Практические задачи

Типовая задача 1

Выбор контактора (пускателя) в цепи управления асинхронным двигателем

Исходные данные/, асинхронный двигатель А112М2 работает в продолжительном режиме в качестве привода насоса. Параметры двигателя следующие.

Номинальная мощность Рп> кВт

7,5

Коэффициент полезного действия rjM, %

87

Коэффициент мощности cos(p

0,89

Номинальное линейное напряжение на обмотке статора Un, В

380

Коэффициент кратности пускового тока kt

7

Время пуска двигателя tp} с

3

Выбрать пускатель для управления заданным асинхронным двигателем, работающим в условиях прямого пуска, и его защиты.

Решение

? Для управления асинхронным двигателем и его защиты от продолжительных токов перегрузки часто используются контакторы в сочетании с тепловыми реле или магнитные пускатели. Схема управления и ее описание даны в гл. 1. На рис. 3.14 показано согласование пусковой характеристики двигателя и защитной характеристики реле перегрузки (теплового реле).

Основные технические параметры, но которым производится выбор, следующие:

назначение и области применения. Аппарат предназначается для управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором для работы в качестве привода насосов, вентиляторов, небольших центрифуг, станков и др. Режим работы — прямой пуск;

род тока, количество и исполнение главных и вспомогательных контактов. Род тока — переменный, частота — 50 Гц; согласно схемы включения двигателя аппарат должен иметь не менее трех замыкающих силовых контактов и одного замыкающего вспомогательного контакта;

номинальное напряжение и ток силовой цепи. Номинальное напряжение — 380 В; номинальный ток не должен быть ниже номинального тока двигателя;

категория применения. Аппарат должен работать в категории применения АС-3;

режим работы. Режим работы аппарата — продолжительный с частыми прямыми пусками двигателя;

климатическое исполнение и категория размещения. Аппарат предназначен для эксплуатации в среде с умеренно-холодным климатом (УХЛ) в категории размещения — 4.

Последовательность выбора аппаратов проводится по следующей схеме.

1. Предварительный расчет.

Прежде чем провести выбор аппарата по основным техническим параметрам, необходимо рассчитать номинальный и пусковой токи и построить пусковую характеристику двигателя [1]:

Пусковой ток двигателя (его действующее значение)

Ударный пусковой ток (максимальный пиковый ток)

Строится пусковая характеристика двигателя (рис. 3.18).

2. Выбор аппаратов по основным техническим параметрам.

Выбор аппаратов можно производить, либо ориентируясь на определенного производителя (на определенную серию изделий), либо, используя базы данных или Интернет, — на ряд производителей и фирм, выпускающих подобную продукцию. В этом случае окончательный выбор серии и производителя делается на основе технико-экономических показателей, удовлетворяющих пользователя. К таким показателям можно отнести: массогабаритные показатели, стоимостные показатели, показатели надежности и долговечности и др.

Остановимся на современном производителе коммутационных аппаратов, выпускающем изделия под торговой маркой IEK [8].

Вначале выбираем контактор серии КМ И с тепловым реле серии РТИ для заданного схемного решения. Контакторы серии КМ И — малогабаритные переменного тока общепромышленного применения на ток нагрузки от 9 до 95 А предназначены для пуска, остановки и реверсирования трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором на напряжение до 660 В (категория применения АС-3), а также для дистанционного управления цепями освещения, нагревательными цепями и различными малоиндуктивными нагрузками (категория применения АС-1). Используются в системах управления ленточными конвейерами, компрессорами, насосами, кондиционерами, тепловыми печами, цепями освещения.

Электротеиловые реле серии РТИ предназначены для защиты двигателей от перегрузки, асимметрии фаз, затянувшегося пуска и заклинивания ротора. Устанавливаются непосредственно на контакторах серии КМИ. Электротепловые реле выпускаются в трех типоразмерах на токи от 0,1 до 200 А.

Контактор КМИ выбираем но вышеописанным техническим параметрам. Им соответствует тииоисполнение КМИ-11810 на 660 В, 18 А, нереверсивный, с одним замыкающим дополнительным (вспомогательным) контактом, степень защиты — IP20, климатическое исполнение и категория размещения — УХЛ4. Катушка управления на переменном токе напряжением 380 В, потребляемая мощность при срабатывании 60 В • А, при удержании — 7 В • А. Время срабатывания при замыкании 12—22 мс, при размыкании — 4—19 мс.

Проверим возможность работы выбранного контактора в категории применения АС-3.

В категории применения АС-3 контактор должен включать в нормальном режиме коммутации ток (табл. 3.6)

а в режиме редких коммутаций

Оба условия выбранными пускателями выполняются, так как

Производитель рекомендует использовать с контактором КМИ-11810 тепловое реле РТИ-1321 1-го габарита, который имеет пределы регулировки тока уставки 12,0—18,0 А. Класс расцепления реле 10 А (пуск двигателей до 10 с). Реле имеет 1з + 1р дополнительных контактов, что удовлетворяет заданной схеме управления.

