КОММУТАЦИОННЫЕ И ЗАЩИТНЫЕ АППАРАТЫ ДО 1 КВ

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 7Следующая ⇒

Управление режимами работы электроприемников напряжением до 1 кВ осуществляется коммутационными аппаратами: рубильниками, пакетными выключателями, магнитными пускателями. При этом рубильники и пакетные выключатели обеспечивают только неавтоматическое (ручное) управление, а магнитные пускатели позволяют обеспечить и дистанционное управление.

Защита электрооборудования, элементов электрических сетей до 1 кВ от коротких замыканий осуществляется плавкими предохранителями и автоматическими выключателями (автоматами). Для защиты электрооборудования от перегрузок используются тепловые элементы магнитных пускателей или автоматов.

При выборе плавких предохранителей (табл. П4) необходимо обеспечить выполнение следующих расчетных условий:

̶ номинальный ток плавкой вставки предохранителя должен быть равным номинальному току электроприемника или превышать его, т.е.

̶ плавкий предохранитель не должен срабатывать при кратковременных увеличениях тока в защищаемой цепи, например во время пуска электродвигателя. В этом случае

При защите предохранителем ответвления к одиночному электродвигателю кратковременный максимальный ток линии

Если предохранителем защищается магистраль, питающая группу электроприемников, то

где – пусковой ток одного или группы одновременно запускаемых электродвигателей, при включении которых в линии возникает наибольший пусковой ток;

– длительный расчетный ток линии;

– номинальный ток электроприемника (при ПВ = 100 %), имеющего наибольший пусковой ток;

– коэффициент использования, характерный для электроприемников с .

Коэффициент кратковременной тепловой перегрузки α = 2, 5 – для легких условий; α = 1, 6...2 – для тяжелых условий пуска.

Из двух рассмотренных расчетных условий при выборе предохранителя принимается то из них, которое обеспечивает наибольшее значение .

Номинальный ток плавкой вставки предохранителя, защищающего ответвление к сварочному аппарату:

где – номинальный ток сварочного аппарата при паспортной продолжительности включения.

Условия селективной работы предохранителей двух последовательно соединенных участков сети будут обеспечиваться, если номинальный ток вставки предохранителя предшествующего участка сети на две ступени превышает ток вставки предохранителя следующего за ним по направлению потока мощности участка сети.

Выбор автоматических выключателей (табл. П5) и магнитных пускателей (табл. П6) основан на выполнении следующих расчетных условий:

̶ номинальный ток расцепителя любого типа (теплового, электромагнитного) автомата, а также нагревательного элемента магнитного пускателя выбирается по длительному расчетному току линии:

̶ ток срабатывания автомата с электромагнитным или комбинированным разделителем проверяется по максимальному кратковременному току линии согласно условию

где – кратковременный максимальный ток линии.

Коэффициентом 1, 25 учитывается неточность в определении тока при разбросе характеристик электромагнитных расцепителей автоматов.

Задачи

2.1. Выбрать предохранители для защиты от коротких замыканий электродвигателей токарного станка, имеющего многодвигательный привод:

= 7, 5 кВт; = 380 В; cosφ = 0, 8; η = 87 %; = 7.

= 4 кВт; = 380 В; cosφ = 0, 78; η = 85 %; = 6, 5.

= 0, 75 кВт; = 380 В; cosφ = 0, 75; η = 82 %; = 6.

2.2. Выбрать магнитный пускатель для управления асинхронным двигателем, номинальные параметры которого следующие:

= 11 кВт; = 380 В; cosφ = 0, 85; η = 87 %.

2.3. Выбрать автоматический выключатель для защиты асинхронного двигателя с фазным ротором, номинальные параметры которого следующие:

= 11 кВт; = 380 В; cosφ = 0, 86; η = 88 %; = 2, 5.

2.4. Выбрать предохранитель, защищающий ответвление к сварочному аппарату, номинальные параметры которого следующие:

= 32 кВ·A; = 380 В; ПВ = 45 %.

2.5. Выбрать предохранитель для защиты от токов короткого замыкания асинхронного электродвигателя с номинальными параметрами:

= 22 кВт; = 380 В; cosφ = 0, 85; η = 89 %; = 6, 5.

Пуск двигателя: легкий; тяжелый.

2.6. К распределительному щиту цеха напряжением 380 В, выполненному панелями серии П (табл. П7), подключены радиальными питающими линиями шинопровод ШРА-4 и шкаф ШР-11. Расчетные нагрузки присоединенных электродвигателей составляют: для шинопровода = 12 кВ·А; = 10 кВт; = 6, 5; cosφ = 0, 76; η = 85 %; для шкафа = 96 кВ·А; = 22 кВт; = 6; cosφ = 0, 78; η = 86 %;

Расставить предохранители для защиты питающих линий, определить номинальные токи их плавких вставок.

Пример. Три асинхронных электродвигателя цеховых вентиляторов питаются радиальными линиями от распределительного шкафа ШР-11, который такой же радиальной линией подключен к распределительному щиту цеха напряжением 380 В. Номинальные параметры электродвигателей:

= 15 кВт; cosφ = 0, 85; η = 89 %; = 6, 5.

= 11 кВт; cosφ = 0, 87; η = 85 %; = 6.

= 18, 5 кВт; cosφ = 0, 89; η = 90 %; = 7.

Расставить в схеме предохранители для защиты двигателей, определить номинальные токи их плавких вставок, выбрать магнитные пускатели для управления электродвигателями.

Решение. Схема включения электродвигателей и распределительного шкафа с расстановкой защитных и коммутационных аппаратов приведена на рис. 2.1.

Рис. 2.1

Определяются номинальные токи электродвигателей:

Рассчитываются пусковые точки электродвигателей:

В соответствии с условиями выбора плавких предохранителей определяются номинальные токи плавких вставок:

для первого двигателя

для второго двигателя

для третьего двигателя

Поскольку при втором условии токи плавких вставок имеют большие значения, оно и принимается за основное. По результатам этих условий выбираются номинальные токи стандартных вставок предохранителей FU1, FU2 и FU3. Для первого двигателя = 80 А, для второго – = 63 А, для третьего – =100 А в комплекте с предохранителями ПН2-100.

Для выбора предохранителя FU4 подсчитывается расчетная нагрузка присоединенных электроприемников. Эффективное их число находится упрощенным способом. Поскольку отношение

Для двигателей цеховых вентиляторов принимается значение коэффициентов использования = 0, 65. По справочным табл. П1 и П2 определяется значение коэффициента расчетной нагрузки = 1, 18 путем интерполяции.

Определяются расчетная активная, реактивная и полная нагрузки:

Расчетный ток линии

Определяется пиковый ток группы электродвигателей:

Выбирается плавкий предохранитель FU4:

Принимается номинальный ток стандартной плавкой вставки = 125 А в комплекте с предохранителем ПН2-250.

Для управления электродвигателями выбираются магнитные пускатели по условию:

Для первого и третьего двигателей устанавливаются пускатели ПМЛ321002 с = 40 А, для второго – ПМЛ221002 с = 25 А.

3. ВНУТРИЦЕХОВЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ
НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1 КВ

Цеховые электроприемники напряжением до 1 кВ на большинстве промышленных предприятий являются основными потребителями электроэнергии. Передача и распределение ее между электроприемниками осуществляется с помощью внутрицеховых электрических сетей до 1 кВ различного назначения. Электрооборудование многочисленных технологических установок подключается к силовым сетям цеха. Подъемно-транспортные устройства цеха питаются с помощью сетей передвижных установок (троллейных линий). Осветительные электрические сети предназначены для передачи мощности к цеховым электроосветительным приборам. Наиболее распространенным напряжением внутрицеховых сетей всех назначений является 380/220 В, иногда 660 В [3]. Конструктивное выполнение цеховых электрических сетей осуществляется в основном изолированными проводами, кабелями, комплектными шинопроводами.

Расчет цеховых электрических сетей независимо от их назначения производится прежде всего по допустимому нагреву токовыми нагрузками продолжительных режимов работы присоединенных электроприемников. Выбор сечений проводов и кабелей по этому показателю для силовых сетей напряжением до 1 кВ заключается в соблюдении расчетного условия

где – длительный расчетный ток линии;

– допустимый ток проводника, указанный а табл. П8 и П9 а зависимости от его сечения и условий прокладки;

– коэффициент, учитывающий условия прокладки (при нормальных условиях = 1).

