Теоретические сведения об электроприводах

Схемы должны иметь блокировки от неправильного включения и отключения электрических цепей.

В схемах управления должны использоваться защитно-отключающие устройства.

Требования надежности

Для устойчивой работы электропривода, а также во избежание недопустимых снижений напряжения схемы последовательного (каскадного) включения электроприводов должны быть рассчитаны на предельнодопустимую мощность одновременно включаемых двигателей.

В схемах должна быть предусмотрена защита электрооборудования от токов короткого замыкания и перегрузок.

Схемы должны быть простыми и надежными. В них рекомендуется применять однотипные средства автоматизации с наименьшим числом элементов. Надежность повышается, если выполнены все необходимые электрические и механические блокировки.

Схемы управления должны обеспечивать достаточную гибкость и удобство управления, т.е. должны быть обеспечены простые переходы к управлению во всех предусмотренных режимах.

Схемы управления должны иметь сигнализацию нормального состояния элементов, предупредительную, аварийную.

Электрические схемы управления должны быть составлены таким образом, чтобы было удобно контролировать неисправность системы и быстро находить повреждения. Для этого сложные схемы разбивают на отдельные секции и питают через секционирующие предохранители и автоматические выключатели.

Выбор коммутационной аппаратуры должен производиться с учетом режима работы, размещения и условий окружающей среды .

Схемы должны быть выполнены с учетом удобства монтажа.

Функциональная схема автоматизации является основным документом, определяющим объем автоматизации технологических установок и отдельных агрегатов автоматизируемого объекта.

Функциональная схема представляет собой чертеж, на котором схематически условными обозначениями изображены технологическое оборудование, коммуникации, органы управления и средства автоматизации с указанием связей между ними.

На функциональных схемах не показывают источники питания, автоматические выключатели, предохранители, реле, соединительные коробки.

У изображения технологического оборудования и отдельных его элементов указывают их наименование и номер, а стрелками показывают направление потока.

Условные обозначения приборов и средств автоматизации на функциональных схемах выполняют в соответствии с действующими стандартами.

Щиты и пульты управления на функциональных схемах изображают условно в виде прямоугольников произвольных размеров, достаточных для нанесения графических условных обозначений устанавливаемых на них приборов, средств автоматизации, аппаратуры управления и сигнализации.

Функциональные связи между имеющимися на технологическом оборудовании первичными преобразователями и средствами автоматизации и установленными на щитах и пультах показывают сплошными тонкими линиями. К условным обозначениям приборов и средств автоматизации линии связи допускается подводить с любой стороны, в том числе сбоку и под углом. Допускается пересечение линиями связи оборудования, а условные обозначения приборов и средств автоматизации пересекать нельзя. Допускается прерывать линии связи, идущие от средств автоматизации и оборудования к щитам или пультам и выходящие из щитов и пультов. Прерванные линии связи обозначают арабскими цифрами, причем линии связи, выходящие из шкафов и пультов управления, обозначают цифрами 1, 2, 3, 4, 5 и т.д. (в направлении слева направо), нумерация линий связи, идущих к шкафам и пультам, может быть в любой последовательности (4, 1, 3, и т.д.).

Процесс разработки принципиальных электрических схем зависит от опыта и интуиции разработчика. Опыт позволяет находить для данного случая типовые, стандартные решения, а интуиция - новые.

Наряду с «интуитивным» методом разработки принципиальных схем в последнее время применяют методы, основанные на применении алгебры логики.

Принципиальные схемы разрабатывают в такой последовательности:

- на основании технологической и функциональной схем оставляют технические требования к принципиальной электрической схеме, техническое задание;

- применительно к этим требованиям устанавливают последовательность действия элементов схемы;

- выбирают типовые решения (элементарные типовые звенья);

- элементарные типовые звенья объединяют в общую схему;

- выбирают аппаратуру защиты и управления;

- принимают окончательное решение применительно к имеющейся аппаратуре;

- проверяют схему с точки зрения отсутствия ложных цепей;

- разработанную схему проверяют на макете или опытной установке.

На принципиальных схемах показывают силовые цепи и цепи управления. Элементы на схеме изображают в виде условных графических обозначений, установленных в действующих стандартах ЕСКД ГОСТ 2.721 - 74, 2.722 - 68, 2.723 - 68, 2.725-68…2.756-68 и т.д.

Примеры условных графических обозначений приведены в приложении 2. Буквенно-цифровое обозначение элементов на принципиальных электрических схемах выполняют в соответствии с приложением 4 и проставляют над графическим изображением элемента, если он находится в горизонтальной строке и справа от графического изображения элемента, расположенного в вертикальной строке.

При вычерчивании принципиальной электрической схемы все контакты и катушки располагают по нескольким вертикальным линиям, причем катушки, лампы должны быть присоединены к правой линии питания, а контакты - к левой.

Пояснения о функциональных назначениях цепей или элементов помещают в прямоугольниках справа от них. Расстояние между линией связи и прямоугольником принимается равным 10-15 мм.

Если по принципиальным электрическим схемам разрабатывают схемы соединений, то в них обозначаются участки цепи в соответствии с ГОСТ 2.709-72.

Участки цепи, разделенные контактами аппаратов, обмотками реле, приборов, машин, резисторами и другими элементами, должны иметь разное обозначение. Принята последовательность обозначения от ввода источника питания к потребителю, а в разветвляющихся участках цепи сверху вниз в направлении слева направо.

При обозначении цепей применяют арабские цифры и прописные буквы латинского алфавита. Буквы и цифры выполняют шрифтом одного размера.

В силовых цепях переменного тока используют обозначения L1, L2, L3, N, PEN, PE и последовательные числа. Цепи управления, защиты, сигнализации, автоматики, измерения обозначают последовательными числами.

На схеме обозначения проставляют в конце или в середине участка цепи: при вертикальном расположении цепей - слева от изображения цепи; при горизонтальном расположении цепей - над изображениями цепи. Допускается проставлять обозначение под изображением цепи.

Режим работы схемы управления электроприводом (ручной дистанционный или автоматизированный) задают положением ручек универсальных переключателей и представляют на чертеже диаграммой замыкания направлений.

Подаче напряжения в электрическую цепь должна предшествовать предупредительная сигнализация.

При ручном дистанционном управлении первоначальный импульс на включение подают нажатием на кнопку, имеющую замыкающий контакт с самовозвратом. Если привод включается по программе, то импульс на включение подают контактом программного аппарата.

Для управления переключениями в силовых цепях используют магнитные пускатели.

Включение машин в заданной последовательности осуществляют с помощью блокировок в цепях управления катушками магнитных пускателей (замыкающий контакт КМ1 в цепи катушки пускателя КМ2 и т.д.)

Необходимые выдержки времени задают с помощью реле времени.

Управление электродвигателем в функции пути, пройденного исполнительным механизмом, выполняют с помощью путевых или конечных выключателей.

В схемах управления поточными линиями при срабатывании датчиков или при нажатии оператором на кнопку «Рабочий стоп» отключается механизм, подающий материал в поточную линию, при этом создают выдержку времени для очистки тракта от продукта, затем отключают все машины.

Для удобства наблюдения за работой машин или механизмов составляют цепи сигнализации.

Для защиты электродвигателей от токов короткого замыкания рекомендуют использовать автоматические выключатели с электромагнитными расцепителями. Тепловая защита электродвигателей может быть выполнена тепловыми расцепителями автоматических выключателей или тепловыми реле магнитных пускателей. Защита электродвигателей от обрыва фаз питающей сети или большой несимметрии напряжений может быть осуществлена реле напряжения, включенным между нулевой точкой звезды обмотки статора электродвигателя и нулевым проводом сети, а также с использованием других специальных схем и реле.

Защиту от самопроизвольного включения двигателей (нулевая) осуществляют катушками магнитных пускателей или реле напряжения. Защиту цепей управления и сигнализации производят плавкими предохранителями или автоматическими выключателями.

