Решение:
Проверим возможность пуска двигателя при Uн = 220 В. Найдем потерю напряжения при пуске двигателя и допустимую потерю, при которой возможен пуск:
где - полное сопротивление короткого замыкания обмоток трансформатора;
- полное сопротивление соединительной линий, Ом;
- полное сопротивление короткого замыкания асинхронного двигателя, Ом.
Ом
2. Сопротивление линии
где ρ - удельное сопротивление линии, Ом/км (прил.15); l -длина воздушной линии, км;
= 1,98*0,25=0,495Ом
3. Сопротивление двигателя
Ом
При UH =220B
4. При пуске электродвигателя потеря напряжения
5. Допустимая потеря напряжения
где и - кратности моментов мтрог и мизб (принимаются при пуске двигателя вхолостую + = 0,3)
Так как < , следовательно, прямой пуск двигателя от сети напряжением 220 В возможен.
Проверим возможность пуска двигателя при UН = 380 В:
Ом
2. Сопротивление линии
= 0,495Ом
3. Сопротивление двигателя
Ом
При UH =380B
4. При пуске электродвигателя потеря напряжения
5. Допустимая потеря напряжения
Так как < , следовательно, прямой пуск двигателя от сети напряжением 380 В возможен.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СПОСОБА СОЕДИНЕНИЯ ФАЗ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
Чтобы включить двигатель в сеть, нужно правильно выбрать схему соединения фаз статорной обмотки. В коробке выводов двигателя обычно шесть концов от трех фаз, что позволяет включать двигатель на два разных напряжения. Выбор схемы соединения ("звездой" или "треугольником") фаз двигателя зависит от номинального напряжения сети и номинального напряжения двигателя.
Схему соединения нужно выбрать такую, чтобы на фазу статорной обмотки приходилось номинальное напряжение. Напряжение на фазе двигателя по схеме "звезда" в 1,73 раза меньше напряжения сети, а по схеме "треугольник" напряжение на фазе двигателя равно напряжению сети. Так, двигатель с напряжением 380/220 В по схеме "звезда" должен включаться в сеть с напряжением 380 В, по схеме "треугольник" - в сеть с напряжением 220 В.
Таким образом, при соединении "звездой" UЛ=1,73UФ, "треугольником" Uл=Uф. Учитывая эти зависимости, при выборе схемы соединения фаз можно пользоваться табл.3 .
Таблица 3
Таблица для выбора способа соединения фаз электродвигателя
|
UСЕТИ UНДВ |
660 |
380 |
220 |
127 |
|
660/380 |
звездой |
треугольником |
- |
|
|
380/220 |
- |
звездой |
треугольником |
|
|
220/127 |
- |
- |
звездой |
треугольником |
|
660 |
треугольником звездой |
- |
- |
- |
|
380 |
треугольником |
- |
- |
|
|
220 |
- |
звездой |
треугольником |
- |
|
127 |
- |
— |
звездой |
треугольником |
По ГОСТу выводы фаз обозначаются буквами: С1, С2, СЗ - начала фаз; С4, С5, С6 - соответственно концы фаз. Чтобы фазы соединить звездой, нужно концы С4, С5 и С6 соединить в одну точку, а к началам фаз С1, С2 и СЗ подвести напряжение сети. Для соединения фаз обмотки двигателя в треугольник нужно конец одной фазы С4 соединить с началом другой фазы С2, а конец ее С5 соединить с началом третьей фазы СЗ, конец которой С6 соединить с началом первой фазы. В результате получаются три точки (вершины): С1-С6, С2-С4 и СЗ-С5, к которым подводят напряжение сети.
Так как по условию пуска получилось, что двигатель можно подключать как в сеть с UН = 220 В, так и в сеть с UН = 380 В, выберем подключение в сеть с наименьшими потерями напряжения, а это сеть с UН = 380 В.
Выбираем схему подключения – «звезда».
ВЫБОР ПУСКОВОГО АППАРАТА
К пусковой низковольтной аппаратуре относятся различные рубильники, переключатели, автоматические выключатели.
