Расчетная часть. Изложенный в реферативной части материал убеждает в том, что при эксплуатации электроприводов с АД неизбежно возникновение аварийных и ненормальных режимов

 

Изложенный в реферативной части материал убеждает в том, что при эксплуатации электроприводов с АД неизбежно возникновение аварийных и ненормальных режимов для ЭМ. Поэтому нужны меры по исключению аварий, а также по обеспечению сохранения работоспособности двигателей, если опасное воздействие все-таки имело место. Эта задача решается за счет использования электрической защиты, при чем здесь максимальную токовую защиту и защиту от перегрузки (последнюю часто называют тепловой защитой).

Электрические аппараты, выполняющие максимальную токовую защиту срабатывают практически мгновенно при возникновении токов КЗ. Сюда относятся предохранители, автоматы, реле.

Различают также защиту АД при работе на две фазы, на однофазное КЗ, на повышенной скорости вращения и т.д.

Разработка защиты АД начинается с построения время-токовой характеристики (ВТХ), под которой понимается зависимость . С целью ее построения необходимо рассчитать ряд значений токов АД и определить допустимое время протекания Поскольку основным уязвимым от превышения температуры узлом АД является статорная обмотка, то для определения можно использовать выражение

 

,

 

где – допустимая температура нагрева обмотки статора;

– удельная теплоемкость меди;

– удельное электрическое сопротивление при ;

– плотность (удельный вес) меди;

– площадь поперечного сечения проводников обмотки статора ( – диаметр проводов, – число проводов параллельной ветви);

– выбранное для расчета значение тока.

 

В АД мощностью меньше 15 кВт используется изоляция класса В, а в АД мощностью свыше 15 кВт – изоляции класса С. В первом случае допустимой считается температура , во втором – .

Необходимо понимать, что нагрев обмотки определяется тепловым действием тока, который протекает по проводам параллельной ветви, а при выборе защиты необходимо ориентироваться на линейный ток.

 

Таблица 3 – Технические данные асинхронного двигателя с КЗР

, В	Схема соединения	, кВт				Число проводников в параллельной ветви	, мм	Число параллельных ветвей	Время пуска, легкий/тяжелый, сек
	Y		0,84	0,91	6,5		1,06		5/15

 

 

Расчет ВТХ

Номинальный ток АД

Линейный ток при полуторакратной перегрузке

Пусковой ток АД

Ударный пусковой линейный ток

Ток КЗ на выводах АД

.

Номинальный ток в параллельной ветви

.

Ток параллельной ветви при полуторакратной перегрузке

.

Пусковой ток параллельной ветви

.

Ударный ток параллельной ветви

.

Ток КЗ параллельной ветви

.

Найдем поперечное сечение эффективного проводника

.

Затем определяем временные интервалы:

При полуторакратной перегрузке

.

Время пуска

.

Время протекания ударного тока

.

Время КЗ

.

На основании полученных данных составляем следующую таблицу

 

Таблица 4 – Данные для построения ВТХ

Значения токов, А					356,4
Токи параллельной ветви, А		13,5	58,5	148,5	178,2
Значения интервалов времени, сек	-		13,3	2,1	1,43

 

 

По этим данным строим ВТХ

 

Рисунок 10 - Время-токовая характеристика АД

 

ВТХ искомого предохранителя и АД должны быть близки друг к другу.

На практике нужны более простые подходы решения той же задачи. Поэтому экспериментальным путем подобрали следующую формулу выбора предохранителя

(легкий пуск),

(тяжелый пуск).

Далее обращаются к каталожным данным технический параметров предохранителей и берут нужный. При этом придерживаются следующей рекомендации – ближайший по номинальному току в сторону увеличения.

Но АД может работать не автономно, а в составе группы. Пусть группа будет построена следующим образом.

1. Исходный АД.

2. АД с ФР той же мощности, что и исходный АД.

3. АД с КЗР мощностью в 2 раза больше мощности исходного АД.

4. АД с КЗР мощностью в 2 раза меньше мощности исходного АД.

На основании этих данных составляем следующую таблицу.

Таблица 5 - Каталожные данные асинхронных двигателей

	Марка	, В	, кВт		плавкой вставки, А	предохранителя, А
					Расчетная	Выбранная
АД1	Основной			6,5	64,4
АД2	АО-2-54			6,7
АД3	АИР160М2	34,4	18,5	7,0	132,4
АД4	АИР100S2			7,5

 

Таким образом, для двигателей были выбраны следующие типы предохранителей:

АД1 – ПН-2-100 80 А;

АД2 – ПН-2-100 100 А;

АД3 – ПН-2-250 160 А;

АД4 – ПР-2 45 А.

 

Известно также, что все АД могут работать одновременно, н включать можно не более двух.

 

Рисунок 11 – Схема включения

Для выбора предохранителя FU5 на основании опыта эксплуатации подобрали следующую формулу

Выбираем предохранитель типа ПН-2-250 с .

Далее необходимо выбрать автоматический выключатель для исходного двигателя.

Автоматический выключатель выбирается, исходя из следующих условий:

Т. к. двигатель работает в повторно-кратковременном режиме, то номинальный ток комбинированного расцепителя выбирается по условию

Затем проводят проверку по току КЗ

Предельный ток автомата должен быть не менее тока КЗ

 

Выбираем автоматический выключатель типа ВА-2001-3р/20 и проверяем его на соответствие условиям.

Номинальный ток комбинированного расцепителя

Проверка по току КЗ

Предельный ток автомата больше тока КЗ

Выбранный автоматический выключатель удовлетворяет всем условиям.

 

Таблица 6 - Технические характеристики автоматического выключателя

Тип	Число полюсов
ВА-2001-3р/20

 

 

Затем для исходного двигателя необходимо выбрать тепловое реле для защиты от перегрузок.

По каталогу выбираем тепловое реле типа РТЛ-2053 с и диапазоном регулирования тока срабатывания 23 – 32 А.

Проверяем выбранное тепловое реле на соответствие следующим условиям

Проверяем тепловое реле на ток срабатывания

Выбранное тепловое реле удовлетворяет всем условиям и может быть принято к установке.

 

Таблица 7 - Технические характеристики теплового реле

Тип			Диапазон регулирования тока срабатывания, А
РТЛ-2053			23 - 32

 

Список литературы

1. Чунихин А.А. Электрические аппараты. —М.: Энергоатомиздат, 1988. —720 с.

2. Электрические и электронные аппараты: Учебник для вузов / Под ред. Ю.К.Розанова. —М.: Энергоатомиздат, 1998. —752 c.

3. Кляйн Р.Я. Электрические и электронные аппараты: Учебное пособие. Часть 1. Физические явления в электрических аппаратах. —Томск: Изд—во ТПУ, 2000. —97 с.

4. Родштейн Л.А. Электрические аппараты. —Л.: Энергоатомиздат, 1989 —304 с.

5. Теория электрических аппаратов: Учебник для вузов / Под ред. Г.Н. Александрова. —М.: Высшая школа, 1985. —312 с.

6. Буль Б.К., Буль О.Б., Азанов В.А., Шоффа В.Н. Электромеханические аппараты автоматики. —М.: Высшая школа, 1988.—304 с.

7. Таев И.С. Электрические аппараты управления. —М.: Высшая школа, 1984. —247 с.

8. Sipailova N. Electrical devices. —Tomsk: TPU, 2001. —137 p.

9. Основы теории электрических аппаратов / Под ред. И.С. Таева. —М.: Высшая школа, 1987. —352 c.

11. Буткевич Г.В., Дегтярь В.Г., Сливинская А.Г. Задачник по электрическим аппаратам. —М.: Высшая школа, 1987. —199 с.

12. Чунихин А.А., Жаворонков. Аппараты высокого напряжения: Учебное пособие для вузов. —М.: Энергоатомиздат, 1985. — 432 с.

13. Алексеев В.С., Варганов Г.П. и др. Реле защиты. —М.: Энергия, 1976. —464 с.