Расчет и выбор аппаратов защиты системы ПЧ-АД

2. Произвести расчёт и выбор аппаратуры для защиты системы ПЧ-АД (асинхронный двигатель выбирается в соответствии с первой частью задания).

2. Расчет и выбор аппаратуры релейно-контакторной схемы управления электроприводом АД с короткозамкнутым ротором

Рисунок 2.1 - Принципиальная схема реверсивного пуска асинхронного короткозамкнутого электродвигателя с реверсом скорости

2.1 Определения значений номинального и пускового тока двигателя

На рисунке 2.1 представлена принципиальная схема реверсивного пуска асинхронного короткозамкнутого электродвигателя с реверсом скорости при помощи реверсивного магнитного пускателя. При включенном рубильнике Р схема подготовлена к работе.

Для пуска двигателя в нужном направлении, например, вперед, необходимо нажать кнопку КнВ. При этом включается группа контактов КВ магнитного пускателя и присоединяет двигатель к сети. Одновременно замыкающий блок-контакт КВ блокирует кнопку КнВ. Для остановки двигателя необходимо нажать кнопку КнС, которая отключит контакты магнитного пускателя, и двигатель будет отсоединен от сети.

Для пуска двигателя в обратном направлении необходимо нажать кнопку КнН, которая включит группу контактов КН. Две фазы статора двигателя (А и В) поменяются местами, и он начнет вращаться в обратном направлении. Если нажать кнопку КнН при включенных контактах КВ, то размыкающий контакт этой кнопки отключит контакты КВ, после чего включатся контакты КН. В результате произойдет торможение противовключением с последующим реверсом двигателя.

Защита двигателя осуществляется с помощью максимальных токовых реле РМ1, РМ2, РМ3 и тепловых реле РТ1 и РТ2. При срабатывании любого из реле размыкается его контакт в цепи контакторов в схеме управления. Последние отключаются и отсоединяют двигатель от сети. В схеме используются кнопки с двумя контактами - замыкающим и размыкающим. Эти контакты включены в разные цепи, обеспечения надежную электрическую блокировку.

Прежде чем приступить к непосредственному выбору пускозащитной аппаратуры, необходимо по данным номинальным параметрам двигателя и сети рассчитать номинальный ток двигателя и его пусковой ток.

Номинальный ток двигателя можно определить по следующей формуле:

(2.1)

где m - число фаз статора.

По известной кратности пускового тока можно определить его значение:

(2.2)

После определения значений номинального и пускового тока можно приступить к выбору требуемой аппаратуры.

2.2 Выбор рубильника

Выбор рубильников необходимо, в общем случае, осуществлять, исходя из следующих условий:

1. U_ном ? U_{ном.сети};

2. I_ном ? I_{прод.расч};

3. I_{откл.доп} ? I_{раб ф} (в случае, если рубильник имеет дугогасительные камеры или разрывные контакты)

В указанных выше соотношениях представлены следующие обозначения: Uном - номинальное напряжение, на которое рассчитан рубильник; Uном.сети - номинальное напряжение сети; Iном - номинальный ток контактов рубильника; Iпрод.расч - продолжительно допустимый ток проводника; Iоткл.доп - предельно допустимое значение тока отключения; Iрабф - рабочий ток цепи в момент начала расхождения дугогасительных контактов аппарата. Выбираем переключатель-разъединитель с центральным рычажным приводом серии ППЦ-32, со следующими номинальными параметрами: U_ном = 380 В, I_ном = 250 А.

2.3 Выбор максимальных токовых реле

1. Выбираем ток уставки реле в зависимости от типа двигателя:

Так как в данной схеме используется асинхронный короткозамкнутый двигатель, то ток уставки реле выбираем по следующему выражению:

(2,3)

2. Выбираем номинальный ток реле

Исходя из условий выбора максимальных токовых реле по номинальному току I_ном.р, нужно выбирать такие реле, чтобы выполнялось условие:

Iном.р? Iном.дв =23,8А (2.4)

Указанным двум условия удовлетворяет реле серии РЭО-401 со следующими номинальными параметрами: I_ном=63А, I_сраб.р=(82 ч252)А.

2.4 Выбор магнитного пускателя

Для пуска, реверса и аварийного отключения в схеме электропривода используется реверсивный магнитный пускатель. Для выбора требуемого магнитного пускателя обратимся к пункту 2.2.3 методических указаний. Параметры выбираемых магнитных пускателей должны удовлетворять следующим условиям:

U_ном ? Uном.сети =380В

I_ном ? I_ном.дв =23,8А (2.5)

I_пред ? I_{пуск.дв} =178,5А

Указанным условиям удовлетворяет магнитный пускатель типа ПME-200 со следующими номинальными параметрами: U_ном = 380 В; I_ном = 25 А; I_пред = 280 А; пусковая мощность, потребляемая обмоткой, P_в = 160 ВА; номинальная мощность обмотки P_р = 8 ВА.

2.5 Выбор тепловых реле

При выборе теплового реле будем придерживаться порядка, настоящих методических указаний:

1. Выбираем предварительное значение номинального тока нагревателя I_{ном.нагр} номинального тока реле I_ном.р:

I_ном.р ? I_{ном.нагр}? 23,8А (2.6)

т.е. I_{ном.нагр} =23,8А. В соответствии с этим значением предварительно выбираем серию реле. Таким образом, можно взять тепловое реле серии ТРН, для которого значение коэффициента д = 2%.

2. Приводим I_{ном.нагр} к действительной температуре окружающей среды, т.е. к t_окр (считаем, что t_окр = 75°С):

(2.7)

3. Выбираем номинальное значение тока уставки I_{ном.уст}

Так как двигатель работает при температуре, отличной от номинальной, то ток уставки выбирается исходя из следующего выражения:

(2.8)

4. Окончательно выбираем номинальный ток нагревателя I_{ном.нагр}:

17,7А<I_{ном.нагр}<26,56A

Таким образом. Выбираем тепловое реле серии ТРН-25 со следующими номинальными параметрами: I_ном.р= 25 А, диапазон изменения тока уставки I_уст = (7,5 ч13) А, максимальный ток продолжительного режима при t_окр = 40°, I_макс40є = 30 А.

2.6 Выбор предохранителей

В данной схеме электропривода переменного тока предохранители установлены для защиты цепи управления. Выбирая предохранители для защиты цепи управления, будем ориентироваться на значения пусковой мощности, потребляемой обмоткой магнитного пускателя, и ее номинальной мощности в режиме удержания. При этом следует отметить, что в каждый момент времени (пуск, торможение, реверс) работает только одна контактная группа. при защите электродвигателя с частыми пусками или большой длительностью пускового периода (электродвигатели кранов, центрифуг, дробилок - время пуска более 5 с.)

Iном.в ? Iпуск/(1,6ч2,0)

Iном.в=178,5/2=89,25А

Таким образом, выбираем слаботочные предохранители на номинальное напряжение 600 В серии ПР-2-100, рассчитанные на номинальный ток I_ном = 100 А.

Таким образом, был произведен расчет и выбор всех необходимых, подходящих по условиям работы, аппаратов для пуска, реверса и защиты асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

3. Расчет и выбор аппаратов защиты системы ПЧ-АД

Рисунок 3.1- Принципиальная схема системы ПЧ-АД

В соответствии с рисунком 3.1 можно сказать, что защита преобразователя частоты осуществляется всего двумя видами аппаратов: быстродействующими предохранителями FU и автоматическим выключателем QF.

Основная трудность, в данном случае, заключается в том, в преобразователе частоты имеет место как постоянные, так и переменные ток и напряжение. Например, автоматический выключатель QF должен выбираться по действующему значению основной гармоники тока. В тоже время, быстродействующие предохранители для защиты силовых тиристоров выбираются исходя из номинального значения выпрямленного тока. Поэтому целесообразно, предварительно вычислить указанные величины. Можно рекомендовать следующий порядок вычислений:

1 Индуктивное сопротивление асинхронного двигателя:

(3.1)

2 Действующее значение полного тока при номинальной нагрузке:

(3.2)

3 Номинальная допустимо-длительная мощность:

(3.3)

4 Выбираем преобразователь частоты:

Выбор преобразователя частоты осуществляется исходя из следующих условий:

· S_н.пч ?К_з•S_н = 1,25•42983 = 53,7 кВА;

· U_н.пч ?U_{ном.сети} = 380В;

· I_н.пч ?I_{пуск.дв}/л_пч = 178,5 /2 = 89,25А;

· I_{макс.пч} ?I_{пуск.дв}= 178,5А;

Исходя из перечисленных условий и каталожных данных, выбираем преобразователь частоты типа ТРИОЛ АТ04-55 со следующими параметрами:

S_н.пч=72кВА;

I_н.пч=110А;

I_{макс.пч}=132А;

U_н.пч=380В;

з_пч=0,885;

P_ном.дв=22кВт.

5. Активная мощность на выходе инвертора:

(3.4)

6. Номинальное напряжение в звене постоянного тока:

(3.5)

7. Номинальный выпрямленный ток:

(3.6)

8. Действующее значение первой гармоники тока:

(3.7)

Таким образом, был произведен предварительный расчет номинального значения выпрямленного тока и действующего значения первой основной гармоники тока. Кроме того был выбран преобразователь частоты, технические параметры которого необходимо будет учесть при дальнейшем выборе автоматического выключателя.

3.1 Выбор автоматического выключателя

Для защиты преобразователя частоты выбираем автоматический выключатель серии А3700 с тепловым и электромагнитным расцепителями. Требуемый автоматический выключатель должен удовлетворять следующим условиям:

· Номинальное напряжение U_нвыкл ? U_нсети = 380 В;

· Номинальный ток выключателя I_нвыкл ? I_1л =7,326 А

· Уставка по току срабатывания

- теплового расцепителя

I_т ? 1,25I_1л =1,25*7,326=9,16 А

- электромагнитного расцепителя

I_эм ? 1,2I_{макс.пч} =1,2*132=158,4 А

Указанным условиям удовлетворяет автоматический выключатель типа А3712Б со следующими номинальными параметрами: U_н.выкл =380В, I_н.выкл =160А, I_т =18А, I_эм =160А.

3.2 Выбор плавких предохранителей

Плавкие предохранители использованы для защиты силовых полупроводниковых вентилей - тиристоров. Поэтому выбираем быстродействующие предохранители серии ПП57. Для определения номинального тока плавкой вставки воспользуемся выражением, приведенным в пункте 2.5:

(3.8)

Кроме того, номинальное напряжение основания выбираемого предохранителя должно быть не менее 380 В.

Указанным условиям удовлетворяет плавкий предохранитель ПП57-25 со следующими номинальными параметрами: I_ном.п.в = 20 А, номинальный ток предохранителя I_номп = 50 А, U_ном = 380 В.

Список использованных источников

1. Чунихин А.А. “Электрические аппараты”, Москва, Энергоатомиздат, 1988г.;

2. Сыромятников В.Я., Фомин Н.В., Сыромятникова Т.Н., “Электрические и электронные аппараты”, Магнитогорск, 2006г.;

3. Сыромятников В.Я., Сыромятникова Т.Н. Методические указания и варианты контрольных работ по дисциплине «Электрические и электронные аппараты» для студентов специальности 140604 всех форм обучения, Магнитогорск, 2007г.;

4. Лукин А.Н. “Шаг за шагом”, Магнитогорск, 2006.

Приложение

Размещено на Allbest.ru