В общем случае аппараты управления электропривода могут быть размещены в силовых шкафах (автоматические выключатели, магнитные пускатели), шкафах автоматики (программные реле, реле времени, промежуточные реле), пультах управления и сигнализации (кнопки управления, универсальные переключатели, сигнальные лампы). При небольшом количестве пусковой, защитной и другой аппаратуры все устройства могут быть расположены в одном шкафу. Пульты управления и сигнализации следует располагать в производственных помещениях вблизи привода рабочей машины. Силовые шкафы и шкафы автоматики рекомендуют располагать в отдельных помещениях, изолированных от вредного влияния на аппараты среды помещений.

При разработке шкафа управления аппараты нужно располагать так, чтобы обеспечивать:

удобство и безопасность обслуживания;

удобство наблюдения за работой аппаратов;

удобство подключения внешних соединений;

доступ к контактным соединениям;

удобство ремонта и монтажа;

исключение возможности взаимного влияния аппаратов (переброс электрической дуги, передача механических сотрясений, вызывающих ложные срабатывания, взаимная индуктивность и др.)

Аппараты ручного управления (автоматические выключатели, рубильники, переключатели, кнопки и т.п.) рекомендуют размещать на высоте не более1800 мм и не менее 600 мм от пола.

Если аппараты включают редко, то их разрешается устанавливать в зоне 300-2000 мм.

Реле времени, реле максимального тока, реле напряжения и другие аппараты, требующие регулировки, рекомендуют также устанавливать на удобной для обслуживания высоте 600-1800 мм.

Измерительные приборы, за которыми требуется постоянное наблюдение, следует устанавливать так, чтобы шкала каждого из приборов находилась на высоте 700-1800 мм от уровня пола.

Приборы, по которым должны производиться точные отсчеты, нужно устанавливать на высоте 1200-1600 мм.

Приборы, которые не требуют постоянного наблюдения, можно располагать на высоте 300-2100 мм.

Аппараты в низковольтных комплектных устройствах (НКУ) следует размещать в пределах полезной площади панели с учетом следующего:

контакты, элементы регулировки и другие регулярно обслуживаемые части должны находиться на высоте 400-2000 мм;

выводы аппаратов, к которым подсоединяют внешние кабели на ток до 160 А, должны находиться на высоте не менее 300 мм, на ток свыше 160 А - на высоте не менее 400 мм;

дроссели, трансформаторы, реакторы можно устанавливать на любой высоте;

силовые аппараты рекомендуют располагать таким образом, чтобы длина силовых проводов и шин была минимальной, чтобы обеспечивать удобство подключения внешних силовых кабелей и чтобы, по возможности, исключалось пересечение шин и проводов на ток свыше 160 А.

При размещении аппаратов на панели шкафа или пульта используют так называемые «зоны аппаратов».

Размер зоны определяется габаритными размерами аппарата, а также дополнительными расстояниями сверху, снизу, слева и справа от аппарата, необходимыми для подсоединения к аппарату проводников, размещения маркировки на их концах, размещения горизонтальных проводов по панели. Поэтому на чертежах общих видов можно располагать зоны аппаратов вплотную друг к другу.

Исходные данные, принятые при определении размеров зон:

для монтажа цепей управления и силовых цепей на ток до 25 А (сечение провода не более 2,5 мм) оставляют пространство в 30 мм на каждую сторону аппарата, на которой имеются выводы, для маркировки концов проводов и их изгиба;

для силовых проводников монтажную зону определяют как сумму длины хвостовика кабельного наконечника и радиуса изгиба провода. Радиус изгиба принят равным трем диаметрам провода на ток до 100 А и пяти диаметрам провода на ток более 100 А.

Для наиболее часто применяемых аппаратов предусмотрено несколько размеров зон по высоте. Предпочтение нужно отдавать меньшему размеру, но если в одном ряду устанавливают аппараты с разной высотой зоны, то можно выбирать любой из трех размеров зоны. Размеры зоны для отдельных аппаратов приведены в Приложении Ж.

