Электродвигатели для привода производственных механизмов выбираются по напряжению, мощности, режиму работы, частоте вращения и условиям окружающей среды. Электродвигатель необходимо выбирать таким образом, чтобы его номинальная мощность Рн соответствовала мощности приводного механизма Рмех, т.е.

. (1.1)

При выборе электродвигателей по частоте вращения необходимо учитывать частоту вращения приводного механизма. Обычно применяются двигатели с частотой вращения 1500 об/мин. Для нерегулируемых приводов следует применять асинхронные электродвигатели переменного тока серии АИ(таблица П1.1 [1]). Электродвигатели, устанавливаемые в помещениях с нормальной средой, как правило, должны иметь исполнение IP23 или IP44.

Для приемников, работающих в повторно-кратковременном режиме, номинальная мощность рассчитывается по формуле:

,(1.2)

где - паспортная мощность приемника;

- паспортная продолжительность включения в относительных единицах. Номинальный ток электродвигателя определяется по выражению:

, (1.3)

где PН - номинальная мощность двигателя, кВт;

U_Н - номинальное напряжение, В;

- КПД при номинальной нагрузке;

- номинальный коэффициент мощности.

Пусковой ток двигателя:

(1.4)

где к_пуск - кратность пускового тока по отношению к I_Н.

В данном курсовом проекте применяются асинхронные электродвигатели переменного тока с короткозамкнутым ротором серии АИР, с частотой вращения 1500 об/мин,U_Н =400 В, ПВ=100%. Электроснабжение электропривода производственных механизмов будет осуществляться по одной из схем показанных на рисунке 1.

Рисунок 1. Схемы питания электроприводов: а) однодвигательного; б) двухдвигательного.

Приведем в качестве примера выбор электродвигателей для электроприемников под № 1 и 18, питающихся по одно- и двухдвигательной схеме электроснабжения соответственно.

В соответствии с условием (1.1) для электроприемника № 1 (трубоотрезной станок) необходимо, чтобы .

По таблице П1.1 [1] выбираем электродвигатель АИР112М4 c техническими характеристиками: P_Н =5,5 кВт; cos _н = 0,88; _Н =87,5 %; I_П/I_Н = =7.

Номинальный ток электродвигателя определяем по формуле (1.3):

.

Пусковой ток двигателя определяем по формуле (1.4):

.

Аналогично для двухдвигательного электропривода электроприемника № 18 (плоско-шлифовальный станок) по условию (1.1) по таблице П1.1 [1] выбираем электродвигатели АИР112S4 (P_Н =7,5кВт; cos_н=0,86; _Н =87,5%; I_П/I_Н =7,5) и АИР112М4 (P_Н=5,5кВт; cos _н =0,88; _Н =87,5%; I_П/I_Н =7). Таким образом условие (1) Р_н1+ Р_н2 Р_МЕХ выполняется:

7,5+5,5 кВт = 1312,65 кВт

По формулам (1.3) и (1.4) определяем номинальные и пусковые токи электродвигателей данного электроприемника:

;

;

;

.

Выбор остальных электродвигателей производится аналогично одному из рассмотренных выше примеров. Результаты выбора электродвигателей сведены в таблицу 1.2.

Таблица 1.2 - Выбор электродвигателей

Таблица

1.2 Выбор магнитных пускателей и тепловых реле

Магнитные пускатели предназначены для дистанционного управления асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором. С их помощью также осуществляется нулевая защита. В комплекте с тепловым реле пускатели выполняют защиту двигателей от перегрузки. В качестве аппаратов защиты от длительных токовых перегрузок применяют магнитные пускатели. Будем применять магнитные пускатели серии ПМЛ с тепловыми реле типа РТЛ. Условие выбора магнитного пускателя:

,(1.5)

где IНП - номинальный ток пускателя, А;

IН - номинальный ток электродвигателя, A.

Приведем в качестве примера выбор магнитног пускателя электроприемника под № 1. В соответствии с условием (1.5) по таблице П2.1[1] выбираем магнитный пускатель ПМЛ210004 ():

.

Остальные магнитные пускатели и тепловые реле выбираем аналогично. Результаты выбора сведены в таблицу 1.3.

Таблица 1.3 - Выбор магнитных пускателей

Таблица

1.3 Выбор защитных аппаратов

Для подключения электроприемников к распределительным шинопроводам необходимо обеспечить защиту отходящих линий, которая осуществляется плавкими предохранителями или автоматическими выключателями. Автоматический выключатель выбирается исходя из условия:

I_на I_дл ,(1.6)

I_нр I_дл ,(1.7)

где I_на - номинальный ток автоматического выключателя,

I_нр - номинальный ток расцепителя,

I_дл - длительный расчетный ток в линии.

Ток срабатывания электромагнитного расцепителя I_ср проверяется исходя из условия.

I_ср 1,25 I_пик,(1.8)

где I_пик- пиковый ток линии или ответвления. Для присоединения одиночного электродвигателя:

I_пик = I_пуск,(1.9)

при большем числе присоединений

I_пик = I_расч;(1.10)

1,25 - коэффициент, учитывающий погрешность определения Iпик и разброс защитных характеристик электромагнитных расцепителей выключателей.

Ток срабатывания электромагнитного расцепителя устанавливается изготовителем в зависимости от номинального тока расцепителя:

Iср = КТО Iнр, (1.11)

где КТО - кратность токовой отсечки.

Выбор плавкого предохранителя осуществляется следующим образом.

Номинальный ток плавкой вставки IВ предохранителя определяется:

1) по величине длительного расчетного тока IР:

,(1.12)

где IР - расчетный ток, А.

2) по условию перегрузок пусковыми токами:

,(1.13)

где Iпик - максимальный кратковременный (пиковый) ток, A;

- коэффициент кратковременной тепловой перегрузки, который при легких условиях пуска принимается равным 2,5, при тяжелых - 1,6 - 2,0; для ответственных потребителей - 1,6.

При выборе предохранителя для одного электродвигателя в качестве IР принимается его номинальный ток IН, а в качестве IКР - пусковой ток IПУСК:

, (1.14)

.(1.15)

При числе электроприемников в группе больше одного расчетный ток IР может быть определен по методу расчетных коэффициентов. Исходной информацией для выполнения расчетов по данному методу является перечень электроприемников с указанием их номинальных мощностей PН.

Для каждого электроприемника по справочной литературе подбираются средние значения коэффициентов использования Ки, активной (cos н) и реактивной (tg н) мощности. При наличии интервальных значений Ки рекомендуется принимать большее.

Расчетная активная нагрузка группы электроприемников определяется по выражению:

,(1.16)

где К_Р - коэффициент расчетной нагрузки, который принимается в зависимости от эффективного числа электроприёмников группы n_э и группового коэффициента использования _и (таблица П3.5 [1]), причём К_р интерполируем по выражению:

;(1.17)

- коэффициент использования i -го электроприемника;

- номинальная мощность i - го электроприемника.

Если величина Р_р окажется меньше номинальной мощности наиболее мощного электроприёмника группы p_н.max, следует принимать Р_р = p_н.max.

Эффективное число электроприемников определяется по формуле

,(1.18)

где PНi - номинальная мощность i-го электроприемника, кВт;

n - действительное число электроприемников в группе.

Полученное значение округляется до целого числа в меньшую сторону. Для группы электроприемников различных категорий ,т.е. с разными Ки, средневзвешенный коэффициент использования находится по формуле:

(1.19)

Расчетная реактивная нагрузка группы электроприемников определяется следующим образом:

,(1.20)

Тогда расчетный ток для группы электроприемников:

(1.21)

где UH - номинальное напряжение сети, В.

Пиковый ток группы определяется по формуле:

,(1.22)

где IПУСКМ - наибольший из пусковых токов приемников в группе, А;

IномМ - номинальный ток электроприемника, имеющего максимальный пусковой ток, А;

КиМ - коэффициент использования, характерный для приемников с IПУСКМ.

Расчетный ток для троллейного шинопровода:

, (1.23)

где Р_п - потребляемая активная мощность крановой установки при номинальной нагрузке:

К₃₀ - коэффициент спроса для крановой установки;

tgц - среднее значение коэффициента реактивной мощности.

Покажем пример выбора защитных аппаратов однодвигательного электроприемника №1.

По условиям (1.6) и (1.7) по таблице П2.3[1] выбираем автоматический выключатель, защищающий двигатель ВА-51Г-25 (Iна =25 А, Iнр =12,5 А, Кп=14). Таким образом:

;

.

Поскольку присоединен только один двигатель, то пиковый ток линии равен:

Iпик = Iпуск = 75,969 А.

Ток срабатывания электромагнитного расцепителя по (1.11):

Iср = 14 Iнр = 1412,5 = 175 А.

Проверим выполнение условия (1.8):

Iср =175 А1,25 Iпик =1,25 75,969=94,96.

Для защиты станка от сверхтоков выберем плавкий предохранитель ПН2-100/31,5 (IП = 100 А, IВ = 31,5 А)по условиям (1.12) и (1.13):

Произведем выбор защитных аппаратов двухдвигательного электроприемника №18

По условиям (1.6) и (1.7) по таблице П2.3[1] выбираем:

- автоматический выключатель, защищающий первый двигатель, ВА-51Г-25 (Iна =25 А, Iнр = 16А, Кп=14):

- автоматический выключатель, защищающий второй двигатель, ВА-51Г-25 (Iна =25 А, Iнр =12,5 А, Кп=14):

Пиковые токи линий по (1.10):

Iпик1 = Iпуск1 = 113,575 А;

Iпик2 = Iпуск2 = 75,969 А.

Ток срабатывания электромагнитного расцепителя по (1.18):

Iср1 = 14 Iнр1 = 1416 = 224 А;

Iср2 = 14 Iнр2 = 1412,5 = 175 А.

Проверим выполнение условия (1.8):

-для первого двигателя Iср =224 А1,25 Iпик =1,25 113,575=141,97;

-для второго двигателя Iср =175 А1,25 Iпик =1,25 75,969=94,96.

Для выбора предохранителя, защищающего станок от сверхтоков, определим расчетный ток группы двигателей.

По таблице П3.1[1] для плоскошлифовального станка определяем средневзвешенный коэффициент использования Ки = 0,14 , коэффициент активной мощности cos цн = 0,65, коэффициент реактивной мощности tgц = 1,17.

По формуле (1.18) определяем , принимаем .

В зависимости от эффективного числа электроприёмников группы n_э и группового коэффициента использования _и по таблице П3.5 [1] находим

коэффициент расчетной нагрузки:

КР=f( Ки=0,14;nЭ =1)=5,86.

По выражению (1.16) определяем расчетную активную нагрузку:

По выражению (1.20) определяем расчетную реактивную нагрузку:

Расчетный ток группы электроприемников по (1.21):

Определим максимальный кратковременный (пиковый) ток по (1.22):

По условиям (1.12) и (1.13) по таблице П2.2[1]) выбираем предохранитель ПН2-100/63 (IП = 100 А, IВ = 63 А):

;

Остальные защитные аппараты выбираем аналогично. Результаты выбора сведены в таблицу 1.4.

Таблица 4 - Выбор защитных аппаратов

2. Определение электрических нагрузок цеха

2.1 Определение силовых электрических нагрузок цеха

Расчет электрических нагрузок для группы электроприемников произведем методом расчетных коэффициентов.

Перед началом расчёта определяется конфигурация сети, определяется число и место установки распределительных шинопроводов, силовых сборок, силовых ящиков, распределительных шкафов, т.е. все электроприёмники распределяют между шинопроводами и шкафами, которые называются узлами питания. Разбиваем станки на группы, по таблице П3.1[1] для каждого станка определяем средневзвешенный коэффициент использования Ки, коэффициент активной мощности cos цн и коэффициент реактивной мощности tgц. При этом для двигателей повторно-кратковременного режима номинальная мощность приводится к длительному режиму (ПВ=100%) по выражению (1.2). Для сварочных трансформаторов:

(2.1)

где SП - паспортная мощность трансформатора;

cos цП - паспортное значение коэффициента мощности.

Данные по группам заносим в таблицу 2.1

Таблица 2.1 - Исходные данные для расчета эл. нагрузок