- •Содержание
- •1. Анализ технологического процесса промышленной установки и формулирование требований к автоматизированному электроприводу
- •1.1 Описание промышленной установки
- •Минимальную q мин и q макс максимальную подачи - предельные значения подач, которыми ограничивается рабочая область насоса.
- •1.2 Анализ технологического процесса промышленной установки и определение управляемых координат
- •1.3 Формулирование требований к автоматизированному электроприводу
- •2. Проектирование функциональной схемы автоматизированного электропривода
- •2.1 Литературный обзор систем электропривода, применяемых в промышленной установке
- •2.2 Выбор рациональной системы электропривода
- •2.3 Проектирование функциональной схемы автоматизированного электропривода
- •3. Выбор электродвигателя
- •3.1 Анализ кинематической схемы механизма. Разработка расчетной схемы механической части электропривода и определение ее параметров
- •3.2 Расчет нагрузок и построение механической характеристики и нагрузочной диаграммы механизма
- •3.3 Предварительный выбор двигателя по мощности
- •3.4 Выбор номинальной скорости и типоразмера двигателя
- •3.5 Построение нагрузочной диаграммы электропривода
- •3.6 Проверка выбранного электродвигателя по нагреву и перегрузочной способности
- •4. Проектирование преобразователя электрической энергии
- •4.1 Определение возможных вариантов и обоснование выбора вида преобразователя электрической энергии
- •5. Проектирование системы автоматического управления
- •5.1 Выбор датчиков управляемых координат электропривода
- •5.2 Разработка математической модели автоматизированного электропривода
- •.3 Расчет параметров объекта управления
- •5.4 Определение структуры и параметров управляющего устройства
- •6. Расчет и анализ динамических и статических хараетеристик автоматизированного электропривода
- •6.1 Разработка имитационной модели электропривода
- •6.2 Расчет переходных процессов и определение показателей качества
- •7. Окончательная проверка правильности выбранного двигателя
- •7.1 Построение точной нагрузочной диаграммы за цикл работы автоматизированного электропривода
- •8. Проектирование системы автоматизации промышленной установки
- •8.1 Формализация условий работы установки
- •8.2 Разработка алгоритма и программы управления
- •8.3 Разработка функциональной схемы системы автоматизации
- •8.4 Выбор аппаратов системы автоматизации.
- •9. Проектирование схемы электроснабжения и электрической защиты промышленной установки
- •9.1 Выбор аппаратов, проводов и кабелей
- •10. Проектирование схемы электрической общей и подключения автоматизированного электропривода
- •10.1 Схема электрическая общая и подключений автоматизированного электропривода
- •10.2 Составление перечня элементов электрооборудования промышленной установки
- •11. Охрана труда
- •11.1 Меры безопасности при эксплуатации насосной станции водоснабжения завода сиИиТо
- •11.2 Опасные и вредные производственные факторы, воздействующие на работников при эксплуатации насосной станции водоснабжения завода сИиТо
- •11.3 Расчет защитного зануления на отключающую способность
- •12. Экономическое обоснование технических решений
- •Заключение
- •Список использованных источников
11.3 Расчет защитного зануления на отключающую способность
Поражение электрическим током возможно как при случайном прикосновении его непосредственно к токоведущим частям, так и к неметаллическим нетоковедущим элементам электрооборудования (к корпусу электрических машин, трансформаторов, светильников и т.п.), которые могут оказаться под напряжением в результате какой - либо аварийной ситуации (замыкания фазы на корпус, повреждение изоляции и т.п.).
Защитное зануление и заземление являются наиболее распространенными, весьма эффективными и простыми мерами защиты от поражения электрическим током при появлении напряжения на металлических нетоковедущих частях (металлических корпусах оборудования).
Опасность поражения электрическим током при прикосновении к корпусу и другим нетоковедущим частям электрооборудования, оказавшимся под напряжением, может быть устранена быстрым отключением поврежденного электрооборудования от питающей сети. Для этой цели используется зануление, принципиальная схема которого в сети трехфазного тока показана на рисунке 11.1.
Рисунок 11.1 - Принципиальная схема зануления.
