Выбор автоматических выключателей

Министерство образования и науки РФ

ФГБОУ ВПО «Госуниверситет – УНПК»

Кафедра: «Электрооборудование и энергосбережение»

Пояснительная записка

к курсовому проекту по дисциплине «Электрические и электронные аппараты»

по теме: «Выбор автоматических выключателей»

Выполнил студент Шалимов М.С.

Группа 31 – ЭО

Проверил преподаватель Комаристый А.С.

Оценка ______________

Орел,2015 г.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

2

КП 140400.62

СОДЕРЖАНИЕ:

Введение…………………………………………………………………......3

Задание на курсовой проект……………………………………………….4

Предварительные расчеты………………………………………………6

Выбор шини проводов для линий электроснабжения…………………6

Расчет токов короткого замыкания………………….………..…….…..9

Выбор АВ…………………………………………………………….…..….15

Заключение………………………………………………………………..20

Список литературы……………………….……………………………………21

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

3

КП 140400.62

ВВЕДЕНИЕ

Электрические и электронные аппараты осуществляют управление потоком энергии от источника к потребителю. Они применяются в системах производства и распределения электрической энергии, в системах электроснабжения всех видов производства, в том числе и в системах электроснабжения электрического транспорта. Электрические и электронные аппараты наряду с электрическими машинами являются основными средствами электрификации и автоматизации. Стоимость их нередко оказывается соизмеримой со стоимостью управляемых ими электрических машин и оборудования или даже превышает ее.

По назначению, значительную часть составляют коммутационные аппараты, осуществляющие переключения в цепях. Это рубильники, пакетные выключатели, выключатели нагрузки, выключатели высокого напряжения, разъединители, отделители, короткозамыкатели, автоматические выключатели, предохранители. Характерным для этой группы является относительно редкое их включение и отключение. В сетях напряжением 0,4 кВ широкое применение получили автоматические выключатели.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

4

КП 140400.62

2. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Однолинейная магистральная схема электроснабжения производственного помещения (цеха) приведена на рис. 3.

Рис. 3. Однолинейная магистральная схема электроснабжения производственного помещения (цеха)

Электроснабжение ЭД 1 оборудования, расположенного в производственном помещении (цехе) 2, осуществляется по магистральной схеме шинопроводом от отдельно расположенного силового двухобмоточного трансформатора 3 с соединением обмоток «звезда/звезда с нулем». Необходимо выбрать автоматические выключатели SF1 и SF2.

Таблица 1

Исходные данные

№ п./п.

Параметры

Обозн.

Разм.

Значение

1

Мощность питающего трансформатора

кВА

160

2

Соотношение сопротивлений питающей системы и трансформатора

Xс/Xm

-

1

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

5

КП 140400.62

3

Длина:

линии L1

линии L2

l1

l2

м

м

40

9

4

Материал шин и проводов

-

-

Al

5

Номинальная мощность электродвигателя

Pном

кВт

5

6

КПД электродвигателя

%

87

7

Коэффициент мощности электродвигателя

cos

-

0,81

8

Кратность пускового тока электродвигателя

Кi

-

6

9

Время пуска электродвигателя

tn

с

5

10

Категория помещения

Б

В курсовом проекте в качестве электрической нагрузки рассматривается трехфазный асинхронный ЭД с короткозамкнутым ротором, получивший широкое распространение в промышленности. Для таких ЭД мощностью до 50 кВт и более, благодаря своей простоте, получил наибольшее применение пуск непосредственным включением в сеть. Однако этот способ пуска имеет существенный недостаток: в момент подключения ЭД к сети в обмотке статора возникает большой пусковой ток, в 5 – 7 раз превышающий номинальный ток двигателя.

Содержание курсового проекта:

Титульный лист.

Содержание.

Введение.

Теоретическая часть.

Задание на курсовой проект.

Предварительные расчеты.

Выбор шин и проводов для линий электроснабжения.

Ра

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

6

КП 140400.62

счет токов короткого замыкания.

Выбор АВ.

Построение карты селективности.

Заключение.

Список литературы.

3. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ РАСЧЕТЫ

Номинальный ток электродвигателя:

, А, (1)

Iнд=53∙0,38∙0,87∙0,87=10,03, А,

где РНОМ.ДВ- номинальная мощность двигателя, кВт; UНОМ.Л. - номинальное линейное напряжение на обмотке статора (0,38 кВ); η – КПД при номинальном моменте на валу двигателя (в долях от единицы); cosφ – коэффициент мощности.

Пусковой ток двигателя:

, А,(2)

Iпд=6∙10,06=60,36,А,

где kI – кратность пускового тока двигателя.

