Номенклатура кабеля марки аввг
3·2,5 + 1·1.5 |
3·4,0 + 1·2,5 |
3·6,0 + 1·4.0 |
3·10 + 1·6,0 |
3·16 + 1·10 |
3·20 + 1·12 |
3·25 + 1·16 |
3·50 + 1·25 |
3·70 + 1·25 |
3·95 + 1·35 |
3·120 + 1·35 |
3·150 + 1·35 |
Примечания:
1. Принятые обозначения в марке кабеля:
А - алюминиевый фазный провод (жила);
В (первая) - изоляция фазного провода (поливинилхлоридная);
В (вторая) - изоляционные оболочки, охватывающий все провода (также поливинилхлоридные);
Г - голый (без наружного покрова);
3 - число фазных проводов;
2.5; 4.0; 6.0,... - их сечения, мм2;
1 - число нулевых проводов;
1.5; 2.5; 4.0... - их сечения, мм2.
2. При больших сечениях фазных проводов допускается применение двух кабелей, подключаемых параллельно.
19
Таблица 5
Технические данные
электродвигателей основного исполнения
с учетом
продолжительности включения ПВн
Типо-
раз-
ПВн
= 25%
ПВн
= 40%
ПВн
= 60%
ПВн
= 100%
мер
Рн
КПД
cos
К
Рн
КПД
cos
К.
Рн
КПД
cos
К
Рн
КПД
cos
К
ЭД
кВт
%
пуск.
кВт
%
пуск
кВт
%
пуск
кВт
%
пуск.
4AC71A
0,65
67
0,76
4,5
0,6
68
0,73
4,5
0,6
68
0,73
4,5
0,6
68
0,73
4,5
4AC71B
0,9
68
0,71
4,5
0,8
68
0,75
4,5
0,8
68,5
0,75
4,5
0,7
69
0,74
4,5
4AC80A
1,3
68,5
0,82
5,0
1,3
68,5
0,82
5,0
1,1
70
0,8
5,0
0,9
57
0,79
5,0
4AC80B
1,9
69,5
0,83
5,0
1,7
70
0,82
5,0
1,5
70,5
0,8
5,0
1,3
71
0,79
5,0
4AC90L
2,4
76
0,82
6,0
2,4
76
0,82
6,0
2,2
76,5
0,8
6,0
1,9
77
0,78
6,0
4AC100S
3,7
76
0,84
6,0
3,2
76,5
0,82
6,0
2,8
77
0,8
6,0
2,3
77,5
0,78
6,0
4AC100L
5,0
77
0,84
6,0
4,25
78
0,82
6,0
3,8
79
0,8
6,0
3,3
80
0,78
6,0
4AC112M
6,7
77,5
0,85
7,0
5,6
79
0,83
7,0
5,0
80
0,81
7,0
4,2
81
0,78
7,0
4AC132S
9,5
82
0,86
7,0
8,5
82,5
0,85
7,0
7,5
83,5
0,83
7,0
7,1
84
0,81
7,0
4AC132M
14
83
0,86
7,0
11,8
84
0,85
7,0
10,5
84,5
0,83
7,0
9,0
85
0,81
7,0
4AC160S
19
83,5
0,86
7,0
17
84,5
0,86
7,0
15
85,5
0,85
7,0
13
86
0,84
7,0
4AC160M
23
86
0,87
7,0
20
87
0,87
7,0
18,5
87,5
0,87
7,0
17
88
0,86
7,0
4АC180S
24
84,5
0,93
7,0
21
86
0,92
7,0
20
86,5
0,92
7,0
19
87
0,92
7,0
4AC180M
30
87
0,92
7,0
26,5
88,5
0,91
7,0
25
89
0,91
7,0
24
89,5
0,91
7,0
4AC200M
35
87
0,93
7,0
31,5
87,5
0,92
7,0
28
88
0,92
7,0
26
88
0,92
7,0
4AC200L
47
88
0,94
7,0
40
89
0,93
7,0
37
89,5
0,93
7,0
35
90
0,93
7,0
4AC225M
55
87
0,93
7,0
50
87,5
0,92
7,0
45
88
0,92
7,0
40
88,5
0,92
7,0
4AC250S
63
87
0,93
7,0
56
87,5
0,92
7,0
53
88
0,92
7,0
50
88
0,92
7,0
4AC250M
71
86,5
0,94
7,0
63
87
0,93
7,0
60
87
0,93
7,0
56
87,5
0,93
7,0
Примечания:
1. В обозначении типоразмера двигателя:
4А - название серии;
С - асинхронный
двигатель с повышенным скольжением;
цифры 71, 90,...250 -
высота оси вращения, мм;
буквы в конце обозначения - размер по
длине станины;
2. Синхронная
частота вращения n1
=1500 мин-1.
3. Номинальное
линейное напряжение UнЛ
= 380 В.
18
Рис. 2. График нагрузочной характеристики
Определяем режим работы электродвигателя. Так как за цикл работы двигателя мощность нагрузки не снижается до 0, то режим работы продолжительный: иначе говоря, двигатель работает непрерывно, и продолжительность включения учитывать не требуется.
Внимание! Если в некоторые интервалы времени мощность нагрузки Р равна нулю (Р = 0), то задание следует выполнять другим методом, изложенным в п. 2.2 для четного варианта.
Находим длительность цикла
Тц = t1 + t2 + t3 + t4 + t5 = 15 + 20 + 20 + 23 + 22 = 100 c.
Это значит, что каждые 100 секунд изменения мощности нагрузки Р1, Р2, Р3, Р4, Р5 повторяются.
Находим эквивалентную мощность (расчеты рекомендуется округлять до трех значащих цифр):
.
кВт.
Это значит, что за цикл работы Tц потери энергии и температура нагрева изоляции электрического двигателя, работающего с неизменной мощностью Р = 106 кВт, будут такими же, как и при переменной мощности нагрузки Р1, Р2, Р3, Р4, Р5 (рис. 2).
7
Иными словами, переменная мощность нагрузки Р(t) заменяется эквивалентной постоянной мощностью Рэкв.
Используя справочные данные (табл. 4 или [4; 5] списка литературы), выбираем асинхронный электродвигатель основного исполнения с синхронной скоростью вращения ротора n = 1500 об/мин из условия, что номинальная мощность Рн Рэкв.
Рн = 110 кВт > Рэкв = 106 кВт.
Выбираем типоразмер двигателя - 4А280S (табл. 4).
Проверяем выбранный электродвигатель на перегрузочную способность. Для этого определяем максимальную мощность по формуле: Рmax.дв = 2Рном.
Рmax.дв = 2·110 = 220 кВт.
Определяем максимальную мощность нагрузки. Из нагрузочной характеристики Р(t) (рис. 2) следует, что
Рmax.нагр = Р3 = 135 кВт.
Двигатель способен работать с перегрузкой при условии
Pmax.дв Рmax.нагр.
В данном случае
Рmax.дв = 220 кВт > Рmax.нагр = 135 кВт,
т.е. условие выполняется.
При невыполнении условия работы с максимальной нагрузкой следует выбрать двигатель следующего по мощности типоразмера и вновь проверить его на перегрузочную способность.
Окончательно выбираем по табл. 4 асинхронный электродвигатель 4А280S со следующими техническими номинальными данными:
Рн = 110 кВт; Uнл = 380 В; КПД - Н = 92,5 %;
сosН = 0,90; Кпуск. = 7,0.
2) Выбор кабеля для электропитания двигателя: рассчитать и выбрать по справочным данным сечение и марку кабеля с алюминиевыми проводами для электропитания двигателя; проверить выбранное сечение на допустимую величину потери напряжения.
Выбираем сечение провода трехжильного кабеля из условия нагрева при протекании по нему электрического тока.
Рассчитаем номинальный ток провода при работе электродвигателя в номинальных условиях:
,
где Рн - номинальная мощность электродвигателя, кВт;
Uнл - номинальное линейное напряжение электрической сети, В;
н - номинальное значение КПД, относительные единицы (не проценты!);
сos Н - безразмерная величина.
