Электрические и электронные аппараты в системах электроснабжения
Для схемы питания понижающего трансформатора от магистральной линии, приведенной на рис. 4, выбрать разъединитель QS и предохранитель F в соответствии с исходными данными индивидуального варианта, приведенными в табл. 2−3. Для схем, приведенных на рис. 5, выбрать предохранитель F, короткозамыкатель QN и выключатель Q в соответствии с исходными данными индивидуального варианта, приведенными… Читать ещё >
Электрические и электронные аппараты в системах электроснабжения (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Министерство образования и науки Российской Федерации Казанский государственный энергетический университет Кафедра ЭПП Практическая работа по предмету:
Электрические и электронные аппараты.
На тему Электрические и электронные аппараты в системах электроснабжения Выполнил:
Вариант: «0»
Группа: ЭП-2−03
Преподаватель:
Хатанова И.А.
Казань 2006 г.
1. Выбор контакторов и магнитного пускателя для управления и защиты асинхронного двигателя
Рис. 1. Схема пуска и защиты двигателя Требуется выбрать магнитный пускатель (контактор) для управления и защиты асинхронного двигателя типа 4А112М2У3, работающего в продолжительном режиме. Схема прямого пуска и защиты приведена на рис. 1.
По типу двигателя из справочной литературы[1,табл.26.3] определим его технические параметры:
— номинальная мощность, P ном — 7,5 кВт;
— коэффициент полезного действия, з ном — 87,5%;
— коэффициент мощности, cosц — 0,88;
— номинальное линейное напряжение на обмотке статора,U ном — 380 В;
— коэффициент кратности пускового тока, КI — 7,5;
— время пуска двигателя, t n — 5 с.
Определим параметры, по которым производится выбор магнитного пускателя:
а) род тока — переменный, частота — 50 Гц;
б) номинальное напряжение — 380 В, номинальный ток не должен быть меньше номинального тока двигателя;
в) согласно схеме включения двигателя (рис. 1) аппарат должен иметь не менее трех замыкающихся силовых контактов и одного замыкающегося вспомогательного контакта;
г) категория применения, аппарат должен работать в одной из категорий применения: АС — 3 или АС — 4;
д) режим работы аппарата — продолжительный с частыми прямыми пусками двигателя.
Для выбора аппарата по основным техническим параметрам необходимо произвести предварительные расчеты номинального и пускового токов двигателя. Определим номинальный ток (действующее значение):
Пусковой ток (действующее значение):
Ударный пусковой ток (амплитудное значение):
принимаем Произведем выбор аппарата по основным техническим параметрам.
Выбираем магнитный пускатель со встроенным тепловым реле по основным техническим параметрам, приведенным в справочнике — типа ПМЛ 221 002[2,табл.6.18].
Проверим возможность работы выбранного аппарата в категориях применения АС — 3 и АС — 4.
Согласно справочным данным в категории применения АС — 3 магнитный пускатель должен включать в нормальном режиме коммутации ток:
а в режиме редких коммутаций:
.
Оба условия пускателя ПМЛ 221 002 выполняются, так как:
В категории применения АС — 4 магнитный пускатель ПМЛ 221 002 с номинальным рабочем током 10 А должен отключать в номинальном режиме коммутации ток:
который меньше пускового тока двигателя. В режиме редких коммутаций ток:
который также ниже ударного пускового тока двигателя. Поэтому пускатель ПМЛ 221 002 с номинальным током 20 А, предназначенный для работы в категории АС — 4, для данной схемы (рис. 1) не пригоден.
Тепловые реле серии РТЛ, встроены в магнитные пускатели (табл. 1, приложение 2) имеют регулируемое время срабатывания t СР = (4,5 — 12) с, что приемлемо для заданных условий пуска двигателя: 1,5t П < t СР < t П.
Для реализации схем пуска двигателя (рис. 1) можно использовать контактор и дополнительное тепловое реле.
