Схема управления и описание работы схемы

Составим принципиальную электрическую схему включения электродвигателя с указанием пускорегулирующей и защитной аппаратуры (рис 8.1).

Рис. 8.1 Схема управления электродвигателем

Дадим описание назначение каждого элемента в схеме:

· автоматический выключатель ВА-88-32 [QF] - служит для автоматического отключения цепи постоянного и переменного тока при перегрузках, коротких замыканиях и других нарушениях режима работы цепи.

· лавкий предохранитель СН-22 [FU] - используется для коммутации электрических цепей, защиты электрооборудования и электрических сетей от сверхтоков, т. е. токов перегрузки, пиковых токов, токов короткого замыкания.

· кнопочный пост ПКЕ 112-2 [С, Пуск] - предназначены для коммутации электрических цепей.

· магнитный пускатель ПМ12-025 [КМ1] - предназначены, главным образом, для дистанционного управления трехфазными асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором, а именно для пуска непосредственным подключением к сети и остановки (отключения) электродвигателя (нереверсивный пускатель).

· тепловое реле ТРН-40 [Р] - это электрические устройства, основным назначением которых является защита двигателя от избыточной нагрузки и, как следствие, перегрузки системы в целом.

· преобразователь частоты У2-8300-015Н - применяют для плавного регулирования скорости асинхронного электродвигателя за счет создания на выходе преобразователя электрического напряжения заданной частоты.

· асинхронный трехфазный короткозамкнутый электродвигатель 5АМХ132М2 [М] – предназначен для вращения вентилятора.

Краткое описание работы схемы.

Включаем питание QF - автоматическим выключателем, нажимаем кнопку «Пуск» своим нормально разомкнутым контактом подает напряжение на катушку КМ1 - магнитного пускателя. КМ1 – магнитный пускатель срабатывает и своими нормально разомкнутыми, силовыми контактами подает напряжение на двигатель. Для того чтобы не удерживать кнопку «Пуск», чтобы двигатель работал, нужно ее зашунтировать, нормально разомкнутым блок контактом КМ1 – магнитного пускателя. При срабатывании пускателя блок контакт замыкается и можно отпустить кнопку «Пуск» ток побежит через блок контакт на КМ1 - катушку.

Отключаем двигатель, нажимаем кнопу «С – стоп», нормально замкнутый контакт размыкается и прекращается подача напряжение к КМ1 – катушке, сердечник пускателя под действием пружин возвращается в исходное положение, соответственно контакты возвращаются в нормальное состояние, отключая двигатель.

При срабатывании теплового реле - «Р», размыкается нормально замкнутый контакт «Р», отключение происходит аналогично.

9. РАССЧИТАТЬ И ВЫБРАТЬ АППАРАТЫ УПРАВЛЕНИЯ

И ЗАЩИТЫ

Аппараты управления, предназначены для пуска, реверсирования, торможения, регулирования скорости вращения, напряжения, тока электрических машин, станков, механизмов или для пуска и регулирования параметров других потребителей электроэнергии в системах электроснабжения. Основная функция этих аппаратов это управление электроприводами и другими потребителями электрической энергии. Особенности: частое включение, отключение до 3600 раз в час, т.е. 1 раз в секунду.

К ним относятся электрические аппараты ручного управления - пакетные выключатели и переключатели, рубильники, универсальные переключатели, контролеры и командокотролеры, реостаты и др., и электрические аппараты дистанционного управления – электромагнитные реле, пускатели, контакторы и т. д.

Магнитный пускатель – это комплексный коммутационный аппарат, предназначенный для пуска, отключения, реверса и защиты электродвигателей от перегрузки, исчезновения или значительного уменьшения питающего напряжения. Его единственное отличие от контактора – наличие устройства защиты (обычно теплового реле) от тепловых перегрузок.

Выбор магнитных пускателей осуществляют исходя, главным образом, из мощности подключаемого электродвигателя.

Произведем выбор магнитного пускателя для двигателя 5АМХ132М2, мощностью 11кВ т. Для данной мощности двигателя, по каталожным данным, подходить магнитный пускатель типа ПМ12-025 ([1],приложение 5 табл.П.5), который имеет следующие параметры: мощность управляемого двигателя – 11 кВт, номинальный ток – 25А, напряжение главной цепи – до 660 В.

Аппараты защиты, используются для коммутации электрических цепей, защиты электрооборудования и электрических сетей от сверхтоков, т. е. токов перегрузки, пиковых токов, токов короткого замыкания.

К ним относятся плавкие предохранители, тепловые и токовые реле, автоматические выключатели и др.

Остановимся на терминах, относящихся к плавким предохранителям, и на выборе тока плавкой вставки для защиты электродвигателей и линий.

Номинальным током предохранителя называют ток, равный наибольшему номинальному току плавкой вставки, которая может быть установлена на данном предохранителе. Значение его указывается на щитке предохранителя.

Номинальный ток плавкой вставки I_{ном.вст}. – это тот ток, который вставка выдерживает неограниченно долго, не плавясь; значение его также указано на вставке.

Предельно отключаемым током I_{пред.откл}. или разрывной мощностью S_разрыв (S_{пред.откл}.) называется соответственно максимальный ток или мощность короткого замыкания, которые способен разорвать (отключить) предохранитель.

При выборе тока плавкой вставки предохранителя, применяемого для защиты асинхронного короткозамкнутого двигателя, необходимо учитывать, что пусковой ток может в 7 – 8 раз превышать номинальный ток двигателя. Если номинальный ток плавкой вставки выбрать равным номинальному току двигателя, то при пуске двигателя вставка сгорит от перегрузки пусковыми токами за доли секунды. Ток плавкой вставки выбирают по выражению

,

где I_н – номинальный ток электродвигателя, А;

Кi – кратность пускового тока;

a – коэффициент, зависящий от продолжительности и частоты пусков.