8
СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ
Таблица 4
Технические данные электродвигателей основного исполнения
без учета продолжительности включения
Типоразмер ЭД |
Рн, кВт |
КПДН,% |
сosН |
Кпуск. |
4А80А |
1.1 |
75.0 |
0.81 |
5.0 |
4А80В |
1.5 |
77.0 |
0.83 |
5.0 |
4А90L |
2.2 |
80.0 |
0.83 |
6.0 |
4A100S |
3.0 |
82.0 |
0.83 |
6.5 |
4A100L |
4.0 |
84.0 |
0.84 |
6.0 |
4A112M |
5.5 |
85.5 |
0.86 |
7.0 |
4A132S |
7.5 |
87.5 |
0.86 |
7.5 |
4A132M |
11 |
87.5 |
0.87 |
7.5 |
4A160S |
15 |
89.0 |
0.88 |
7.0 |
4A160M |
18.5 |
90.0 |
0.88 |
7.0 |
4A180S |
22 |
90.0 |
0.90 |
7.0 |
4A180M |
30 |
90.0 |
0.89 |
7.0 |
4A200M |
37 |
91.0 |
0.90 |
7.0 |
4A200L |
45 |
92.0 |
0.90 |
7.0 |
4A225M |
55 |
92.5 |
0.90 |
7.0 |
4A250S |
75 |
93.0 |
0.90 |
7.0 |
4A250M |
90 |
93.0 |
0.90 |
7.0 |
4A280S |
110 |
92.5 |
0.90 |
7.0 |
4A280M |
132 |
93.0 |
0.90 |
6.5 |
4A315S |
160 |
93.5 |
0.90 |
7.0 |
4A315M |
200 |
94.0 |
0.92 |
7.0 |
4A355S |
250 |
94.5 |
0.92 |
7.0 |
4A355M |
315 |
94.5 |
0.92 |
7.0 |
Примечания:
1. В обозначении типоразмера двигателя:
4А - название серии;
цифры 80, 90,...335 - высота оси вращения, мм;
буквы в конце обозначения - размер по длине станины;
2. Синхронная частота вращения n1 =1500 мин-1.
3. Номинальное линейное напряжение Uнл = 380 В.
17
Чем большую продолжительность включения ПВН допускает электродвигатель, тем меньше он будет нагреваться при фактической нагрузке и тем на меньшую номинальную мощность его можно выбрать из таблицы данных.
Из условия Рн Ррасч. и с учетом продолжительности включения ПВн = 40% (табл. 5), выбираем асинхронный электродвигатель основного исполнения с синхронной скоростью вращения ротора n1 =1500 мин-1. Берем ближайшее большее значение:
Рн =20 кВт > Ррасч. = 17,7 кВт.
Типоразмер этого двигателя АС180М (табл. 5).
Проверяем выбранный электродвигатель на перегрузочную способность. Для этого определяем максимальную мощность двигателя: Рmax.дв = 2Рн; Рmax.дв = 2·20 = 40 кВт.
Максимальная мощность нагрузки (см. нагрузочную характеристику Р(t)): Рmax.нагр = Р4 = 30 кВт.
Двигатель способен работать с перегрузкой при условии
Рmax.дв Рmax.нагр.
В данном случае: Рmax.дв = 40 кВт > Рmax.нагр = 30 кВт,
т.е. условие выполняется.
При невыполнении условия работы с перегрузкой следует выбрать двигатель большего по мощности типоразмера.
Окончательно выбираем по табл. 5 асинхронный электродвигатель 4АС160М со следующими техническими данными:
Рн = 20 кВт; Uнл = 380 В; ПВН = 40 %;
КПДН = 87 %; cosН = 0,87; Кпуск. = 7.
Остальные пункты выполняются аналогично п. 2.1.
Список рекомендуемых источников
Конспекты лекций.
Касаткин А.С., Немцов М.В.Электротехника. – М: academia, 2009. - 544 с. ISBN: 978-5-7695-5772-9
Кацман М.М. Справочник по электрическим машинам. - М.: «Академия», 2005. - 480 с. ISBN: 5-7695-1686-0
Справочник по электрическим машинам. Т.1/ Под ред. И. П. Копылова. - М.: Энергоиздат, 1989, 456 с.
Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник / А.Э. Кравчик и др. - М.: Энергоиздат, 1982. – 504 с.
Каменев В. Н. Чтение схем и чертежей электроустановок. - М.: ВШ, 1990. – 144 с. ISBN: 5-06-001524-6
Меньшов Б.Г. и др.Электротехнические установки и комплексы в нефтяной и газовой промышленности - М.: «Недра», 2000, - 487с. ISBN: 5-247-03867-3
Новые технологии и современное оборудование в электроэнергетике газовой промышленности / Белоусенко И.В. и др. - М.: Недра, 2002, 300 с.
16
А.
Сечение фазного провода S выбираем из соображения меньшей стоимости по возможности малым, но такой величины, чтобы температура нагрева изоляции провода не превысила допустимую. При известной изоляции каждому стандартному сечению S соответствует длительно допустимое значение тока доп. Поэтому если выбирать ближайшее большее значение доп из условия доп н и соответствующее ему сечение S, то провод будет длительно работать без перегрева и нарушения изоляции.
Находим (табл. 6) для кабеля, проложенного в земле, значение допустимого тока:
Iдоп = 210 A > н = 201 А.
Соответствующее сечение жилы (табл. 6): S = 70 мм2.
