Выбор электрических аппаратов для электроприёмников и проверить чувствительную защиту от коротких замыканий
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное
бюджетное образовательное
высшего профессионального образования
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»
КУРСОВАЯ РАБОТА
По дисциплине: Электрические и электронные аппараты
(наименование учебной
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Тема: Выбор электрических аппаратов для электроприёмников и проверить чувствительную защиту от коротких замыканий
Автор: студент гр. ____________
_________
(шифр группы)
Оценка: ______________
Дата: ________________
Проверил:
руководитель работы _________ __________ / Кривенко А.В. /
(должность) (подпись) (Ф.И.О.)
Санкт-Петербург
2014
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»
УТВЕРЖДАЮ
Заведующий кафедрой
_________ /Козярук А.Е./
"____"____________2014 г.
Кафедра информатики и компьютерных технологий
КУРСОВАЯ РАБОТА
По дисциплине: Электричесие и электронные аппараты
ЗАДАНИЕ
Студенту группы: ЭРС-11-2 / Широких А.Г. /
- Тема проекта: Выбор электрических аппаратов для электроприёмников и проверить чувствительную защиту от коротких замыканий.
2. Исходные данные к проекту: Вариант № 20.
3.Содержание пояснительной записки: исходные данные, выбор электроприёмников, расчётная часть, выбор электрических аппаратов, вывод.
4. Перечень графического материала, представление результатов: рисунков - 23, электрическая схема - 1, таблиц – 3.
5. Срок сдачи законченного проекта: 20 декабря 2014 г.
Руководитель проекта: Доцент _________ / Кривенко А.В. /
Дата выдачи задания: 6 ноября 2014 г.
Содержание
Аннотация
В курсовой работе были выбраны электродвигатели по заданной номинальной мощности оборудования, выбраны пускатели и автоматические выключатели, по номинальному, рабочему и пусковому току, реле времени, тепловое реле, реле контроля температуры, проверена чувствительность зашиты от коротких замыканий.
Работа содержит: страниц 22, рисунков -23, электрическая схема –1, таблиц -3
abstract
In the course of this work were selected motors on a given nominal power equipment, selected starters and circuit breakers, for a nominal, operating and start-up current, time relay, thermal relay, temperature control, to test the sensitivity of protection against short circuits.
The work includes: 22 pages, drawings - 23, circuitry - 1, tables – 3
Введение
Для своевременного отключения электрических цепей, защиты и контроля электроприёмников от перегрузок, нормальной работы электрического оборудования необходимо применение электрических аппаратов в сети. Нашей задачей является выбор коммутационных, пускорегулирующих, контролирующих, светосигнальных аппаратов. Исходя из заданных параметров оборудования, представленных в таблице 1, нам необходимо выбрать электродвигатели и уменьшить затраты энергии на освещении помещения путем замены обычных газоразрядных ламп на светодиодные. Так же проверить чувствительность защиты от токов однофазных коротких замыканий, значения которых заданы ниже:
- в первой точке Кч1 =2300 А;
- во второй точке Кч2 =1800 А;
- в третьей точке Кч3 =1500 А;
- в четвертой точке Кч4 =1200 А;
- в пятой точке Кч5 =7500 А.
Таблица 1 - параметры оборудования
Наименование |
Марка |
Количество, шт. |
Частота вращения, об/мин |
|
Горизонтальный консольный насос типа К |
К 100 – 65 – 200 а |
1 |
3000 |
18 |
Вентилятор центробежный среднего давления |
ВЦ-14-46 № 2,5 |
1 |
2850 |
3 |
Лампа |
ДРЛ-700 |
9 |
- |
0,7 |
1. Электроприёмники
1.1 Выбор электродвигателей
Для работы заданного оборудования, а именно вентилятора и насоса, выберем их электродвигатели. Этот выбор облегчают нам заводы изготовители насоса и вентилятора, так как насос и вентилятор сразу идёт на продажу в комплекте с электродвигателями. В нашем случае это будут электродвигатели марки АИР производителя ООО «Электромотор». Для насоса: электродвигатель АИР 160 M2 (Рисунок 1). Для вентилятора: электродвигатель АИР 90 L2 (Рисунок 2). Занесем параметры электродвигателей в таблицу 2.
Таблица 2 – параметры потребителей сети
Наименование |
Тип |
Количество, шт |
Uном, В |
Pном, КВт |
Cosφ |
Ƞ, КПД |
Отношение пускового тока к рабочему, Кп |
Эл.двигатель насоса, без реверса |
АИР 160 M2 |
1 |
380 |
18,5 |
0,88 |
0,9 |
7,5 |
Эл.двигатель вентилятора, с реверсом |
АИР 90 L2 |
1 |
380 |
3 |
0,88 |
0,84 |
7 |
Рисунок 1 - Электродвигатель АИР 160 M2
Рисунок 2 - Электродвигатель АИР 90 L2
1.2 Замена исходных ламп на светодиодные
Для уменьшении потреблении мощности ламп ДРЛ – 700 (Рисунок 3) в количестве 9 штук, заменяем их, на светодиодные светильники, причем основной составляющей при замене ламп является световой поток. При замене ламп световой поток не должен быть сильно различен с предыдущим световым потоком, возникающим при горении ламп ДРЛ – 700. Более подходящей лампой для замены, является светодиодный светильник Оптолюкс – Bera - 480 (Рисунок 4), со следующими характеристиками:
- мощностью 412 Вт;
- световой поток 43200 лм;
- Cosφ = 0,95.
световой поток одной лампы ДРЛ – 700 – 40600 лм, световой поток дающие в сумме 9 ламп ДРЛ - 700 равен 365400 лм, при несложных расчетов, в результаты суммы световых потоков выбранных светильников, получим световой поток 388800 лм чуть превышающий световой поток ламп ДРЛ – 700.
Рисунок 3 - Газоразрядная лампа ДРЛ - 700
Рисунок 4 - Светильник светодиодный, Оптолюкс – Bera - 480
2. Расчетная часть
Распределяем светильники пофазно, на каждую фазу по 3 светильника и включаем их по схеме фаза - ноль, чтобы они работали под напряжением:
- .
Мощность светильников на фазу:
- Pф = 3 × 412 = 1236 Вт.
Расчетный ток на 1 фазу в осветительной сети:
- Iф = ( Pф ) / ( Uном × Cosφ ) = 1236 / ( 220 × 0,95 ) = 5,9 A.
Пусковой и рабочий ток электродвигателя вентилятора, с реверсом:
- Iр = ( Pном ) / ( × Uф × Cosφ × Ƞ ) = 3000 / ( 380 × 0,88 × × 0,84 ) = 6,1 A;
- Iпуск = Iном × Kп = 6,1 × 7 = 42,7 A.
Пусковой и рабочий ток электродвигателя насоса:
- Iр = ( Pном ) / ( × Uф × Cosφ × Ƞ ) = 18500 / ( 380 × 0,88 × × 0,9 ) = 35,4 A;
- Iпуск = Iном × Kп = 35,4 × 7,5 = 265,5 A.
3. Выбор электрических аппаратов
3.1 Выбор пускателей
Для того, чтобы запустить электродвигатель вентилятора и обеспечить его реверс, выберем 2 пускателя прямого включения производителя «Scheider Electric» серии EasyPact TVS, пускатель включает в себя контактор LC1E0901M5 (Рисунок 5) с характеристиками:
- номинальный рабочий ток 9 А;
- номинальная мощность двигателя 4 кВт, 380/400 В;
- номинальное рабочее напряжение катушки 220 В/50 Гц;
- 3 силовых нормально открытых контакта;
- встроенный дополнительный контакт 1 нормально открытый.
Рисунок 5 - Контактор EasyPact TVS LC1E0901M5
Для обеспечения нормальной работы светосигнальной аппаратуры нам необходимы четыре дополнительных нормально замкнутых контакта, выберем их. Необходимые нам контакты идут в блоках вспомогательных контактов мгновенного действия, присоединения с помощью винтовых зажимов LAEN 02 (Рисунок 6), с характеристиками:
- механическая износостойкость 10 миллионов циклов;
- комплект из двух нормально замкнутых контактов;
- номинальное рабочее напряжение не более 690 В.
Рисунок 6 - LAEN 02
Для того, чтобы запустить электродвигатель насоса, выберем пускатель прямого включения производителя «Scheider Electric» серии EasyPact TVS, который включает в себя контактор LC1E3801M5 (Рисунок 7) с характеристиками:
- номинальный рабочий ток 38 А;
- номинальная мощность двигателя 18,5 кВт, 380/400 В;
- номинальное рабочее напряжение катушки 220 В/50 Гц;
- 3 силовых нормально открытых контакта;
- встроенный дополнительный контакт 1 нормально открытый.
Рисунок 7 - Контактор EasyPact TVS LC1E3801M5
Для обеспечения нормальной работы светосигнальной аппаратуры нам необходим один дополнительный нормально замкнутый контакт, выберем его. Необходимый нам контакт идет в блоке вспомогательных контактов мгновенного действия, присоединения с помощью винтовых зажимов LAEN 11 (Рисунок 8) с характеристиками:
- механическая износостойкость 10 миллионов циклов;
- комплект из одного нормально замкнутого контакта;
- номинальное рабочее напряжение не более 690 В.
Рисунок 8 - LAEN 11
Для того, чтобы запустить включение освещения по команде с реле времени, в установленное время, выберем контактор ICT16A (Рисунок 9) с характеристиками:
- номинальный рабочий ток 16 А;
- номинальное рабочее напряжение 400В;
- напряжение цепи управления 220…240 В, переменный ток 50 Гц;
- 3 силовых нормально открытых контакта.
Рисунок 9 – Контактор ICT16A
3.2 Выбор коммутационных аппаратов
Выберем для защиты электродвигателя вентилятора автоматический выключатель с комбинированным расцепителем TeSys GV2ME14 (Рисунок 10) с характеристиками:
- диапазон уставок тепловой защиты 6…10 А;
- ток срабатывания электромагнитного расцепителя 138 А;
- тип сети – переменный ток.
Рисунок 10 – Автоматический выключатель TeSys GV2ME14
Сделаем проверку правильности выбора, данного автоматического выключателя:
- ток срабатывания электромагнитного расцепителя данного автомата равен 138 А, так, как ток отсечки для автоматического выключателя электродвигателя вентилятора должен быть больше пускового тока Iотс ≥ Iпуск = 42,3 А, то данный ток отсечки удовлетворяет данным условиям;
- номинальный рабочий ток электродвигателя вентилятора с реверсом, значение которого равно 6,1 А должен быть ниже тока теплового расцепителя, для данного автоматического выключателя ток теплового расцепителя равен 10 A;
- значения коэффициентов чувствительности защиты автомата двигателя вентилятора, при однофазном коротком замыкании должны удовлетворять условию , значение этих коэффициентов, для автомата двигателя вентилятора ( , ).
Исходя из сделанной выше проверки, можно сделать вывод, что автоматический выключатель для электродвигателя вентилятора с реверсом выбран верно, так как удовлетворяет условию проверки.
Выберем для защиты электродвигателя насоса автоматический выключатель с комбинированным расцепителем TeSys GV3P401 (Рисунок 11) c данными характеристиками;
- диапазон уставок тепловой защиты 30…40 А;
- ток срабатывания электромагнитного расцепителя 560 А;
- тип сети – переменный ток.
Рисунок 11- Автоматический выключатель TeSys GV3P401
Сделаем проверку правильности выбора, данного автоматического выключателя:
- ток срабатывания электромагнитного расцепителя данного автомата равен 560 А, так, как ток отсечки для автоматического выключателя электродвигателя вентилятора должен быть больше пускового тока Iотс ≥ Iпуск = 265, 5 А то данный ток отсечки удовлетворяет условию;
- номинальный рабочий ток электродвигателя насоса, значение которого равно 35,1 А, должен быть ниже тока теплового расцепителя, для данного автоматического выключателя ток теплового распетиля равен 40 А;
- значения коэффициентов чувствительности защиты автомата двигателя насоса, при однофазном коротком замыкании должны удовлетворять условию , значение этих коэффициентов, для автомата двигателя насоса ( , ).
Исходя из сделанной выше проверки, можно сделать вывод, что автоматический выключатель для электродвигателя насоса выбран верно, так как удовлетворяет условию проверки.
Выберем для защиты освещения каждой фазы автоматический выключатель C60N24049 (Рисунок 12) с характеристиками:
- номинальный ток 6 А;
- характеристика срабатывания электромагнитного расцепителя В;
- номинальное напряжение частотой 50 Гц, 230/440 В.
Рисунок 12 – Автоматический выключатель C60N24049
Рисунок 13 – Характеристика срабатывания теплового и электромагнитного расцепителя В
Сделаем проверку правильности выбора, данного автоматического выключателя:
- ток срабатывания электромагнитного расцепителя данного автомата равен 18 А, который вычислен исходя из характеристики электромагнитного расцепителя В (Рисунок 13) так, как ток отсечки для автоматического выключателя всего освещения должен удовлетворять выражению Iотс ≥ 1,25 × Iном = 7,5 А, то данный ток удовлетворяет условию;
- значения коэффициента чувствительности защиты автомата освещения каждой фазы, при однофазном коротком замыкании должны удовлетворять условию , значение коэффициента, для автомата освещения каждой фазы ( );
- номинальный рабочий ток освещения каждой фазы равен 5,9 А должен быть ниже тока теплового расцепителя, для данного автоматического выключателя ток теплового расцепителя равен 6,7 А, исходя из характеристики (Рисунок 13).
Исходя из сделанной выше проверки, можно сделать вывод, что автоматический выключатель для освещения на каждую фазу выбран верно, так как удовлетворяет условию проверки.
Выберем для защиты всего освещения автоматический выключатель C60N24348 (Рисунок 14) с характеристиками:
- номинальный ток 6 А;
- характеристика срабатывания электромагнитного расцепителя С;
- номинальное напряжение частотой 50 Гц, 230/440 В.
Рисунок 14 – Автоматический выключатель C60N24348
Рисунок 15 – Характеристика срабатывания теплового и электромагнитного расцепителя С
Сделаем проверку правильности выбора, данного автоматического выключателя:
- ток срабатывания электромагнитного расцепителя данного автомата равен 42 А, , который вычислен исходя из характеристики электромагнитного расцепителя С (Рисунок 15) так, как ток отсечки для автоматического выключателя всего освещения должен удовлетворять выражению Iотс ≥ 1,25 × Iном = 7,5 А, то данный ток удовлетворяет условию;
- значения коэффициента чувствительности защиты автомата всего освещения, при однофазном коротком замыкании должны удовлетворять условию , значение коэффициента, для автомата всего освещения ( );
- номинальный рабочий ток освещения равен 5,9 А должен быть ниже тока теплового расцепителя, для данного автоматического выключателя ток теплового расцепителя равен 6,8А, , исходя из характеристики (Рисунок 15).
Исходя из сделанной выше проверки, можно сделать вывод, что автоматический выключатель для всего освещения выбран верно, так как удовлетворяет условию проверки.
Выберем для защиты всего питания автоматический выключатель C60N24608 (Рисунок 16) с характеристиками:
- номинальный ток 50 А;
- характеристика срабатывания электромагнитного расцепителя D;
- номинальное напряжение частотой 50 Гц, 230/440 В.
Рисунок 16 – Автоматический выключатель C60N24608
Рисунок 17 – Характеристика срабатывания теплового и электромагнитного расцепителя D
Сделаем проверку правильности выбора, данного автоматического выключателя:
- ток срабатывания электромагнитного расцепителя данного автомата равен 471 А, который вычислен исходя из характеристики электромагнитного расцепителя D (Рисунок 17) так, как ток отсечки для автоматического выключателя всего питания должен удовлетворять выражению Iотс ≥ Iпуск макс + = 265,5 + 12 = 277,5 А, то ток отсечки удовлетворяет условию.
- значения коэффициента чувствительности защиты автомата всего питания, при однофазном коротком замыкании должен удовлетворять условию , значение коэффициента, для автомата всего питания ( );
- номинальный рабочий ток всего питания равен 47,1 А должен быть ниже тока теплового расцепителя, для данного автоматического выключателя ток теплового расцепителя равен 49,4 А, , исходя из характеристики (Рисунок 17).
Исходя из сделанной выше проверки, можно сделать вывод, что автоматический выключатель для всего питания выбран верно, так как удовлетворяет условию проверки.
3.3 Светосигнальная аппаратура
Для пуска и переключения режимов работы электродвигателей насоса, вентилятора и состояние их работы , воспользуемся набором кнопок и сигнальных лам. Для электродвигателя вентилятора с реверсом, выберем три кнопки, которые будут характеризовать работу двигателя в трёх режимах (стоп, пуск влево, пуск (вправо):
- кнопка стоп, с красным цветом, серии XB4BW3445 (Рисунок 18), с пружинным возвратом, с подсветкой, номинальное напряжение питание 220-240 В, переменный ток 50/60 Гц;
- кнопка пуск влево, с зеленым цветом , серии XB4BW3345;
- кнопка пуск вправо, с желтым цветом, серии XB4BW3545.
Рисунок 18 – Кнопка серии XB4BW
Для определения состояния работы электродвигателя вентилятора с реверсом, выберем набор сигнальных ламп, в количестве трёх штук. Сигнальная лампа с красным цветом серии XB7EV74P (Рисунок 19), номинальное напряжение питание 230… 240 В переменный ток 50/60 Гц, будет характеризовать, что электродвигатель работает в режиме пуск вправо, сигнальная лампа с синим цветом серии XB7EV, будет характеризовать, что электродвигатель будет работать в режиме пуск влево, сигнальная лампа с зеленым цветом серии XB7EV, будет характеризовать, что электродвигатель будет выключен.
Рисунок 19 – Сигнальная лампа серии XB7EV74P
Для электродвигателя насоса, выберем две кнопки, которые будут характеризовать работу двигателя в двух режимах (стоп, пуcк):
- кнопка стоп, с красным цветом, серии XB4BW3445 (Рисунок 18), с пружинным возвратом, с подсветкой, номинальное напряжение питание 220-240 в переменный ток 50/60 Гц;
- кнопка пуск, с зеленым цветом , серии XB4BW3345.
Для определения состояния работы электродвигателя насоса выберем набор сигнальных ламп, в количестве трёх штук. Сигнальная лампа с красным цветом серии XB7EV74P (Рисунок 19), номинальное напряжение питание 230… 240 В переменный ток 50/60 Гц, будет характеризовать, что электродвигатель работает в режиме пуск, сигнальная лампа с зеленым цветом серии XB7EV, будет характеризовать, что электродвигатель будет выключен.
3.4 Аппараты контроля
Рассчитаем значения токов уставки теплового реле, для пускателей электродвигателей вентилятора и насоса:
- Iуставки = Iном.раб × 1,05 = 6,1 1,05 = 6,4 A - ток уставки теплового реле для пускателя двигателя вентилятора;
- Iуставки = Iном.раб × 1,05 = 35,4·1,05 = 37,1- ток уставки теплового реле пускателя двигателя насоса
В соответствии с расчетами выберем тепловое реле для обеспечения защиты электродвигателя вентилятора и насоса от перегрузок. Воспользуемся тепловыми реле Tesys LRE12 (Рисунок 20) и Tesys LRE35 (Рисунок 21), они постоянно контролируют ток, потребляемый электродвигателем. Когда значения тока превышает уставку, вспомогательные контакты меняеют свое положение, вызывая остановку электродвигателя. Тепловое реле для электродвигателя вентилятора примем со следующими параметрами:
- диапазон уставки теплового расцепителя 5,8…8 А;
- рабочее напряжение не более 690 В переменного тока.
Тепловое реле для электродвигателя насоса примем со следующими параметрами:
- диапазон уставки теплового расцепителя 30…38 А;
- рабочее напряжение не более 690 В переменного тока.
Рисунок 20 – Тепловое реле Tesys LRE12
Рисунок 21 – Тепловое реле Tesys LRE35
Для осуществления определенной последовательности включения освещения, выберем реле времени IHP 1C (Рисунок 22), семейство продуктов Zelio time, производителя «Scheider Electric». Используется для включения освещения помещения, по запрограммированной программе, параметры реле:
- номинальное напряжение питание 230 В переменный ток 50/60 Гц;
- максимальное количество коммутаций 56;
- продолжительность цикла 24 часа + 7 дней.
Рисунок 22 – Реле времени IHP 1C
Для поддержания номинальной температуры в помещении установим реле контроля температуры REG96PUN2LRHV (Рисунок 23), которое будет связано с цепью управления вентилятора. Реле контроля температуры контролирует верхний и нижний порог температуры с помощью датчика Pt 100. Реле контроля имеет следующие характеристики:
- температура окружающей среды при работе -20…60°C;
- номинальное напряжение питание 100… 240 В переменный ток 50/60 Гц;
- 4 разряда дисплея.
Рисунок 23 – Реле контроля температуры REG96PUN2LRHV
Заключение
В данной курсовой работе нами был выбран электропривод насоса и вентилятора серии «АИР», для экономии энергопотребления были заменены лампы накаливания ДЛР - 700 мощностью 700 Вт на светодиодный светильник Оптолюкс-Bera - 480. Установленные в сеть электрические аппараты производителя «Scheider Electric» позволяют нам управлять процессом, а также обеспечили защиту электроприемников от неблагоприятных ситуаций.
Список использованной литературы
Каталог "Защита и управление электродвигателями", 2014 г.
http://www.schneider-electric.
- Выбор электродвигателей, трансформаторных подстанций и компенсирующего устройства технологических установок добычи нефти
- Выбор электродвигателя
- Выбор электродвигателя и кинематический расчет
- Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода
- Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода
- Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода
- Выбор электродвигателя. Кинематический и силовой расчет привода
- Выборы как политический институт
- Выборы – основной атрибут избирательного права. Сущность, виды и характерные черты выборов.
- Выборы президента
- Выборы Президента Российской федерации: основные особенности и процедуры
- Выборы президента РФ. Прекращение полномочий и отрешение от должности президента РФ
- Выборы Президента Украины
- Выбор экономической модели
