Расчет и выбор электрических аппаратов системы ТП-Д

Контрольные работы 1 и 2

 

 

по дисциплине Электрические и электронные аппараты

Исполнитель: Файзуллин М.М. .студент 3 курса, группа 140402

(Ф.И.О.)

 

Руководитель: Сыромятников Виктор Яковлевич ̩

(Ф.И.О. должность)

 

 

Магнитогорск,

2015

Содержание

 

1. Задание на контрольную работу 1. 3

2. Расчет и выбор электрических аппаратов системы ТП-Д. 4

2.1. Выбор рубильников. 6

2.2. Выбор контакторов. 6

2.3. Выбор реле времени. 7

2.4. Выбор реле напряжения. 9

2.5. Выбор реле максимального тока. 11

2.6. Выбор реле минимального тока. 11

2.7. Выбор командоаппарата. 11

2.8. Выбор автоматических выключателей. 12

2.9. Выбор предохранителей. 12

2.10. Выбор силового трансформатора. 13

2.11 Выбор тиристорного преобразователя. 14

3. Задание на контрольную работу 2. 16

4. Расчет и выбор аппаратуры релейно-контакторной схемы управления электроприводом АД с короткозамкнутым ротором. 17

4.1 Определения значений номинального и пускового тока двигателя. 18

4.2. Выбор рубильника. 18

4.3. Выбор максимальных токовых реле. 19

4.4. Выбор магнитного пускателя. 19

4.5. Выбор тепловых реле. 19

4.6. Выбор предохранителей. 20

5. Расчет и выбор аппаратов защиты системы ПЧ-АД. 22

5.1 Выбор автоматического выключателя. 24

5.2 Выбор плавких предохранителей. 24

5.3. Выбор тиристорного преобразователя. 25

Приложение А.. 26

Приложение Б. 27

Список использованных источников: 28

 

 

Задание на контрольную работу 1.

Произвести расчёт и выбор электрических аппаратов для системы ТП-Д, представленной на рисунке 1.1; выбрать аппаратуру управления в схеме электропривода постоянного тока (рисунок 3.1) в соответствии с данными электродвигателя. Данные двигателя приведены в таблице 1.1.

 

Таблица 1.1 - Характеристики выбранного двигателя

 

№ варианта	Тип	Pн, кВт	Uн, В	Iн, А	nн, об/мин	nmax, об/мин	КПД, %	Rя, Ом	Rдп, Ом	Rв, Ом	J, Н×м2
	П51	3,2		18,3			75,5	0,775	0,276		0,85

 

Примечание: перегрузочная способность по току для всех двигателей равна отношению максимально допустимого длительного тока к номинальному току . Для двигателей Д12-Д32 длительность перегрузки по току якоря – 30 с, 60 с для двигателей Д41, Д806-Д818.

Расчет и выбор электрических аппаратов системы ТП-Д.

 

 

 

Рисунок 1.1 Принципиальная электрическая схема системы ТП-Д

Рисунок 1.2 - Схема управления двигателем постоянного тока с реверсом

 

 

2.1. Выбор рубильников.

 

Учитывая перегрузочную способность двигателя П51 с номинальным током А, рубильник выбирается исходя из тока: А.

Таблица 1.2. Технические данные рубильников

Наименование аппарата	Тип аппарата	Номинальный ток, А	Номинальное напряжение, В	Род привода	Вид присоединения
Рубильник-разъединитель	Р21, Р31		=220 ~380	Центральная рукоятка	Переднее и заднее
Рубильник с боковой рукояткой	РБ21, РБ31		Боковая рукоятка	Переднее
Рубильник с боковым приводом	РПБ21, РПБ31		Боковой рычажный	Переднее
Рубильник	РПЦ21, РПЦ31		Центральный рычажный	Переднее

 

Данному условию соответствует рубильник РБ21 из таблицы 1.2 на номинальный ток 100 А.

Выбор контакторов.

