Selección de dispositivos para la protección de redes eléctricas de aeronaves. Cálculo y selección de dispositivos de protección y control, alambres y cables. Organización del trabajo en la selección de dispositivos de protección de equipos.
La elección de los dispositivos de conmutación y de protección de los receptores eléctricos se realiza en función de los datos nominales de estos últimos y de los parámetros de la red que los alimenta, los requisitos para proteger los receptores y la red de condiciones anormales, los requisitos operativos, en particular la frecuencia de conmutación. y las condiciones ambientales en el lugar de instalación de los dispositivos.
El diseño de todos los dispositivos eléctricos es calculado y marcado por los fabricantes para los valores de voltaje, corriente y potencia específicos de cada dispositivo, así como para un determinado modo de funcionamiento. Por tanto, la elección del equipo basándose en todos estos criterios se reduce esencialmente a encontrar los tipos y tamaños de dispositivos adecuados basándose en los datos del catálogo.
Al elegir dispositivos de protección, se debe tener en cuenta la posibilidad de que se produzcan los siguientes modos anormales:
1) Cortocircuitos entre fases.
2) Cortocircuito de fase a la carcasa.
3) Aumento de corriente causado por sobrecarga. Equipo tecnológico y, a veces, un cortocircuito incompleto.
4) Desaparición o caída excesiva de tensión.
Se debe proporcionar protección contra corrientes de cortocircuito para todos los receptores eléctricos. Debe funcionar con un tiempo de parada mínimo y debe ser inmune a las corrientes de irrupción.
Se requiere protección contra sobrecarga para todos los receptores eléctricos con operación continua, con excepción de los siguientes casos:
1) Cuando no sea posible o improbable que se produzca una sobrecarga de los receptores eléctricos por motivos tecnológicos (bombas centrífugas, ventiladores, etc.).
2) Para motores eléctricos de potencia inferior a 1 kW.
La protección contra sobrecarga es opcional para motores eléctricos que funcionan en modos de corta duración o intermitentes. En zonas explosivas, la protección de los receptores eléctricos contra sobrecargas es obligatoria en todos los casos. Se debe instalar una protección de tensión mínima en los siguientes casos:
Para motores eléctricos que no pueden conectarse a la red a plena tensión;
Para motores eléctricos cuyo arranque automático sea inaceptable por razones tecnológicas o represente un peligro para el personal operativo;
Para otros motores eléctricos, cuyo apagado durante un corte de energía es necesario para reducir a un valor aceptable la potencia de arranque total de los receptores eléctricos conectados a la red.
La corriente de cortocircuito debe interrumpirse instantáneamente o casi instantáneamente. Su magnitud en diferentes partes de la red puede ser muy diferente, pero casi siempre se puede suponer que los dispositivos de protección deben desconectar con confianza y rapidez cualquier corriente significativamente mayor que la corriente de arranque y, al mismo tiempo, en ningún caso deben activarse durante el funcionamiento normal. a partir de.
Una corriente de sobrecarga es cualquier corriente mayor que la corriente nominal del motor, pero no hay razón para exigir que el motor se apague cada vez que ocurre una sobrecarga.
Se sabe que es aceptable una determinada sobrecarga tanto de los motores eléctricos como de las redes que los alimentan, y que cuanto más breve sea la sobrecarga, mayor puede ser su magnitud. Por lo tanto, las ventajas para la protección contra sobrecarga de dispositivos que tienen una "característica dependiente" son claras, es decir, cuyo tiempo de respuesta disminuye al aumentar la frecuencia de sobrecarga.
Dado que, salvo muy raras excepciones, el dispositivo de protección permanece en el circuito del motor durante el arranque, no debe funcionar con una corriente de arranque de duración normal.
Para proteger contra corrientes de cortocircuito se debe utilizar un dispositivo libre de inercia, configurado para una corriente significativamente mayor que la de arranque, y para protección contra sobrecargas, por el contrario, un dispositivo inercial con una característica dependiente, seleccionado de manera que no no funciona durante el tiempo de inicio. En la mayor medida, estas condiciones se satisfacen mediante una liberación combinada que combina protección contra sobrecarga térmica y apagado electromagnético instantáneo durante la corriente de cortocircuito.
Un dispositivo instantáneo por sí solo, configurado para una corriente mayor que la inicial, no proporciona protección contra sobrecarga. Por el contrario, sólo un dispositivo inercial con una característica dependiente, que funciona casi instantáneamente con un gran factor de sobrecarga, puede implementar ambos tipos de protección, siempre que sea capaz de desconectar las corrientes de arranque, es decir, si el tiempo de su funcionamiento al inicio es mayor que la duración de este último.