Выбор контактора аналогичен вышерассмотренному выбору магнитного пускателя. Выбираем контактор КМ2311−7. Проверим возможность работы выбранного аппарата в категориях применения АС-3 и АС-4. Согласно справочным данным в категории применения АС — 3 контактор должен включать в нормальном режиме коммутации ток:
а в режиме редких коммутаций:
.
Оба условия контактора КМ2311−7. выполняются, так как:
В категории применения АС — 4 контактор КМ2311−7. с номинальным рабочем током 25 А должен отключать в номинальном режиме коммутации ток:
который больше пускового тока двигателя. В режиме редких коммутаций ток:
который также выше ударного пускового тока двигателя. Поэтому контактор КМ2311−7. с номинальным током 25 А, предназначенный для работы в категории АС — 4, для данной схемы (рис. 1) пригоден.
2. Выбор автоматических выключателей и предохранителей для защиты двигателей
От цехового трансформатора кабелем питается сборка механической мастерской, к которой подключены четыре двигателя. Напряжение сети 380 В. Все двигатели работают одновременно. Типы двигателей приведены в табл. 1. Схема цеховой электрической сети, питающей сборку механической мастерской, приведена на рис. 2. Требуется выбрать аппараты защиты двигателей и кабеля, питающего сборку:
а) автоматические выключатели QF1 — QF5 (рис. 2 (а));
б) плавкие предохранители F1 — F5 (рис. 2(б)).
Рис. 2. Участок радиальной схемы цеховой электрической сети: ТП — трансформаторная подстанция; РУ — распределительное устройство; КЛ — кабель; QF1 — QF5 — автоматы; М1 — М4 — двигатели; F1 — F5 — плавкие предохранители.
Определим по мощности двигателей их номинальные и пусковые токи так же, как в задаче 1. Рассчитаем по выражению (1) номинальные токи вставок предохранителей, защищающие двигатели (рис.2б). Подберем по справочным данным ближайшие к расчетным номинальные токи вставок для предохранителей разных типов: ПР. — 2, ПН. — 2, НПР, НПН и занесем все вышеуказанные расчетные и справочные величины в табл.1.
Для предохранителя, защищающего кабель, питающий сборку, номинальный ток рассчитаем по выражению:
где — сумма пусковых токов всех самозапускающихся двигателей.
.
Таблица 1
Мощность двигателя, кВт | Ток двигателя, А | Ток вставки, А | |||||
номинальный | пусковой | расчетный | принятый | ||||
ПР-2 | ПН-2 | НПН, НПР | |||||
7,5 7,5 | 21,1 14,8 15,1 | 158,25 98,2 | 68,4 69,92 47,04 41,61 | ||||
Выбираем по ближайшему большему значению номинального тока предохранитель типа ПН-2 (I Н = 250 А).
Проверяем правильность выбора по условию пуска двух самых крупных двигателей в нормальном режиме:
где — сумма номинальных токов работающих двигателей;
— сумма пусковых токов самых крупных двигателей.
.
Предохранитель типа ПН-2 этому условию удовлетворяет (250>212,98).
Выберем для защиты той же группы двигателей автоматические выключатели (рис.2а). Расчетные и справочные данные заносим в таблицу 2.
Таблица 2.
Мощность двигателя, кВт | Ток двигателя, А | Расчетные токи срабатывания расцепителей, А | Принятые токи срабатывания расцепителей, А | ||||
номинальный | пусковой | Зависимые | Мгновенные | Зависимые | Мгновенные | ||
7,5 7,5 | 21,1 14,8 15,1 | 158,25 98,2 | 23,98 16,13 16,5 | 166,5 147,3 | |||
Все двигатели имеют номинальные токи менее 50 А, поэтому для их защиты выбираем автомат АП50 — 3МТС I Н = 50 А.