На чертеже общего вида шкафа управления (выполненного в масштабе 1:10) должны быть показаны:

расположение аппаратов, мнемонических знаков и линий, соединяющих их;

установочные размеры аппаратов, мнемознаков и линий;

высота щита, длина секций и ширина каждой панели;

цвет панели и цвета мнемознаков и мнемолиний.

При нанесении установочных размеров аппаратов на панели за базу нужно принимать нижний левый угол полезной площади панели.

При нанесении установочных размеров аппаратов на двери шкафа и крышке пульта за базу принимают верхний левый угол полезной площади двери шкафа или крышки пульта.

Блоки и отдельные аппараты показывают прямоугольниками в размерах их зон.

В контуре прямоугольника или рядом с ним указывают обозначение аппарата по принципиальной электрической схеме. На выносных полках вне контура прямоугольника или изображения аппарата указывают позиции аппаратов в соответствии с заказной спецификацией.

На видном месте возле каждого аппарата должны быть показаны таблички для оперативных надписей. Все таблички должны иметь сквозную нумерацию в пределах щита в направлении слева направо и сверху вниз. Допускается нумерация табличек по технологическим признакам.

Схемы соединений (монтажные) составляют для каждого шкафа (пульта) в отдельности.

Устройства на схемах соединений изображают в виде прямоугольников или в упрощенных внешних очертаниях сплошными тонкими линиями, элементы устройств - в виде условных графических обозначений, прямоугольников или внешних очертаний. Входные и выходные элементы изображают в виде условных графических обозначений. Расположение графических обозначений элементов, входных и выходных зажимов должно примерно соответствовать их размещению в устройстве.

Каждому зажиму аппарата присваивают свой номер, который может на самом аппарате отсутствовать. Номер показывают внутри зажимов. Условную маркировку выполняют по схеме:

- главные контакты маркируют однозначными числами, начиная с единицы;

- вспомогательные контакты маркируют двухзначными числами Первая цифра обозначает порядковый номер контакта в пределах одного аппарата. Вторая цифра отражает вид контакта: 1-2 размыкающий контакт, 3-4 замыкающий контакт.

В приложении приведены схемы соединений некоторых аппаратов. По аналогии с ними можно составить монтажную схему (символ) любого аппарата.

При составлении схем соединений нужно помнить:

- присоединять провода нужно только к зажимам аппаратов, электрических машин, приборов или к блокам зажимов;

- к одному зажиму присоединять не более двух проводов;

- в пределах одной панели все разветвления проводов между аппаратами рекомендуется делать на зажимах аппаратов и не применять промежуточные зажимы;

- не допускать соединений проводов помимо зажимов, например, путем скрутки или пайки,

- отдельные аппараты, расположенные на различных панелях, должны быть соединены только через блоки зажимов. Исключение составляет только соединение амперметра с шунтом, которое должно быть показано методом встречных адресов, минуя блоки зажимов.

При заполнении блоков зажимов необходимо:

- зажимы с напряжением 380 В и выше располагать на отдельных клеммах;

- если невозможно разделить клеммы по напряжению, между зажимами с различным напряжением следует предусмотреть одну свободную клемму;

- все зажимы цепей управления следует размещать в порядке возрастания маркировки сверху вниз и слева направо. При этом все зажимы надо разбить по группам в зависимости от полярности и одну группу от другой отделить свободной клеммой.

В практике пользуются тремя способами исполнения схем соединений:

- способ многолинейных соединений;

- табличный;

- способ встречной маркировки.

На схемах соединений, выполненных многолинейным способом, все провода изображаются линиями. Толщина линий, изображающих провода, жгуты и кабели, на схемах должна быть от 0,4 до 1 мм.

Для упрощения начертания схемы соединений допускается сливать отдельные провода или кабели, идущие на схеме в одном направлении, в общую линию. При подходе к контактам их изображают отдельной линией.

Схемы соединений с указанием трасс прокладываемых линий связи выполняют при относительной простоте соединений, малом числе монтируемых элементов, свободном просматривании линий связи между присоединяемыми выводами элементов. На сложной схеме это сделать трудно. Схемы соединений шкафов, панелей, блоков, пультов управления, как правило, вычерчивают без изображений линий связи. Монтаж в этом случае выполняют по адресным таблицам, которые разрабатывают одновременно со схемами. На таких схемах соединений трассы прокладывания проводов (жгутов и кабелей) устанавливают электромонтажники с учетом кратчайших расстояний между соединяемыми выводами устанавливаемых элементов.

Таблицу соединений помещают на первом листе схемы над основной надписью на расстоянии не менее 12 мм от нее, продолжение таблицы помещают слева от основной надписи, повторяя головку таблицы. Таблица соединений может быть оформлена на формате 4А. Основную надпись выполняют по ГОСТ 2.104-68 (форма 2 и 2а ).

Форму таблицы выбирает разработчик.

К заданию 10

Аппараты защиты электрических цепей выбирают по следующим основным параметрам:

- номинальному напряжению;

- номинальному току;

- предельной коммутационной способности;

- селективности.

При этом должны выполняться условия:

(2.115)

(2.116)

, (2.117)

- соответственно, номинальные напряжения аппарата и сети, В;

- соответственно номинальный ток аппарата и расчетный ток потребителей, А;

- максимальное значение тока короткого замыкания, которое аппарат способен отключить несколько раз, оставаясь в исправном состоянии (это значение тока короткого замыкания называют предельной коммутационной способностью выключателя, ПКС), А.

- максимально возможное значение трехфазного тока короткого замыкания в месте установки аппарата, А.

Расчетный ток для одиночного потребителя:

, (2.118)

где - номинальный ток электродвигателя, А.

Расчетный ток для группы электродвигателей определяют исходя из условий одновременной их работы в технологическом цикле:

, (2.119)

где - максимальная сумма номинальных токов одновременно работающих n электродвигателей, А.

Условия выбора предохранителей:

(2.120)

. (2.121)

Номинальный ток плавкой вставки I_в ,А, для защиты электродвигателя

. (2.122)

Номинальный ток плавкой вставки для защиты группы электродвигателей:

, (2.123)

где - пусковой ток электродвигателя наибольшей мощности в группе электродвигателей, А;

сумма номинальных токов m электродвигателей, работающих одновременно в момент включения двигателя наибольшей мощности, А;

- коэффициент, зависящий от условий пуска.

При времени пуска 2-5 с (пуск легкий) и , для тяжелых условий пуска (около 10 с) 1,6-2.

Селективная работа предохранителей будет обеспечена, если номинальные токи плавких вставок однотипных предохранителей, включенных последовательно, различают между собой не менее чем на 2 ступени.

Для однотипных предохранителей селективность проверяют сопоставлением их защитных характеристик с учетом 25%-ного, а в ответственных случаях - 50%-ного разброса по времени срабатывания (22). Зоны возможных характеристик, построенные с учетом этих разбросов, не должны накладываться или пересекаться в пределах токов от номинального до максимально возможного или, по крайней мере, до наиболее вероятного тока короткого замыкания. за нижестоящим предохранителем. На практике зоны не строят, а сопоставляют время плавления плавкой вставки предохранителя, расположенного ближе к источнику питания , и время плавления плавкой вставки предохранителя, расположенного ближе к нагрузке . Селективность обеспечивается, если выполняются условия: при учете 25%-ного разброса ; при учете 50%-ного разброса . Известен также метод проверки селективности сопоставлением сечений плавких вставок. В этом случае селективность проверяют следующим образом (22).

Определяют отношение сечений двух последовательно установленных плавких вставок по формуле

, (2.124)

где - сечение плавкой вставки, расположенной ближе к источнику питания;

сечение плавкой вставки, расположенной дальше от источника питания, то есть ближе к нагрузке.

Полученное значение а сравнивают с данными таблицы 2.7, где приведены наименьшие значения а, при которых обеспечивается селективность. Селективность защиты будет обеспечена, если расчетное а равно табличному или больше него.

Если предохранители находятся на разных ступенях напряжения, то сечение плавкой вставки предохранителя, расположенного ближе к источнику питания, нужно привести к напряжению предохранителя, расположенного ближе к нагрузке, по формуле

, (2.125)

где коэффициент трансформации.