Мощность электродвигателей, включаемых или отключаемых рубильниками, не должна превышать 16 кВт, а номинальный ток рубильника должен быть не менее трехкратного номинального тока электродвигателя: IН.РУБ.= 3IНДВ, где IНДВ - номинальный ток электродвигателя (А).
При установке рубильников, переключателей или пакетных выключателей, а также для разрыва цепи в случае возникновения токов короткого замыкания применяют предохранители.
В качестве пусковой аппаратуры для электродвигателей мощностью до 4,5 кВт используют нажимные (ручные) пускатели типа ПНВ-30 (32 или 34), представляющие собой небольшие рубильники закрытого типа, ножи которых включаются и выключаются нажатием соответствующей кнопки.
Автоматические выключатели служат для автоматического размыкания перегруженных электрических цепей и в случае других ненормальностей, а также для включений и отключений в нормальных условиях. Промышленностью выпускаются автоматические выключатели типа АО-15, АБ-25, АП-50 и др.
Автоматические выключатели АО-15 и АБ-25 применяются в однофазных внутренних электрических сетях напряжением 220 В.
Автоматические выключатели типа АП-50 в различных исполнениях выпускают двух- и трехполюсными на номинальные токи: 1,6; 2,5; 6,4; 10; 25; 40 и 50 А. Тепловой расцепитель не срабатывает в течение часа при нагрузке 1,1 (номинальной) и срабатывает при нагрузке 1,35 (номинальной ) не более чем за 30 мин., а при шестикратной нагрузке - не более чем за 10 сек.
Кроме этого, для пуска и защиты электродвигателей широко применяются установочные автоматы типов А-3000, АЕ-1000, АЕ-2000, АК-50 и др. В прил.4 приведены технические данные воздушных выключателей серий А-3000 и АЕ-2000.
Расчет. Выбрать автомат защиты для трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором. Каталожные данные двигателя 4А90Д2У3: Рн =3 кВт; IH = 6,13 А при Uн = 380 В; IH = 10,61 А при Uн = 220 В; пн = 2840 об/мин; КПД = 84,5%; cos jH =0,88; кратность пускового тока К1 =6,5; m0 = 2,1; l=2,5.
1.Пусковой ток
2. Определим ток уставки теплового расцепителя:
IН.УСТ = 1,25*IН= 1,25*6,13 = 7,7 А.
Выберем автомат IНавт = 10 А и установим ток теплового расцепителя регулятором на 7,7 А.
2. Определим необходимый ток электромагнитного расцепителя
Iэм расц= 1,25 *К *IН = 1,25 *6,5 • 6,13 =49,8 А.
3. Выберем тип автомата: АП-50 - 3 МТ; IН авт. = 50 А.
4.Проверим выбранный автомат по току срабатывания электромагнитного расцепителя.
По условиям пуска автомат выбран правильно, поскольку
Iсрэм.расц > Iэм.PАCЦ т.е. 110 > 49,8 (см. прил. 3).
5. Проверим коммутационную способность автомата. Эффективное значение допустимого тока короткого замыкания для выбранного автомата при напряжения 380 В (Iф кор зам =1500 А) должно быть больше Iф кор зам сети.
ВЫБОР ЗАЩИТНОГО АППАРАТА
Для защиты проводов и кабелей электрических сетей напряжением до 1000 В от токов короткого замыкания устанавливают предохранители. Защитным элементом предохранителя является плавкая вставка, включаемая последовательно в цепь тока. При увеличении тока линии выше определенной величины плавкая вставка расплавляется, цепь тока разрывается, предохраняя провод от недопустимого перегрева.
Расчет. Каталожные данные двигателя 4А90Д2У3: Рн =3 кВт; IH = 6,13 А при Uн = 380 В; IH = 10,61 А при Uн = 220 В; пн = 2840 об/мин; КПД = 84,5%; cos jH =0,88; кратность пускового тока К1 =6,5; m0 = 2,1; l=2,5.
Требуется выбрать плавкие вставки к предохранителям типа ПН-2, установленным на питающей двигатель линии, при условии, что двигатель загружен на номинальную мощность.
Решение:
1. Можно принять расчетный ток линии равным номинальному току двигателя: IДЛ =6,13 А.
2. Выбрав номинальный ток плавкой вставки по длительному току линии (IВ > Iдл), получим соотношение IВ > 6,13 А.
3. При выборе плавкой вставки по пусковому току двигателя
,
где К = 2,5 при легком пуске электродвигателя, К = 1,6 - 2,0 при тяжелых пусках электродвигателя.
Пусковой ток электродвигателя
Iп = Ki * Iн.дв ,
где Ki кратность пускового тока электродвигателя.
Тогда получим:
IП = 6,5*6,13 = 39,845 А ;
По табл. прил.6 подберем плавкую вставку предохранителя типа ПН-2 на номинальный ток 100 А.
ВЫБОР АППАРАТА УПРАВЛЕНИЯ
Наряду с аппаратами ручного управления широкое применение получила релейно-контактная аппаратура, позволяющая управлять электродвигателями и другими электроустановками дистанционно, т. е. на расстоянии, с помощью кнопок управления. К этой аппаратуре, прежде всего, относятся магнитные пускатели и контакторы.
Магнитным пускателем называют аппарат, замыкающий контакты в силовой электрической цепи путей втягивания электромагнита, обмотка которого включена во вспомогательную цепь управления и соединена с кнопками "Пуск" и "Стоп».
Контактором называют аппарат для включения и отключения силовой цепи электродвигателя (до 1200 раз в час), приводимый в действие электромагнитом постоянного или переменного тока.
В практике наибольшее распространение получили магнитные пускатели серии ПМЕ, ПМА, ПА, ПВН и электромагнитные контакторы переменного тока типа ТСТ-6000, КТ-700, КТПВ-6000 и некоторые другие.
Магнитные пускатели выбирают с учетом мощности управляемого электродвигателя и номинального напряжения катушки (прил.6,7).
Зная заданную номинальную мощность или номинальную силу тока электродвигателя, линейное или фазовое напряжение питающей сети, из прил.6 или 7 выбирают соответствующий тип магнитного пускателя. Если магнитные пускатели не отвечают условиям пуска и управления электродвигателями (недостаточен ток главной цепи), то выбирают контакторы.
При выборе электромагнитного контактора можно руководствоваться номинальным током электродвигателя и заданным напряжением электрической сети (прил.8).
Контакторы, в отличие от магнитных пускателей, не имеют встроенной защиты (тепловых реле) от электрических перегрузок, но рассчитаны на большую силу тока (от 20 до 1000 А) с количеством полюсов от 1 до 5, большим числом срабатывания в час и одновременным магнитным и дионным гашением дуги.
Включение, отключение магнитных пускателей или контакторов производится кнопками управления, размещаемыми на пульте управления, электродвигателем или другими электроустановками. При выборе кнопок управления пользуются прил.9.
Каталожные данные двигателя 4А90Д2У3: Рн =3 кВт; IH = 6,13 А при Uн = 380 В; IH = 10,61 А при Uн = 220 В; пн = 2840 об/мин; КПД = 84,5%; cos jH =0,88; кратность пускового тока К1 =6,5; m0 = 2,1; l=2,5.
Выбираем в качестве аппарата управления:
Величина пускателя – третья, номинальный ток главной цепи 40 А.
Кнопки управления – КУ – 121-2. количесвто кнопок – 2, Допустимый ток при напряжении 380 В – 12 А.
ВЫБОР СЕЧЕНИЯ И МАРКИ СОЕДИНИТЕЛЬНЫХ ПРОВОДОВ ИЛИ КАБЕЛЯ С УКАЗАНИЕМ СПОСОБА ПРОКЛАДКИ
Каталожные данные двигателя 4А90Д2У3: Рн =3 кВт; IH = 6,13 А при Uн = 380 В; IH = 10,61 А при Uн = 220 В; пн = 2840 об/мин; КПД = 84,5%; cos jH =0,88; кратность пускового тока К1 =6,5; m0 = 2,1; l=2,5.
Определить сечение проводов ответвления к электродвигателю.
Электродвигатель устанавливают в ремонтно-механическом цехе предприятия (помещение особо сырое, трудносгораемое). Проводку осуществляют проводом марки АПРТО, проложенным в трубах и каналах пола.
Решение:
1 . Определим рабочий ток нагрузки:
2. Пользуясь данными прил.10 (графа 'Три одножильных провода в трубе", нулевой провод в расчет не принимается), найдем, что допустимому току в 15 А соответствует сечение провода АПРТО 1 мм2. Одновременно пользуемся прил.11 (см. характеристику помещений для установки электродвигателей в прил.15).
КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ. ПОВЫШЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ
Для повышения коэффициента мощности применяют специальные компенсирующие устройства: косинусные конденсаторы (батареи), синхронные компенсаторы и перевозбужденные синхронные двигатели, которые вырабатывают реактивную мощность, потребляемую некоторыми приемниками. При включении в сеть компенсирующие устройства разгружают энергосистему от реактивной мощности и соответственно повышают коэффициент мощности силовых трансформаторов.
Конденсаторные батареи включают непосредственно в зажимы электродвигателей на групповом распределительном щите или на стороне низкого (высокого) напряжения трансформаторной подстанции по схеме "треугольник". Чтобы определить необходимую емкость конденсаторов для повышения коэффициента мощности установки от cos j1 = cos jH до cos j2 > cos jTP, следует пользоваться следующей формулой:
где С - электрическая емкость, Ф (Фарада); Р - средняя активная потребляемая мощность электродвигателя, Вт; Р = Рн электродвигателя; j- угол сдвига фаз до компенсации; j2 - угол сдвига фаз после компенсации; - угловая частота, = 2πf; f- частота сети (принимаем равной 50 Гц); UФ - фазное напряжение, В.
Расчет. К сети переменного тока напряжением 380 В подключен электродвигатель мощностью 3 кВт, работающий с коэффициентом мощности cos j1 = 0,88. Требуется определить, какая нужна емкость батареи конденсаторов для повышения коэффициента мощности данного электродвигателя до cos j2 = 0,94.
Решение:
j1 = 28021' tgj1 = 0,54; j2 = 19°57' ; tg j2 = 0,363.
Тогда
Реактивная мощность конденсатора
кВАр.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ЗА ОДИН МЕСЯЦ НЕПРЕРЫВНОЙ РАБОТЫ
Если все три счетчика соединены с трансформаторами тока, имеющими одинаковый коэффициент трансформаций К, то общий расход электроэнергии
Показания счетчиков на 1 января:
первого - 902 кВт/ч,
второго - 640 кВт/ч,
третьего - 890 кВт/ч.
Показания тех же счетчиков на 1 февраля:
первого - 932 кВт/ч,
второго - 690 кВт/ч,
третьего - 950 кВт/ч.
Счетчики подключены к трансформаторам тока ТCM-20/6 (прил. 15). Необходимо определить расход электроэнергии за январь.
Счетчики за истекший месяц зарегистрировали следующий расход электроэнергии:
1-й счетчик: 932 - 902 = 30 кВт/ч;
2-й счетчик: 690 -640 = 50 кВт/ч;
3-й счетчик: 950 -890 = 60 кВт/ч.
Подставив полученный расход электроэнергии в формулу, получим общий расход электроэнергии с учетом коэффициента трансформации К
= 140 • 20 / 6 = 140 • 10 = 466, 67 кВт/ч.
Рис. 2. Схема нереверсивного управления асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором: Р1 и Р2 - предохранители в цепи управления; РЗ, Р4, Р5 - предохранители в цепи батареи конденсаторов; рР1 - автоматический выключатель; ТА1, ТА2, ТАЗ; - измерительные трансформаторы тока; КМ - магнитный пускатель; КК1, КК2 - тепловые реле магнитного пускателя; М - асинхронный электродвигатель; С - батареи конденсаторов
Страницы: 1, 2
