Кафедра электрических и электронных аппаратов

НИУ МЭИ

Кафедра электрических и электронных аппаратов

 

Низковольтное комплектное устройство для

управления и защиты асинхронного двигателя

 

Расчетно-пояснительная записка

к курсовому проекту по курсу

“Электрические и электронные аппараты”

 

 

Вариант: 5

Выполнил: Дударев Е.Г.

Группа ЭЛ-01-10

Консультант: Калашникова А.В.

Мурзакаев П.

 

Москва,2012

 

Оглавление.

· Задание………………………………………………………………………….3

· Радиальная схема электроснабжения………………………………………...4

· Исходные данные ………….…………………………………………..……...5

1. Предварительные расчеты………………………………………..……………..6

1.1. Расчет параметров трансформатора………………………....................6

1.2. Расчет параметров двигателя……………………………..………………6

1.3. Выбор кабелей……………………………………………..………………7-8

1.4. Расчет токов короткого замыкания и расчет сопротивлений

кабелей…………………………………………………………..………………9-11

2. Выбор электрических аппаратов управления и защиты, клемм, шкафа,

кнопок управления ………………………………………………………….......12-19

3. Заказная спецификация……………………………………………………………20

4. Полная однолинейная схема……………………………………………………...21

5. Сравнительные времятоковые характеристики………………………………….22

· Вывод…………………………………………………………………………23

 

 

ЗАДАНИЕ

На проект по курсу «Электрические и электронные аппараты»

Низковольтное комплектное устройство (НКУ)

1. Предварительные расчеты:

1.1. Рассчитать параметры трансформатора.

1.2. Рассчитать токи линии с асинхронным двигателем.

1.3. Выбрать сечение и тип кабелей, соединяющих потребителей с питающим трансформатором.

1.4. Рассчитать токи короткого замыкания и сопротивления кабелей.

2. Выбор электрических аппаратов управления и защиты:

2.1. Составить задание для выбора аппаратов, используемых в схеме управления двигателем и защиты линий.

2.2. Провести выбор аппаратов по промышленным каталогам изделий.

Необходимо выбрать: аппараты, входящие в схему пуска двигателя (контактор или магнитный пускатель, тепловое реле, предохранитель цепи управления, кнопки), вводной автоматический выключатель на стороне низкого напряжения трансформатора и аппараты защиты отходящих линий (автоматические выключатели, УЗО, АВДТ), а также корпус НКУ и зажимы для ввода и вывода кабелей.

2.3. Провести проверку всех выбранных аппаратов.

2.4. Составить заказную спецификацию.

2.5. Построить карту селективности защит выбранных выключателей.

3. Конструкторская часть проекта:

3.1. Разместить выбранные аппараты в НКУ с учетом их габаритных и установочных размеров.

3.2. Выполнить схему соединений силовых цепей аппаратов и цепей управления. Провести маркировку проводов согласно заданной принципиальной схеме.

Исходные данные.

 

№п/п	Параметры	Обозн.	Разм.	Значение
	Мощность питающего трансформатора	Sном	кВ*А
	Номинальное линейное напряжение	Uном.л.	В
	Напряжение короткого замыкания	UК	%
	Потери в меди	Pcu	кВт	3,25
	Длины соединительных кабелей	l0	м
l1
l2- l4
	Материал кабеля	-	-	Cu
	№ двигателя	№	-
	Мощность двигателя	Pном.дв	кВт
	Тип двигателя	-	-	A225M6
	КПД двигателя		%	90.5
	Коэффициент мощности cos двигателя	cos	-	0,84
	Кратность пускового тока двигателя	КI	-
	Номер варианта схемы нагрузки	№	-
	Номинальные токи нагрузки	I2-I4	А
I5-I7	А

 

 

Предварительные расчеты

1.1. Расчет параметров трансформатора:

1)Полное сопротивление трансформатора Z _тр:

мОм

2)Номинальный ток трансформатора I _ном.тр:

А

3)Активное сопротивление трансформатора:

мОм

4)Реактивное сопротивление трансформатора находится из формулы полного сопротивления:

мОм

5)Ток короткого замыкания (КЗ) на зажимах трансформатора I _кз.тр:

; (5)

А

1.2. Расчет параметров двигателя:

1)Номинальный ток двигателя:

А

 

2)Пусковой ток двигателя:

Выбор кабелей

Определение длительно допустимых токов во всех линиях:

;

Кабели прокладываются в воздухе.

1) Для кабеля длиной l₁=20 м длительно допустимый ток при установившемся продолжительном режиме:

[ (L1,L2,L3) + (PEN)].

По таблице выбираем одножильные кабели с резиновой изоляцией. Сечение токопроводящей жилы при прокладке кабеля в воздухе: q=35 мм²

2) Для двухжильного кабеля длиной l_2-7=20 м длительно допустимый ток при установившемся продолжительном режиме:

[ (L) +(N,PE)]

[ (L) + (PEN)]

По таблице выбираем кабель с резиновой изоляцией. Сечение токопроводящей жилы при прокладке кабеля в воздухе: q_2-4=1.5 мм² и q_5-7=1,5 мм²

3) Для кабеля длиной l₀=65 м длительно допустимый ток при установившемся продолжительном режиме:

I_дд.0=115.64;I_дд.0=170 А(табл) [ (L1,L2,L3) +(PEN)]. (для обеспечения селективности решили взять вышестоящий кабель l₀ таким же, как и нижестоящий l_1,так как номинальные токи в кабелях l₀ и l₁ различаюся незначительно (рекоменации консультанта КП)).

По таблице выбираем одножильные кабели с резиновой изоляцией. Сечение токопроводящей жилы при прокладке кабеля в воздухе: q=35 мм².

Параметры кабелей.

	l1	PEN1	l0	PEN0	l2- l4	PE (2-4)	N (2-4)	l5 - l7	PEN (5-7)
Длина кабеля l, м
Номинальный ток нагрузки кабеля In, A
Длительно допустимый ток кабеля Iд.д., A
Материал	Cu	Cu	Cu	Cu	Cu	Cu	Cu	Cu	Cu
Количество жил
Сечение q, мм^2					1.5	1.5	1.5	1.5	1.5
Удельное активное сопротивление rуд, мОм/м	0.66	0.66	0.66	0.66	15.3	15.3	15.3	15,3	15,3
Удельное реактивное сопротивление xуд, мОм/м	0.074	0.074	0.074	0.074	0.104	0.104	0.104	0,104	0,104
Активное сопротивление r = rуд ´ l, мОм	13.2	13.2	42.9	42.9
Реактивное сопротивление x = xуд ´ l, мОм	1.48	1.48	4.81	4.81	2.08	2.08	2.08	2.08	2.08

 

 

Трехфазные короткого замыкания:

1. Определение трехфазного короткого замыкания в т.0:

r_кз=r_c+r_T+r_пк=0.1+7.51+15=22.61(мОм)

 

x_кз=x_c+x_c+x_T+x_k=0.6+21.85=22.45 (мОм)

 

2. Определение трехфазного короткого замыкания т.1

r_кз=r_c+r_T+r_пк+r_k=0.1+7.51+15+42.9=66.51мОм

 

x_кз=x_c+x_c+x_T+x_k=0.6+21.85+4.81=27.26мОм

3. Определение трехфазного короткого замыкания в т.2

Однофазные короткого замыкания:

а) Для точки 1:

б) Для точки 2:

в) Для точки 3:

1) Для кабеля l_2-4:

2) Для кабеля l_5-7:

Таблица. Данные о токах в различных точках системы

Токи	Точка 0	Точка 1	Точка 2	Точка 3
Iном, А
Iдд, А	-
Iп, А	-	-		-	-
Iуд.п, А	-	-		-	-
IКЗ^(1), А	-
IКЗ^(3), А				-	-

 

АВВ DS202 AC-C16.

 

Проверка:

Сеть	Аппарат
Номинальное напряжение	220 В	<	Номинальное напряжение	230 В
Число полюсов		=	Число полюсов
Номинальный ток нагрузки	10 А	<	Номинальный ток
Длительно допустимый ток кабеля	19 А	>
	306 А	>	Iсраб.о=(5-10)*Iн	(80-160) А
<	Отключающая способность, Iсu	6 кА
Ток утечки	30 мА	=	Ток утечки	30 мА

 

Вывод: автоматический выключатель дифференциального тока АВВ DS202 AC-C-16 подходит для использования.

 

3) Выбор автоматического выключателя QF5-7:

Необходимые характеристики:

а) род тока АС;

б) номинальное напряжение АВ (U_АВ >U_{ном.нагр} = 220 В);;

в) номинальный ток АВ (I_ном.QF5-7 > I_{ном.нагр.} = 5 А);

г) ток срабатывания АВ (I_сраб.о< I_кз.⁽¹⁾ = 306 А);

д) число главных контактов = 1;

е) отключающая способность АВ (I_{cu QF5-7} >I_кз.⁽¹⁾ = 306 А).

 

Предварительный выбор: автоматический выключатель АВВ S201-C-16.