11а рис. 3.18 дано согласование пусковой характеристики двигателя 4 и защитной характеристики теплового реле 3, длительно работающего под номинальным током. Условия пуска двигателя и его защиты при этом выполняются.

В трех- и двухфазном режимах работы из холодного состояния (пуск остывшего двигателя) двигатель может перегреваться, так как условия пуска tp < ts <1,5 tp не выполняются.

Результаты выбора: для управления и защиты асинхронного двигателя А112М2, работающего в режиме прямого пуска, используются контактор КМИ-11810 и тепловое реле РТИ-1321.

Для этих же целей можно использовать магнитный пускатель той же торговой марки ПМ12-025200 нереверсивный с встроенным тепловым реле серии РТИ [8].

Задание: проверить правильность выбора пускателя с тепловым реле. <

Типовая задача 2

Задача согласования снижения напряжения при пуске двигателя с допустимым уровнем напряжения

на контакторе

Контакторы (пускатели) находятся в схемах управления двигателями, и их обмотки управления питаются от того же источника напряжения, что

К задаче выбора защиты двигателя от перегрузки по току

Рис. 3.18. К задаче выбора защиты двигателя от перегрузки по току:

  • 1 симметричный трехфазный режим работы реле из холодного состояния;
  • 2 симметричный двухфазный режим работы реле из холодного состояния;
  • 3 — симметричный трехфазный режим после длительного протекания номинального тока (горячее состояние)

и сами двигатели. На рис. 3.19 показана радиальная схема электроснабжения потребителей (двигателей М1 — Мб) от комплектной трансформаторной подстанции КТП. По отходящей линии I питаются мощные ответственные потребители, по линиям II и III питание осуществляется через сборки (распределительные устройства РУ1 и РУ2). Возможно питание через вторичные сборки, что характерно для маломощных и менее ответственных потребителей.

При неправильном выборе параметров соединительных проводов (длины, сечения, материала жил) возможно понижение напряжения на зажимах питающей обмотки контактора ниже допустимого уровня (согласно ГОСТ Р 50030.4.1—2002 [5] допустимый уровень понижения напряжения ДUaon на должен превышать 15% питающего напряжения Uc) и самопроизвольное отключение контактора.

К задаче согласования снижения напряжения

Рис. 3.19. К задаче согласования снижения напряжения

при пуске двигателя с допустимым уровнем напряжения на контакторе

Исходные данные', асинхронный двигатель А112М2 (используются параметры двигателя и результаты предварительного расчета предыдущей задачи) включен в отходящую линию II и питается от РУ1 через провода L2 и L3 (двигатель М2 на рис. 3.19). Дано:

  • • напряжение источника на шинах КТП Uc = 0,4 кВ;
  • • номинальный ток двигателя М2 /„ = 14,7 А;
  • • пусковой ток двигателя М2 Is = 103 А;
  • • длины соединительных проводов: L2 = 50 м; L3 - 10 м.

Необходимо: проверить уровень падения напряжения источника на соединительных проводах в номинальном и пусковом режимах работы асинхронного двигателя и согласовать его с допустимым уровнем напряжения в цепи управления контактора. В случае невыполнения условий ГОСТа — предложить пути решения возникшей проблемы.

Решение

? 1. Проверим уровень падения напряжения на зажимах двигателя М2 при его работе в номинальном режиме. Полагаем, что двигатель М3 имеет те же параметры, что и М2, и запускается одновременно с ним от РУ 1.

Выберем соединительные провода L2 (на 14,7 А) и L3 (на 29,4 А), используя работу [9]. Например, это трехфазные кабели с медными жилами с поливинилхлоридной изоляцией при прокладке в воздухе: L3 — 2,5 мм2, гучЗ = 9,18 мОм/м; 12 — 4 мм2, гуд2 = 5,75 мОм/м.

При пуске двигателей с холодного состояния потери в кабеле L2 (на зажимах РУ 1) составят:

где 12 = 21 п ток в кабеле L2.

Напряжение на зажимах РУ 1 составит U2 = UC-AU2 =400-8,45 = = 391,55 В, т.е. потери напряжения составили 2,1%.

Определим уровень напряжения на зажимах двигателя М2:

тогда напряжение на зажимах М2 равно U3=U2-MJ3 = 391,55-1,35 = = 390,2 В, т.е. потери напряжения в линиях L2 и L3 в номинальном режиме работы двигателей составляют 2,45%, что находится в пределах нормы.

2. Аналогично определим потери напряжения в линиях в условиях одновременного пуска двух двигателей М2 и М3. Они составят 17,2%, что выше допустимой величины, приемлемой для нормального функционирования контакторов в цепи управления двигателя. При пуске только одного двигателя (например, двигателя М2) падение напряжения в линии остается в пределах нормы: 9,8% < 15%. <

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >