Судовые автоматизированные электроприводы

При расчёте автоматическрго выключателя  для защиты 3-фазных асинхрон

ных двигателей ток срабатывания электромагнитного  расцепителя 

I = ( 1,25…1,8 I ),

где: I - пусковой ток двигателя.

Такое превышение, в 1,25…1,8 раза, тока срабатывания автомата по сравне-

нию с пусковым током двигателя, необходимо для того, чтобы автомат не отключался пусковым током двигателя.

4. ток  срабатывания  теплового расцепителя  должен быть равен номинальному

току  двигателя;

5. число и тип главных и вспомогательных контактов автомата должно соответст-

вовать  схеме управления электроприводом.

Примечание. В данном курсовом проекте для защиты двигателя от токов перегрузки служат отдельные тепловые реле, по два на каждую из 3-х обмоток статора.

Поэтому выбор автомата надо выполнить в соответствии с требованиями пп.. 1, 2, 3 и 5 .

8.3.2. Расчёт автоматического  выключателя силовой части схемы

 

1. двигатели  типа МАП имеют на статоре  три обмотки разной мощности, причём наибольшую мощность имеет  обмотка третьей скорости. Поэтому   расчёт автомати

ческого выключателя  выполняют, исходя из параметров обмотки  третьей скорости.

Если  выполнить расчёт автоматического  выключателя, исходя из парамет-

ров обмотки  второй или первой скорости, то такой  выключатель при включении обмотки  третьей скорости будет отключаться;

2.  напряжение судовой сети  –  380 В, потому номинальное напряжение  автомати-

ческого выключателя должно быть не менее 380 В;

3. номинальный ток обмотки третьей скорости

I = Р *10 / 3* U * η * cos φ = 70 А

4.  пусковой  ток обмотки третьей скорости 

I = Кί * I = 340 А

5.  ток срабатывания  электромагнитного расцепителя

I = ( 1,25…1,8 ) I = 425…612 А

6.  число  главных контактов, в соответствии  со схемой управления -  3. .

 

8.3.3. Выбор  автоматического  выключателя

1.  выбираю  автоматический выключатель типа   А3712 с такими данными:

.1. номинальное  напряжение выключателя U = 500 В переменного тока частотой Гц ( напряжение судовой сети 380 В, т.е. выполняется условие 1 правил выбора автомата );

.2. номинальный ток главных контактов выключателя  I = 80  А ( номиналь

ный ток обмотки  третьей скорости двигателя I = 70 А, , т.е. выполняется условие 2 правил выбора автомата );

.3. ток срабатывания  электромагнитного расцепителя  I = 560 А,

что находится  в пределах расчётного значения тока срабатывния 

I = 425...612 А ;

.4. число главных  контактов -  3            ( т.е. выполняется условие 6 правил  выбора автомата ).

8.4. Расчёт и выбор  предохранителей силовой части  схемы

В схемах электроприводов переменного  тока для защиты силовой части  схемы от токов короткого замыкания  применяют 3-полюсные автоматические выключатели  или три предохранителя, по одному в каждой фазе.

В данном курсовом проекте выполняется  расчёт как автоматического выключателя  так и предохранителей, т.к. эти  знания могут понадобиться в будущей  работе на судах.

 

8.4.1. Основные сведения

Предохранители  предназначены для защиты электрических  цепей от токов короткого замыкания.

Кроме предохранителей, для защиты электрических цепей от токов  коротко

го  замыкания применяют автоматические выключатели и реле максимального  тока.

Предохранители, автоматические выключатели и реле максимального тока

являются  устройствами мгновенного действия, потому что короткозамкнутые цепи

надо  отключать как можно быстрее.

В большинстве случаев предохранители применяют для защиты от токов  короткого замыкания неответственных  цепей. К таким цепям относятся  сети осве

щения, нагревательные и осветительные  приборы, а также, в соответствии с Прави

лами  Регистра, электродвигатели мощностью  менее 0,5 кВт.

Предохранители крайне нежелательно применять для защиты от токов  ко-

роткого замыкания 3-фазных асинхронных двигателей. Это объясняется тем, что 

при коротком замыкании в обмотке  статора может сгореть только один предохрани

тель, а двигатель продолжит работу на двух фазах.

При этом скорость двигателя уменьшится, а ток обмотки статора увеличит-

ся, двигатель может сгореть.

Любой предохранитель состоит из корпуса  и патрона. Внутри патрона нахо-

дится  плавкая вставка.

 При этом в один и тот  же корпус можно поместить  от 3 до 6 патронов на разные токи.

Поэтому предохранитель рассчитывают и выбирают в такой последователь

ности:

1.  рассчитывают номинальный ток электрической цепи, в которой будет ис

пользован предохранитель;

2.  рассчитывают номинальный ток плавкой вставки по таким формулам:

.1. для асинхронного  двигателя с короткозамкнутым  ротором 

I = I / α ,

де: α – коэффициент условий пуска ( для тяжёлых русловий пуска, когда продолжи

тельность пуска более 5 с, принимают α = 1,6...2 ; для лёгких  русловий, когда продолжительность пуска менее 5 с, принимают α = 2,5 ). Тяжёлым считается

пуск  компрессоров пускового воздуха  главного и вспомогательных двигателей внутреннего сгорания, лёгким –  пуск насосов и вентиляторов;

.2. для цепей управления

I = 2,5 I ,

де : I - суммарный ток катущек максимального числа одновременно включен

ных аппаратов;

3.     по рассчитанному значению номинального  тока плавкой вставки выбирают  из таблицы  патрон, ток которого  равен или близок к  рассчитанному;

3. выбирают из таблицы тип предохранителя по номинальному току его корпуса.

 

8.4.2.Расчёт и выбор  предохранителей FU1…FU3 цепи обмотки статора двигателя

Двигатели типа МАП имеют на статоре  три обмотки разной мощности, при-

чём наибольшую мощность имеет обмотка  третьей скорости. Поэтому  расчёт и выбор предохранителей FU1…FU3 выполняют, исходя из параметров обмотки третьей скорости.

Если выполнить расчёт предохранителей , исходя из параметров обмотки второй или первой скорости, то такие предохраеители при включении обмотки третьей  скорости будут  перегорать;

1. номинальный ток обмотки 3-й  скорости двигателя

I = Р *10 / 3* U * η * cos φ = 70 А

2.  пусковой ток обмотки 3-й скорости 

I = Кί * I = 340 А

3. номинальный  ток плавкой вставки при тяжёлых  условиях пуска двигателя 

I = I / α = 340 / ( 1,6...2 ) = 212...170 А

4. выбираю  предохранитель типа  ПР2 с такими данными:

.1. номинальный ток плавкой I = 200 А, что практически равняется расчётному

значению  I = 212....170 А;

.2. номинальный ток корпуса предохранителя  I = 350 А;

5. номинальный ток плавкой вставки при лёгких условиях пуска двигателя

I = I / α =    / 2,5 = 340 / 2,5 = 136 А

6.  выбираю  предохранитель типа  ПР2 с такими данными:

.1. номинальный ток плавкой I = 160 А, что практически равняется расчётному

значению  I = 136 А;

.2. номинальный ток корпуса предохранителя  I = 200 А;

Число предохранителей -  3 шт.

8.5.  Расчёт и выбор  электромагнитных контакторов

 

8.5.1. Основные сведения

Контакторы – это электромагнитные аппараты дистанционного действия, предназначенные  для частых включений и отключений электрических цепей при напряжении до 500 В.

В зависимости от назначения в схеме  и мощности контактов различают  контакторы двух типов:

1. силовые, предназначенные для коммутации тока в силовых цепях;

2. блокировочные, предназначенные для электрической блокировки других

контакторов или реле.

Судовые контакторы предназначены для работы при температуре окружаю-

щей среды от - 40º до +40ºС, относительной влажности 95 ± 3 % при температуре

25 ± 2 ºС, в условиях вибрации и ударных сотрясений. Они рассчитаны для работы в продолжительном ( S1 ), кратковременном ( S2 ) и повторно-кратковременном

( S3 ) режимах, с частотй от 600 до 1200 включений в час при продолжительности

включения ПВ% = 40%.

Контакторы классифицируют по ряду признаков:

1. по роду тока – постоянного и переменного тока;
2. по числу полюсов – одно-, двух- и трёхполюсные;
3. по типу главных контактов – с замыкающими и размыкающими главными контактами или с различным сочетанием этих контактов;
4. по номинальному напряжению втягивающей катушки – от 24 до 220 В

постоянного тока и от 127 до 380 В переменного тока частотой 50 и 400 Гц;

5. по номинальному току главных контактов – 10, 15, 25, 60, 100, 150, 300,

350, 600, 1000, 1600 и  2500 А;

6. по назначению – линейные контакторы для коммутации силовых цепей

электродвигателей и контакторы ускорения для шунтирования пусковых резисто-

ров;

7. по наличию устройства для гашения дуги – контакторы с принудитель-

ным гашением дуги и контакторы без принудительного  гашения дуги.

В зависимости от условий использования, контакторы устанавливают в маг-

нитных  пускателях, станциях управления ( магнитных  контролерах ) и распредели-

тельных щитах.

 

Условия выбора контакторов такие:

1. номинальное напряжение контактора и напряжение питающей сети должны быть одинаковыми;
2. напряжение втягивающей катушки контактора должен соответствовать схеме

управления  электроприводом;

3. номинальный  ток главных контактов апарата  должен быть равным или большим  расчётного тока;

4.  число  и тип главных контактов должен  соответствовать схеме управления  электроприводом;

5.  число  и тип вспомогательных контактов  должен соответствовать схеме  управления электроприводом;

6. номинальная  продолжительность включения   ПВ% аппарата должна быть равной  или большей расчётной.

8.5.2. Расчёт и выбор  контактора первой скорости

 

1. номинальный ток обмотки первой скорости ( из таблицы 1 )

I_1н = 51 А;

2. напряжение судовой сети U = 380 В;
3. напряжение втягивающей катушки контактора U =  380 В;
4. число и тип главных контактов: 3 з.к.;
5. число и тип вспомогательных контактов:   1  з.к.,   0     р.к.;

6.   номинальная  продолжительность включения   ПВ% =  15  %;

Выбираю контактор типа  КНТ 231-М 2-й величины с такими данными:

.1. номинальное напряжение контактора: U = 500 В переменного тока частотой 50 Гц (  выполняется условие 1 правил выбора );

.2.напряжение  втягивающей катушки  контактора U = 380 В ( выполняется условие 2 правил выбора  );

. 3. номинальный ток главных контактов  I =  60 А,          ( выполняется условие 3 правил выбора  );

. 4.  число и тип главных  контактов: 3 ( выполняется условие  4 правил выбора  );

.5.  число и тип вспомогательных  контактов: 1 з.к., 1 р.к. ( выполняется  условие 5 правил выбора  );

.6. номинальная продолжительность  включения  ПВ% =  40 %, ( с запасом  выполняется условие 6 правил  выбора  );

Дополнительно выписываю значение номинального тока катушки контактора

при напряжении катушки U = 380 В : I = 0,26 А.

Число контакторов – 1 шт.

 

8.5.3. Расчёт и выбор  контактора второй скорости

 

1. номинальный ток обмотки второй скорости ( из таблицы 1 )

I = 59 А;

2. напряжение судовой сети U = 380 В;
3. напряжение втягивающей катушки контактора U =  380 В;
4. число и тип главных контактов: 3 з.к.;
5. число и тип вспомогательных контактов:   2  з.к.,  2 р.к.;

6.   номинальная  продолжительность включения   ПВ% = 25 %;

 

Выбираю контактор типа   КНТ 233-М 2-й  величины с такими данными:

.1. номинальное напряжение контактора: U = 500 В переменного тока частотой 50 Гц (  выполняется условие 1 правил выбора );

.2.напряжение  втягивающей катушки  контактора U =   380  В ( выполняется условие 2 правил выбора  );

. 3. номинальный ток главных контактов  I = 60 А,   ( выполняется условие 3 правил выбора  );

. 4.  число и тип главных  контактов:   3 з.к.  ( выполняется условие 4 правил выбора  );

.5.  число и тип вспомогательных  контактов: 2 з.к., 2 р.к. ( выполняется  условие 5 правил выбора  );

.6. номинальная продолжительность  включения  ПВ% =  40 %, ( с запасом  выполняется условие 6 правил  выбора  );

Дополнительно выписываю значение номинального тока катушки контактора

при напряжении катушки U =  380 В: I = 0,26 А.

Число контакторов – 1 шт.

 

8.5.4. Расчёт и выбор  контактора третьей скорости

 

1. номинальный ток обмотки третьей скорости ( из таблицы 1 )

I_3н =  70 А;

2. напряжение судовой сети U = 380 В;
3. напряжение втягивающей катушки контактора U =  380 В;
4. число и тип главных контактов: 3 з.к.;
5. число и тип вспомогательных контактов:   2  з.к., 2 р.к.;