Ударный пусковой ток двигателя (действующее значение):

,А,(3)Iудп=1,3∙10,06=13,08 А,

Длительный ток в линии L1:

, А, (4)

Iдл=1600003∙400=231,21 А,

где ST – номинальная мощность трансформатора, кВА; UНТ – номинальное напряжение трансформатора на низкой стороне, (0,4 кВ).

4. ВЫБОР ШИН И ПРОВОДОВ ДЛЯ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

7

КП 140400.62

Выбор шин для линии L1.

Шины алюминиевые для линии электроснабжения L1выбираются с учетом соответствия с аппаратом защиты, в качестве которого принимается автоматический селективный выключатель с полупроводниковым расцепителем. Допустимый ток в шинах (IДОП) определяется согласно условию:

,А,(5)

Iдоп≥1∙1136,65=1136,65,А,

где КЗЩ – коэффициент защиты; IУП – ток срабатывания полупроводникового расцепителя в зоне токов перегрузки.

Принимаем КЗЩ = 1 – для нормальных (неопасных) помещений.

,А, (6)

Iуп≥1,25∙909,32=1136,65,А,

где КУП - кратность тока срабатывания полупроводникового расцепителя в зоне токов перегрузки. (КУП) выбираются из табл.1 ПРИЛОЖЕНИЯ 3.

КУП =1,25

Для определения тока срабатывания полупроводникового расцепителя в зоне токов перегрузки производится предварительный выбор АВ согласно условию:

. (7)

Iна≥Iнр≥1,1∙909,32=1000,252 А,

Номинальный ток (IНА) АВ, ток срабатывания полупроводникового расцепителя в зоне токов перегрузки (IУП) и кратность тока срабатывания полупроводникового расцепителя в зоне токов перегрузки.

Сечение шин шинопровода определяется по формуле:

,мм2, (8)

Sшм=1136,651,75=649,51,мм2,

Sша=

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

8

КП 140400.62

1136,651=1136,65,мм2,

где – экономическая плотность тока.

Принимаем = 1 А/мм2 - для алюминиевых шин.

Выбор проводов линии L2.

Провода для линии электроснабжения выбирается с учетом соответствия с аппаратом защиты, в качестве которого принимается АВ с комбинированным расцепителем. Допустимый ток в проводах (IДОП) определяется согласно условию:

,А, (9)

Iдоп≥1136,65 А

где КЗЩ – коэффициент защиты; IУТ – ток уставки теплового расцепителя АВ. ,А, (10)

Iут≥1,3∙84,905

Iут≥110,376 А

где КУТ - кратность тока уставки теплового расцепителя АВ.

Для определения тока уставки теплового расцепителя АВ выключателя производим предварительный выбор АВ согласно условию: ,А, (11)

Iна≥Iнр≥1,25∙84,905

Iна≥Iнр≥106,131 А

Номинальный ток (IНА.) АВ, ток уставки теплового расцепителя (IУТ) и кратность тока уставки теплового расцепителя (КУТ) выбираются из ПРИЛОЖЕНИЯ 4. Сечение фазных проводов (Sф) и нулевого провода (S0) выбираем из табл.2 по длительно допустимому току (IДОП). При этом сечение нулевого провода выбираем из условия S0 0,5 Sф .

Для алюминиевой жилы:

Sф=50 мм2

S0 0,5Sф

S017,5м

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

9

КП 140400.62

м2

Таблица 2

Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией, проложенных в одной трубе

Сечение токопрово-дящей жилы, мм2

Ток, А

Медные жилы

Алюминиевые жилы

50

150

120

5. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

При расчете токов КЗ рассчитываются максимальные (ток 3-фазного КЗ сразу за автоматом) и минимальные (ток 1-фазного КЗ в наиболее удаленной точке зоны защиты автомата). Точки, где рассчитываются токи КЗ и схемы замещения для чета токов КЗ, приведены на рис. 4.

Рис.4. Точки и схемы замещения для расчетов токов КЗ

На схемах замещения указать значения сопротивлений.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

10

КП 140400.62

Ток 3-фазного КЗ рассчитывается по формуле:

,кА (12)

IК.З.(3)=0,383∙92=0,0023, кА

IК.З.(3)=0,383∙59=0,0037, кА

IК.З.(3)=0,383∙55=0,0039, кА

где UЛ - линейное напряжение в точке КЗ, кВ; ZКЗ- полное сопротивление до точки КЗ, Ом.

Полное сопротивление до точки КЗ рассчитывается по формуле:

, мОм (13)

ZК.З.=74,7642+52,982=91,633, мОм - для точки Т1;

ZК.З.=27,1642+51,932=58,606, мОм - для точки Т2;

ZК.З.=20,52+51,32=55,244, мОм - для точки Т4;

где RКЗ– активное сопротивление до точки КЗ, мОм; XКЗ - индуктивное сопротивление до точки КЗ, мОм.

Активное и индуктивное сопротивления до точки КЗ рассчитываются по формулам:

и - для точки Т1; (14)

и - для точки Т2;

и - для точки Т4,

RК.З.=47,6+6,664+5,5+15=74,764 мОм;

XК.З.=1,05+0,63+17,1+34,2=52,98 мОм;

RК.З.=6,664+5,5+15=27,164 мОм;

XК.З.=0,63+17,1+34,2=51,93 мОм;

RК.З.=5,5+15=20,5 мОм;

XК.З.=17,1+34,2=51,3 мОм;

где RL1и

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

11

КП 140400.62

XL1 - активное и индуктивное сопротивление линии L1; RL2 иXL2 - активное и индуктивное сопротивление линии L2; RT и XT - активное и индуктивное сопротивления прямой последовательности питающего трансформатора; XC – приведенное индуктивное сопротивление энергосистемы (определяется из соотношения XC/XT); RПК – суммарное переходное сопротивление контактов в местах соединения (принимаемым равным 15 мОм). Активным сопротивлением системы пренебрегаем.

Значения RL1,XL1 и RL2 , XL2 определяются по формулам:

RL1 = r0L l1; RL2 = r0L l2; XL1 =x0L1 l1; XL2 =x0L2 l2, (15)

RL1 = 0,952∙50=47,6 мОм;

RL2 = 0,952∙7=6,664 мОм;

XL1 =0,15∙7=1,05 мОм;

XL2 =0,09∙7=0,63 мОм,

RТ=5,5 мОм;

XТ=17,1 мОм;

XC=34,2 мОм;

где r0L1 и x0L1 - удельные активное и индуктивное сопротивление линии L1;r0L2 и x0L2 - удельные активное и индуктивное сопротивление линии L2.

Удельное активное сопротивление линии может быть рассчитано по формуле, мОм/м

, мОм/м (16)

Для алюминиевого провода:

r0L=10330∙35=0,952, мОм/м

где S – сечение шины () или провода (); - удельная проводимость материала проводника линии, м/(Ом мм2), которая принимается:

= 30 м/(Ом мм2) – для алюминия;

Значения удельных индуктивных сопротивлений можно принять:

x0L1 = 0,15 мОм/м. – для линии L1;

x0L2 = 0,09 мОм

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

12

КП 140400.62

/м. – для линии L2;

Ток 1-фазного КЗ рассчитывается по формуле

, кА,(17)

IК.З.(1)=0,22109,089+1953=0,0013 кА,

IК.З.(1)=0,2295,724+1953=0,0014 кА,

где UФ– фазное напряжение в точке КЗ, кВ; – полное сопротивление петли «фаза – нуль» до точки КЗ, мОм; ZT(1) – полное сопротивление трансформатора однофазному КЗ, мОм.

Полное сопротивление петли «фаза – нуль» до точки КЗ рассчитывается по формуле

, (18)

ZП=108,5282+11,052=109,089 мОм,- для точки Т1

ZП=95,22+102=95,724 мОм,- для точки Т3.

где – активное сопротивление петли «фаза – нуль» до точки КЗ, мОм;

- индуктивное сопротивление петли «фаза – нуль» до точки КЗ, мОм.

Активное и индуктивное сопротивления петли «фаза – нуль» до точки КЗ рассчитываются по формулам:

и - для точки Т1(19) и - для точки Т3.

RП=95,2+13,328=108,528 мОм,

ХП=10+1,05=11,05 мОм,

RП=95,2 мОм,

ХП=10 мОм,

Значения RПL1 иRПL2 определяются по формулам:

RПL1= rПL1l1, (20)

RПL2 =rПL2l

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

13

КП 140400.62

2,

RПL1=1,904∙50=95,2 мОм,

RПL2=1,904∙7=13,328 мОм,

где rПL1 и rПL2 – удельное активное сопротивление петли «фаза–нуль» линии L1 и линии L2 соответственно.

Удельное активное сопротивление петли «фаза – нуль» для любых линий может быть рассчитано по формуле

rПL = 2 r0L.(21)

rПL =2∙0,952=1,904 мОм,

Значение r0L для линии L2 может быть рассчитано по формуле (16), где вместо значения подставляется значение .

