Министерствообразования и науки Российской Федерации
Казанскийгосударственный энергетический университет
Кафедра ЭПП
Практическаяработа по предмету:
Электрическиеи электронные аппараты.
На тему
Электрическиеи электронные аппараты в системах электроснабжения
Выполнил:
Вариант: «0»
Группа: ЭП-2-03
Преподаватель:
Хатанова И.А.
Казань 2006г.
1. Выборконтакторов и магнитного пускателя для управления и защиты асинхронного двигателя
/>
Рис. 1. Схема пуска и защиты двигателя
Требуется выбрать магнитный пускатель (контактор)для управления и защиты асинхронного двигателя типа 4А112М2У3, работающего впродолжительном режиме. Схема прямого пуска и защиты приведена на рис. 1.
По типу двигателя из справочной литературы[1, табл.26.3]определим его технические параметры:
— номинальная мощность, Pном – 7,5 кВт;
— коэффициент полезного действия, η ном –87,5 %;
— коэффициент мощности, cosφ– 0,88;
— номинальное линейное напряжение на обмоткестатора,U ном– 380 В;
— коэффициент кратности пускового тока, КI – 7,5;
— время пуска двигателя, t n – 5с.
Определим параметры, по которым производится выбормагнитного пускателя:
а) род тока – переменный, частота – 50 Гц;
б) номинальное напряжение – 380В, номинальный токне должен быть меньше номинального тока двигателя;
в) согласно схеме включения двигателя (рис. 1)аппарат должен иметь не менее трех замыкающихся силовых контактов и одногозамыкающегося вспомогательного контакта;
г) категория применения, аппарат должен работать водной из категорий применения: АС – 3 или АС – 4;
д) режим работы аппарата – продолжительный счастыми прямыми пусками двигателя.
Для выбора аппарата по основным техническимпараметрам необходимо произвести предварительные расчеты номинального ипускового токов двигателя. Определим номинальный ток (действующее значение):
/>
Пусковой ток (действующее значение):
/>
Ударный пусковой ток (амплитудное значение):
/> принимаем
/>
Произведем выбор аппарата по основным техническимпараметрам.
Выбираем магнитный пускатель со встроенным тепловымреле по основным техническим параметрам, приведенным в справочнике – типа ПМЛ 221002[2, табл.6.18].
Проверим возможность работы выбранного аппарата вкатегориях применения АС – 3 и АС – 4.
Согласно справочным данным в категории примененияАС – 3 магнитный пускатель должен включать в нормальном режиме коммутации ток:
/> ,
а в режиме редких коммутаций:
/>.
Оба условия пускателя ПМЛ 221002 выполняются, таккак:
/>
В категории применения АС – 4 магнитный пускательПМЛ 221002 с номинальным рабочем током 10 А должен отключать в номинальномрежиме коммутации ток:
/>,
который меньше пускового тока двигателя. В режимередких коммутаций ток:
/>,
который также ниже ударного пускового токадвигателя. Поэтому пускатель ПМЛ 221002 с номинальным током 20 А, предназначенныйдля работы в категории АС – 4, для данной схемы (рис. 1) не пригоден.
Тепловые реле серии РТЛ, встроены в магнитныепускатели (табл. 1, приложение 2) имеют регулируемое время срабатывания tСР = (4,5 — 12) с, что приемлемо длязаданных условий пуска двигателя: 1,5tП tСР tП.
Для реализации схем пуска двигателя (рис. 1) можноиспользовать контактор и дополнительное тепловое реле.
Выбор контактора аналогичен вышерассмотренномувыбору магнитного пускателя. Выбираем контактор КМ2311-7. Проверим возможностьработы выбранного аппарата в категориях применения АС-3 и АС-4. Согласносправочным данным в категории применения АС – 3 контактор должен включать внормальном режиме коммутации ток:
/> ,
а в режиме редких коммутаций:
/>.
Оба условия контактора КМ2311-7. выполняются, таккак:
/>
В категории применения АС – 4 контактор КМ2311-7. с номинальным рабочем током 25 А должен отключать в номинальном режиме коммутацииток:
/>,
который больше пускового тока двигателя. В режимередких коммутаций ток:
/>,
который также выше ударного пускового токадвигателя. Поэтому контактор КМ2311-7. с номинальным током 25 А,предназначенный для работы в категории АС – 4, для данной схемы (рис. 1)пригоден.
2. Выборавтоматических выключателей и предохранителей для защиты двигателей
От цехового трансформатора кабелем питается сборкамеханической мастерской, к которой подключены четыре двигателя. Напряжение сети380 В. Все двигатели работают одновременно. Типы двигателей приведены в табл. 1.Схема цеховой электрической сети, питающей сборку механической мастерской,приведена на рис. 2. Требуется выбрать аппараты защиты двигателей и кабеля,питающего сборку:
а) автоматические выключатели QF1– QF5 (рис. 2 (а));
б) плавкие предохранители F1 - F5 (рис. 2(б)).
а)
б) />
Рис. 2. Участок радиальной схемы цеховойэлектрической сети: ТП – трансформаторная подстанция; РУ – распределительное устройство;КЛ — кабель; QF1 – QF5 – автоматы; М1 – М4– двигатели; F1 — F5 – плавкие предохранители.
Определим по мощности двигателей их номинальные ипусковые токи так же, как в задаче 1. Рассчитаем по выражению (1) номинальныетоки вставок предохранителей, защищающие двигатели (рис.2б). Подберем посправочным данным ближайшие к расчетным номинальные токи вставок дляпредохранителей разных типов: ПР. – 2, ПН. – 2, НПР, НПН и занесем всевышеуказанные расчетные и справочные величины в табл.1.
Для предохранителя, защищающего кабель, питающийсборку, номинальный ток рассчитаем по выражению:
/>
где />– суммапусковых токов всех самозапускающихся двигателей.
/>.
Таблица 1
Мощность
двигателя,
кВт
Ток двигателя, А
Ток вставки, А номинальный пусковой расчетный принятый ПР-2 ПН-2 НПН, НПР
11
11
7,5
7,5
21,1
22
14,8
15,1
158,25
165
111
98,2
68,4
69,92
47,04
41,61
80
80
60
60
80
80
50
50
80
80
63
63
Выбираем по ближайшему большему значению номинальноготока предохранитель типа ПН-2 (IН =250 А).
Проверяем правильность выбора по условию пуска двухсамых крупных двигателей в нормальном режиме:
/>/>
где />– сумманоминальных токов работающих двигателей;
/> – суммапусковых токов самых крупных двигателей.
/>.
Предохранитель типа ПН-2 этому условиюудовлетворяет (250>212,98).
Выберем для защиты той же группы двигателейавтоматические выключатели (рис.2а). Расчетные и справочные данные заносим втаблицу 2.
Таблица 2.
Мощность двигателя, кВт
Ток двигателя, А
Расчетные токи срабатывания расцепителей, А
Принятые токи срабатывания расцепителей, А номинальный пусковой Зависимые Мгновенные Зависимые Мгновенные
11
11
7,5
7,5
21,1
22
14,8
15,1
158,25
165
111
98,2
/>
23,98
16,13
16,5
/>
247
166,5
147,3
35
35
20
20
400
400
180
180
Все двигатели имеют номинальные токи менее 50 А,поэтому для их защиты выбираем автомат АП50 – 3МТС I Н = 50 А.
Номинальный ток теплового расцепителя принимаетсяближайший больший номинального тока двигателя с поправкой на окружающую температуру:помещение, где установлены двигатели и автоматы обычное, отапливаемое, стемпературой t = 20 °С; завод калибрует автоматыАП50 при температуре +35 °С, поэтому номинальные токи зависимых расцепителейвыбираются по уравнению (6):
/>.
Ток срабатывания мгновенного расцепителя автоматапринимается равным десятикратному току срабатывания теплового расцепителя.
Для защиты группы двигателей ток срабатываниянезависимого расцепителя автомата должен быть отстроен от тока самозапуска всехдвигателей:
/>.
По справочным данным выбираем автомат А3700 с IН = 160 А.
Ток срабатывания зависимого расцепителя автомата А3700:
/>,
что удовлетворяет требованию:
/>, таккак 224А > 73 А.
Выдержку времени независимого расцепителя автоматаА3700 приняли по справочным данным 0,15 с, что обеспечивает его селективность смгновенными автоматами.
Ток срабатывания независимого расцепителя посправочным данным автомата А4100 равен:
/>
или с учетом разброса минимальный ток срабатываниянезависимого расцепителя:
/>,
что удовлетворяет условию отстройки от токов самозапускагруппы двигателей (798,6-958,4 А).
3. Выборнизковольтных аппаратов в системах электроснабжения
Для схем соединения понижающих трансформаторов сосборными шинами низкого напряжения, приведенных на рис. 3, выбрать рубильник QS, предохранитель F иавтоматические воздушные выключатели QF всоответствии с исходными данными индивидуального варианта, приведенными в табл.2 и 3. Номинальное напряжение UН = 380 В. Условия выбора, расчетные и справочные значенияпроверяемых величин записать в таблицу.
4. Выборвысоковольтных аппаратов в системах электроснабжения
Для схемы питания понижающего трансформатора отмагистральной линии, приведенной на рис. 4, выбрать разъединитель QS и предохранитель F в соответствии с исходными данными индивидуальноговарианта, приведенными в табл. 2-3. Для схем, приведенных на рис. 5, выбратьпредохранитель F, короткозамыкатель QN и выключатель Q всоответствии с исходными данными индивидуального варианта, приведенными в табл.4.Условия выбора, расчетные и справочные значения проверяемых величинзаписать в таблицу.
/>
Рис. 3. Схемы соединения трансформаторов сосборными шинами низкого напряжения
/>
Рис. 4. Схема питания трансформатора от магистральнойлинии
/>
Рис. 5. Фрагменты схем электроснабжения промышленных предприятий
5. Выборнизковольтных аппаратов в системах электроснабжения
Требуется выбрать автомат для установки на стороненизкого напряжения трансформатора в сети с номинальными параметрами:
/> /> />
Заполним табл.1 для выбора выключателя, рубильника,предохранителя, записав в неё расчетные параметры сети и справочные значенияпараметров выключателя, рубильника, предохранителя.
Таблица 1
Параметры
Значения параметров
Условия
выбора
Тип
аппарата сети аппарата
Номинальные
— напряжение
UН, В;
— ток I Н, А.
Отключающая
способность
— ток отключения I ОТКЛ, кА
380
15
263
380
63
315
/>
/>
/>
Автомат типа
АК-63
Номинальные
— напряжение
UН, В;
— ток I Н, А.
Отключающая
способность
— ток отключе- ния I ОТКЛ, кА
380
15
263
До 500
16
800
/>
/>
/> Предохранитель серии ПП21
Номинальные
— напряжение
UН, В;
— ток I Н, А.
Термическая стойкость, кА2с:
Динамическая стойкость, кА:
380
15
До 660
400
144
30
/>
/>
Рубильник трехполюсный серии Р34
[2, табл.6.1]
6. Выборвысоковольтных аппаратов в системах электроснабжения
Выбрать выключатель, установленный затрансформатором типа ТМН – 2500/110 в сети с номинальным напряжением />.
Для заданного типа трансформатора выпишем егоосновные технические параметры: /> />
/> />
Определим номинальный ток на стороне НН:
/>,
Мощность трехфазного КЗ на выводах НН:
/>,
где />для трансформаторов классанапряжения 110 кВ.
Начальное действующее значение периодическойсоставляющей тока при трехфазном КЗ на выводах НН трансформатора:
/>,
Действующее значение периодической составляющейтока трехфазного КЗ:
/>,
Амплитудное значение полного тока КЗ (ударный токКЗ):
/>,
где />=1,3 –для сетей НН.
Определим номинальный ток на стороне ВН:
/>,
Мощность трехфазного КЗ на выводах ВН: />для трансформаторов классанапряжения 110 кВ. Начальное действующее значение периодической составляющейтока при трехфазном КЗ на выводах НН трансформатора:
/>,
Действующее значение периодической составляющейтока трехфазного КЗ:
/>,
Амплитудное значение полного тока КЗ (ударный токКЗ):
/>,
где />=1,8 –для сетей ВН.
Параметры
Значение параметра
Условие
выбора
Тип
аппарата сети аппарата
Номинальные
— напряжение,
кВ;
-ток, А;
/>
/>
/>
Предохранитель типа
ПВТ-104-110-50-2,5У1
Отключающая
способность
-действующее значение периодической составляющей тока КЗ, кА;
/>
/>
/>
/>Таблица2 для рис. 4
Параметры
Значение параметра
Условие
выбора
Тип
аппарата сети аппарата
Номинальные
— напряжение,
кВ;
-ток, А;
/>
/>
/> Разъеденитель(QS) РНД31а- 110/1000У1
Электродинамическая стойкость
— амплитудное значение полного тока КЗ, кА;
— начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ, кА;
/>
/>
/>
Термическая
стойкость
— действующее значение тока КЗ, кА, приведенное ко времени термической стойкости – tтс., с.
/>
/>
/>
/>Таблица3 для рис. 5
Параметры
Значение параметра
Условие
выбора
Тип
аппарата сети аппарата
Номинальные
— напряжение,
кВ;
-ток, А;
/>
/>
/>
Предохранитель (F)
ПКТ-104-10-160-20УЗ
(С кварцевым наполнителем)
Отключающая
способность
-действующее значение периодической составляющей тока КЗ, кА;
/>
/>
/>
Параметры
Значение параметра
Условие
выбора
Тип
аппарата сети аппарата
Номинальные
— напряжение,
кВ;
/>
/>
/>
Короткозамыкатель(QN)
КЗ-110УХЛ1
Электродинамическая стойкость
— амплитудное значение полного тока КЗ, кА;
— начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ, кА;
/>
/>
/>
Термическая
стойкость
— действующее значение тока КЗ, кА, приведенное ко времени термической стойкости – tтс., с.
/>
/>
/>
Параметры
Значение параметра
Условие
выбора
Тип
аппарата сети аппарата
Номинальные
— напряжение,
кВ;
-ток, А;
/>
/>
/>
Выключатель(Q)
ВВЭ-10-20/630УЗ
Электродинамическая стойкость
— амплитудное значение полного тока КЗ, кА;
— начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ, кА;
/>
/>
/>
Термическая
стойкость
— действующее значение тока КЗ, кА, приведенное ко времени термической стойкости – tтс., с.
/>
/>
/>
Отключающая
способность
-действующее значение периодической составляющей тока КЗ, кА;
/>
/>
/>
Включающая
способность
— начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ, кА.
/>
/>
/>
Параметры
Значение параметра
Условие
выбора
Тип
аппарата сети аппарата
Номинальные
— напряжение,
кВ;
-ток, А;
/>
/>
/>
Выключатель нагрузки
ВНП-10/400-10УЗ
Электродинамическая стойкость
— амплитудное значение полного тока КЗ, кА;
— начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ, кА;
/>
/>
/>
Термическая
стойкость
— действующее значение тока КЗ, кА, приведенное ко времени термической стойкости – tтс., с.
/>
/>
/>
Списоклитературы
1. В.Г. Герасимов. Электро-технический справочник.
2. Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков. Справочные материалы длякурсового и дипломного проектирования. Электрическая часть электростанций иподстанций.
3.Ю.Г. Барыбин, Л.Е. Фёдоров. «Справочник по проектированиюэлектроснабжения». Энергоатомиздат Москва 1990г.