Проверка:

 

 

Сеть	Аппарат
Номинальное напряжение	220 В	<	Номинальное напряжение	230 В
Число полюсов		=	Число полюсов
Номинальный ток нагрузки	5 А	<	Номинальный ток
Длительно допустимый ток кабеля	19 А	>
	306 А	>	Iсраб.о=(5-10)*Iн	(80-160) А
<	Отключающая способность, Iсu	6 кА

 

Вывод: автоматический выключатель АВВ S201-C-16 подходит для использования.

4) Выбор выключателя нагрузки QS0:

Необходимые характеристики:

а) род тока АС;

б) номинальное напряжение (U_выкл >U_{ном.нагр} = 380 В);

в) номинальный ток (I_{ном.выкл.} > I_{ном.нагр.} = 89 А);

г) число главных контактов = 3;

 

Предварительный выбор: выключатель нагрузки ABB ОТ 100 F

Проверка:

Сеть	Аппарат
Номинальное напряжение	380 В	<	Номинальное напряжение	400 В
Число полюсов		=	Число полюсов
Номинальный ток нагрузки		<	Номинальный ток

 

Вывод: выключатель нагрузки ABB ОТ 100 F подходит для использования.

2.3.1. Выбор контактора КМ:

Необходимые характеристики:

а) род тока АС;

б) номинальное напряжение (U_КМ ≥ U_{ном.нагр} = 380 В);

в) номинальному рабочему току контактора (I_КМ ≥ I_{ном.нагр.}= 74 А);

г) число главных контактов = 3;

д) категория применения контактора АС3;

 

По данным параметрам выбираем контактор из каталога ABB A(F)95

Pвтяг=120 ВА

 

Проверка:

Сеть	Аппарат
Номинальное напряжение	380 В	<	Номинальное напряжение	400 В
Число полюсов		=	Число полюсов
Номинальный ток нагрузки		<	Номинальный ток
			Категория применения АС3

 

6*I_n>I_п.дв.

6*96=578>481

 

Вывод: контактор ABB A(F)95 подходит по всем параметрам.

 

Полная однолинейная схема.

Описание схемы

В начале энергосистемы с индуктивным сопротивлением x_c и активным сопротивлением подаётся напряжение на питающий трансформатор T с параметрами S_ном, u_k %.

С питающего трансформатора T напряжение через 2 выключателя, предназначенных для защиты трансформатора и линии, трехжильный кабель длиной и через рубильник QS0 подается на шинную сборку. С шинной сборки через автоматический выключатель QF1 и через кабель длиной l₁ напряжение подается непосредственно на двигатель M. Также с этой же шинной сборки питаются через автоматические выключатели дифференциального тока FD3, FD4, FD5, служащие для защиты персонала от поражения током и КЗ, и автоматические выключатели QF5,QF6,QF7, служащие для защиты линии от токов КЗ, лампочки и розетки. Как видно, схема электроснабжения служит для распределения напряжения между потребителями.

5. Сравнительные времятоковые характеристики (отдельно высылаю Вам в хорошем качестве)

 

 

Вывод: В работе рассматривалась схема электроснабжения, служащая для распределения напряжения между потребителями. Цель работы – научиться выбирать электрические аппараты защиты и управления, а также клеммные соединения, кнопки управления, кабели, шкаф. При этом необходимо было предварительно рассчитать параметры электрической схемы(токи КЗ, сечение кабеля, и т.п.). Проверка правильности выбора аппаратов защиты исходит из построения карты селективности. В данной работе селективность полная, следовательно, аппараты защиты выбраны правильно.

НИУ МЭИ

Кафедра электрических и электронных аппаратов

 

Низковольтное комплектное устройство для

управления и защиты асинхронного двигателя

 

Расчетно-пояснительная записка

к курсовому проекту по курсу

“Электрические и электронные аппараты”

 

 

Вариант: 5

Выполнил: Дударев Е.Г.

Группа ЭЛ-01-10

Консультант: Калашникова А.В.

Мурзакаев П.

 

Москва,2012

 

Оглавление.

· Задание………………………………………………………………………….3

· Радиальная схема электроснабжения………………………………………...4

· Исходные данные ………….…………………………………………..……...5

1. Предварительные расчеты………………………………………..……………..6

1.1. Расчет параметров трансформатора………………………....................6

1.2. Расчет параметров двигателя……………………………..………………6

1.3. Выбор кабелей……………………………………………..………………7-8

1.4. Расчет токов короткого замыкания и расчет сопротивлений

кабелей…………………………………………………………..………………9-11

2. Выбор электрических аппаратов управления и защиты, клемм, шкафа,

кнопок управления ………………………………………………………….......12-19

3. Заказная спецификация……………………………………………………………20

4. Полная однолинейная схема……………………………………………………...21

5. Сравнительные времятоковые характеристики………………………………….22

· Вывод…………………………………………………………………………23

 

 

ЗАДАНИЕ