Значения ХПL1 и ХПL2 определяются по формулам:

XL1=0,2∙55=11 мОм,

XL2=0,15∙12=1,8 мОм,

Значения удельных индуктивных сопротивлений можно принять:

xПL1 = 0,2 мОм/м – для линии L1;

xПL2 = 0,15 мОм/м – для линии L2;

Значения RТ, XТ и ZT(1) приведены в табл. 3.

Таблица 3

Сопротивления трансформаторов 10/0,4 кВ

Мощность, кВА

, мОм

, мОм

ZT(1), мОм

630

3,1

13,6

129

Расчет ударных токов трехфазного КЗ производится по формуле

, (22)

IУДКЗ=1,052∙2∙0,0039=0,0058 кА,

IУДКЗ=1,251∙2∙0,0037

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

14

КП 140400.62

=0,0065 кА,

IУДКЗ=1,333∙2∙0,0023=0,0043 кА,

где КУД – ударный коэффициент

. (23)

КУД=1,02+0,98∙exp-3∙5,5+74,76417,1+52,98=1,052

КУД=1,02+0,98∙exp-3∙5,5+27,76417,1+51,93=1,251

КУД=1,02+0,98∙exp-3∙5,5+20,517,1+51,3=1,333

Результаты расчетов токов короткого замыкания сводятся в сводную ведомость токов КЗ (табл.4).

Таблица 4

Сводная ведомость токов КЗ

Точка КЗ

RКЗ, мОм

ХКЗ, мОм

ZКЗ, мОм

КУД

IКЗ(3), кА

IУД.КЗ, кА

ZП, мОм

IКЗ(1), кА

1

74,764

52,98

91,633

1,052

0,0039

0,0058

95,724

0,0013

2

27,164

51,93

58,606

1,251

0,0037

0,0065

-

-

3

-

-

-

-

-

-

109,089

0,0014

4

20,5

51,3

55,244

1,333

0,0023

0,0043

-

-

Проверка условия нормального пуска двигателя, согласно условия

- в условиях легкого пуска (длительность пуска tn5с);

0,390,3222=1,211≥1

0,370,3222=1,149≥1

0,320,3222=1≥1

- в условиях тяжелого пуска (длительность пуска tn 5с).

0,170,3222=0,531≥

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

15

КП 140400.62

1

0,180,3222=0,563≥1

6. ВЫБОР АВТОМАТИЧЕСКИХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

Выбираем АВ с ручным приводом стационарной установки.

Автоматический выключатель SF1

Таблица 5

Характеристики АВ SF1

1

Серия выключателя

ВА 55-41

2

Род тока

переменный

3

Номинальное напряжение UНА, В

380

4

Номинальный ток расцепителя, IНР, А

1000

5

Число главных контактов

3

6

Тип расцепителя

полупроводниковый

7

Номинальный ток АВ, IНА, А

1000

8

Кратность тока срабатывания в зоне токов КЗ с выдержкой времени к номинальному току расцепителя, КУКЗ

10

9

Ток срабатывания в зоне токов КЗ с выдержкой времени,IУКЗВ, кА

10

10

Ток срабатывания в зоне токов КЗ без выдержки времени,IУКЗ, кА

25

11

Кратность тока срабатывания в зоне перегрузки к номинальному току расцепителя, КУ П

1,25

12

Ток срабатывания в зоне токов перегрузки IУП, кА

0,721

13

Предельная коммутационная способность (ПКС), кА

55

14

Одноразовая предельная коммутационная способность (ОПКС), кА

60

15

Вид привода

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

16

КП 140400.62

16

Способ установки

Ток срабатывания в зоне токов КЗ с выдержкой времени IУКЗВ рассчитывается по формуле:

IУКЗВ = КУК.ЗIНР;

Iукзв=10∙1000=10000 А,

Ток срабатывания в зоне токов перегрузки IУП рассчитывается по формуле:

IУП =КУПIНР.

Iуп=1,25∙1000=1250 А,

Проверка АВ:

на надежность срабатывания, согласно условию:

;

IК.З.(1)≥3000 А,

на предельную коммутационную способность (ПКС), согласно условию:;

IК.З.(1)<55 кА,

на одноразовую предельную коммутационная способность (ОПКС), согласно условию:

;

Iудкз.(3)<60 кА,

проверка тока срабатывания полупроводникового расцепителя на чувствительности к наименьшему току КЗ в зоне защиты и отстройку от пусковых токов, согласно условию:

IКЗТ1(1) IУКЗВ 1,2 IПИК.

Iкзт1(1)≥831,4 А

Значения пикового тока принимаем

IПИК=1,2IДЛ.

Iпик=1,2∙577,35=

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

17

КП 140400.62

692,8 А,

Автоматический выключательАВ SF2

Таблица 6

Характеристики АВ SF 1

1

Серия выключателя

ВА 61F31

2

Род тока

переменный

3

Номинальное напряжение UНА., В

380

4

Номинальный ток расцепителя,IНР

80

5

Число главных контактов

3

6

Тип расцепителя

комбинированный (РТ и РЭ)

7

Номинальный ток АВ, IН.А., А

100

8

Кратность тока срабатывания электромагнитного расцепителя к номинальному току расцепителя, КУЭМ

12

9

Ток срабатывания электромагнитного расцепителя IУЭМ, кА

960

10

Кратность тока срабатывания теплового расцепителя к номинальному току расцепителя, КУТ

1,3

11

Ток срабатывания теплового расцепителя IУТ, кА

72

12

Номинальная рабочая наибольшая отключающая способность, ICS, кА

8

13

Номинальная предельная наибольшая отключающая способность, ICU, кА

12

14

Вид привода

15

Способ установки

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

18

КП 140400.62

Ток срабатывания электромагнитного расцепителяIУЭМ рассчитывается по формуле

IУЭМ = КУЭМIНР.

Iуэм=12∙80=960 А,

Ток срабатывания теплового расцепителя IУТ рассчитывается по формуле

IУТ = КУТIНР.

Iут=1,3∙80=104 А,

Проверка АВ:

на надежность срабатывания, согласно условию:

;

Iкзт1(1)≥240 А,

на номинальную рабочую наибольшую отключающую способность ICS , согласно условию:

;

Iкзт2(3)<8 кА,

на номинальную предельную наибольшую отключающую способность ICU, согласно условию:

;

Iудкзт2(3)<12 кА,

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

19

КП 140400.62

проверка тока срабатывания электромагнитного расцепителя на чувствительность к наименьшему току КЗ в зоне защиты и отстройку от пусковых токов, согласно условию:

.

Iкзт1(1)>432 А,

7. ЗА

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

20

КП 140400.62

КЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения курсового проекта были выбраны выключатель типов ВА 55-41 и ВА 61F29 для данной электрической сети предприятия. Выбор производился на основании расчетов номинального тока автоматического выключателя, тока срабатывания электромагнитного расцепителя , тока срабатывания теплового расцепителя , номинальной предельной наибольшей отключающей способности.

8.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

21

КП 140400.62

ЛИТЕРАТУРА

Чунихин А.А. Электрические аппараты (общий курс): учебник для энергетических и электротехнических институтов и факультетов.-4-е изд., перераб. и доп. М.: Энергия, 2005.-648 с.

Беляев В. А. Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4кВ. Л., 20088.-118 с.

Шеховцев В. П. Расчет и проектирование схем электроснабжения: методическое пособие для курсового проектирования. – М.; ФОРУМ: ИНФА – М, 2005.-214 с.

← Предыдущая
Страница 1
Следующая →

Файл

kursovaya_komaristy.docx

kursovaya_komaristy.docx
Размер: 413.6 Кб

.

Пожаловаться на материал

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Электрические и электронные аппараты» по теме: «Выбор автоматических выключателей» В ходе выполнения курсового проекта были выбраны выключатель типов ВА 55-41 и ВА 61F29 для данной электрической сети предприятия.

У нас самая большая информационная база в рунете, поэтому Вы всегда можете найти походите запросы

Искать ещё по теме...

Похожие материалы:

Элективные курсы образовательной области. Кузнецов Особенности элективных курсов по информатике

Элективные курсы (курсы по выбору) играют важную роль в системе профильного обучения на старшей ступени школы. Элективы по информатике. В соответствии с одобренной Минобразования

Растворимый кофе

Административно-правовой статус иностранных граждан и лиц без гражданства в Республике Беларусь

Дипломная работа. Общая характеристика иностранных граждан и лиц без гражданства как субъектов административного права в Республике Беларусь. Понятие и классификация иностранных граждан и лиц без гражданства в Республике Беларусь. Режим пребывания иностранных граждан и лиц без гражданства в Республике Беларусь

Организация питания в детских дошкольных учреждениях. Реферат

Построение питания в ДОУ Время приема пищи в ДОУ Преемственность питания в ДОУ и дома Организация питания в санаториях Составление меню для детей с отклонениями в состоянии здоровья

Проблемы соотношения нормы права и статьи нормативно правового акта

Курсовая работа по дисциплине «Теория государства и права». Понятие правовой нормы. Понятие и признаки правовых норм. Структура правовой нормы. Соотношение нормы права и статьи нормативного акта.

Сохранить?

Пропустить...

Введите код

Ok