Обозначения на схеме:
- корпус;
- аппараты защиты от токов к. з. (предохранители, автоматические выключатели.);0 - сопротивление заземления нейтрали источника тока;п - сопротивление повторного заземления нулевого защитного проводника;к - ток короткого замыкания;н - часть тока короткого замыкания, протекающая через нулевой проводник;з - часть тока короткого замыкания, протекающая через землю;
(н. з.) - нулевой защитный проводник.
Зануление - это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.
Принцип действия зануления - превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание (между фазным и нулевым проводником) с целью вызвать большой ток, способный обеспечить срабатывание защиты и автоматически отключить поврежденное электрооборудование от питающей сети. В качестве отключающих аппаратов используются: плавкие предохранители, автоматические выключатели, магнитные пускатели и т.д. При этом необходимо учесть, что с момента возникновения аварии (замыкания на корпус) и до момента автоматического отключения поврежденного оборудования от сети имеется небольшой промежуток времени, в течение которого прикосновение к корпусу опасно, так как корпус находится под напряжением Uф (рисунок 11.1) и отключение его от сети еще не произошло. В этот период сказывается защитная функция заземления корпуса оборудования через нулевой защитный проводник.
Из рисунка 11.1 видно, что схема зануления требует наличия в сети следующих элементов:
) нулевого защитного проводника;
2) глухого заземления нейтрали источника тока;
) повторного заземления нулевого защитного проводника.
Назначение основных элементов схемы заземления:
Нулевой защитный проводник предназначен для обеспечения необходимого отключения установки значения тока путем создания для этого тока цепи с малым сопротивлением.
Назначение заземления нейтрали - снижение напряжения зануленных корпусов относительно земли до безопасного значения при замыкании фазы на землю.
Назначение повторного заземления нулевого защитного проводника - снижение напряжения на корпус относительно земли при замыкании фазы на корпус в случае исправной схемы и в случае обрыва нулевого защитного проводника.
Отключение поврежденной установки от питающей сети произойдет, если значение тока однофазного короткого замыкания (), которое искусственно создается в цепи, будет больше (или равно) значения тока срабатывания автоматического выключателя (или номинального тока плавкой вставки предохранителя) и выполняется следующее условие:
,
где k - коэффициент кратности тока, выбирается в зависимости от типа защиты электроустановки.
Расчет зануления сводится к проверке соблюдения следующего условия:
.
Для этого необходимо определить:
наименьшее допустимое значение тока () короткого замыкания, при котором произойдет срабатывание защиты и поврежденное оборудование отключится от сети;
действительное значение тока однофазного короткого замыкания, которое будет иметь место в схеме при возникновении аварии ().
Определяем величину тока:
где
- номинальный ток плавкой вставки предохранителя электродвигателя (табл.3 [2]), ;- коэффициент кратности тока (табл.3 [2]),.
.
Определяем полное сопротивление петли "фаза-нуль”:
, где
- активные сопротивления фазного и нулевого защитного проводников (табл.3 [2]), ,;
- внутренние индуктивные сопротивления фазного и нулевого защитного проводников (табл.3 [2]), ,;
- внешнее индуктивное сопротивление петли "фаза-нуль" (0,02 Ом).
.
Находим действительное значение тока однофазного короткого замыкания, проходящего в схеме в аварийном режиме:
,
где - фазное напряжение (табл.3 [2]),;
- полное сопротивление петли "фаза-нуль”;
- полное сопротивление трансформатора (табл.3 [2]), .
.
Так как условие выполняется, следовательно, отключающая способность зануления обеспечена и защитный проводник выбран правильно.
Для обеспечения автоматического атключения поврежденного электрооборудования от сети необходимо увеличить ток, проходящий в схеме в аварийном режиме. Это достигается путем искусственного создания в схеме режима короткого замыкания за счет введения в схему нулевого защитного проводника и обеспечения малого сопротивления для цепи "фаза-нуль" (в режиме к. з.). Таким образом, величина тока однофазного короткого замыкания зависит от величины параметров нулевого защитного проводника. И расчет зануления сводится к проверке правильности выбора параметров нулевого защитного проводника (). Условие выполняется, сопротивление заземляющего устройства растеканию тока соответствует ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ и ПУЭ.