Цели и задачи дисциплины «Электрические и электронные аппараты» (стр. 3 )

Основные формулы и соотношения

1. Аппараты ручного управления напряжением до 1000 В

Номинальный ток рубильника

.

Номинальное напряжение рубильника

.

Номинальный ток пакетного выключателя (переключателя)

.

Номинальный ток пакетного выключателя для управления электродвигателем (ЭД)

,

где – пусковой ток электродвигателя.

Номинальное напряжение пакетного выключателя

.

Номинальный ток главных контактов силового контроллера, предназначенного для управления электродвигателем

.

Номинальный ток командоконтроллера

,

где – суммарный номинальный ток катушек управления включаемых аппаратов.

Номинальное напряжение контактов контроллера

.

Номинальный ток тумблера

.

Номинальное напряжение тумблера

.

2. Аппараты автоматического управления напряжением до 1000 В

Ток в катушке управления релейно-контактных элементов постоянного тока

.

Ток в катушке управления релейно-контактных элементов переменного тока

.

Номинальный ток главных контактов контактора, предназначенного для управления электродвигателем, работающего в продолжительном (прерывисто-продолжительном) режиме

.

Рабочий ток главных контактов контактора, предназначенного для управления электродвигателем, работающего в повторно-кратковременном режиме

,

где – номинальный ток контактора (паспортное значение), соответствующий прерывисто-продолжительному режиму; ПВ – относительная продолжительность включения; n – число включений в час.

Номинальное напряжение контактора, предназначенного для управления электродвигателем

.

Номинальный ток главных контактов магнитного пускателя, предназначенного для управления электродвигателем, работающего во всех режимах (кратковременном, прерывисто-продолжительном, продолжительном, повторно-кратковременном)

.

Номинальное напряжение магнитного пускателя, предназначенного для управления асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором

.

Номинальный ток датчика пути (концевого выключателя и переключателя)

,

где – ток электрической цепи, коммутируемой датчиком.

Номинальное напряжение контактов датчика пути

,

где – напряжение электрической цепи, коммутируемой датчиком.

Номинальный ток контактов реле времени

,

где – ток электрической цепи, в которую включены контакты (или контакт) реле времени.

Номинальное напряжение контактов реле времени

,

где – напряжение электрической цепи, в которую включены контакты (или контакт) реле времени.

Время срабатывания реле времени

.

Выбираемое тяговое усилие электромагнита

.

Номинальный момент электромагнитной муфты

,

где – максимальное значение приведенного статического момента нагрузки; К – коэффициент запаса, зависящий от характера нагрузки (K = 1,1–1,6).

Вращающий момент муфты при её включении

,

где – максимальное значение приведенного момента трогания механизма.

Время разгона (с) механизма муфтой с приведенным моментом инерции J (кгм2) от скорости ω1=0 до скорости ωН (рад/с) при приведенном моменте сопротивления движению МСТ (Нм)

.

Время торможения от скорости ωН до скорости ω1=0

.

Время реверса

.

Средние потери (Вт) в муфте

,

где – потери на трение при разгоне

,

при торможении

,

при реверсе,

.

Z – число включений в час.

Потери холостого хода муфты

,

где – относительная угловая скорость вращения дисков при отключенной муфте; – момент потерь в катушке, Нм; – мощность потерь в катушке, Вт; ПВ – относительная продолжительность включения, %; – потери холостого хода муфты, Вт.

Основное неравенство при выборе электромагнитной муфты

.

3. Коммутационные аппараты напряжением выше 1000

Условия выбора разъединителя

- по номинальному напряжению

,

- по номинальному току

.

Разъединители проверяются:

- на электродинамическую стойкость

,

- на термическую стойкость

.

Условия выбора отделителя

- по номинальному напряжению

,

- по номинальному току

.

Отделители проверяются:

- на электродинамическую стойкость

,

- на термическую стойкость

.

Выбор короткозамыкателя производится

- по номинальному напряжению

.

Короткозамыкатели проверяются:

- на электродинамическую стойкость

,

- на термическую стойкость

.

Условия выбора высоковольтных силовых выключателей:

- по номинальному напряжению

,

- по номинальному току

.

Условия выбора выключателей нагрузки:

- по номинальному напряжению

,

- по номинальному току

.

4. Аппараты защиты и сигнализации

Ток срабатывания теплового реле, предназначенного для защиты электродвигателей от небольших перегрузок по току, но длительных по времени, определяется так:

.

Если , уставкой регулирования номинального тока теплового реле, корректируется его ток срабатывания.

Условия выбора автоматических воздушных выключателей напряжением до 1000 В:

- по номинальному напряжению

,

- по номинальному току

,

- по току уставки расцепителя:

- для одиночного ЭП ток уставки теплового расцепителя

,

- для одиночного ЭП ток уставки электромагнитного расцепителя

,

где – пусковой ток электродвигателя

- для группы силовых ЭП ток уставки теплового расцепителя

,

где – наибольший суммарный ток группы электроприемников

- для группы силовых ЭП ток уставки электромагнитного расцепителя

.

Условие определения тока срабатывания реле максимального тока, предназначенного для защиты электродвигателя от токов КЗ:

,

где – пусковой ток электродвигателя.

Выбор предохранителей производят по условиям:

,

где – номинальное напряжение сети; – максимальный рабочий ток сети.

Плавкую вставку для инерционных предохранителей выбирают по длительно допустимому току линии

,

а для безынерционных предохранителей с учетом следующих условий:

,

где – пусковой ток электродвигателя; – коэффициент перегрузки, учитывающий превышение тока двигателя сверх номинального значения в режиме пуска и принимаемый 1,6–2 для тяжелых и 2,5 для легких условий пуска.

Выбранные высоковольтные силовые выключатели проверяются на:

- коммутационную способность

отключающую , включающую ,

- на электродинамическую стойкость

,

- на термическую стойкость

,

- на симметричный ток отключения

,

- на возможность отключения апериодической составляющей тока КЗ

,

где – нормированное содержание апериодической составляющей тока КЗ.

Выбранные высоковольтные выключатели нагрузки проверяются:

- на коммутационную способность

,

- на электродинамическую стойкость

,

- на термическую стойкость

.

5. Тиристоры. Коммутационные аппараты, выпрямители (преобразователи) и регуляторы напряжения

Зависимость среднего значения ЭДС (напряжение ) преобразователя (выпрямителя) от угла управления тиристорами имеет вид:

,

где m – число фаз; – амплитудное значение ЭДС вторичной обмотки трансформатора; – фазное (действующее) значение ЭДС вторичной обмотки трансформатора.

При работе преобразователя на нагрузку () напряжение определяется по выражению

,

где – эквивалентное сопротивление преобразователя; , – соответственно приведенные ко вторичной обмотке активное сопротивление трансформатора и индуктивное сопротивление рассеяния; – активное сопротивление сглаживающего реактора; – выпрямленный ток в цепи якоря ДПТ.

Для всех трехфазных выпрямителей обратное максимальное напряжение, которое прикладывается к закрытому тиристору определяется по выражению

.

Номинальный ток тиристора (среднее значение) трехфазных мостовых схем определяется через номинальный ток двигателя по соотношению

,

где – коэффициент запаса по току, который вводится из-за низкой перегрузочной способности тиристора: .

Номинальный ток выпрямителя на тиристорах

.

Условие выбора тиристора по напряжению

.

6. Логические элементы

Логический элемент (ЛЭ) – элемент дискретного действия, выполняющий преобразование управляющего сигнала в соответствии с законами алгебры логики. Основное исполнение интегральное, или микромодульное.

Входная X и выходная Y переменные логического элемента могут принимать только одно из двух значений: логический нуль (низкий уровень сигнала) или логическую единицу (высокий уровень сигнала).

Напряжения входа и выхода, соответствующие логическому нулю

,

где – напряжение питания.

Для логической единицы (x=1, y=1)

.

Взаимосвязь логических переменных образует логическую функцию y=f(x).

Число возможных логических функций всегда конечно и равно

,

где n – число независимых переменных; – число наборов независимых переменных (число строк таблицы истинности).

Логические уравнения элементов, описывающие логические операции:

1. Элемент Повторитель, описывающий передачу логического сигнала без изменения его уровня

2. Элемент НЕ, обеспечивающий инверсию (перестановку) входного сигнала

3. Элемент И (схема совпадения), функция – конъюнкция

4. Элемент ИЛИ, функция – дизъюнкция

5. Элемент И–НЕ (схемы совпадения с инверсией выходного сигнала), операция Шеффера

6. Элемент ИЛИ–НЕ (схемы ИЛИ с инверсией выходного сигнала), операция Пирса

7. Элемент НЕ на основе ЛЭ И-НЕ с одной переменной x1 или x2

а)

переменная x1.

б)

переменная x2.

8. Элемент НЕ на основе ЛЭ ИЛИ-НЕ с одной переменной x1 или x2

а)

переменная x1.

б)

переменная x2.

9. Элемент И–НЕ на основе ЛЭ ИЛИ с инверсными входами

10. Элемент ИЛИ–НЕ на основе ЛЭ с инверсными входами