Основы рационального выбора и использования электрооборудования

1. Общие сведения по основам рационального выбора и использования электрооборудования

2. Выбор электрооборудования по техническим параметрам

3. Выбор электрооборудования по экономическим критериям

4. Выбор типа защиты электрооборудования

1. Правильный выбор электрооборудования — необходимое усло­вие его успешной эксплуатации. При проектировании комплекс­ной электрификации сельского хозяйства электрооборудование выбирают исходя из требований его качественного функциониро­вания и наименьших затрат на электрифицированный объект. Од­нако по некоторым причинам это не всегда обеспечивает высокую эффективность эксплуатации выбранного электрооборудования.

Методика выбора оборудования в общем случае заключается в определении фактических данных о качестве электроснабжения, режиме работы и других условиях эксплуатации и сопоставления этих данных с параметрами электрооборудования. Решение о вы­боре принимают по принципу ограничения или оптимизации.

Принцип ограничения состоит в том, что электрооборудование считают пригодным, если номинальные значения его параметров больше или равны (для некоторых параметров — меньше или рав­ны) фактическим значениям соответствующих величин при эксп­луатации. Например, асинхронный электродвигатель выбирают по мощности на основании условия Р_н> Р_ф, где Р Р_ф— номи­нальное и фактическое значения мощности выбранного электро­двигателя.

Принцип оптимизации основан на изучении вариантов возмож­ных решений и выборе такого электрооборудования, которое обеспечивает наилучший результат электрификации объекта или процесса. При этом критерием оптимальности могут быть техни­ческие параметры и экономические критерии.

2. Основные технические характеристики, учитываемые при вы­боре электрооборудования: климатическое исполнение и катего­рия размещения; степень защищенности от попадания посторон­них предметов и влаги; номинальные параметры (напряжение, ток, мощность, частота вращения и т. д.); дополнительные пара­метры (пусковые свойства, перегрузочная способность, защитные характеристики и т. д.).

Выбор по климатическому исполнению и категории размещения. Электротехнические изделия, выпускаемые промышленностью, предназначены для использования в определенном климатичес­ком районе и в определенном месте размещения, в зависимости от их исполнения.

Изделия, предназначенные для эксплуатации на суше, реках и озерах, имеют следующие климатические исполнения для макро-климатических районов: У — с умеренным климатом; ХЛ — с хо­лодным климатом; ТВ — с влажным тропическим климатом; ТС — с сухим тропическим климатом; Т — с влажным и с сухим тропическим климатом; О — общеклиматическое исполнение.

Для обеспечения надежной работы в особых производствен­ных условиях выпускают электрооборудование сельскохозяй­ственного (С) и химостойкого (X) исполнения.

Категории размещения электрооборудования обозначают следу­ющими цифрами: 1 — для работы на открытом воздухе; 2 — для работы в помещениях, где колебания температуры и влажности воздуха несущественно отличаются от колебаний на открытом воздухе, например в палатках, кузовах, прицепах, металлических помещениях без теплоизоляции, а также в кожухе комплектного устройства категории 1 или под навесом (отсутствие прямого воз­действия солнечной радиации и атмосферных осадков на изде­лие); 3 — для работы в закрытых помещениях с естественной вен­тиляцией без искусственно регулируемых климатических условий, где колебания температуры и влажности воздуха, воздействие пес­ка и пыли существенно меньше, чем на открытом воздухе; 4 — для работы в помещениях с искусственно регулируемыми климати­ческими условиями; 5 — для работы в помещениях с повышенной влажностью.

Выбор по степени защиты. Степень защиты от соприкоснове­ния с токоведущими или движущимися частями, находящимися внутри корпуса электротехнических изделий, от попадания по­сторонних предметов и проникновения в корпус влаги в соответ­ствии с ГОСТ 14254-96 условно характеризуют буквами 1Р и дву­мя цифрами (например, 1Р23, 1Р54 и т. п.). Эти обозначения про­ставляют на корпусах изделий или на табличках с паспортными данными.

Первая цифра после 1Р обозначает степень защиты от сопри­косновения персонала с движущимися частями оборудования и от попадания внутрь его твердых посторонних тел. Вторая цифра обозначает степень защиты оборудования от проникновения внутрь корпуса воды.

