных пунктов вы-

бираем распределительный пункт, трехфазный, серии ПР24 с автоматическими выключателями серии А3700.

Пункт распределительный, тип ПР24-7515-54УЗ напольного исполнения.

Способ монтажа внешней проводки: сверху и снизу проводами и кабелями с ре-

зиновой или пластмассовой изоляцией, а также снизу кабелями с бумажной изоляцией. Длительно допустимый ток пункта 600 А; количество и тип выклю-

чателей ввода: тип А3744С, предел регулирования номинального тока полупро-

водникового расцепителя 400-630 А; отходящие линии: два выключателя А3726ФУЗ с расцепителем 160-250А или А3722ФУЗ с расцепителем 250А; два выключателя А3716ФУЗ с расцепителем 16-160 А; два выключателя Ф3716ФУЗ с расцепителем 16-80 А [2].

Распределительные пункты серии ПР24 изготовляют в соответствии с ТУ16 - 536.432-74.

В зависимости от конкретных типов автоматов они могут заменять защиту - предохранители и тепловые реле.

7.5. Выбор воздушного автоматического выключателя QF1

распределительного пункта

В качестве выключателя (автомата) QF1 принят селективный типа А3744С с полупроводниковым расцепителем максимального тока.

29

С учетом теплового поправочного коэффициента (2.8) номинальный ток полупроводникового расцепителя равен:

340,4

Iн.пр 0,85 400А.

Технические данные автомата А3744С: номинальное напряжение 380 В,

номинальный ток автомата 400 А, предел регулирования номинального тока полупроводникового расцепителя 400, 500, 630 А, пределы регулирования уставки в зоне токов короткого замыкания – (3, 5, 7, 10) ∙ Iн.пр, калибруемые значения уставки во времени срабатывания в зоне токов короткого замыкания

(КЗ) – 0,1 с; 0,25 с; 0,4 с. Защиты в зоне перегрузки нет.

Пусковой ток самого мощного электродвигателя (2.9) (электродвигателя компрессора):

Iпуск.эд = 7 ∙ 293,59 = 2055,13 А.

Кратковременную токовую нагрузку автомата QF1 определяем, исходя из условия пуска электродвигателя поршневого компрессора (2.10):

Iкр 2055,13 3,35 28 10,64 13,67 2111,25А.

Пиковый расчетный ток (2.11):

Iпик.рас 1,25 2111,25 2639А.

Ток несрабатывания автомата QF1 от пускового тока самого мощного электродвигателя (2.12):

30