Таблица 2.7 - Значения коэффициента а, при котором обеспечивается селективность защиты

Металл плавкой вставки предохранителя, расположенного ближе к источнику питания (для любого типа предохранителя)	Отношение а сечений плавких вставок, если предохранитель, расположенный ближе к нагрузке, изготовлен:
	с заполнителем при плавкой вставке из:	без заполнителя при плавкой вставке из:
	меди	серебра	цинка	свинца	меди	серебра	цинка	свинца
Медь	1,55	1,33	0,55	0,2	1,15	1,03	0,4	0,15
Серебро	1,72	1,55	0,62	0,23	1,33	1,15	0,46	0,17
Цинк	4,5	3,95	1,65	0,6	3,5	3,06	1,2	0,44
Свинец	12,4	10,8	4,5	1,65	9,5	8,4	3,3	1,2

Автоматические выключатели выбирают исходя из следующих условий:

(2.126)

; (2.127)

; (2.128)

, (2.129)

- ссоответственно номинальные напряжения автоматического выключателя и сети, В;

- номинальный ток автоматического выключателя, А;

- номинальный ток расцепителя, А;

I_c.o - ток срабатывания отсечки, А;

- коэффициент надежности;

I_max - максимальный ток в линии, питающей потребителя, А.

Для одного электродвигателя

. (2.130)

Для группы электродвигателей

. (2.131)

Тепловые расцепители автоматических выключателей откалиброваны для температуры окружающей среды 40⁰ С, если температура окружающей среды t не равна 40⁰ С, то номинальный ток теплового расцепителя и ток срабатывания защиты от перегрузки определяют по формулам:

; (2.132)

, (2.133)

где - температурный коэффициент.

Автоматические выключатели серии ВА имеют регулировку номинального тока тепловых расцепителей в пределах (0,8-1,0) ; серии АП50Б - (0,6-1,0) .

При выборе номинальных токов тепловых расцепителей должно выполняться условие:

Для автоматических выключателей типа ВА

. (2.134)

Для автоматических выключателей типа АП50Б

. (2.135)

Это дает возможность получать ток уставки I_у равным расчетному току, т.е.

. (2.136)

Для согласования с токами отсечек автоматических выключателей отходящих от щита линий с целью предотвращения отключения автоматического выключателя, защищающего линию питания щита при коротком замыкании за выключателем отходящей линии, когда обе защиты находятся на грани срабатывания, должно выполняться условие:

, (2.137)

где - ток отсечки автоматического выключателя, защищающего линию питания щита, А;

коэффициент надежности согласования, принимается равным 1,3-1,5;

- наибольший из токов срабатывания отсечек автоматических выключателей отходящих линий, при параллельной работе линий принимается равным сумме токов срабатывания отсечек этих линий.

Селективность предохранителей и автоматических выключателей проверяется путем сопоставления их защитных характеристик.

Для каждого аппарата цепи управления определяют токи, потребляемые ими при включении и при удержании. Мощности, потребляемые втягивающими катушками, приводят в справочниках.

Аппараты цепи управления, как правило, не все одновременно включаются или включены, что обусловлено требованиями технологического процесса. Поэтому при выборе аппаратов защиты выявляют все возможные варианты работы аппаратов. Для каждого варианта определяют расчетный и максимальный токи, протекающие на участке, где установлен защитный аппарат:

, (2.138)

, (2.139)

где - сумма токов, протекающих через катушки при удержании m ранее включенных аппаратов и n аппаратов включающихся;

- сумма токов, протекающих через n аппаратов при включении.

Из рассмотренных вариантов выявляют наибольшее из значений токов и.

При выборе автоматического выключателя для защиты цепей управления должны соблюдаться условия:

; (2.140)

; (2.141)

. (2.142)

Если принят предохранитель, то

. (2.143)

Пускатели магнитные выбирают по:

- номинальному току главной цепи;

- электрическому исполнению (реверсивные, нереверсивные);

- защищенности (открытое исполнение - IP00, в оболочке - IP54);

- наличию тепловых реле (без реле, с реле);

- наличие кнопок управления и сигнальной лампы, встроенной в оболочку пускателя;

- числу контактов вспомогательной цепи;

- номинальному напряжению втягивающих катушек;

- области применения (для частых и нечастных включений);

В релейно-контактных схемах управления производственными процессами применяют различного рода электрические реле переменного и постоянного тока. Реле выбирают по:

- назначению;

- напряжению и току обмотки;

- типу;

- длительно допустимому току и коммутационной способности контактов.

При выборе из числа нескольких типов технически равноценных для данной схемы реле следует учитывать их габариты и стоимость.

В бесконтактных схемах широко используются микросхемы. В основном применяются логические микросхемы серий К155, К176, К511, К561. Применение пассивных элементов электроники (резисторы, конденсаторы и т.д.) связано с условиями окружающей среды и максимальными электрическими параметрами. Это необходимо учитывать при их выборе. Использование силовых полупроводниковых приборов (тиристоров, транзисторов) связано с максимальными электрическими режимами. Проверяют максимальную расчетную рассеивающую мощность полупроводникового прибора и при необходимости устанавливают его на охладитель.

В электрических схемах для оповещения обслуживающего персонала о техническом состоянии и положении включающих и отключающих аппаратов, последовательности технологических операций и аварийном состоянии применяют сигнализацию. Сигнализация может быть световая (лампы), звуковая (звонок, сирена, ревун) и визуальная (токовые указательные реле). Технические данные некоторых аппаратов сигнализации приведены в приложении.

Перечень выбранного электрооборудования сводят в спецификацию, пример заполнения которой приведен в приложении 9.

Пример 7

Для электрической принципиальной схемы управления электроприводами линии измельчения корнеплодов (см. приложение ) выбрать автоматические выключатели и магнитные пускатели.

Каталожные данные электродвигателей:

М1: 4А132S4У1 Р_н=7,5 кВт; з_н=0,875; соs_н=0,86; m_п=2,2; m_m=1,7; m_к=3; s_н=2,9%; s_к=19,5%; i_п=7,5; J_д=0,028 кгм².

М2: 4А80В4У1 Р_н=1,5 кВт; з_н=0,77; соs_н=0,83; m_п=2; m_m=1,6; m_к=2,2; s_н=5,8%; s_к=34%; i_п=5; J_д=0,0033 кгм².

М3: 4А80А4У1 Р_н=1,1 кВт; з_н=0,75; соs_н=0,81; m_п=2; m_m=1,6; m_к=2,2; s_н=5,4%; s_к=34%; i_п=5; J_д=0,032 кгм².

Решение

Номинальные и пусковые токи электродвигателей:

А,

А,

А,

А,

А,

А.

Автоматические выключатели выбирают из условий(2.126-2.128), принимаем автоматические выключатели типа ВА51. Коэффициент надёжности отстройки отсечки от пускового тока электродвигателя k_н=2,1.

QF1: I_р1=I_н1=15,16 А,

I_max1=I_п1=113,71 А,

k_нI_max1=2,1113,71=238,79 А.

ВА51Г25, I_н=25 А, I_{н расц}=16 А, I_со=14 I_{н. расц}=1416=224 А.

Для данного автоматического выключателя не выполняется условие 2.128 .

Поэтому принимаем автоматический выключатель типа ВА51Г25: I_н=25 А;

I_{н. расц}=14• I_{с. о}=14 I_{н расц}=1420=280 А.

Проверка условий выбора:

2515,16;

2015,16;

280224.

QF2:

I_р2=I_н2+I_н3=3,57+2,75=6,32 А,

I_max2= I_н2+I_п3=3,57+13,77=17,34 А,

k_нI_max2=2,117,34=36,41 А.

Принимаем автоматический выключатель ВА51Г25: I_н=25 А;

I_{н. расц}=8 А; I_со=14 I_{н. расц}=148=112 А.

Проверка условий выбора:

256,32;

206,32;

11236,41.

Пускатели магнитные выберем серии ПМЛ.

КМ1: ПМЛ 221002 с реле РТЛ-1021 и контактной приставкой ПКЛ-2204.

КМ2: ПМЛ121002 с реле РТЛ-1008 и контактной приставкой ПКЛ-2204.

КМ3: ПМЛ 121002.

К заданию 11

Эффективность применения схем управления электроприводами определяют по показателям надежности и экономическим характеристикам.

Электропривод относится к восстанавливаемым объектам, и поэтому основными показателями надежности являются: вероятность безотказной работы за определенное время работы, интенсивность отказов, коэффициент готовности.

Вероятность безотказной работы на t часов наработки определяют по формуле

, (2.144)

где - интенсивность потока отказов схемы;

t - время работы, ч.

, (2.145)

здесь - интенсивность потока отказа i -го элемента схемы;

n - число элементов схемы.

Интенсивность потока отказов релейно-контактной и коммутационной аппаратуры определяют как

, (2.146)

где - интенсивность отказов воспринимающей части (катушки управления), приложение 8, табл. П.1.8.;

- интенсивность отказов исполнительной части (контактов), приведены вприложении 8, табл. П.1.8.;

- поправочные коэффициенты, учитывающие соответственно время нахождения обмотки под напряжением, уровень электрической нагрузки для сельскохозяйственного производства, .

Вероятность безотказной работы схемы необходимо определять за

10 000 часов работы.

Коэффициент готовности определяют по формулам

, (2.147)

где- средняя наработка на отказ соответственно электродвигателя и схемы управления, ч;

- среднее время восстановления соответственно схемы управления и электродвигателя, ч.

, (2.148)

ч, (2.149)

где - среднее время восстановления i-го элемента схемы, ч.

Показатели надежности электропривода в целом определяют с учетом того, что выход любого элемента приводит к отказу всей системы.

Вероятность безотказной работы электропривода определяют по формуле

, (2.150)

где - вероятность безотказной работы электродвигателя.

= 0,98 на 10 000 часов.

Коэффициент готовности электропривода рассчитывают по формуле

. (2.151)

Интенсивность отказов электропривода рассчитывают по формуле

. (2.152)

Пример 8

Рассчитать показатели надежности электрической принципиальной схемы управления линией приготовления корнеплодов.

Решение

Расчет интенсивности отказов релейно-контактной и коммутационной аппаратуры произведен по формуле (2.144) и сведен в таблицу.

Таблица 2.8 - Расчет интенсивности отказов релейно-контактной и коммутационной аппаратуры

Обозначение элементов	Количество элементов	Воспринимающая часть	Исполнительная часть	i, 10-5
		количество	вч, 10-6,1/ч	количество	ич, 10-6,1/ч
КМ1	1	1	2,8	7	2,5	4,65
КМ2	1	1	2,8	6	2,5	4,03
КМ3	1	1	2,8	4	2,5	2,78
КТ1	1	1	12	1	10	3,70
КТ2	1	1	12	2	10	6,20
КТ3	1	1	12	1	10	3,70
SA1...SA6	6	-	-	11	0,3	0,83
SP	1	-	-	2	1,8	0,90
SB1,SB2	2	-	-	1	0,3	0,075
YA1	1	1	2,8	1	2,5	0,91
SF	1	-	-	1	3,5	0,875
QF1,QF2	2	-	-	3	3,5	2,63
КК1…КК3	3	-	-	1	3,5	0,875
cх =	36,61

Вероятность безотказной работы на t часов наработки определяем по формуле (2.144)

.

Средняя наработка на отказ схемы управления

ч.

Среднее время восстановления схемы управления:

Коэффициент готовности схемы определяем по формуле (2.147)

.

Интенсивность отказов электродвигателя

1/ч.

Средняя наработка на отказ электродвигателя

ч.

Коэффициент готовности электродвигателя

.

Вероятность безотказной работы электропривода определяем по формуле (2.150)

.

Коэффициент готовности электропривода рассчитывается по формуле (2.151)

.

Интенсивность отказов электропривода

1/ч.

Размещено на Allbest.ru