Курсовая Работа Электрические и Электронные Аппараты

      Комментарии к записи Курсовая Работа Электрические и Электронные Аппараты отключены

Курсовая Работа Электрические и Электронные Аппараты.rar
Закачек 2436
Средняя скорость 6557 Kb/s

Курсовая Работа Электрические и Электронные Аппараты

Пример готовой курсовой работы по предмету: Электротехника

Техническое задание 3

1 Анализ технического задания 6

1.1 Уточнение характеристик электродвигателей, указанных в таблице 2. 6

1.2 Уточнение характеристик клапанов. 6

2 Расчет параметров нагрузок 10

2.1 Расчёт параметров электродвигателей и выбор аппаратов защиты и коммутации 10

2.2 Условия выбора коммутирующей аппаратуры 11

2.3 Расчёт параметров нагревательных элементов 16

3 Выбор элементной базы 18

3.1 Защита и коммутация электродвигателей 18

3.2 Защита и коммутация электронагревателей 20

3.3 Защита и коммутация клапанов 21

4 Принципиальная схема 22

Список литературы 24

Выдержка из текста

Часто пользуются понятием одноразовой предельной коммутационной способностью, под которой понимается способность аппарата один раз отключить ударный ток КЗ. После этого он может оказаться непригодным для дальнейшей работы или потребует ремонта.2.3 Расчёт параметров нагревательных элементовНужно найти силу тока, проходящего через нагреватель I = P / U, где P — мощность нагревателя, U — напряжение на нагревателе (между его концами), и сопротивление нагревателя R =U / I. При подключении типа «ЗВЕЗДА» нагреватель подключается между фазой и нулем (см. рис. 2).

Соответственно, напряжение на концах нагревателя будет U = 220 В. Ток, проходящий через нагреватель № 1 -I=P/U=1500/220=6,82 А. Ток, проходящий через нагреватель № 2 -I=P/U=8000/220=36,36 А. Сопротивление одного нагревателя № 1 -R=U/I=220/6,82=32,258 Ом. Сопротивление одного нагревателя № 2 -R=U/I=220/36,36=6,05 Ом. Рисунок 3 — Схема к расчёту нагревателей.3 Выбор элементной базыНа основе расчета параметров нагрузок производится расчет параметров аппаратов и выбор элементной базы электрических и электронных аппаратов.3.1 Защита и коммутация электродвигателейДля защиты электрических двигателей от длительного протекания токов перегрузки, в 5−7 раз превышающих номинальные токи, широко применяются аппараты тепловой защиты с термобиметаллическими исполнительными механизмами.

Термобиметаллический элемент содержит биметаллическую пластину, состоящую из двух материалов с различными температурными коэффициентами линейного расширения, жестко соединенных друг с другом.

Если один конец пластины закреплен, то её свободный конец изгибается в сторону изделия из материала с меньшим значением ТКР. Основной защитной характеристикой реле является времятоковая характеристика — зависимость времени срабатывания реле от кратности тока в цепи по отношению к номинальному току. Современные магнитные пускатели комплектуются тепловыми реле нового поколения. Реле серии РТЛ имеет трехполюсное исполнение, механизм для ускорения срабатывания при обрыве фазы статорной обмотки двигателя, регулятор тока. Реле снабжено термокомпенсацией и имеет высокое быстродействие. Автоматические выключатели (автоматы) низкого напряжения (до 1000 В) предназначены для автоматической зашиты электрических сетей и оборудования от аварийных режимов (коротких замыканий, перегрузок, снижения и исчезновения напряжения, изменения направления тока и др.), а также для оперативной коммутации номинальных токов. Для обеспечения селективной (избирательной) зашиты в автоматах предусматривается возможность регулирования уставокпо току и по времени. Быстродействующие автоматы снижают время срабатывания и ограничивают отключаемый ток сопротивлением возникающей электрической дуги в автомате. Для выполнения зашитых функций выключатели снабжаются специальными устройствами, воздействующими в аварийных режимах на механизм свободного расцепления. В связи с этим они получили название — «расцепители». В зависимости от параметра аварийного режима, на который реагируют расцепители, они подразделяются на следующие основные типы:

  • расцепители максимального тока, срабатывающие при увеличении тока в главной цепи аппарата выше определенного уровня уставки;
  • расцепители дифференциального тока, срабатывающиепри сверх допустимой разности токов в полюсах аппарата;
  • расцепители минимального напряжения, срабатывающие при снижении контролируемого напряжения ниже заданного уровня или при исчезновении напряжения (нулевые расцепители).

Наиболее опасным видом повреждений являются короткие замыкания. В электроустановках также часто возникают токовые перегрузки. Поэтому выключатели в первую очередь содержат расцепители максимального тока. Выключатели, рассчитанные на массовое применение, особенно на номинальные токи ниже 630 А, например, отечественной серии ВА 50−52 содержат наиболее простые, дешевые и надежные электромагнитные и термобиметаллические (тепловые) расцепители. Электромагнитныерасцепители по существу являются токовыми реле, которые срабатывают без выдержки времени и предназначены для защиты в зоне токов коротких замыканий. Токовые параметры аппаратуры для выбора типа сведём в таблицу 9. Таблица 9 — Выбор элементов тепловой защиты и коммутации электродвигателей. ДвигательНоминальный ток при 380 В, А*Пусковой ток, АIкз (3), АIкз (2), АТок теплового реле, АТок АВ, АНоминальный ток/Величина пускателяАИР 112МВ 69,255,2670,22 580,419,50−14,012,510/1АИР 112МА 86,136,6555,34 480,935,5−8,08,010/1АИР 160S230225659,90 571,4723−3240,040/3 В схеме электродвигателей будут использованы следующие элементы: Реле тепловое серии РТЛ предназначено для обеспечения защиты электродвигателей от токовых перегрузок недопустимой продолжительности.

Они также обеспечивают защиту от несимметрии токов в фазах и от выпадения одной из фаз. Выпускаются электротепловые реле с диапазоном тока от 0,1 до 86A. Реле РТЛ устанавливаются непосредственно на пускатели ПМЛ. Выключатели автоматические типа ВА 51−25 предназначены для проведения тока в нормальном режиме и отключения тока при коротких замыканиях и перегрузках в электрических цепях напряжением до 660 В переменного тока частоты 50,

6. Гц, а также для оперативных включений и отключений цепей с частотой до

3. включений в час. Пускатели электромагнитные ПМЛ.3.2 Защита и коммутация электронагревателейВ схеме будут использованы следующие элементы: Выключатели автоматические типа ВА 51−25 предназначены для проведения тока в нормальном режиме и отключения тока при коротких замыканиях и перегрузках в электрических цепях напряжением до 660 В переменного тока частоты 50,

6. Гц, а также для оперативных включений и отключений цепей с частотой до

3. включений в час. Пускатели электромагнитные ПМЛ.3.3 Защита и коммутация клапановДля защиты и коммутации клапанов электромагнитных используем предохранители, установленные в фазной цепи. Номинальный ток предохранителя равен сумме токов, потребляемых приводами клапанов: I =8/24+19/220+2*19/220=0,59АПринимаем предохранитель плавкий ПН-2 с номинальным током Iн=1А для защиты цепи клапанов.4 Принципиальная схемаРазработанная принципиальная схема приведена в приложении А. В схеме решены следующие задачи: Лампа HL — индикация наличия напряжения на вводе в шкаф. Автоматический выключатель SF — подключение питания электрошкафа через вводной 3-хфазный автоматический выключатель (напрямую без клемм)/SF1.1-SF1.3 — автоматы защиты электродвигателей. KM1.1 — KM1.3 — пускатели двигателей. KT1.1 — KT1.3 — реле тепловой защиты двигателейSF 1.4, KN1, KN2 — управление нагревателями. FU1 — защита цепей управления и сигнализации. S1 — путевой выключатель на двери шкафа, отключающий цепи управления при открытой двери. SB — кнопки управления исполнительными механизмами. T1, T2 — контакты управления нагревателями (в курсовой не рассматриваются).

KY1 — KY4 — приводы клапанов. HL1.1 — HL… — лампы сигнализации. ЗаключениеВ настоящей курсовой работе разработана электрическая принципиальная схема шкафа управления оборудованием на основании исходного технического задания и проведённых расчётов. Список литературы

1. Акимов Е. Г. Электрические и электронные аппараты. В 2-х т. Т.1. Электромеханические аппараты: учебник для студ. высш. учеб.завед. Е. Г. Акимов. — М.: Академия, 2010. — 352 с. 2. Акимов Е. Г. Электрические и электронные аппараты. В 2-х т. Т.2. Электромеханические аппараты: учебник для студ. высш. учеб.завед. Е. Г. Акимов. — М.: Академия, 2010, — З 20 с, З. Правила устройства электроустановок. Издание 7.4. Ю. К. Розанов. Электрические и электронные аппараты: Учебник для вузов по направлению «электротехника, электромеханика и электротехнологии»Ю. К. Розанов. -2-е изд., перераб. и доп., — М.: Информэлектро, 2001. — 420 с. — Приложение CD-ROM.

Список литературы

1. Акимов Е. Г. Электрические и электронные аппараты. В 2-х т. Т.1. Электромеханические аппараты: учебник для студ. высш. учеб. завед. Е. Г. Акимов. — М.: Академия, 2010. — 352 с.

2. Акимов Е. Г. Электрические и электронные аппараты. В 2-х т. Т.2. Электромеханические аппараты: учебник для студ. высш. учеб. завед. Е. Г. Акимов. — М.: Академия, 2010, — З 20 с,

З. Правила устройства электроустановок. Издание 7.

4. Ю. К. Розанов. Электрические и электронные аппараты: Учебник для вузов по направлению «электротехника, электромеханика и электротехнологии» Ю. К. Розанов. -2-е изд., перераб. и доп., — М.: Информэлектро, 2001. — 420 с. — Приложение CD-ROM.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Казанский государственный энергетический университет

Практическая работа по предмету:

Электрические и электронные аппараты.

Электрические и электронные аппараты в системах электроснабжения

1. Выбор контакторов и магнитного пускателя для управления и защиты асинхронного двигателя

Рис. 1. Схема пуска и защиты двигателя

Требуется выбрать магнитный пускатель (контактор) для управления и защиты асинхронного двигателя типа 4А112М2У3, работающего в продолжительном режиме. Схема прямого пуска и защиты приведена на рис. 1.

По типу двигателя из справочной литературы[1, табл.26.3] определим его технические параметры:

— номинальная мощность, P ном – 7,5 кВт;

— коэффициент полезного действия, η ном – 87,5 %;

— коэффициент мощности, cosφ – 0,88;

— номинальное линейное напряжение на обмотке статора,U ном – 380 В;

— коэффициент кратности пускового тока, К I – 7,5;

— время пуска двигателя, t n – 5 с.

Определим параметры, по которым производится выбор магнитного пускателя:

а) род тока – переменный, частота – 50 Гц;

б) номинальное напряжение – 380В, номинальный ток не должен быть меньше номинального тока двигателя;

в) согласно схеме включения двигателя (рис. 1) аппарат должен иметь не менее трех замыкающихся силовых контактов и одного замыкающегося вспомогательного контакта;

г) категория применения, аппарат должен работать в одной из категорий применения: АС – 3 или АС – 4;

д) режим работы аппарата – продолжительный с частыми прямыми пусками двигателя.

Для выбора аппарата по основным техническим параметрам необходимо произвести предварительные расчеты номинального и пускового токов двигателя. Определим номинальный ток (действующее значение):

Пусковой ток (действующее значение):

Ударный пусковой ток (амплитудное значение):

Произведем выбор аппарата по основным техническим параметрам.

Выбираем магнитный пускатель со встроенным тепловым реле по основным техническим параметрам, приведенным в справочнике – типа ПМЛ 221002[2, табл.6.18].

Проверим возможность работы выбранного аппарата в категориях применения АС – 3 и АС – 4.

Согласно справочным данным в категории применения АС – 3 магнитный пускатель должен включать в нормальном режиме коммутации ток:

а в режиме редких коммутаций:

Оба условия пускателя ПМЛ 221002 выполняются, так как:

В категории применения АС – 4 магнитный пускатель ПМЛ 221002 с номинальным рабочем током 10 А должен отключать в номинальном режиме коммутации ток:

который меньше пускового тока двигателя. В режиме редких коммутаций ток:

который также ниже ударного пускового тока двигателя. Поэтому пускатель ПМЛ 221002 с номинальным током 20 А, предназначенный для работы в категории АС – 4, для данной схемы (рис. 1) не пригоден.

Тепловые реле серии РТЛ, встроены в магнитные пускатели (табл. 1, приложение 2) имеют регулируемое время срабатывания t СР = (4,5 — 12) с, что приемлемо для заданных условий пуска двигателя: 1,5t П 212,98).

Выберем для защиты той же группы двигателей автоматические выключатели (рис.2а). Расчетные и справочные данные заносим в таблицу 2.

Все двигатели имеют номинальные токи менее 50 А, поэтому для их защиты выбираем автомат АП50 – 3МТС I Н = 50 А.

Номинальный ток теплового расцепителя принимается ближайший больший номинального тока двигателя с поправкой на окружающую температуру: помещение, где установлены двигатели и автоматы обычное, отапливаемое, с температурой t = 20 °С; завод калибрует автоматы АП50 при температуре +35 °С, поэтому номинальные токи зависимых расцепителей выбираются по уравнению (6):

Ток срабатывания мгновенного расцепителя автомата принимается равным десятикратному току срабатывания теплового расцепителя.

Для защиты группы двигателей ток срабатывания независимого расцепителя автомата должен быть отстроен от тока самозапуска всех двигателей:

По справочным данным выбираем автомат А3700 с I Н = 160 А.

Ток срабатывания зависимого расцепителя автомата А3700:

что удовлетворяет требованию:

, так как 224А > 73 А.

Выдержку времени независимого расцепителя автомата А3700 приняли по справочным данным 0,15 с, что обеспечивает его селективность с мгновенными автоматами.

Ток срабатывания независимого расцепителя по справочным данным автомата А4100 равен:

или с учетом разброса минимальный ток срабатывания независимого расцепителя:

что удовлетворяет условию отстройки от токов самозапуска группы двигателей (798,6-958,4 А).

3. Выбор низковольтных аппаратов в системах электроснабжения

Для схем соединения понижающих трансформаторов со сборными шинами низкого напряжения, приведенных на рис. 3, выбрать рубильник QS, предохранитель F и автоматические воздушные выключатели QF в соответствии с исходными данными индивидуального варианта, приведенными в табл. 2 и 3. Номинальное напряжение U Н = 380 В. Условия выбора, расчетные и справочные значения проверяемых величин записать в таблицу.

4. Выбор высоковольтных аппаратов в системах электроснабжения

Для схемы питания понижающего трансформатора от магистральной линии, приведенной на рис. 4, выбрать разъединитель QS и предохранитель F в соответствии с исходными данными индивидуального варианта, приведенными в табл. 2-3. Для схем, приведенных на рис. 5, выбрать предохранитель F, короткозамыкатель QN и выключатель Q в соответствии с исходными данными индивидуального варианта, приведенными в табл. 4.Условия выбора, расчетные и справочные значения проверяемых величин записать в таблицу.

Рис. 3. Схемы соединения трансформаторов со сборными шинами низкого напряжения

Рис. 4. Схема питания трансформатора от магистральной линии

Рис. 5. Фрагменты схем электроснабжения промышленных предприятий

5. Выбор низковольтных аппаратов в системах электроснабжения

Требуется выбрать автомат для установки на стороне низкого напряжения трансформатора в сети с номинальными параметрами:

Заполним табл.1 для выбора выключателя, рубильника, предохранителя, записав в неё расчетные параметры сети и справочные значения параметров выключателя, рубильника, предохранителя.

По дисциплине электрические и электронные аппараты

Тема: Расчет электрических аппаратов

для следящего электропривода

Задание на курсовую работу

Паспортные данные следящего электропривода

Функциональная схема следящего электропривода

Описание работы схемы

Выбор элементов силовой части привода

Выбор силового трансформатора

Выбор автоматического воздушного выключателя

Выбор элементов нулевой защиты

Выбор элементов в схеме управления

Выбор элементов цепи управления возбуждения

Выбор мин. Защиты

Выбор фазового детектора

Выбор трансформатора на фазный детектор

Выбор трансформатора цепи управления

Выбор блок питания

Электрическая принципиальная схема

Под электрическими и электронными аппаратами понимают электротехнические устройства, которые используются для включения и отключения электрических цепей, контроля, защиты, управления и регулирования установок электропривода.

Электрические аппараты – это устройства, предназначенные для коммутации электрических цепей, дистанционного управления электрооборудованием и распределения электрической энергии.

Ввиду большого разнообразия электрических аппаратов и возможности выполнения одним аппаратом нескольких различных функций нет возможности провести строгую классификацию их по какому-то признаку. Обычно электрические аппараты разделяют по основной выполняемой ими функции. Таким образом, можно выделить группы:

Коммутационные аппараты служат для различного рода коммутаций ( включений, отключений). К коммутационным аппаратам относятся разъединители, рубильники, переключатели, силовые выключатели и т.д.

Защитные аппараты предназначены для защиты электрических цепей от ненормальных режимов работы, таких как, например, перегрузка или короткое замыкание, нарушение последовательности фаз, обрыв фазы. К защитным аппаратам относятся различного рода предохранители.

Основное предназначение ограничивающик электрических аппаратов — ограничение токов короткого замыкания и перенапряжений. К этим аппаратам относятся реакторы и разрядники.

Пускорегулирующие аппараты предназначены для управления различного рода электроприводами или для управления промышленными потребителями энергии. К этой группе относятся контакторы, пускатели, реостаты и пр.

Задача контролирующих аппаратов — контроль заданных параметров (напряжение, ток, температура, давление и пр.). К этой группе относятся реле и датчики.

Аппараты этой группы служат для регулирования заданного параметра системы. К ним

относятся, например, стабилизаторы.

Кроме того, в пределах группы их можно разделить:

Аппараты низкого напряжения (до 1 кВ включительно)

Аппараты высокого напряжения ( от 1 кВ включительно)

По другим признакам:

К этим признакам можно отнести исполнение, быстродействие,

Границы защищаемых или контролируемых участков и т.д.

Задание на курсовую работу

1.1 Паспортные данные следящего электропривода

Вариант №10 постоянный ток

Таблица №1 – Исходные данные

Двигатель постоянного тока серии П, защищенный с самовентиляцией, 220В, режим S1/30/

Система сети 380В

Функциональная схема следящего электропривода

Описание работы схемы

Замыкая QF, подготавливаем схему к пуску. При нажатии на кнопку SB2 получает питание контактор KM, который своим контактом KM1 подключает первичную обмотку трансформатора TV1 к сети. TV1, предназначен для преобразования напряжения 380/220В. Со вторичной обмотки трансформатора напряжения поступает на тиристорный преобразователь, а затем сигнал идет на электродвигатель М.

Электродвигатель механически связан с сельсином-приемником через редуктор Рм, а, следовательно, при повороте вала двигателя, поворачивается вал сельсина-приемника. Входной величиной системы, является угол поворота θвх сельсина-датчика ВС. За счет возникновения разности ЭДС, напряжение рассогласования, появляющееся на обмотке возбуждения сельсин-приемника ВЕ подается на фазовый детектор ФД, преобразуется в напряжение постоянного тока и поступает в регулятор DA, который передает напряжение управления на вход системы управления реверсивным тиристорным преобразователем. Выпрямленное напряжение с выхода преобразователя подается на якорь двигателя постоянного тока независимого возбуждения М, развивающего частоту вращения, пропорциональную выпрямленному напряжению, в направлении, соответствующем знаку величины θвх.

Для питания обмотки возбуждения сельсина ВС и блока питания регулятора DA предусмотрен трансформатор TV2.

Питание на обмотку возбуждения ДПТ подается через диодный мост VD1-4.

Выбор Силовой части электропривода.

2.1 Выбор силового трансформатора.

Для определения действующего значения фазового напряжения вторичной обмотки трансформатора можно использовать зависимость, предложенную Е.Н.Зиминым:

E=k3ka

λ=2,5 –кратность тока нагрузки в режиме стабилизации скорости

(величина перегрузочной способности двигателя по току);

Е – ЭДС двигателя при номинальной скорости, В;

f,q,s – коэффициенты зависящие от схемы трансформатора;

Iн,Uн – номинальный ток и напряжение двигателя, А и В;

Rдв – сопротивление якорной цепи двигателя, Ом;

ΔPМ%=3 – потери в меди трансформатора;

m%=10 – возможное снижение напряжения питающей сети;

Uk%=4 – напряжение короткого замыкания трансформатора;

ΔUв=1,2 В – прямое падение напряжения на вентилях;

Таблица №3 – Значение коэффициентов для расчета трансформатора

Определив E, находим Ud0, коэффициент трансформации, токи фаз:

Типовая мощность трансформатора:

На основании полученных данных выбирается трансформатор: в данном курсовом проекте принят трансформатор с расчетными данными.

2.2 Выбор тиристоров

Среднее значение тока, протекающего через тиристор:

Iср= (3.1)

где Ка=3 – для трехфазной схемы;

Iн – номинальный ток, А;

Значение среднего тока, приведенного к классификационной схеме определим:

где kз – коэффициент запаса по току;

kcх – коэффициент, зависящий от схемы выпрямления, угла проводимости и формы тока;

kохл – коэффициент, учитывающий условия охлаждения;

Указываемое в паспорте повторяющееся напряжение Uп тиристора

должно быть больше расчетного значения:

, (3.3)

k=1,3–1,5 – коэффициент запаса по напряжению

Выбираем тиристор из справочника судового электрика:

Технические параметры позиции Т161-105-800

Повторяющееся имп. обр. напряжение (Urrm) и повторяющееся имп.напряжение в закр. сост. (Udrm), В

Повторяющийся имп. обр. ток (Irrm) и повторяющийся имп.ток в закр. сост. (Idrm), мА

Макс. допустимый сред. ток в откр. сост. (Itav), А

при температуре корпуса, С

Макс. допустимый действ. ток в откр. сост., А

Ударный ток в откр. сост., кА

при синус. однополупериодном импульсе тока, мс

Имп. напряжение в откр. сост., В

Пороговое напряжение, В

Крит. скорость нарастания тока в откр. сост., А/мкс

Макс. крит. скорость нарастания напряжения в закр. сост., В/мкс

Отпирающее пост. напряжение упр., В

Отпирающий пост. ток упр., мА

Тепловое сопротивление переход-корпус, С/Вт

Температура перехода, С

Время выключения, мкс

Масса прибора, г

штыревой с гибким выводом

2.3 Выбор автоматического воздушного выключателя

Расчет тока короткого замыкания:

(3.4)

, (3.5)

где Iп – ток пусковой, А;

Iном – ток номинальный, А.

Из формулы (3.5) зная значения Iном и λ найдем пусковой ток:

Ток уставки электромагнитного расцепителя:

Выбираем автоматический воздушный выключатель из условий, что

Проверим выбранный автоматический выключатель, приняв Iуст электромагнитного расцепителя равным расчетному:

(3.8)

2.4 Выбор элементов нулевой защиты

Контактор электромагнитный, электрический аппарат, предназначенный для частых включений и выключений (до 1500 переключений в час) электрических силовых цепей постоянного и переменного тока. Широко применяется для дистанционного управления электрическими машинами и аппаратами в установках постоянного и переменного тока при напряжениях до 500-600 В. И силе тока до 600 А.

Втягивающая катушка потребляет ток весьма незначительно по сравнению с током в коммутируемой цепи. Контакторы бывают с втягивающей катушкой постоянного тока и контактной системой для включения и выключения постоянного тока и с втягивающей катушкой переменного тока и контактной системой для переменного тока. Изготавливаются также контакторы с контактной системой для переменного тока и втягивающей катушкой постоянного тока. В ряде конструкций контакторов, контакты во включенном положении удерживаются защелкой. Блок-контакты, конструктивно связанные с защелкой, автоматически отключают питание втягивающей катушки при замыкании основных контактов. В этом случае включенное положение контактора не зависит от того, включено или нет питание втягивающей катушки. Для размыкания контактов в подобном контакторе используется отдельная отключающая катушка. Контакторы допускают несколько миллионов включений-выключений. Их выпускают в качестве автономных, самостоятельно устанавливаемых устройств, а также встроенными в магнитные пускатели и в рабочие машины и установки.

Для нулевой защиты я выбрал контактор КМИ-22510, контактор КМИ габарит 1 на номинальный ток 25 А., нереверсивный, с одной группой размыкающих дополнительных контактов, с включающей катушкой на напряжение 110 В.


Статьи по теме