Для редких пусков с продолжительностью до 2,5 с α =3, при нечастых пусках с продолжительностью от 2,5 до 10 с α = 2,5; при частых пусках с продолжительностью более 20 с α = 1,6 … 2.

При выборе плавких вставок предохранителей очень часто пользуются следующими формулами

I_пл.вст. ³ 2 × I_н,

или

I_пл.вст. ³ 4 × Р_н.

Первая формула применяется при редких пусках электродвигателей с продолжительностью до 2,5 с, т.е. при a = 3, Кi = 6. Вторая формула может быть использована для частного случая, когда линейное напряжение в трехфазной сети U=380В, а предохранители выбираются для электродвигателей с характеристикой D/Y 220/380 В. Известная формула

,

при подстановке усреднённых данных cosj_н, hн и значения напряжения, преобразуется в формулу

,

для случая соединения обмоток двигателя в Y.

Например, требуется выбрать предохранитель для защиты от токов короткого замыкания электродвигателя 5АМХ132М2. Продолжительность пуска 0,5 с. Электродвигатель имеет мощность Р_н = 11 кВт, I_нD = 36 А, I_нY = 21А. Кратность пускового тока для данного типа электродвигателя (из справочника) K_i = 8.

Подставляя найденные значения в формулу, получаем

А,

А.

Из справочника выбираем предохранители типа СН 22 с номинальными токами плавких вставок от 50 – 100 А.

Для защиты электродвигателей от длительной перегрузки и связанного с этим недопустимого перегрева служат тепловые реле.

Рассмотрим, как выбирают тепловое реле для электродвигателя типа 5АМХ132М2 (Р_н = 11 кВт), работающего в продолжительном режиме. Пуск двигателя длится 0,5 с.

По техническим данным двигателя 5АМХ132М2 находят I_н = 21 А. кратность пускового тока K_i = 8, пусковой ток двигателя

I_п = K_i × I_н = 8 × 21 = 168 А.

Двигателю мощностью 11 кВт соответствует тепловое реле ТРН-40.

Для теплового реле ТРН-40 ближайший больший, чем номинальный ток двигателя, ток нагревательного элемента – 25 А.

Цена одного деления регулятора тока уставки реле состав­ляет 5% тока нагревательного элемента, т.е. 25 × 0,05 = 1,25А.

При нулевом (среднем) положении регулятора ток уставки равен 25 А. Следовательно, необходимо повернуть регулятор влево («–») на одно деление. Ток уставки при этом составит

I_у = 25 - (I × 1,25) = 23,75 А,

т.е. больше номинального тока двигателя в пределах 5%.

Убеждаются, что реле допускает пуск данного двигателя. Для этого находят отношение пускового тока к току уставки

По защитным характеристикам реле находят, что при крат­ности тока I_п / I_у» 7,07 минимальное время срабатывания реле с учетом возможного разброса их характеристик составляет из холодного состояния 9 с, из горячего – 0,9 с. Время пуска двига­теля 0,5 с.

Следовательно, пуск двигателя возможен из холодного и горя­чего состояний.

Автоматические выключатели (автоматы) служат для автоматического отключения цепей постоянного и переменного тока при перегрузках, коротких замыканиях и других нарушениях режима работы цепи.

Номинальный ток автоматического выключателя с тепловым расцепителем выбирается по длительному расчетному току защищаемой линии

I_т.р. ³ I_н ,

а регулируемого расцепителя

I_т.р. ³ 1,25 × I_н .

Для электродвигателей, работающих в повторно-кратковременном режиме (S3) или с тяжелыми условиями пуска (5–12 с), номинальный ток нерегулируемого теплового расцепителя выбирают исходя из условия

I_т.р.³ 1,25 × I_н ,

а регулируемого

I_т.р.= (1,25 - 1,50) × I_н .

При выборе комбинированных автоматических выключателей для защиты электродвигателей от перегрузки и коротких замыканий уставка теплового расцепителя должна быть не менее

I_т.р. ³ 1,25 × I_нм ,

а электромагнитного расцепителя

I_эл.р. ³ 1,25 × К_i × I_н ,

где К_i – кратность пускового тока электродвигателя.

Произведем выбор комбинированного автоматического выключателя для электродвигателя 5АМХ132М2 с Р_н = 11кВт, I_нY = 21 A, K_i = 8, время пуска 0,5…1 с.

Определяем номинальный ток уставки теплового расцепителя

I_т.р. ³ 1,25 × I_н,

I_т..р ³ l,25 × 21 ³ 26,25 A.

Предварительно выбираем автоматический выключатель типа ВА88–32 с номинальным током теплового расцепителя на 32 А.

Определяем ток электромагнитного расцепителя

I_эл.р ³1,25 × K_i × I_н ³ 1,25 × 8 × 21 = 210 А.

По каталогу проверяем выбранный автомат по току срабатывания электромагнитного расцепителя. Для автоматического выключатель типа ВА88–32 ток срабатывания электромагнитного расцепителя равен

I_ср.эл.р = 500 А.

Проверка

I_ср.эл.р > I._эл.р.

Автомат удовлетворяет условиям пуска.

Основными преимуществами автоматических выключателей являются:

- исключение неполнофазных режимов при срабатывании;

- многократность срабатывания;

- возможность дистанционного управления и дополнения специальными приставками, расширяющими диапазон защитных функций.