 

Контактором называется электрический аппарат для многократного дистанционного включения и отключения силовой электрической нагрузки переменного и постоянного токов, а также редких отключений токов перегрузки. Ток перегрузки составляет 7-10 кратное значение по отношению к номинальному току.

Контакторы постоянного и переменного тока, как правило, имеют конструктивные отличия, поэтому не взаимозаменяемы.

В контакторах не предусмотрены защиты, присущие автоматическим выключателям и магнитным пускателям. Контакторы обеспечивают большое число включений и отключений (циклов) при дистанционном управлении ими. Число этих циклов для контакторов разной категории изменяются от 30 до 3600 в час.

Контакторы имеют главные (силовые) контакты и вспомогательные или блок-контакты, предназначенные для организации цепей управления и блокировки.

Выбор контакторов осуществляется по номинальным значениям напряжения и тока коммутируемой силовой цепи; по напряжению обмотки катушки контактора (должно соответствовать напряжению цепи управления). Также стоит учесть время срабатывания и отключения аппарата, и его допустимую частоту срабатывания (циклы в час) в соответствии с требуемыми условиями работы электропривода.

Выбор контакторов В, Н, П, Л, 1У и 2У (см. рисунок 3.1) осуществляется исходя из условий:

– максимального коммутируемого тока А (по формуле 3.1);

– коммутируемого напряжения В;

– напряжения обмотки В.

Всем вышеперечисленным условиям удовлетворяют контактор КП2 на номинальный ток 75 А (по литературе [3]).

Выбор реле времени.

 

В схемах защиты и автоматики часто требуется выдержка времени между срабатыванием двух или нескольких аппаратов. При автоматизации технологических процессов также может возникнуть необходимость в определенной временной последовательности операций. Для создания выдержки времени служат электрические аппараты, называемые реле времени.

Главной характеристикой реле времени является диапазон выдержки времени. Для схемы электропривода постоянного тока с запуском двигателя в две ступени, время выдержки реле времени можно определить из основного уравнения движения:

, ( 2.2)

где – момент двигателя, Н∙м;

– статический момент, Н∙м;

– момент инерции, Н∙м².

Для выбора выдержки времени реле необходимо знать время работы двигателя на каждой ступени пускового реостата. Для этого аналитическим методом находим сопротивление реостата на каждой ступени:

Для эффективного и безопасного пуска двигателя при номинальной нагрузки задаются следующими токами переключения пускового реостата:

– максимальный ток

(2.3)

– ток переключения

(2.4)

Определяем σ, равная отношению сопротивлений якоря на различных ступенях пускового реостата

Решив основное уравнение движения относительно времени , получим:

, (2.5)

где – скорость идеального холостого хода;

– момент короткого замыкания.

 

Номинальная скорость

(2.6)

Произведение конструктивного параметра на магнитный поток

(2.7)

 

Скорость идеального холостого хода можно найти по формуле:

(2.8)

 

Для выбора выдержки времени реле необходимо время работы двигателя на каждой ступени пускового реостата. Для этого графическим методом находим сопротивление реостата (по рис 1.3)

 

Рисунок 1.3 - Пусковая диаграмма

Характеристика с суммарным сопротивлением равная Rн даёт возможность определить сопротивления на различных реостатных характеристиках графическим способом

 

Для этого определим Rн

 

(2.9)

dc=9.775

cb=12.441

ca=40.716

(2.10)

(2.11)

Считаем момент короткого замыкания

 

Н*м (2.12)

Н*м (2.13)

Подставляя значения в формулу 3.7 получаем

 

(2.14)

(2.15)

 

 

Для реле 1РУ коммутируемое напряжение равно 220 В, а коммутируемый ток равен сумме токов через катушки контакторов 1У и 2У: А. Для реле времени 2РУ коммутируемый ток будет в два раза меньше (0,5 А).

Всем перечисленным критериям выбора соответствуют реле времени РВ-01 (см. источник [3]).