Выбор и проверка коммутационного аппарата для цепи питания электроустановки кондиционер

нижнекамский институт информационных технологий и телекоммуникаций (филиал)

      государственного  образовательного учреждения высшего  профессионального образования

      КАЗАНСКОГО  ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА им. А.Н. ТУПОЛЕВА 
 

      Кафедра Электрооборудования

      Специальность 140610 «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений» 
 

Курсовая  работа по дисциплине: «Электрические и электронные аппараты»

На тему: «Выбор и проверка коммутационного аппарата для цепи питания электроустановки кондиционер» 
 
 
 

Выполнил: студент гр.27301 Муртазин Р.

Проверила: Изотова П.А. 
 
 
 

Нижнекамск 2010

Содержание:

Введение…………………………………………………………………………3

1) Предварительный  расчет.

1.1) Расчет номинальных,  пусковых и ударных пусковых  токов электродвигателей……………………………………………………………….5

1.2) Выбор сечения  кабелей низкого напряжения……………………………..5    

1.3) Определение  сопротивления кабелей……………………………………...6

1.4) Определение  токов короткого замыкания (КЗ) в месте установки двигателя……………………………………………………………………….....7

1.5) Определение  ударного тока КЗ………………………………………...…..8

1.6) Проверка  условия нормального пуска двигателя………………………....8

2) Выбор электрических  аппаратов управления и защиты  электродвигателя.

2.1) Выбор автоматических выключателей…………………………………….8

2.2) Выбор магнитного пускателя……………………………………………….9

2.3) Выбор максимально-токовых реле………………………………………....9

2.4) Выбор предохранителей…………………………………………………….9

3) Расчет токоведущего контура.

3.1) Определение размеров……………………………………………………...10

3.2) Расчет размеров токоведущих частей……………………………………..10

3.3) Расчет температуры нагрева токоведущих частей в номинальном режиме……………………………………………………………………………10

3.4) Расчет термической стойкости…………………………………………….11

4) Определение переходного сопротивления.

4.1) Расчет силы контактного нажатия…………………………………………11

4.2) Переходное сопротивление контактирующих поверхностей……………11

4.3) Омическое  сопротивление контакта………………………………………11

4.4) Переходное сопротивление контакта……………………………………...12

4.5) Расчет превышения температуры контактного соединения……………..12

5) Расчет коммутирующих контактов

5.1) Расчет сил контактного нажатия…………………………………………..12

5.2) Расчет переходного сопротивления……………………………………….12

5.3) Расчет нагрева контактов в номинальном режиме……………………….13

5.3.1) Расчет падения напряжения в токоведущем контуре аппарата при замкнутых коммутирующих контактах………………………………………...13

5.3.2) Расчет превышения температуры контактной площадки коммутирующего контакта……………………………………………………...13

5.3.3) Расчет температуры контактной площадки…………………………. …13

5.4) Расчет износа контактов……………………………………………………13

5.4.1) Расчет удельного массового износа……………………………………..13

5.4.2) Расчет изнашиваемой части объема контакта и линейного износа…...14

5.5) Провал контакта…………………………………………………………….14

5.6) Расчет короткого замыкания………………………………………………14

5.6.1) Расчет начального тока сваривания……………………………………..14

5.6.2) Расчет тока приваривания контактов……………………………………14

5.6.3) Расчет площади S_O и силы электродинамического отталкивания…….14

6) Описание устройства  и работы аппарата 

6.1) Вентиляционные  установки………………………………………………..15

6.2) Принципиальная электрическая схема АУ электроприводом вентиляционной установки……………………………………………………..16

6.3) Принцип работы  кондиционера……………………………………………19

6.3.1) Как работает  оконный кондиционер…………………………………….20

6.3.2) Как работает  сплит система……………………………………………...21

6.4) Правила пользования……………………………………………………….21

7) Список литературы…………………………………………………………...24 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

     Электрические аппараты подразделяются на два вида - аппараты высокого напряжения и аппараты низкого напряжения.

     Среди аппаратов низкого напряжения существует несколько обособленных разновидностей:

1)автоматические регуляторы;

2) реле и электромеханические преобразователи автоматики;

3)статические преобразователи;

4)аппараты управления;

5)аппараты, устанавливаемые в распределительных устройствах;

     Под электрическими аппаратами управления будем понимать аппараты, осуществляющие управление режимом работы электрооборудования  промышленных предприятий, а также  управление режимом работы распределительных  сетей низкого напряжения.

     Аппараты  управления режимом работы электрооборудования, обычно называемые аппаратами управления, включают в себя контакторы, пускатели, контроллеры, путевые выключатели и переключатели, команд аппараты, реле управления и др.

     В аппаратах управления в качестве контактных и токоведущих материалов очень широко применяются медь или  материалы на их основе. Замена медных токоведущих частей аппаратов на алюминиевые требует прежде всего  создания надежных болтовых контактных соединений алюминиевых токоведущих  элементов.

     Разработка  и усовершенствование аппаратов  управления в промышленности ведется  сейчас в направлении уменьшения их габаритов и металлоемкости. Усовершенствование технологии аппаратов и прежде всего  автоматизация слесарно-сборочных  и контрольно-измерительных операций, где доля ручного труда наибольшая, - это важный резерв электроаппаратных производств, позволяющий снизить трудоемкость в несколько раз.

      1. Предварительные  расчеты.

     По  исходным данным выберем двигатель:

Серия 4А

Тип 4А 180М4УЗ

Р_ном=30 кВт

U_ном=0.4 кВ

N_ном=1470 об/мин

S_ном=1.9 %

S_кр=14%

η= 91%

cosφ_ном=0.89

            J=0.23 кг/м²

      1.1. Расчет номинальных, пусковых и ударных пусковых токов электродвигателей:

        А,

 где Р_ном - номинальная мощность двигателя, кВт; U_ном.л - номинальное линейное напряжение на обмотке статора, В; h - коэффициент полезного действия при номинальном моменте на валу двигателя; cosj - коэффициент мощности.

     Пусковой  ток двигателя:

      , А,

где k_I – кратность пускового тока двигателя (k_I – 5…8).

Ударный пусковой ток двигателя:

       , А,

      1.2. Выбор сечения кабелей низкого  напряжения:

      Соединяющих электродвигатель с питающим трансформатором, по номинальному напряжению и току, учитывая, что длительно допустимый ток кабеля должен быть на 20 % больше номинального тока линии.

      I_доп=70 А

      Al=15 мм^2

      Расчет мощности трансформатора:

        кВ*А

      Выбор трансформатора по мощности:

Масляный трансформатор  серий ТМГ-40/15

S_ном=40 кВ*А

 U_вн=15 кВ

U_uн=0.4 кВ

Р_х=165 Вт

Р_к=800 Вт

U_k=4.5 %

I_k=2.6 %

     Расчет  активных и реактивных сопротивлений  трансформатора:

        Ом

        Ом

      1.3. Определение сопротивления кабелей.

      Для расчета сопротивлений кабелей  по таблице 2 для выбранного сечения  кабеля находят удельное активное сопротивление  r_уд (мОм/м) и удельное реактивное сопротивление

      х_уд (мОм/м) r_уд=2.4 Ом

      х_уд=0.078 Ом/м

      Сопротивление кабеля:

       ;Ом

       ,Ом

где l_к - длина соединительного кабеля, м.

Суммарные сопротивления  составляют:

     активное:

      , Ом,

      реактивное:

       Ом,

 где r_Т и x_Т – соответственно активное и индуктивное сопротивления прямой последовательности питающего трансформатора; x_c - приведенное индуктивное сопротивление энергосистемы, Ом, r_пк - переходное сопротивление контактов в местах соединения (принимаем равным 15мОм). Активным сопротивлением системы пренебрегаем.

      Тогда модуль полного сопротивления до точки КЗ составит:

, Ом.

     1.4. Определение токов короткого замыкания (КЗ) в месте установки двигателя:

  ток трехфазного КЗ находится как:

      , А;

ток двухфазного  КЗ

      , А;

ток однофазного  КЗ в том же месте 

А.

r₁ и x₁ - соответственно активное и индуктивное сопротивления прямой последовательности трансформатора, Ом (r₁ = r_1Т и x₁= x_1Т ); а r₀ и x₀ находятся как

  Ом   Ом, 

где r_0Т и x_0Т - соответственно активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности трансформатора, Ом; r_0к и x_0к - активное и индуктивное сопротивления кабелей, Ом (r_0к = r_к и x_0к = x_к); r_н.п и x_н.п. - активное и индуктивное сопротивления нулевого проводника, Ом.

     1.5. Определение ударного тока КЗ.

      , А;

где k_уд - ударный коэффициент, зависящий от отношения (X_т + X_к)/(R_т + R_к)

     1.6. Проверка условия нормального пуска двигателя: