Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Оборудование >> Как сделать проект небольшой электроустановки

Выбор электродвигателя и аппаратуры - Как сделать проект небольшой электроустановки

Оглавление
Как сделать проект небольшой электроустановки
Общие сведения о проектировании
Особенности выполнения проектов
Задание на новую работу
Предварительный вариант принципиальной схемы
Выбор электродвигателя и аппаратуры
Корректирование принципиальной схемы
Анализ принципиальной схемы
Сравнение схем
Краткие выводы по схемам
Типы изделий
Назначение рабочих чертежей
Распределение элементов схемы по узлам
Рабочие чертежи узлов
Схемы внешних соединений
Выбор проводов, кабелей
Организация работы
Освещение технического кабинета
Документы для финансирования
Послесловие
Директивные материалы
Степени защиты и категории размещения электрооборудования
Список литературы и сноски

5. ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И АППАРАТУРЫ
После разработки предварительного варианта принципиальной схемы приступают к выбору электродвигателя и аппаратуры. Для этого необходимо сначала отдать себе ясный отчет о тех свойствах, которыми должен обладать каждый аппарат (электрическая машина), и затем подобрать его по каталогу.
Выбор электродвигателя. Для выбора электродвигателя нужно определить его мощность, частоту вращения (число оборотов в минуту), род тока и напряжение, схему соединения обмоток, условия среды, в которых он должен работать, способ сочленения вала электродвигателя и расположение вала (горизонтальное или вертикальное).
Мощность, частота вращения, способ сочленения валов и крепления, а также расположение вала непосредственно вытекают из свойств насоса. Для нашего случая требуется 2,8 кВт при 1430 об/мин. Валы расположены горизонтально и соединяются эластичной муфтой. Крепление на салазках.
Род тока (трехфазный переменный) и напряжение (380 В) определены схемой на рис. 7. Способ соединения обмоток выяснится после того, как электродвигатель будет выбран. Дело в том, что электродвигатели трехфазного тока, как правило, выпускаются для работы при двух напряжениях: либо 127 и 220 В, либо 220 и 380 В. Более низкому напряжению для каждого электродвигателя соответствует соединение в треугольник, более высокому — в звезду [7].
Знание условий среды позволит правильно выбрать наиболее подходящее из возможных исполнений: защищенное (предохраняет от случайного прикосновения к токоведущим и вращающимся частям, а также от попадания внутрь машины посторонних предметов и капель) или закрытое обдуваемое [9]
Располагая исчерпывающими данными о свойствах электродвигателя, остается взять справочник или каталог и сделать по нему выбор. По каталогу выбираем асинхронный короткозамкнутый электродвигатель трехфазного переменного тока типа А02-32-4, мощностью 3 кВт, 1430 об/мин, напряжением 380/220 В, ток 11,2/6,5 A, cos ф = 0,85, к.п.д. = 86%. Ток соответствует номинальным, т. е. указанным на табличке, мощности, к. п. д. и cos ф. Значение тока левее черты относится к напряжению 220 В при соединении в треугольник, правее черты — ток при 380 В и соединении в звезд}'. В нашем случае (рис. 7) электродвигатель питается от сети 380 В, поэтом}' он должен быть соединен в звезд,'. Кратность пускового тока равна 7, откуда следует, что при пуске электродвигатель потребляет ток в 7 раз больше номинального, т. е. 6,5 х 7 = 45,5 А. Исполнение закрытое обдуваемое, вал расположен горизонтально, крепление на салазках.
Обозначение двигателя А02-32-4 построено по следующей системе: А — асинхронный, О — закрытый обдуваемый, 2 — индекс, характеризующий серию, 32 — типоразмер (3 — габарит, т. е. порядковый номер наружного диаметра сердечника статора, 2 — порядковый номер длины), 4 — четырехполюсный. Для .насоса, как сказано выше, достаточно 2,8 кВт, но такой мощности в серии А02 нет, поэтому взят электродвигатель на 3 кВт. Можно было бы выбрать аналогичный электродвигатель из серии 4А [4] типа 4A100S 4УЗ. В этом обозначении: 4 — серия, А — асинхронный, 100 — высота оси вращения, S — условное обозначение установочного размера по длине станины, 4 — число полюсов, УЗ — климатическое исполнение и категория размещения — см. приложение 3.
Кроме электродвигателя, нужно выбрать: муфту для соединения валов насоса и электродвигателя, фундаментные болты для крепления салазок.
По этому же каталогу выбираем для электродвигателя типа А02-32-4 соединительную муфту типа МУВП1-28, салазки типа С2-3, фундаментные болты типа Ф2-3. Все эта данные записываем в спецификацию, приведенную в приложении 1.
После того как электродвигатель выбран, т. е. известны его мощность, номинальный и пусковой токи, есть достаточно оснований для выбора аппаратов, которые входят в его цепь, а именно: магнитного пускателя МП и тепловых элементов (нагревателей) реле РТ1 и РТ2, предохранителей П8 и рубильника Р8.
Выбор магнитного пускателя. Для выбора магнитного пускателя нужно знать мощность и напряжение управляемого им электродвигателя, нужна ли тепловая защита, необходимое исполнение пускателя (открытое, в оболочке или в оболочке с уплотнением), напряжение и род тока для питания катушки пускателя, сколько нужно и каких (замыкающих и размыкающих) вспомогательных контактов (блок-контактов) для цепей управления и сигнализации. Располагая этими данными, предварительно выбираем магнитный пускатель типа ПМЕ-222 второй величины в оболочке (защищенное исполнение) с тепловым реле, нереверсивный, т. е. для электродвигателя одностороннего вращения.
Покажем на примере выбора пускателя технику работы с каталогом.
Чтобы выбрать изделие, нужно: а) перечислить уже известные о нем данные; б) найти в каталоге относящиеся к этим данным сведения, а также обусловленные ограничения по применению изделия; в) сравнить их и выбрать то, что нужно.
В рассматриваемом примере:
а)        Мощность управляемого электродвигателя 3 кВт, напряжение главной цепи 380 В, номинальный ток 6,5 А, пусковой ток 45,5 А. Напряжение цепи управления 380 В, нужен один замыкающий вспомогательный контакт. Вопрос необходимости вспомогательного контакта рассмотрен ниже в § 7. Пускатель будет установлен в сухом, чистом помещении, но в помещение имеет доступ неэлектротехнический персонал. Следовательно, пуска гель должен иметь оболочку для защиты от прикосновения к токоведущим частям.
б)        Магнитные пускатели серии ПМЕ [пускатель (П), магнитный (М), единой (Е) общесоюзной серии] выпускаются реверсивными и нереверсивными в исполнениях: открытом, в оболочке, в оболочке с уплотнением. Пускатели предназначены для работы при температуре окружающего воздуха от —40 до +40°С. Номинальное напряжение главной цепи 24, 36, 48, 110, 127, 220, 380 или 500 В переменного тока. Номинальный ток главных контактов пускателя в оболочке 23 А. Пусковой ток в режиме редких коммутаций (до 100 включений в час) может в 10 раз превышать номинальный. Пускатели выпускаются как без тепловых реле, так и со встроенным двухполюсным тепловым реле типа ТРН-25 с номинальным током тепловых элементов (нагревателей) 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20 или 25 А.
Мощность управляемого электродвигателя (при одном и том же номинальном токе главных контактов пускателя) зависит от номинального напряжения электродвигателя следующим образом:


Номинальное напряжение электродвигателя, В           

36

127

220

380

Номинальный ток в главной цепи, А         

23

23

23

23

Наибольшая мощность электродвигателя, кВт           

0,8

3,3

5,5

10

Наименьшая мощность электродвигателя, при которой обеспечивается защита, кВт

0,15

0,4

1,1

2,2

При номинальном напряжении пусковая мощность катушки 140 В • А, чему при 380 В соответствует ток 140 В - А : 380 В = = 0,37 А. Рабочий ток — ток при притянутом якоре пускателя — меньше в 8—10 раз. Сведения о катушке понадобятся при выборе реле У1, контактами которого включается и отключается пускатель.
Пускатель имеет два замыкающих и два размыкающих вспомогательных контакта (по старой терминологии — блок- контакта) на номинальный ток 6 А в цепях переменного тока напряжением до 500 В.
в) Составляем табл. 1 и сопоставляем приведенные в ней данные.
Таблица 1


№ Л. IL

Сравниваемые данные

Требуется

Возможности пускателя

1

Напряжение главной цепи, В

380

24, ..., 380, 500

2

Мощность электродвигателя при напряжении 380 В, кВт

3

До 10

3

Рабочий (номинальный) ток в главной цепи, А

6,5

До 23

4

Пусковой ток, А

45,5

До 230

5

Мощность электродвигателя, при которой обеспечивается тепловая защита от перегрузки, кВт

3

Не менее 2,2

6

Напряжение катушки, В

380

24,..., 380,500

 

Напряжение цепи вспомогательных контактов, В Количество замыкающих вспомогательных контактов, шт.

220 1

До 500 2

9

Ток в цепи вспомогательных контактов, А

Меньше 1

До 6

10

Температура окружающего воздуха, "С

15-25

От -40 до +40

11

Исполнение

В оболочке

В оболочке

Из табл. 1 видно, что пускатель выбран с большими запасами, в связи с чем уместно рассмотреть вопрос: не следует ли в данном случае взять пускатель не второй, а первой величины, он меньше, дешевле и предназначен для управления электродвигателями до 4 кВт при напряжении 380 В? Взять пускатель первой величины в данном случае нельзя по простой причине: на данном предприятии имеются пускатели первой величины только в открытом исполнении, а они не годятся, так как нужна оболочка. Пускатели второй величины: есть, в связи с чем возникает еще один принципиальный вопрос: хорошо ли иметь большие запасы и нет ли обстоятельств, когда большой запас опасен?
Вопрос о запасах сложен. Ответим на него, руководствуясь приведенной табл. 1.
В пп. 1, 6 и 7 табл. 1 предельное напряжение 500 В характеризует уровень изоляции пускателя. Ясно, что использование пускателя в сети с более низким напряжением вполне допустимо. Однако из всех возможных исполнений катушки (они перечислены выше) надо брать катушку на 380 В, так как катушка на любое, более низкое напряжение при включении на 380 В сгорит, а на более высокое напряжение не потянет.
Запас по току благоприятен (пп. 3, 4 и 9 табл. 1): контакты при меньшем токе будут меньше нагреваться, срок службы их увеличится.
Совершенно недопустимы запасы при выборе защиты. Дело в том, что слишком чувствительная защита будет отключать исправную электроустановку при нормальных эксплуатационных режимах, например при пуске электродвигателя, а слишком грубая — может отказать. В этом случае сработает вышестоящая защита и отключит все электроприемники, входящие в группу.
Возвратимся к нашему примеру. В п. 5 табл. 1 указано, что тепловое реле обеспечивает защиту от перегрузки электродвигателей мощностью не менее 2,2 кВт. Значит, электродвигатель 3 кВт подавно может быть защищен, но для этого нужно выбрать такой номинальный ток теплового (нагревательного) элемента теплового реле, который соответствует мощности 3 кВт.

Выбор номинальных токов тепловых (нагревательных) элементов тепловых реле.

В пускателе типа ПМЕ-222 установлено токовое тепловое двухполюсное реле типа ТРН-25 со сменными тепловыми элементами. Тепловые элементы (по два для каждого реле, так как они включаются в две фазы) имеют номинальные токи /ном 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20 и 25 А. Максимальный ток продолжительного режима на 25% больше номинального тока теплового элемента при /ном от 5 до 20 А и на 20% больше при /ном = 25 А.
Регулировка тока уставки реле (тока, при котором реле срабатывает) — плавная, производится регулятором уставки путем поворота его отверткой. Регулятор имеет пять делений влево (минус) и пять делений вправо (плюс) от нулевой отметки шкалы. Каждое ее деление соответствует примерно 5% номинального тока теплового элемента. Следовательно, при любом тепловом элементе может быть задана уставка в пределах от 0,75 /ном до 1,25 /ном.
Выбор теплового элемента определяется номинальным током защищаемого электродвигателя при соблюдении следующих условий: 1) максимальный ток продолжительного режима с данным тепловым элементом должен быть не меньше номинального тока защищаемого электродвигателя; 2) ток уставки реле должен быть равен номинальному току защищаемого электродвигателя или больше в пределах 5%; 3) должен быть запас на регулировку в обе стороны не менее двух делений регулятора.
В нашем примере номинальный ток электродвигателя 6,5 А. Ближайшим к нему тепловым элементом /ном i = 6,3 А и Люм,2 = 8 А соответствуют максимальные токи продолжительного режима 1,25 х 6,3 = 7,9 и 1,25 х 8 = 10 А, в обоих случаях большие, чем номинальный ток электродвигателя. Следовательно, 1-е условие удовлетворяется.
При /ном-1 = 6,3 А уставка может быть задана в пределах от 0,75 х 6,3 = 4,7 до 1,25 х 6,3 = 7,9 А, а при /ном 2 = = 8 А в пределах от 0,75 х 8 = 6 До 1,25 х 8 = 10 А. В обоих случаях номинальный ток электродвигателя лежит в пределах возможных уставок. Следовательно, 2-е условие тоже удовлетворяется.
При /ном.1 = 6,3 А регулятор должен быть установлен либо на нулевое деление (уставка 6,3 А), либо на одно деление правее (уставка 6,3 х 1,05 = 6,6 А). Запас на регулировку по два деления в каждую сторону имеется, следовательно, 3-е условие удовлетворяется. При /[юм2 = 8 А 3-е условие не удовлетворяется: регулятор нужно установить на предпоследнее деление влево (уставка 8 х 0,8 = 6,4 А); при этом на регулировку остается только одно деление вместо необходимых двух.
Следует подчеркнуть, что при к. з. на участке от электродвигателя до магнитного пускателя через тепловые элементы проходит ток к. з., и если сами тепловые элементы от него не защитить, они могут сгореть. Защита в нашем примере осуществляется предохранителями 118.

Выбор предохранителя П8.

Предохранители П8 уже установлены на щите, следовательно, известен их тип, в данном случае ПР-2 (см. рис. 4,6). Тем не менее следует произвести выбор предохранителей, так как может оказаться, что они не подходят для защиты данного двигателя, питающего его кабеля, а также тепловых элементов теплового реле магнитного пускателя.
Техника выбора предохранителей подробно описана в [3, 10, 11]. Здесь же обращается внимание лишь на то, что необходимо знать о предохранителях для решения простейших задач.
В предохранителях различают номинальный ток предохранителя (корпуса, контактных стоек) и номинальный ток плавкой вставки. Например, в один и тот же корпус предохранителя типа ПР-2 на номинальный ток 15 А могут быть заряжены вставки на номинальные токи 15, 10 и 6 А, но не более 15 А и не менее 6 А. Значит, нужно выбирать и предохранитель и вставки. Выбор всегда начинают со вставки.
Для выбора номинального тока вставки нужно знать длительный гок, проходящий через вставку, и пусковой ток электродвигателя. В нашем примере длительный ток 6,5 А, пусковой ток 45,5 А. Номинальный ток вставки должен быть не меньше длительного тока и не меньше пускового тока, деленного на 2,5. В нашем примере это 6,5 А и 45,5 :2,5 = = 18,2 А. Из двух значений выбирают большее. Но на 18,2 А вставки не выпускаются. Поэтому приходится выбирать между вставками на 20 и 15 А. Брать нужно большую вставку.
Номинальный ток предохранителя выбирается по каталогу исходя из уже известного номинального тока вставки. Вставки на 20 А могут быть заряжены в предохранители типа ПР-2 на 60 А. Но из рис. 4,6 следует, что на нем установлены предохранители на 100 А. Следовательно, их придется заменить.
Для выбора предохранители! знания номинальных токов недостаточно. Нужно знать также номинальные напряжения предохранителя и вставки. Это требует пояснений. Дело в том, что чем выше напряжение сети, тем труднее гаснет дуга, возникающая при перегорании предохранителя. Поэтому предохранители типа ПР-2 выпускаются и I габарита (меньших размеров, короче) для более низкого напряжения (250 В постоянного или 380 В переменного тока) и II габарита (больших размеров, длиннее) для более высокого напряжения (500 В). В нашем случае напряжение 380 В переменного тока. Таким образом, подходят вставки обоих габаритов.
Предохранители, как уже выяснено выше, нужно заменить. На какое же напряжение их выбрать? Удобнее взять предохранители на 500 В, потому что остальные предохранители на щите именно такие*.

*Строго говоря, предохранители I габарита предпочтительнее, так как чем ближе номинальные напряжения сети и предохранителей, тем их защитные характеристики лучше, но в данном случае в цепи только одна ступень защиты, следовательно, совершенство защитной характеристики не столь существенно. С другой стороны, разрывная способность предохранителей II габарита при к. з. значительно выше, что весьма благоприятно.

Остается выбрать способ присоединения предохранителей: переднее или заднее присоединение с помощью шпилек. В данном случае предохранители ставят сзади готового щита, там же сделан монтаж, и потому применено переднее присоединение.
Итак, выбираем и записываем в третью позицию спецификации (приложение 1): предохранители типа ПР-2 II габарита, номинальный ток 60 А, номинальное напряжение 500 В для переднего присоединения проводов со вставками на 20 А, 500 В.
Выше рассмотрен выбор предохранителей П8 только по условиям защиты цени электродвигателя. Нужно, однако, еще проверить, защищают ли выбранные предохранители кабель и нагревательные элементы теплового реле магнитного пускателя. Эти вопросы рассмотрены ниже в § 6.

Выбор рубильника Р8.

Для выбора рубильника нужно знать:, сколько полюсов он должен иметь, какой ток будет через него проходить длительно, какой ток отключается рубильником, тип привода, способ установки (на щите или за щитом), способ присоединения — переднее или заднее.
Число полюсов 3 ясно из схемы (рис. 7). Длительный ток тоже известен: 6,5 А. Размыкать ток рубильник не будет, так как размыкание возложено на магнитный пускатель, а рубильник отключается только на время ремонтно-ревизионных работ. Почему важно подумать о размыкании? Потому что это самый тяжелый режим, но не во всех случаях необходимый, из-за чего выпускают рубильники в двух исполнениях: более дешевые, не предназначенные для размыкания цепей (без дугогасительных камер), и более дорогие с дугогасительными камерами.
Способ установки, тип привода рубильника и способ присоединения определяются не только монтажными соображениями. По условиям безопасности нельзя применять открытые рубильники и устанавливать их на лицевой стороне щита.
В нашем примере ничего с рубильником, уже имеющимся на щите, делать не нужно. Он рассчитан на 100 А (см. рис. 4,6) в сетях до 660 В, установлен за щитом, т. е. явно подходит. И тем не менее записать его данные в спецификацию нужно, так как она должна давать исчерпывающие данные не только монтажникам, но и эксплуатационникам, например, чтобы заказать запасное оборудование, знать, чем заменить рубильник, если он выйдет из' строя. Необходимо, конечно, в примечании к спецификации отметить: имеется в наличии, заказывать не нужно. ;
Покончив с выбором аппаратов в основных цепях 1, 2 к 3 электродвигателя, переходим к цепи управления 26—27 (рис. 7).
Катушка магнитного пускателя и тепловые элементы РТ1 и РТ2 теплового реле выбраны ранее.

Выбор реле.

Для выбора реле нужно знать: сколько контактов и каких (размыкающих и замыкающих) должно иметь реле. Какие токи включаются, размыкаются и длительно проходят через каждый контакт. Напряжение цепей, в которые входят контакты. Род тока в этих цепях: постоянный или переменный. Характер нагрузки: активная (лампы, печи) или индуктивная (электромагниты, реле, трансформаторы, электродвигатели).
Знание этих данных важно потому, что ими определяются условия работы контактов. Например, включать ток значительно легче, чем размыкать. Чем выше напряжение цепи, тем размыкать ее труднее. Цепи переменного тока размыкаются много легче цепей постоянного тока. Активную нагрузку размыкать гораздо, легче, чем индуктивную. Все это иллюстрируется ниже на примере выбора реле У1 и АУ1.
Необходимо знать напряжение, на которое рассчитана катушка реле (оно называется номинальным), и род тока — постоянный или переменный. При номинальном напряжении реле надежно срабатывает и не перегревается.
Очень важен уровень изоляции, так как именно им определяется предельное напряжение сети, в которой может применяться изделие. Нередко бывает, что уровень изоляции катушки не совпадает с уровнем изоляции контактов. Катушка, например, предназначена для сетей напряжением до 250 В, а контакты могут работать в цепях напряжением до 660 В.
Если в схеме имеется несколько реле, следует вначале решить, в какой последовательности производить их выбор. Как правило, раньше выбирают то реле, о котором больше всего известно, т. е. то, на которое уже распространяются известные ограничения.
В нашем примере нужно выбрать четыре реле У, У1, АУ и АУ1, причем два из них У и А У служат для контроля уровня, а два — У1 и АУ1 — промежуточные. Начинать надо с реле У и А У, так как они должны контролировать уровни, значения которых заданы глубиной и вместимостью бака.
О реле У и АУ известно из задания (см. § 3), что они поплавковые. Выберем предварительно широко распространенные, простые по устройству и дешевые реле уровня типа РМ-51. Из паспорта узнаем, что они предназначены для работы при температуре контролируемой жидкости от +5 до +60°С и допускают регулировку расстояния между нижним и верхним контролируемыми уровнями от 0,5 до 10 м. Реле имеет один замыкающий и один размыкающий контакты для
коммутации активной нагрузки до 5 А при 127 В и до 3 А при 220 В переменного тока. Из схемы рис. 7 ясно, что контакт реле У замыкает и размыкает цепь 32—33 промежуточного реле У/, а контакт АУ — цепь 44—51 промежуточного реле АУ1. Сопоставляя перечисленные сведения, убеждаемся в том, что реле типа PM-5J подходят для решения поставленной задачи.
Подчеркнем, что термины «замыкающий» и «размыкающий» предназначены для характеристики контактов двухпозиционных электрических аппаратов (реле, контакторов, магнитных пускателей). У этих аппаратов, если якорь притянут, замыкающий контакт замкнут, размыкающий — разомкнут. Если якорь отпущен, замыкающий контакт разомкнут, размыкающий - замкнут. Применительно же к поплавковому реле (и многим неэлектрическим аппаратам контроля уровня, давления, температуры и т. п.) термины «замыкающий» и «размыкающий» обозначают лишь то, что когда один контакт замкнут, другой — разомкнут. Этот сложный вопрос подробно рассмотрен в § 7 при анализе схемы.
Перейдем к выбору промежуточных реле.
Реле У1 имеет два замыкающих контакта. Один из них в цепи 26—27 (рис. 7, о) и включает пусковой ток 0,37 А катушки магнитного пускателя МП и размыкает ток 0,04 А при напряжении 380 В переменного тока. Другой включает и отключает лампу ЛH (цепь 5—4 на рис. 7,6). Обмотка реле питается по цепи 32—33 (рис. 7,а) от вторичной обмотки трансформатора Тр1 при напряжении 42 В. Ток, потребляемый обмоткой реле У/, до его выбора неизвестен.
Реле АУ1 имеет один замыкающий контакт в цепи 7 (9)—34 лампы Л А, включенной последовательно с входным сопротивлением RBX реле импульсной сигнализации (рис. 7,6). Ток ограничен сопротивлением лампы ЛA и в зависимости от ее типа лежит в пределах от 0,05 до 0,2 А. Лампа Л А должна быть такой же, как остальные лампы в схеме сигнализации. Обмотка реле питается по цепи 44—51 от вторичной обмотки трансформатора Тр1 при напряжении 42 В. Ток, потребляемый обмоткой реле АУ1, до его выбора неизвестен.
При выборе промежуточных реле обычно сталкиваются с необходимостью сравнивать несколько решений, так как промышленность выпускает много реле сходного назначения. В данном случае дело идет о реле с катушкой переменного тока на напряжение 42 В и двумя замыкающими контактами, которые должны работать в сети переменного тока напряжением 380 В (реле У/, цепь 26—27) и 220 В [реле У1, цепь 5—4 и реле АУ1, цепь 7(9) —34].
Обратимся к электромагнитным реле унифицированных серий РПУ-О, РПУ-1 и РПУ-2, выпишем из каталогов или вычислим на основании каталожных данных интересующие нас сведения (значения величин округлены) и составим табл. 2.
Из табл. 2 следует, что реле всех трех серий имеют: а) катушки переменного тока на номинальное напряжение 36 В (на 42 В катушек нет); б) достаточное количество контактов; в) подходят по исполнению и способу присоединения. Однако от реле серии РПУ-О, хотя оно самое компактное и дешевое, приходится отказаться, так как его контакты не могут работать в цепях напряжением 380 В.
Таблица 2
Таблица 2
Невыгодно применять реле серии РПУ-1, так как оно рассчитано на значительно более тяжелые условия работы, чем требуется. Остается выбрать реле серии РПУ-2 типа РПУ-2-362003, 36 В. Расшифровка обозначения приведена ниже:
Расшифровка обозначения реле
Воспользуемся техническими данными реле серии РПУ-2 для иллюстрации следующих важных обстоятельств.
У аппаратов с катушками переменного тока (реле, контакторы, магнитные пускатели) пусковой ток значительно больше рабочего тока, в нашем примере 1,25 и 0,25 А. Пусковой ток соответствует отпущенному якорю, когда в магнитной цепи катушки зазор велик, благодаря чему ее индуктивное сопротивление относительно мало. По мере притягивания якоря зазор уменьшается, сопротивление возрастает, следовательно, ток уменьшается и, наконец, при полностью притянутом якоре, достигнув значения рабочего тока, больше не изменяется. Процесс снижения тока от пускового до рабочего у реле серии РПУ-2 продолжается примерно 0,04 с.
У аппаратов с катушками постоянного тока пусковой и рабочий токи равны.
Наиболее уязвимой частью любой электроустановки являются контакты. Если не учесть реальные условия их работы, они преждевременно выйдут из строя, могут сгореть и даже привариться. Дело в том, что значение номинального тока (в нашем примере 4 А) ничего не говорит о том, как поведут себя контакты в цепях, обладающих индуктивностью. А таких цепей большинство — это цепи всех электромагнитных аппаратов. Безындуктивны только лампы, печи и тому подобная нагрузка. Поэтому, чтобы правильно выбрать контакты, нужно пользоваться таблицей коммутационной способности, сопоставляя приведенные в ней данные с конкретными условиями работы контактов. В табл. 3, составленной по данным завода-изготовителя, приведена коммутационная способность замыкающих и размыкающих контактов реле серии РПУ-2 при индуктивной нагрузке.
Из табл. 3 следует:
а)        Коммутационная способность в цепях постоянного тока значительно ниже коммутационной способности в цепях переменного тока. Например, при 220 В постоянного тока отключаемый ток 0,25 А, а при 220 В переменного тока 3,2 А, т. е. почти в 13 раз больше.
б)        Включаемый ток значительно больше отключаемого, но он должен проходить через контакты ограниченное время, в нашем примере не более 0,1 с. иначе контакты перегреются.
в)        Чем выше напряжение цепи, в которую включены контакты, тем отключаемый ток меньше. Например, при 12 В постоянного тока отключаемый ток 5 А. а при 220 В в 20 раз меньше —0,25 А.
г)         В табл. 3 обусловлены характеристики цепи: постоянная времени не более 0.01 с в цепях постоянного тока и коэффициент мощности не менее 0,4 в цепях переменного тока. Эти характеристики говорят о скорости нарастания и спадания тока при замыкании и размыкании цепи. При постоянной времени более 0,01 с или коэффициенте мощности менее 0,4 коммутационная способность контактов должна быть снижена. Приведенные значения (0,01 с и 0,4) примерно соответствуют индуктивности, обычных электромагнитных аппаратов.
Таблица 3


Роя тока

 

Ток. А

Напряжение. В

включаемый*

отключаемый

Постоянный, постоянная времени нагрузки не более 0,01 с

12

10

 5

24

10

3

48

10

1,5

60

10

1,0

110

10

0,5

220

10

0,25

Переменный, коэффициент мощности не менее 0,4

127

40

4

220

32

3,2

380

25

2,5

Возвращаемся к выбору реле У и АУ, чтобы сравнить их коммутационную способность (5 А при напряжении 127 В) с токами катушек реле У/ и АУ1, которые теперь уже известны (1,25 А весьма кратковременно и 0,25 А длительно), и убеждаемся в том, что реле типа РМ-51 для нашего случая подходит

Выбор понижающего трансформатора Tpl.

Для выбора трансформатора нужно знать первичное и вторичное напряжения и его мощность. Первичное напряжение 380 В ясно из схемы, вторичное напряжение 36 В равно номинальному напряжению катушек реле У/ и АУ1. Мощность определяется электроприемниками, присоединенными ко вторичной обмотке. В данном случае это катушки реле У1 и АУ1, каждая из которых при включении потребляет 45 В-А. причем реле АУ1 включается крайне редко и поэтому в расчет может не приниматься. В этих условиях подходит трансформатор самой малой мощности. Выбираем по каталогу понижающий трансформатор типа ТБСЗ, исполнение 2, мощностью 0,063 кВ • А, напряжением 380/36 В.

Выбор предохранителей П2.

В цепях, защищаемых предохранителями П2, перегрузки быть не может, поэтому их достаточно выбирать только по максимальному току в защищаемой цепи. В худшем случае этот ток слагается из пускового тока магнитного пускателя (0,37 А) и рабочего тока реле У/, пересчитанного на напряжение 380 В (9 В -А : 380 В = = 0,024 А), т. е. составляет 0,37 + 0,024 = 0,394 А.
При подсчете принят режим: реле У/ уже сработало (рабочий ток), а магнитный пускатель включается (пусковой ток). Может быть и другой вариант: реле У/ притянуто (рабочий ток), магнитный пускатель включен (рабочий ток), но насос не справляется с нагнетанием, и потому срабатывает реле АУ1 (пусковой ток). В этом варианте ток 0,024 + 0,04 + 0,118 = — 0,182 А. Из двух значений выбирают большее.
Следует здесь же заметить, что пусковые токи единичных аппаратов (одного пускателя, одного реле) в расчет обычно не принимают, так как эти токи настолько кратковременно, что не могут привести к перегоранию предохранителей.
Самые небольшие предохранители типа ПР-2 имеют номинальный ток 15 А и могут заряжаться вставками на 6. 10 и 15 А. Выбираем наименьшую из вставок — вставку на 6 А.
Итак, с выбором аппаратуры для схемы управления электродвигателем покончено. Переходя к схеме сигнализации (рис. 7, б), рассмотрим в ней четыре новые цепи: 34—7(9), 4—5, 34-ДА—35, 4— ДН—35, в которое входят лампы ЛA и ЛH, резистор R и диоды ДА и ДН.

1 Предохранители могут перегореть только при весьма значительном увеличении тока. Но ток при повреждении катушки магнитного пускателя может увеличиться только после того, как катушка будет уже разрушена. Это же относится и к трансформатору Tpl. При мощности трансформатора 63 В * А и напряжении 36 В номинальный ток вторичной обмотки 1.75 А. Ток к.з. в 10-12 раз больше, т.е. составляет 17,5- 21 А. Ток же, проходящий при этом через предохранители Л2, меньше в 380: 36 = 10,55 раза и равен 1,7-1,9 А. Ясно, что он не может вызвать перегорания предохранителей.

Выбор ламп.

Для выбора ламп нужно знать их номинальное напряжение и мощность. В ряде случаев приходится выбирать также светильники (для устройств освещения) или арматуру, а которую вставляется лампа (для устройств сигнализации). Светильник и арматура определяют тип цоколя лампы.
В цепи 34—7 (9) должна быть точно такая же лампа, как и другие, присоединенные к реле импульсной сигнализации типа РИС-ЭЗМ, иначе работа РИС-ЭЗМ может нарушиться. Остается обратиться к перечню элементов существующей схемы сигнализации и позаимствовать из него необходимые данные.
Лампа ЛH (цепь 4—5) будет установлена на щите. Значит, сначала нужно выбрать арматуру, приспособленную для монтажа на щитах, и затем подобрать к ней лампу. Если новая лампа не должна специально выделяться среди других (как особо важная), го берут такую же арматуру, как уже установлена. Если новая лампа должна выделяться, то берут либо другую арматуру, либо применяют линзу явно отличного цвета.
Для нашего случая подходят арматура сигнальная типа АСК-0 и лампа сигнальная типа ЛС-53. Но от АСК-0 приходится сразу отказаться, так как наибольшее напряжение сети, в которую она может быть включена, 127 В, а в нашем случае напряжение питания схемы сигнализации 220 В. Выбираем лампу сигнальную типа ЛС-53, проверив, что ее размеры подходят к данному щиту (размеры арматуры и разметка сверлений для крепления даются в каталоге). К ЛС-53 подходят коммутаторные лампы. Они выпускаются на 24 В, 105 мА; 48 В, 90 мА и 60 В, 75 мА. Любая из них подходит. Какую же выбрать? Если на данном щите уже применяются коммутаторные лампы, например на 24 В, то новую лампу берут такой же, потому что чём меньше разнообразных изделий, тем легче создать необходимый эксплуатационный запас.
Итак, выбрана коммутаторная лампа номинальным напряжением 24 В. Но напряжение в цепях сигнализации не 24, а 220 В. Значит, последовательно с лампой надо включить
добавочный резистор R, показанный на рис 7,6 штриховой линией.

Выбор резисторов.

 В настоящее время широко применяются как проволочные эмалированные трубчатые резисторы типов ПЭ и ПЭВ (влагостойкие), так и непроволочные, например типов ВС, MЛT (металлизированные термостойкие, защищенные лаковым покрытием). Независимо от исполнения выбор резистора заключается в определении его сопротивления и номинальной мощности рассеяния (габарита — по старой терминологии).
Сопротивление резистора1 находят следующим образом. Сопротивление должно обеспечить нормальное горение лампы, т. е. через него так же, как и через лампу, соединенную с резистором последовательно, должен проходить ток 105 мА = 0,105 А. Падение напряжения на сопротивлении резистора при этом должно составлять 220 — 24 = 196 В, откуда сопротивление равно 196 В:0,105 А = 1866 Ом.
Если нужно продлить срок службы лампы, сопротивление несколько увеличивают, беря не 1866 Ом, а. например, 1900 или 2000 Ом. Тогда напряжение на лампе будет меньше номинального, яркость ее уменьшится (для ламп сигнализации это не имеет значения), а срок службы возрастет в несколько раз.
Номинальная мощность рассеяния определяется условиями нагревания и охлаждения и выражается максимально допустимой рассеиваемой мощностью. Чем больше поверхность резистора, тем больше и рассеиваемая мощность. Она обычно обозначается цифрами, стоящими за типом резистора. Например, ВС-2 обозначает резистор типа ВС, который можно включать в такие цепи, где мощность, приходящаяся на него, не превышает 2 Вт. При этом резистор будет нагреваться не выше температуры, допустимой для обеспечения его сохранности.
Чтобы найти мощность, выделяющуюся на резисторе, перемножают ток и падение напряжения на его сопротивлении, что в данном случае составляет 0,105 Ах 196 В = 20,6 Вт. Формально можно остановиться, например, на проволочном резисторе ПЭВ-20 сопротивлением 2000 Ом (или соединить последовательно два резистора ПЭВ-10 по 1000 Ом каждый). Такое решение, однако, не всегда верно. Дело в том, что при номинальной мощности проволочные резисторы нагреваются более чем на 300 С. Для них такой нагрев безопасен, но рядом находящаяся изоляция, полупроводниковые приборы и конденсаторы могут повредиться. Значит, если резистор не может быть достаточно удален, нужно понизить его температуру, т. е. взять резистор большего габарита, например ПЭВ-50, или два резистора ПЭВ-20 по 1000 Ом каждый и соединить их последовательно.
Особо подчеркнем, что вопрос о нагревании резисторов очень важен, но ему не всегда уделяют должное внимание. Так, например, применяют в схемах управления и сигнализации миниатюрные резисторы типа М ЛT, которые превосходно работают в радиотехнических и аналогичных схемах при очень небольших мощностях, но сгорают при мощности в несколько ватт.

Выбор диодов.

В схемах управления и сигнализации диоды применяют часто как вспомогательные элементы, например для разделения цепей (рис. 7,6). В этих простых условиях применения к диодам предъявляют только два требования: а) ток, проходящий через диод, должен быть не больше прямого тока, обусловленного каталогом, иначе диод перегреется и выйдет из строя; б) наибольшая амплитуда обратного напряжения, указанная в каталоге, должна быть не меньше максимального мгновенного значения напряжения питания, иначе диод будет пробит.
В нашем случае через диоды ДА и ДН (рис. 7,6) проходят токи ламп Л А и ЛИ соответственно, не превышающие 0,2 А, а максимальное (амплитудное) значение напряжения 220 х |/2 = = 310 В. Подходит кремниевый диод типа Д226Б широкого применения, рассчитанный на прямой ток 300 мА и наибольшую амплитуду обратного напряжения 400 В.
Подчеркнем особенности диодов, которые необходимо учитывать при их выборе и эксплуатации.
1.  Диоды, особенно германиевые, очень чувствительны к повышению температуры. Вышедший из строя кремниевый или германиевый диод (перегретый или пробитый) больше не восстанавливается.
2. Вольт-амперные характеристики разных диодов могут существенно различаться, поэтому соединять последовательно диоды (как это часто делают с резисторами) нельзя без принятия мер, выравнивающих распределение напряжения между последовательно соединенными диодами. Но эти меры усложняют схему.



 
« Кабельные маслонаполненные линии 110-500 кВ высокого давления   Каталог АСКО-УКРЕМ »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.