Проверяем выбранный провод по допустимой потере напряжения из условия
Uп Uп.д.,
где Uп - фактическая потеря напряжения в проводе от источника (распределительного устройства) до электродвигателя;
Uп.д. - допустимое отклонение напряжения на зажимах электродвигателя.
Допустимое отклонение напряжения принято:
Uп.д. = 5 % Uн или Uп.д. = 0,05 Uн.
В данном случае
Uп.д. = 0,05·380 = 19 В.
Фактическая потеря напряжения в кабеле рассчитывается по формуле
,
где н - номинальный ток электродвигателя, A;
L - длина кабеля, м;
= 2,8·10-2 - удельное сопротивление алюминия, Ом·мм2/м;
S - сечение фазного провода кабеля, мм2.
Находим
В.
Uп = 20,1 В > Uп.д. = 19 В.
Кабель выбранного сечения не удовлетворяет условию. Принимаем ближайшее большее сечение по табл. 6: S = 95 мм2.
Проверяем вновь выбранный кабель по допустимой потере напряжения.
9
Находим:
В.
Uп = 14,8 В > Uп.д. = 19 В.
Окончательно принимаем S = 95 мм2.
Выбираем кабель АВВГ 395 с поливинилхлоридной изоляцией, с тремя алюминиевыми жилами сечением S = 95 мм2 (табл. 7).
3) Выбор аппаратуры управления и защиты электродвигателя от перегрузки: определить токовую уставку для защиты от перегрузки выбранного электродвигателя и выбрать тип магнитного пускателя (или контактора).
Между электрическим двигателем и источником (распреде-лительным устройством) установлены коммутационные аппараты, предназначенные для:
- включения и отключения электродвигателя в нормальных условиях оператором вручную (нажатием кнопки или поворотом рычага);
- автоматического отключения электродвигателя при ненормальных и аварийных условиях, т.е. для защиты электродвигателя и цепи его электропитания.
Для этих целей чаще всего используются два аппарата: воздушный автомат и магнитный пускатель или контактор (рис. 3). Автомат обычно устанавливается в распределительном устройстве и предназначается для редких коммутаций в нормальных условиях и быстрого отключения электродвигателя при авариях.
Рис. 3. Функциональная схема подключения электродвигателя:
АВ - автомат воздушный;
ПМ - пускатель магнитный;
ЭД - электродвигатель
10
Находим продолжительность работы: Tр = 15+20+30 = 65 с.
Это значит, что за время цикла работы в 155 с электродвигатель включен только 65 с.
Находим продолжительность включения:
;
.
Когда выбирают двигатель с самовентиляцией, что соответствует нашему случаю, при уменьшении его частоты вращения ухудшается отдача тепла во внешнюю среду. Это учитывается соответствующими коэффициентами, которые ставятся перед периодами паузы, пуска и торможения в выражениях для определения эквивалентных величин. Во время паузы частота вращения двигателя равна нулю, и коэффициент, учитывающий ухудшение теплоотдачи, принимают равным приближенно 0,5.
При пуске и торможении частота вращения двигателя изменяется. Соответственно коэффициент, учитывающий ухудшение теплоотдачи, принимают равным 0,75.
Будем считать, что периоды пусков и торможений электродвигателя с заданным графиком нагрузочной характеристики значительно меньше пауз и периодов работы двигателя с частотой вращения, близкой к номинальной. Тогда эквивалентную мощность электродвигателя, работающего в повторно-кратковременном режиме (табл. 3), можно вычислить по следующей формуле:
.
Находим эквивалентную мощность при фактической продолжительности включения ПВ = 41,9 %:
кВт.
Это значит, что при такой продолжительности включения переменная мощность нагрузки Р(t) заменяется эквивалентной постоянной мощностью двигателя Рэкв при продолжительности включения ПВ = 41,9 %.
Так как электродвигатели выпускаются только для номинальных значений ПВ, выбираем номинальное значение ПВН, ближайшее к рассчитанному (большее или меньшее ПВ). В соответствии с табл. 5: ПВН = 40 % > ПВ = 41,9 %. Соответствующая этой продолжительности расчетная мощность Ррасч. будет отличаться от Рэкв и находится так:
Ррасч.
=
;
Ррасч.
= 17,7 кВт.
15
Условные обозначения и их размеры должны соответствовать принятым стандартам (табл. 10). При изображении схемы должны использоваться чертежные инструменты, применяемые в инженерной графике (карандаш, линейка, циркуль и др.). Поощряется компьютерная графика. На рис. 4 приведен пример изображения схемы.