Выбранные сечения проводников необходимо привести в соответствие с токами их защитных аппаратов, используя следующее условие:

где – номинальный ток защитного аппарата или ток его срабатывания;

– отношение длительно допустимого тока проводника к номинальному току защитного аппарата или току его срабатывания, определяемое по табл. П10.

При выборе стандартного сечения проводника в соответствии с (3.2) допускается принимать ближайшее меньшее сечение, если оно не меньше значений, полученных по условию (3.1).

Силовые сети до 1 кВ отдельных цехов могут выполняться комплектными распределительными и магистральными шинопроводами (табл. П11 и П12). Расчет таких сетевых элементов по допустимому нагреву током продолжительных режимов сводится к выполнению следующего условия:

где – номинальный ток шинопровода;

– расчетный ток группы электроприемников, присоединенных к шинопроводу.

Для магистрального шинопровода в качестве , может быть принят номинальный ток цехового трансформатора, если к нему подключен только шинопровод. Распределительный шинопровод может иметь промежуточное место подключения к электрической сети по всей длине. В этом случае за принимается ток наиболее нагруженного плеча, длина которого определяется от моста присоединения питающей линии до конца шинопровода. Расчетный ток плеча шинопровода

где – длина расчетного участка шинопровода;

– расчетная удельная токовая нагрузка на 1 м длины шинопровода.

Удельная токовая нагрузка шинопровода определяется из выражения

где – полная расчетная мощность группы электроприемников, присоединенных к шинопроводу;

– длина всего распределительного шинопровода.

Протяженные участки шинопроводов проверяются дополнительно на допустимую потерю напряжения. Для магистральных шинопроводов при одинаковых значениях cosφ ответвлений

где – электрический момент отдельного участка шинопровода;

– удельные активное и индуктивное сопротивления шинопровода;

cosφ – коэффициент активной мощности присоединенных нагрузок;

п – количество участков.

Полученное расчетным путем ∆ U не должно превышать допустимых значений ∆ U для шинопровода, равных 1, 5 - 1, 8 %. Для распределительных шинопроводов равномерно распределенная нагрузка заменяется сосредоточенной и прикладывается в середине расчетного участка шинопровода. Выражение для определения ∆ U шинопровода имеет следующий вид:

Расчетная величина ∆ U распределительного шинопровода сравнивается с допустимой = 2...2, 5 %.

Электрические сети подъемно-транспортных устройств часто выполняются в виде троллейных линий из профильной стали или комплектными троллейными шинопроводами. Их расчет сводится к выбору размеров стальных уголков или троллейного комплектного моношинопровода (ШМТ) (табл. П13) по нагреву расчетным током и допустимой потере напряжения [5].

При выборе шинопровода по первому условию производится сравнение тридцатиминутной токовой нагрузки крановой установки с допустимым током для определенного профиля угловой стали или шинопровода ШМТ. Значение определяется из выражения

где – потребляемая мощность крановой установки;

– коэффициент спроса, определяемый по графикам [5].

Величина потребляемой мощности крановой установки

где – суммарная номинальная, приведенная к ПВ = 1 мощность электродвига-телей крановой установки;

η - коэффициент полезного действия.

Выбранный шинопровод проверяется на допустимую потерю напряжения (для ШMT) по формуле

где L – длина расчетного участка троллея;

R и X – активное и реактивное сопротивления расчетного участка;

– пиковый ток крановой установки.

Величина пикового тока

где – пусковой ток самого мощного двигателя крановой установки;

– максимальный расчетный ток, принимаемый равным ;

– номинальный, приведенный к ПВ = 1 ток самого мощного электродвига-теля;

– коэффициент использования.

При расчете троллеев рекомендуется принимать значение cosφ = 0, 45...0, 5 для кранов малой грузоподъемности с асинхронными короткозамкнутыми двигателями. Для кранов большой грузоподъемности значение cosφ = 0, 6 при использовании двигателей с фазным ротором.

Расчет осветительных электрических сетей ведется по двум условиям: допустимому нагреву током продолжительного режима и допустимой потере напряжения [6]. Отклонение напряжения в осветительных сетях согласно [4] не должно превышать 2, 5...5 % номинального напряжения.

Расчетная мощность осветительных электроприемников

где – суммарная установленная мощность ламп;

– коэффициент спроса осветительной нагрузки;

– коэффициент, учитывающий потери мощности в пускорегулирующих устройствах (ПРА).

Величина коэффициента спроса осветительной нагрузки принимается равной от 0, 6 до 0, 95 в зависимости от назначения производственных помещений, в которых используются осветительные приборы. Коэффициент может иметь значения, равные:

̶ 1, 1 - для ламп ДРЛ, ДРИ, ДНАТ;

̶ 1, 2 - для люминесцентных ламп при стартер ной схеме включения;

̶ 1, 3 - для люминесцентных ламп при бесстартерной схеме включения.

Расчетный ток групповой сети определяется по формулам:

для трехфазных линий

для двухфазных линий с нулевым проводником

для однофазных линий

Рекомендуемые значения коэффициента активной мощности для люминесцентных ламп и питающих линий - 0, 9...0, 95; для ламп ДРЛ, ДРИ, ДНАТ - 0, 5...0, 6.

Нагрев проводников групповых осветительных сетей не превысит допустимого, если будет выполняться следующее расчетное условие:

Осветительная сеть, выбранная по условиям нагрева, проверяется на допустимую потерю напряжения, рассчитанную по формуле

где – вторичное напряжение холостого ходя трансформатора, принимаемое равным 105 %;

– напряжение у самой удаленной лампы, принимаемое по нормам 95 % от номинального напряжения пампы;

– потери напряжения в трансформаторе.

где – коэффициент загрузки трансформатора;

– активная и реактивная составляющие напряжения короткого замыкания трансформатора;

– коэффициент активной мощности нагрузки трансформатора.

При использовании трансформаторов, для которых ≤ 1000 кВА, формула (3.18) приобретает более простой вид:

Значения определяются по выражениям:

где – потери короткого замыкания трансформатора;

– номинальная мощность трансформатора.

Сечение проводов осветительных сетей определяется по формуле

где М – электрический момент нагрузки;

С – коэффициент, учитывающий напряжение системы питания и материал проводов (табл. П14).

Расчет разветвленной осветительной сети на минимум расхода проводникового материала выполняется по формуле

где – приведенный момент нагрузки.

Значение этого момента

где Σ M – сумма моментов расчетного и всех последующих по направлению мощности участков с одинаковым числом проводов в линии;

Σ α ·m – сумма приведенных моментов участков с другим числом проводов в линии;

α – коэффициент приведения моментов, принимаемый по справочной литературе [6] (табл. П15).

Сечение проводов, рассчитанное по формуле (3.22), округляется до ближайшего стандартного, с учетом которого по (3.21) определяется действительная потеря напряжения на расчетном участке. Расчет последующих участков с меньшим количеством проводов производится аналогично по остаточной потере напряжения:

Из двух расчетных условий основным становится то, при котором сечение проводов осветительной сети окажется большим.

Задачи

3.1. Два асинхронных электродвигателя, использующиеся для привода вентиляторов, предполагается подключить к распределительному шкафу ШP-11 (табл. П16). Выбрать номинальные токи их защитных аппаратов, встроенных в шкаф, сечение и марку проводов ответвлений к двигателю, определить способ и место их прокладки. Номинальные параметры двигателей: = 11 кВт; = 380 В; η = 87 %; cosφ = 0, 86; = 7; = 15 кВт; η = 89 %; cosφ = 0, 88; = 7.

3.2. Асинхронный двигатель, используемый для привода производственного механизма повторно-кратковременного режима работы, предполагается подключить с распределительному шкафу ПР8501 (табл. П17). Выбрать параметры защитного аппарата, встроенного в шкаф и предназначенного для защиты ответвления; сечение и марку проводов ответвления и способ его прокладки в цехе. Номинальные данные двигателя: = 7, 5 кВт; = 380 В; η = 87, 5 %; cosφ = 0, 88; = 7; ПВ = 45 %.

3.3. Определить сечение проводников и способ прокладки линии, питающей распределительный шкаф ШР-11 от цеховой ТП. Расчетная токовая нагрузка присоединенных электроприемников к шкафу равна = 120, 5 А; = 380 В. Линию предполагается подключить к сборным шинам цеховой ТП через автоматический выключатель ВА51-33; = 160 А; = 1600 А.

3.4. Группу электроприемников с расчетной нагрузкой в 15 кВА предполагается подключить к распределительному шинопроводу ШPA-4, = 250 А, длина 75 м. Питание шинопровода будет осуществляться от цеховой ТП мощностью 1× 630 кВА на напряжении 380 В. Наибольший пусковой ток одного из присоединенных электродвигателей равен 195 А. Выбрать сечение, марку и место присоединения питающего кабеля к шинопроводу, а также параметры автоматического выключателя, установленного в начале питающей линии (на ТП).

3.5. Электроприемники механического цеха подключены к пяти распределительным шинопроводам ШРА-4 длиной по 30 м каждый. Шинопроводы установлены поперек цеха на расстоянии 10 м друг от друга. Расчетная токовая нагрузка для первых двух шинопроводов по 350 А, для третьего - 220 А, для четвертого я пятого – по 110 А. Коэффициент мощности для всех групп электроприемников cosφ = 0, 8. Питание распределительных шинопроводов предполагается осуществить через силовые ящики (табл. П18) от магистрального шинопровода ШMA-4, проложенного вдоль цеха на высоте 5 м от пола и подключенного к цеховому трансформатору мощностью = 1600 кВА автоматическим выключателем. Самым мощным электроприемником цеха является электродвигатель ( = 22 кВт; = 380 В; η = 90 %; cosφ = 0, 79; = 6, 5). Выбрать тип магистрального шинопровода и головной автомат к нему; типы распределительных шинопроводов и питающие их ответвления от ШМА. Проверить напряжение на выводах самого удаленного электродвигателя.

3.6. Выбрать троллеи из угловой стали для мостового крана, имеющего пять асинхронных электродвигателей с фазным ротором напряжением 380 В. Параметры двигателей при ПВ = 25 % приведены в табл. 3.1. Режим работы крана средний. Расчетная длина наиболее нагруженного плеча троллеев = 40 м от места подключения питающего ответвления. Расстояние между фазами троллеев составляет 250 мм, коэффициент мощности всех электродвигателей крана cosφ = 0, 55.

Таблица 3.1

Механизм крана	Паспортная мощность двигателей, кВт
Главный подъем
Вспомогательный подъем
Механизм передвижения моста	2× 16
Механизм передвижения тележки	3, 5
Всего	68, 5

3.7. Выбрать троллейный шинопровод для мостового крана со средним режимом работы. На кране установлены асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, паспортные данные которых: подъем - 15 кВт, передвижение моста - 2× 11 кВт, передвижение тележки - 2, 2 кВт, ПВ = 30 %. Питание крана осуществляется на напряжении 380 В от цеховой TП. Расчетная длина троллеев = 50 м.

3.8. Выбрать сечение проводов питающей линии длиной 25 м осветительной сети цеха на участке от РП до осветительного щитка (ЩО). Освещение предполагается выполнить лампами ДРЛ, суммарная установленная мощность которых = 15 кВт. Допустимая потеря напряжения = 2, 5 %.

Пример. Группу электроприемников, суммарная расчетная нагрузка которых = 160 кВА, = 120 А, предполагается питать от распределительного шинопровода длиной 75 м. Шинопровод может быть подключен к сборным шинам 380 В цеховой ТП (1× 630 кВА), которая находится на расстоянии 30 м от ближайшего конца шинопровода.

Выбрать тип комплектного шинопровода и его номинальные параметры, сечение и марку кабеля, питающего шинопровод; определить напряжение на выводах удаленного электроприемника, подключенного к шинопроводу.

Решение. Определяется расчетный ток для группы электроприемников:

Принимается к установке распределительный шинопровод ШРА-4, = 250 А. Выбирается автоматический выключатель, которым шинопровод будет подключаться к цеховой ТП:

Принимается

Поисковый ток цепи

Ток срабатывания расцепителя выключателя

При кратности тока выключателя = 12.

Условие выбора выключателя выполняется, так как 3000 > 454, 4. Выбирается автоматический выключатель ВА – 51 – 35, = 250 А, с комбинированным расцепителем.

Расчетные условия для выбора питающего кабеля:

Выбирается кабель АВВГ 3× 185 + 1× 95; = 270 А; r = 0, 169 Ом/км; х = 0, 059 Ом/км.

Определяется потеря напряжения в цеховом трансформаторе:

Потеря напряжения в кабеле l = 30 м, которым подключен шинопровод к цеховой ТП:

Потеря напряжения в распределительном шинопроводе при l = 50 м:

Напряжение на выводах удаленного электроприемника, подключенного к шинопроводу:

что составляет 378 В.

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 Следующая ⇒