Номинальный ток теплового расцепителя принимается ближайший больший номинального тока двигателя с поправкой на окружающую температуру: помещение, где установлены двигатели и автоматы обычное, отапливаемое, с температурой t = 20 °C; завод калибрует автоматы АП50 при температуре +35 °С, поэтому номинальные токи зависимых расцепителей выбираются по уравнению (6):
.
Ток срабатывания мгновенного расцепителя автомата принимается равным десятикратному току срабатывания теплового расцепителя.
Для защиты группы двигателей ток срабатывания независимого расцепителя автомата должен быть отстроен от тока самозапуска всех двигателей:
.
По справочным данным выбираем автомат А3700 с I Н = 160 А.
Ток срабатывания зависимого расцепителя автомата А3700:
что удовлетворяет требованию:
так как 224А > 73 А.
Выдержку времени независимого расцепителя автомата А3700 приняли по справочным данным 0,15 с, что обеспечивает его селективность с мгновенными автоматами.
Ток срабатывания независимого расцепителя по справочным данным автомата А4100 равен:
или с учетом разброса минимальный ток срабатывания независимого расцепителя:
что удовлетворяет условию отстройки от токов самозапуска группы двигателей (798,6−958,4 А).
3. Выбор низковольтных аппаратов в системах электроснабжения
Для схем соединения понижающих трансформаторов со сборными шинами низкого напряжения, приведенных на рис. 3, выбрать рубильник QS, предохранитель F и автоматические воздушные выключатели QF в соответствии с исходными данными индивидуального варианта, приведенными в табл. 2 и 3. Номинальное напряжение U Н = 380 В. Условия выбора, расчетные и справочные значения проверяемых величин записать в таблицу.
4. Выбор высоковольтных аппаратов в системах электроснабжения
Для схемы питания понижающего трансформатора от магистральной линии, приведенной на рис. 4, выбрать разъединитель QS и предохранитель F в соответствии с исходными данными индивидуального варианта, приведенными в табл. 2−3. Для схем, приведенных на рис. 5, выбрать предохранитель F, короткозамыкатель QN и выключатель Q в соответствии с исходными данными индивидуального варианта, приведенными в табл. 4. Условия выбора, расчетные и справочные значения проверяемых величин записать в таблицу.
Рис. 3. Схемы соединения трансформаторов со сборными шинами низкого напряжения Рис. 4. Схема питания трансформатора от магистральной линии Рис. 5. Фрагменты схем электроснабжения промышленных предприятий
5. Выбор низковольтных аппаратов в системах электроснабжения
Требуется выбрать автомат для установки на стороне низкого напряжения трансформатора в сети с номинальными параметрами:
Заполним табл.1 для выбора выключателя, рубильника, предохранителя, записав в неё расчетные параметры сети и справочные значения параметров выключателя, рубильника, предохранителя.
Таблица 1
Параметры | Значения параметров | Условия выбора | Тип аппарата | ||
сети | аппарата | ||||
Номинальные — напряжение UН, В; — ток I Н, А. Отключающая способность — ток отключения I ОТКЛ, кА | Автомат типа АК-63 | ||||
Номинальные — напряжение UН, В; — ток I Н, А. Отключающая способность — ток отключения I ОТКЛ, кА | До 500 | Предохранитель серии ПП21 | |||
Номинальные — напряжение UН, В; — ток I Н, А. Термическая стойкость, кА2с: Динамическая стойкость, кА: | До 660 | Рубильник трехполюсный серии Р34 [2,табл.6.1] | |||
6. Выбор высоковольтных аппаратов в системах электроснабжения
Выбрать выключатель, установленный за трансформатором типа ТМН — 2500/110 в сети с номинальным напряжением .
Для заданного типа трансформатора выпишем его основные технические параметры:
Определим номинальный ток на стороне НН:
Мощность трехфазного КЗ на выводах НН:
где для трансформаторов класса напряжения 110 кВ.
Начальное действующее значение периодической составляющей тока при трехфазном КЗ на выводах НН трансформатора:
Действующее значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ:
Амплитудное значение полного тока КЗ (ударный ток КЗ):
где =1,3 — для сетей НН.
Определим номинальный ток на стороне ВН:
Мощность трехфазного КЗ на выводах ВН: для трансформаторов класса напряжения 110 кВ. Начальное действующее значение периодической составляющей тока при трехфазном КЗ на выводах НН трансформатора:
Действующее значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ:
Амплитудное значение полного тока КЗ (ударный ток КЗ):
где =1,8 — для сетей ВН.
Параметры | Значение параметра | Условие выбора | Тип аппарата | ||
сети | аппарата | ||||
Номинальные — напряжение, кВ; — ток, А; | Предохранитель типа ПВТ-104−110−50−2,5У1 | ||||
Отключающая способность — действующее значение периодической составляющей тока КЗ, кА; | |||||
Таблица 2 для рис. 4
Параметры | Значение параметра | Условие выбора | Тип аппарата | ||
сети | аппарата | ||||
Номинальные — напряжение, кВ; — ток, А; | Разъеденитель (QS) РНД31а- 110/1000У1 | ||||
Электродинамическая стойкость — амплитудное значение полного тока КЗ, кА; — начальное действу-ющее значение периодической составляющей тока КЗ, кА; | |||||
Термическая стойкость — действующее значение тока КЗ, кА, приведенное ко времени термической стойкости — tтс., с. | |||||
Таблица 3 для рис. 5
Параметры | Значение параметра | Условие выбора | Тип аппарата | ||
сети | аппарата | ||||
Номинальные — напряжение, кВ; — ток, А; | Предохранитель (F) ПКТ-104−10−160−20УЗ (С кварцевым наполнителем) | ||||
Отключающая способность — действующее значение периодической составляющей тока КЗ, кА; | |||||
Параметры | Значение параметра | Условие выбора | Тип аппарата | ||
сети | аппарата | ||||
Номинальные — напряжение, кВ; | Короткозамыкатель (QN) КЗ-110УХЛ1 | ||||
Электродинамическая стойкость — амплитудное значение полного тока КЗ, кА; — начальное действу-ющее значение периодической составляющей тока КЗ, кА; | |||||
Термическая стойкость — действующее значение тока КЗ, кА, приведенное ко времени термической стойкости — tтс., с. | |||||
Параметры | Значение параметра | Условие выбора | Тип аппарата | ||
сети | аппарата | ||||
Номинальные — напряжение, кВ; — ток, А; | Выключатель (Q) ВВЭ-10−20/630УЗ | ||||
Электродинамическая стойкость — амплитудное значение полного тока КЗ, кА; — начальное действу-ющее значение периодической составляющей тока КЗ, кА; | |||||
Термическая стойкость — действующее значение тока КЗ, кА, приведенное ко времени термической стойкости — tтс., с. | |||||
Отключающая способность — действующее значение периодической составляющей тока КЗ, кА; | |||||
Включающая способность — начальное действу-ющее значение периодической составляющей тока КЗ, кА. | |||||
Параметры | Значение параметра | Условие выбора | Тип аппарата | ||
сети | аппарата | ||||
Номинальные — напряжение, кВ; — ток, А; | Выключатель нагрузки ВНП-10/400−10УЗ | ||||
Электродинамическая стойкость — амплитудное значение полного тока КЗ, кА; — начальное действу-ющее значение периодической составляющей тока КЗ, кА; | |||||
Термическая стойкость — действующее значение тока КЗ, кА, приведенное ко времени термической стойкости — tтс., с. | |||||
1. В. Г. Герасимов. Электро-технический справочник.
2. Б. Н. Неклепаев, И. П. Крючков. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. Электрическая часть электростанций и подстанций.
3.Ю. Г. Барыбин, Л. Е. Фёдоров. «Справочник по проектированию электроснабжения». Энергоатомиздат Москва 1990 г.