Рис. 4. Типовая принципиальная схема электропитания
и управления электродвигателем
2.2. Вариант 30 (четный) для группы 3
Исходные данные приведены в табл. 3.
Таблица 3
Ва- ри- |
Активная мощность нагрузки |
Интервалы времени в цикле |
Длина кабеля, L, м, и |
||||||||
ант |
P1, |
P2, |
P3, |
P4, |
P5, |
t1, |
t2, |
t3, |
t4, |
t5, |
условия |
|
кВт |
кВт |
кВт |
кВт |
кВт |
с |
с |
с |
с |
с |
прокладки |
30 |
21 |
25.5 |
0 |
30 |
0 |
15 |
20 |
70 |
30 |
20 |
105; возд. |
1) Выбор электродвигателя: построить график нагрузочной характеристики Р(t), произвести расчет эквивалентной мощности и, пользуясь справочными данными, выбрать мощность и тип асинхронного электродвигателя общего назначения; проверить выбранный электродвигатель на перегрузочную способность.
Строим график нагрузочной характеристики Р(t) аналогично рис. 2.
Определяем режим работы электродвигателя. Так как за цикл работы в отдельные интервалы времени мощность нагрузки снижается до Р = 0, то режим работы - повторно-кратковремен-ный. Требуется учесть продолжительность включения электродвигателя за время цикла.
Находим длительность цикла:
Тц = t1 + t2 + t3 + t4 + t5 = 15 + 20 + 70 + 30 + 20 = 155 c.
14
Пускатель устанавливается вблизи электродвигателя и используется при частом включении и отключении двигателя вручную, а также автоматического отключения электродвигателя при ненормальных режимах. В отдельных случаях вместо магнитного пускателя применяют контактор. При этом функцию защиты от ненормальных и аварийных режимов выполняет автомат, а контактор используется только для включения и отключения электродвигателя вручную.
Основным ненормальным режимом являются тепловые перегрузки двигателя из-за прохождения по его обмоткам повышенных токов. Перегрузки могут возникать при особо тяжелых условиях пуска двигателя под нагрузкой или при его застопоривании, а также при длительном понижении напряжения сети, при обрыве провода электропитания и в других случаях.
Для защиты от перегрузки применяют тепловые устройства защиты: в магнитных пускателях - тепловые реле, в воздушных автоматах - тепловые расцепители.
Действие теплового реле основано на изгибании биметаллической пластинки при ее нагревании. Нагреваясь за счет выделенного током тепла, пластинка изгибается и при определенном нагреве приводит к размыканию силовых контактов магнитного пускателя. Двигатель отключается от электрической сети. Очевидно, чем больше ток, тем быстрее изгибается пластинка, и тем быстрее срабатывает тепловое реле (время срабатывания от одной до нескольких секунд). После срабатывания и последующего остывания биметаллической пластинки магнитный пускатель будет готов для нового включения двигателя.
Примерно так же действуют тепловые расцепители воздушных автоматов.
Тепловые элементы характеризуются номинальным током (током уставки) н.у.т.. Это наибольший ток, длительное протекание которого не вызывает срабатывания теплового реле или расцепителя. При перегрузках, т.е. при токах, превышающих н.у.т. на 10-15%, происходит срабатывание теплового реле или расцепителя и выключение двигателя. В справочниках по аппаратам защиты обычно рекомендуется настраивать н.у.т. близким к номинальному току электродвигателя н.
Порядок расчета
Выбираем магнитный пускатель или контактор из номинальных условий: из условия размыкания силовыми контактами номинального тока нагрузки электродвигателя при номинальном линейном напряжении: н.п. н при Uнл = 380 В.
Из табл. 8 принимаем для установки аппарат на линейное напряжение 380 В и н.п. = 250 A > н = 201 A.
11
Таким аппаратом является контактор типа КМ-15-35.
Так как контактор не имеет устройств защиты от перегрузки, то функцию защиты от перегрузки будет выполнять тепловой расцепитель воздушного автомата, выбранный из условия
н.у.т. н.
Из табл. 9 следует, что возможно применение автоматов ВА 51-35, ВА 51-37, ВА 52-39 и ВА 83-41, у которых номинальное значение тока:
н.а. = 250А н = 201 А, настраиваем н.у.т. = 210 А н= 201 А.
Внимание! Если выбран магнитный пускатель, а не контактор, то выбирать тепловой расцепитель автомата не следует, а нужно выбрать (настроить) уставку теплового реле пускателя из условия н.у.т. н.