Низковольтное комплектное устройство для управления и защиты асинхронного двигателя (стр. 2 )

В более широком смысле ЭА в настоящее время можно считать техническими устройст­вами, относящимися к новой, перспективной области техники - механотронике, являю­щейся синтезом электромеханики и электроники.

Ввиду такого широкого распространения электрических аппаратов очевидно, что надо уметь выбирать аппараты, комплектовать различные устройства, и первым шагом на пути к этому является данный курсовой проект.

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Проектирование низковольтного комплектного устройства производится по исходным данным, описанным в табл. 1.

Таблица 1. Исходные данные

№п/п	Параметры	Обозн.	Разм.	Значение
1	Радиальная схема электроснабжения (см. рис. 1)
1	Мощность питающего трансформатора	Sном	кВ*А	315
2	Номинальное линейное напряжение	Uном. л.	В	380
3	Напряжение короткого замыкания	uК	%	4
4	Потери в меди	Pcu	кВт	3,9
5	Длины соединительных кабелей	l0	м	15
l1	8
l2- l7	8
6	Материал кабеля	Cu	-
7	№ двигателя	№	-	18
8	Тип двигателя	А112М2	-	-
9	Мощность двигателя		кВт	7,5
10	КПД двигателя	h	%	87
11	Коэффициент мощности двигателя	cosj	-	0,89
12	Кратность пускового тока двигателя	k1	-	7
13	Время пуска двигателя	tп	с	2
14	Номер варианта схемы однофазной нагрузки	№	-	2
15	Номинальные токи однофазной нагрузки	I2- I4	А	10
15	Номинальные токи однофазной нагрузки	I5- I7	А	13

Рис. 1. Радиальная схема электроснабжения

Т - трансформатор

QF0 – автоматический выключатель для защиты энергосистемы;

QF1 – автоматический выключатель двигателя

М – асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Рис. 2. Схема однофазной нагрузки (вариант 2)

2. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ РАСЧЕТЫ

Предварительные расчёты проводятся для определения параметров сети и нагрузки, которые необходимо знать для правильного выбора аппаратов управления и защиты.

2.1. Расчёт параметров трансформатора

Расчёт параметров трансформатора проводится для последующего определения токов КЗ. Токи КЗ являются важным критерием при выборе аппаратов защиты.

·  Полное сопротивление трансформатора zтр:

,

где Uном. л - номинальное напряжение вторичное цепи трансформатора;

uк% ­­­– напряжение короткого замыкания;

Sном – полная мощность трансформатора.

Ом.

·  Номинальный ток трансформатора:

А.

·  Активное сопротивление трансформатора:

,

где PCu – потери в меди.

Ом

·  Реактивное сопротивление трансформатора находится их формулы полного сопротивления:

;

Ом.

·  Ток короткого замыкания (КЗ) на зажимах трансформатора Iкз. тр:

А.

2.2. Расчет параметров электродвигателя

Расчёт параметров электродвигателя производится для правильного выбора кабелей, а также аппаратов управления и защиты.

·  Номинального ток двигателя:

,

где Р – мощность двигателя;

h – коэффициент полезного действия при номинальном моменте на валу двигателя;

cosj – коэффициент мощности двигателя.

А.

·  Пусковой ток двигателя Iп. дв:

,

где k1 – кратность пускового тока двигателя;

А.

·  Ударный пусковой ток двигателя (амплитудное значение) Iуд. дв:

.

Примем значение ударного коэффициента , тогда

А.

2.3. Выбор кабелей

Выбор сечения кабелей, соединяющих электродвигатель и нагрузку с питающим трансформатором, по номинальному напряжению и току надо вести, учитывая, что длительно допустимый ток кабеля должен быть не менее, чем на 20% больше номинального тока линии (см. п.1.3.10.,табл.1.3.6[4]). Сечение рабочего нейтрального (N) и защитного (РЕ) проводника выбираем равным фазному.

Следовательно, расчетный ток можно определить по формуле:

Iрасч≥1,2Iном ,

(2.3.1)

где Iном - номинальный рабочий ток.

2.3.1 Выбор типа кабеля

Руководствуясь табл. 1.3.6 [4], а также табл. 1 [5], выбираем кабель ВРГ.

Кабель ВРГ является силовым кабелем с медными жилами с резиновой изоляцией в поливинилхлоридной оболочке. Применяется для прокладки внутри помещений, в каналах, туннелях, в условиях отсутствия механических воздействий на кабель и при наличии агрессивных сред (кислот, щелочей и др.)

Структура условного обозначения кабеля:

ВРГ Х1´Х2-Х3 ГОСТ 433-73

Х1 – количество жил;

Х2 – сечение жилы в мм2;

Х3 – рабочее напряжение.

К обозначению марок кабелей, предназначенных для эксплуатации в районах с тропическим климатом, добавляют через дефис букву Т, кабелей круглой или плоской формы с заполнением, предназначенных для прокладки в электроустановках, требующих уплотнения при вводе, - букву «З», кабелей с однопроволочными жилами - буквы «ОЖ» в скобках.

2.3.2. Кабель, соединяющий распределительную шину с питающим трансформатором (l0=15м).

Так как двигатель является активно-индуктивной нагрузкой, потребляемый им ток будет иметь реактивную составляющую.

Складывая ток двигателя с током нагрузки по теореме косинусов, получим:

;

=А.

По формуле (2.3.1) определяем расчетный рабочий ток для этого участка I0, расч :

I0, расч=1,2I0, ном=1,2×36,72=44,064 А

Сечение токопроводящей жилы: S0 =10 мм2 (табл. 1.3.6 [4]).

Для двигателя выбираем кабели с медными жилами с резиновой изоляцией в поливинилхлоридной оболочке, небронированные:

·  Трехжильный кабель ВРГ 3´10-660 ГОСТ 433-73 (фазный проводник). Допустимый длительный ток Iдлит. доп =55 А [4].

·  Одножильный кабель ВРГ 1´10-660 ГОСТ 433-73 (PEN-проводник) Допустимый длительный ток Iдлит. доп =80 А [4].

2.3.3. Кабели, соединяющие двигатель с распределительной шиной (l1=8м).

По формуле (2.3.1) определяем расчетный рабочий ток для этого участка I1,расч :