Электротехнические изделия сельскохозяйственного назначе­ния согласно ГОСТ 19348-82 должны иметь степень защиты IР23,IРЗО,IР31,IР41,IР44,IР51,IР54 иIР55. Кожухи вентиляторов охлаждения электродвигателей должны иметь степень защиты не ниже 1Р20. Рекомендации для выбора электрооборудования по ус­ловиям окружающей среды регламентированы в руководящих тех­нических материалах РТМ 105/23/46/70/16-0-153-81.

Выбор по напряжению. В сельском хозяйстве в основном приме­няют трехфазный переменный ток напряжением 380/220 В. Все электроприемники выбирают из условия равенства напряжения (номинального и сети). В отдельных случаях для облегчения пуска двигателя схему обмоток переключают со звезды на треугольник и для этих-целей выбирают двигатель с номинальным напряжением 660/380 В.

Выбор по мощности или току. Электродвигатели выбирают из условия равенства его номинальной мощности Р_н.дв и мощности, потребляемой рабочей машиной или рабочим органом машины, Р_м. Решающее значение при этом имеет характер нагрузочной ди­аграммы электропривода.

При длительной неизменной нагрузке двигатель выбирают по фактической потребляемой мощности; при мало изменяющейся во времени нагрузке, имеющей коэффициент вариации менее 20 %, двигатель выбирают по средней мощности; при переменной нагрузке — по расчетной эквивалентной мощности, т. е. такой по­стоянной мощности, которая эквивалентна фактической перемен­ной по нагреву двигателя (этому условию удовлетворяет средне­квадратичная мощность).

Зная расчетную мощность машины (Р_рм) (фактическую, сред­нюю или среднеквадратичную), по каталогу выбирают электро­двигатель стандартной мощности (Р_нлв), имеющий мощность, ближайшую большую по сравнению с расчетной. В общем случае условие выбора имеет вид Р_{н дв}> Р_{р м}. Выбранный двигатель про­веряют на перегрузочную способность, на возможность пуска, по частоте пусковых операций.

Электрические аппараты (рубильники, автоматические выклю­чатели и магнитные пускатели) выбирают по току главных кон­тактов из условия

где — номинальный токi-го аппарата;I_ра6— рабочий ток коммутируемой цепи.

Кроме этого, аппараты выбирают по току устройств защиты из условия , где — отношение номинального тока плав­кой вставки или уставки защиты к рабочему току защищаемой цепи.

Электронагревательные установки (ЭНУ) выбирают по мощно­сти из условия Рн.эну Ррэну, где Рн.эну — номинальная мощность ЭНУ; Ррэну — расчетная мощность ЭНУ. Расчетную мощность определяют из уравнения теплового баланса помещения или тех­нологического процесса.

3. Электротехническая промышленность выпускает большое чис­ло исполнений и типоразмеров взаимозаменяемых видов электро­оборудования. Выбирая его по техническим характеристикам, можно найти несколько вариантов изделий, удовлетворяющих одним и тем же исходным данным. задача выбора по техническим характеристикам имеет несколько решений. Чтобы среди равноценных по техническим возможностям решений найти оптимальный вариант, применяют выбор электрооборудования по экономическим параметрам.

Положительные или отрицательные последствия выбора могут сказываться не только на работоспособности или экономических показателях электрооборудования, но и на других, связанных с ним элементах системы электроснабжения технологического объекта. Поэтому при выборе по экономическому критерию необ­ходимо рассматривать совокупность элементов, названную ранее системой И—Э—Т—С.

Исходные данные, характеризующие элементы системы, раз­деляют на четыре группы: 1 — условия электроснабжения (мощ­ность потребительской подстанции, длина и марка проводов низковольтной линии и т. п.); 2 — условия использования (на­значение привода, эквивалентная мощность и частота вращения рабочего органа машины, занятость в течение суток и года, допу­стимая продолжительность простоя из-за отказа, размер техно­логического ущерба и т. п.); 3 —дестабилизирующие воздействия (климатические условия, характер окружающей среды, интен­сивность и структура аварийных режимов и т. п.); 4 — показатели технической эксплуатации (затраты на обслуживание, интенсив­ность отказов, фактическая продолжительность устранения отка­зов и т. п.).

Выбор электрооборудования по исполнению. Пусть первоначаль­но для электропривода рабочей машины выбран электродвигатель общего назначения. Требуется определить по критерию приведен­ных затрат экономическую целесообразность применения на этой машине двигателя такой же мощности, но сельскохозяйственного исполнения.