Los fusibles, que se utilizaban ampliamente en el pasado como dispositivos de protección, tienen una serie de desventajas, las principales de las cuales son:
Posibilidad limitada de aplicación para protección contra sobrecarga debido a la dificultad de desafinar las corrientes de irrupción;
En algunos casos, la potencia máxima de corte es insuficiente;
Continuación del funcionamiento del motor eléctrico en dos fases cuando el inserto de la tercera fase se quema, lo que a menudo provoca daños en los devanados del motor;
Falta de capacidad para restaurar rápidamente el poder;
Posibilidad de utilizar insertos no calibrados por parte del personal operativo;
El desarrollo de un accidente con ciertos tipos de fusibles, debido a la transferencia del arco a fases adyacentes,
Existe una dispersión bastante grande de características tiempo-actualidad incluso entre productos homogéneos.
En comparación con los fusibles, los disyuntores de aire son dispositivos de protección más avanzados, pero tienen una acción indiscriminada, especialmente con corrientes de corte no reguladas en los disyuntores de instalación, aunque los disyuntores universales tienen la posibilidad de selectividad, esta se realiza de forma compleja.
Cabe señalar que en las máquinas de instalación automática, la protección contra sobrecargas la proporcionan disparadores térmicos. Estos disparadores son menos sensibles que los relés térmicos de arrancadores magnéticos, pero se instalan en tres fases.
En los disyuntores universales, la protección contra sobrecargas es aún más tosca, ya que tienen un solo disparador electromagnético. Al mismo tiempo, en las máquinas universales es posible implementar una protección de tensión mínima.
Los arrancadores magnéticos, con la ayuda de relés térmicos integrados, brindan protección sensible contra sobrecargas en dos fases, pero, debido a la gran inercia térmica del relé, no brindan protección contra cortocircuitos. La presencia de una bobina de retención en los arrancadores permite una protección de voltaje mínimo.
La protección contra sobrecargas y cortocircuitos puede ser proporcionada por relés electromagnéticos y de inducción actuales, pero también pueden funcionar solo a través de un dispositivo de desconexión, y los circuitos con su uso son más complejos.
Teniendo en cuenta lo anterior y la totalidad de requisitos para los dispositivos de control y protección:
1) Para motores eléctricos con una potencia de hasta 55 kW que requieren protección contra sobrecargas, los dispositivos más utilizados son arrancadores magnéticos en combinación con fusibles o disyuntores de aire.
2) Cuando la potencia de los motores eléctricos es superior a 55 kW, se utilizan contactores electromagnéticos en combinación con relés de protección o disyuntores de aire. Debe recordarse que los contactores no permiten que el circuito se rompa durante un cortocircuito.
Corriente nominal del motor:
In = , A (8) donde In es la corriente nominal del motor, A;
Рдв - potencia del motor, kW;
Factor de conversión;
Tensión no nominal, V;
Coeficiente acción útil.
Elegimos un disyuntor con accionamiento electromagnético.
Seleccione un transformador de corriente.
El transformador de corriente está diseñado para reducir la corriente primaria a tamaño estándar(5 o 1 A) y para definir circuitos de medida y protección de circuitos primarios de alta tensión.
Tabla 4. Datos técnicos del disyuntor automático de aire serie A3730F
Tabla 5. Datos técnicos del transformador de corriente serie TKL
Los transformadores de corriente se fabrican para las siguientes corrientes nominales: 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 600, 800, 1000, 1600, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 8000, 10.000 y 15.000 A
Finalmente elegimos un transformador de corriente TKL - 0,5, un transformador de corriente de bobina con aislamiento de resina sintética fundida.
Selección de un transformador de tensión.
Un transformador de voltaje está diseñado para convertir voltajes alternos altos en voltajes relativamente bajos.
Finalmente seleccionamos un transformador de tensión NOS - 0,5.
Transformador de medida de tensión seco monofásico.
Cálculo y selección de cables y alambres.
Seleccionamos un cable en función de la densidad de corriente económica.
Condiciones para elegir la sección del conductor:
donde Fek - sección transversal del conductor, mm2;
Iр. max - corriente máxima calculada del modo normal, A;
jek - densidad de corriente económica, A/mm2.
La densidad de corriente económica depende del material del conductor y del valor Tmax. Como Tmax = 5000 h, elegimos jek = 1,7 A/mm2.
Seleccionar cable AVVG - (4CH95)
Cable tetrafilar con núcleos de aluminio, aislamiento de caucho, funda y armadura de PVC.
Comprobación del cable en busca de pérdida de voltaje:
DU - factor de conversión;
Ir - corriente del rotor, A;
Longitud de la línea, km;
r0 = 0,89 Ohm/km - resistencia activa específica del cable por 1 km de longitud;
cos c - factor de potencia activa;
x0 = 0,088 Ohm/km - reactancia específica del cable por 1 km de longitud;
pecado c - factor de potencia reactiva;
Tensión no nominal, V.
UD = H100% = 3,5%,
3,5% < 5%, кабель проходит по потерям напряжения
PN2-600-630A-U3-KEAZ Inom = 597A Corriente de apagado 630
Cuando se producen sobrecargas operativas (tecnológicas) y modos de emergencia como resultado de mal funcionamiento del circuito, a través de los circuitos eléctricos del circuito de emergencia fluyen corrientes que exceden los valores nominales para los cuales está diseñado el equipo eléctrico.
Como resultado de la exposición a corrientes de emergencia y el sobrecalentamiento de los conductores, el aislamiento eléctrico se daña, las superficies de contacto de las barras colectoras de conexión y los dispositivos eléctricos se queman y se funden. Los choques electrodinámicos causan daños a las barras colectoras, aisladores y devanados del reactor.
Para limitar la amplitud de las corrientes de emergencia y la duración de su flujo, se utilizan dispositivos y sistemas especiales para proteger equipos eléctricos. Los dispositivos de protección deben apagar el circuito de emergencia antes de que fallen sus elementos individuales.
En caso de grandes sobrecargas o cortocircuitos, los dispositivos de protección deben apagar inmediatamente toda la instalación eléctrica o parte de ella con la máxima velocidad para garantizar su funcionamiento posterior o, si el accidente es consecuencia del fallo de uno de los elementos del circuito, evitar la falla de otros equipos eléctricos.
En caso de pequeñas sobrecargas que no sean peligrosas para el equipo durante un tiempo determinado, el sistema de protección puede actuar mediante una alarma de aviso para información del personal operativo o del sistema. regulación automática para reducir la corriente.
Dado que el factor principal que conduce a la falla de los equipos eléctricos es el efecto térmico de la corriente de emergencia, según el principio de construcción, los dispositivos de protección se dividen en actuales y térmicos.
Los dispositivos de protección actuales monitorean los valores o relaciones de las corrientes que fluyen a través del equipo.
Los dispositivos de protección térmica miden directamente la temperatura de los equipos eléctricos.
Los dispositivos semiconductores tienen una baja capacidad de sobrecarga en comparación con otros equipos de energía, y se imponen mayores exigencias a los dispositivos de protección de los rectificadores semiconductores y otros convertidores. Los dispositivos de protección en instalaciones con rectificadores semiconductores se seleccionan en función de las características de sobrecarga permitidas de los diodos de potencia o tiristores, teniendo en cuenta que también estarán protegidos otros equipos ubicados en el circuito de emergencia, ya que tienen una mayor capacidad de sobrecarga.
El uso de ciertos medios de protección está determinado por los parámetros del circuito de potencia del convertidor y la capacidad de sobrecarga de los dispositivos semiconductores.
Independientemente de los parámetros de instalación y del tipo de dispositivos y sistemas de protección utilizados, se distinguen los siguientes: Requerimientos generales a la protección.
1. Velocidad – asegurar el mínimo tiempo de respuesta de protección posible, sin exceder el permitido.
2. Selectividad. El apagado de emergencia debe realizarse únicamente en el circuito donde ocurrió la causa del accidente. Y otras secciones del circuito de alimentación deben permanecer en funcionamiento.
3. Resistencia electrodinámica. La corriente máxima limitada por los dispositivos de protección no debe exceder el valor de resistencia electrodinámica permitido para una instalación eléctrica determinada.
4. Nivel de sobretensión. La desactivación de la corriente de emergencia no debería provocar sobretensiones que sean peligrosas para los dispositivos semiconductores.
5. Fiabilidad. Los dispositivos de protección no deben fallar cuando se cortan las corrientes de emergencia.
6. Inmunidad al ruido. Cuando se produzcan interferencias en la red auxiliar y en los circuitos de control, los dispositivos de protección no deben dispararse en falso.
7. Sensibilidad. La protección debe funcionar en caso de daños y corrientes peligrosas para los dispositivos semiconductores, independientemente del lugar y la naturaleza del accidente.
Selección de fusibles.
Los fusibles se seleccionan de acuerdo con las siguientes condiciones:
1) según la tensión nominal de la red:
Unom.anterior. >= Unom.s.,
donde Unom.prev. – tensión nominal del fusible;
Unom.s. – tensión nominal de la red;
2) según la corriente de diseño a largo plazo de la línea;
Inom.en. >= Ídolo. ;
donde Inom.inst. – corriente nominal del cartucho fusible;
Idlit: corriente de diseño a largo plazo del circuito.
Además, cuando se utilizan fusibles instantáneos, el cartucho fusible no debe quemarse debido a impulsos de corriente de corta duración, por ejemplo, de las corrientes de arranque de los motores eléctricos. Por lo tanto, al elegir fusibles para dichos receptores eléctricos, también es necesario cumplir otra condición:
Inom.en. >= Inicio / 3.1,
donde Istart es la corriente de arranque del motor.
A menudo existe la necesidad de proteger la línea principal que suministra energía a un grupo de motores eléctricos, algunos o todos los cuales pueden arrancar simultáneamente. En este caso, los fusibles se seleccionan según la siguiente proporción:
Inom.en. >= Icr / 3.1 (bajo condiciones de arranque ligeras)
Inom.en. >= Icr / (1,5 – 2) (bajo condiciones de arranque severas),
donde Icr = I’start + I’dur – corriente máxima de línea a corto plazo;
I'start: la corriente de arranque de un motor eléctrico o de un grupo de motores encendidos simultáneamente, al arrancar, la corriente de línea de corta duración alcanza valor más alto;
Yo último – corriente calculada a largo plazo de la línea hasta el momento de arrancar el motor eléctrico (o grupo de motores eléctricos), determinada sin tener en cuenta la corriente de funcionamiento del motor eléctrico (o grupo de motores) arrancado.
Para consumidores de energía CA trifásicos;
donde Rnom es la potencia nominal del receptor eléctrico (o grupo de receptores eléctricos), kW; U – tensión nominal (para receptores de alimentación de CA – tensión de red lineal), kV;
- Factor de potencia; – Eficiencia del motor eléctrico.
Selección de disyuntores.
La selección de disyuntores se realiza en función de la tensión y corriente nominales, sujeto a las siguientes condiciones:
Unom.a. >= Unom.s.; Inoma.a. >= Iduración;
donde Unom.a. – tensión nominal del disyuntor;
Unom.s. – tensión nominal de la red; donde Inoma.a. – corriente nominal del disyuntor; Idlit: corriente de diseño a largo plazo del circuito.
Además se debe seleccionar correctamente: corriente nominal de los relés Inom.rast.; corriente de instalación del elemento de disparo electromagnético del disparador combinado Iset.el.magn.; ajuste de corriente nominal de un disparador térmico o elemento térmico de un disparador combinado – Inom.set.therm.
Las corrientes nominales del disparador electromagnético, térmico o combinado no deben ser inferiores a la corriente nominal del motor:
Inom.rast. >= Inom.motor
Corriente de instalación de un disparador electromagnético (corte) o un elemento electromagnético de un disparador combinado, teniendo en cuenta la inexactitud del disparador y las desviaciones de la real.
La corriente inicial a partir de los datos del catálogo se selecciona de la condición.
Iset el.magn. >= 1,25 I inicio. = 1,25 3,1 7 = 27 A Ip = 7 Ip
donde empiezo. – corriente de arranque del motor.
Corriente nominal de instalación de disparador térmico o elemento térmico de disparador combinado:
Calor inom.set. >= Inom.motor
Las instalaciones de disparadores de disyuntores también se seleccionan para proteger los circuitos de otros receptores eléctricos del sistema de alimentación, por ejemplo, circuitos de instrumentación e instrumentos de medición, etc. (si esto es necesario, ya que en la mayoría de los casos, para la protección de aparatos eléctricos y otros receptores eléctricos similares de baja potencia (por razones de sensibilidad resulta necesario utilizar fusibles). Debe tenerse en cuenta que si se instala un disyuntor con disparador electromagnético en los circuitos de los receptores eléctricos, cuando se encienden, no se producen sobretensiones de corriente de entrada, entonces no hay necesidad de desconectar este último y la corriente de instalación de En este caso, la liberación electromagnética debe seleccionarse lo más baja posible.
Selección de relés térmicos para arrancadores magnéticos.
Los relés térmicos se seleccionan según la corriente nominal del motor (o corriente nominal continua):
Inom.t.r >= Inom.motor ;
Al elegir relé térmico Es necesario esforzarse para que la corriente de instalación esté en el centro del rango de control.
Resultados del cálculo y selección de dispositivos de protección.
El análisis de averías y modos de funcionamiento anormales de máquinas eléctricas nos permite identificar los siguientes tipos de accidentes que se producen a menudo en la práctica:
Cortocircuito (SC) en los terminales de la máquina o en el devanado del estator;
Rotor bloqueado al arrancar el motor (modo de cortocircuito del motor, especialmente común al arrancarlo directamente);
Fallo de fase del devanado del estator (que se encuentra a menudo al proteger los devanados con fusibles);
Sobrecargas tecnológicas que ocurren cuando la carga aumenta durante el funcionamiento del motor;
Fallo de refrigeración causado por un mal funcionamiento del sistema ventilación forzada motor;
Una disminución en la resistencia del aislamiento que se produce como resultado del envejecimiento del aislamiento debido a sobrecargas cíclicas de temperatura.
Los modos de emergencia en el circuito de un motor asíncrono pueden causar un aumento a corto plazo de la corriente de 12... 17 veces en comparación con el valor nominal, o un flujo de corriente a largo plazo de 5... 7 veces mayor que su nominal. valor.
Para proteger los circuitos eléctricos del modo cortocircuito, se utilizan ampliamente disyuntores, relés de corriente y fusibles. Cuando se produce una sobrecorriente, se requiere otro equipo de protección. Así, cuando se rompe una de las fases de un motor asíncrono, las más efectivas son la protección mínima de corriente y temperatura; menos eficaz, pero eficiente: protección térmica (relés térmicos). Cuando el rotor está bloqueado, los relés de máxima corriente y la protección de temperatura son muy efectivos; la protección térmica es menos efectiva. En caso de sobrecarga, la protección de temperatura da los mejores resultados. Los relés térmicos también son eficaces. Si la refrigeración del motor se ve afectada, sólo la protección de la temperatura puede evitar un accidente.
Una disminución en la resistencia de aislamiento del devanado del estator del motor puede provocar tanto una sobrecarga en el circuito como un cortocircuito.
La protección en caso de un accidente de este tipo se realiza mediante dispositivos especiales para controlar la resistencia de aislamiento del devanado del motor.
El principal modo de emergencia en las instalaciones de iluminación es el cortocircuito. La protección contra sobrecargas se requiere solo para instalaciones de iluminación operadas en interiores y en ambientes explosivos y con riesgo de incendio. El dispositivo de protección más común para instalaciones de iluminación es el disyuntor. Cuando se encienden las lámparas incandescentes, aparece un aumento breve de corriente, de 10 a 20 veces la corriente nominal. En aproximadamente 0,06 s la corriente disminuye hasta el valor nominal. El valor de la corriente de entrada está determinado por la potencia de las lámparas. Al elegir el tipo de protección para lámparas incandescentes, es necesario tener en cuenta las peculiaridades de sus características de arranque.
Debido al uso generalizado de la tecnología de semiconductores de potencia, su protección requiere el uso de dispositivos eficaces. Una de las principales desventajas de los dispositivos semiconductores de potencia es su baja capacidad de sobrecarga de corriente, lo que impone condiciones estrictas a los equipos de protección (en términos de velocidad, selectividad y confiabilidad de funcionamiento). Actualmente, para proteger los dispositivos semiconductores de potencia de cortocircuitos (tanto externos como internos), se utilizan disyuntores de alta velocidad, interruptores semiconductores, disyuntores de vacío, interruptores de arco pulsado, fusibles de alta velocidad, etc. Otra protección para los dispositivos semiconductores de potencia está determinada por las condiciones específicas de su funcionamiento.
Un lugar especial lo ocupa la protección de los circuitos eléctricos. Actualmente se utilizan ampliamente redes con tensiones de 0,4 a 750 kV. Los principales tipos de daños en las redes, más peligrosos y frecuentes son los cortocircuitos entre fases y las faltas fase-tierra.
La mayor parte de los consumidores reciben energía de redes de distribución con un voltaje de 0,4; 6 y 10 kV (recientemente, se han generalizado las redes con un voltaje de 0,66 kV). Para el suministro de consumidores de energía estacionarios e instalaciones de iluminación de uso general se utilizan redes trifásicas de cuatro hilos con una tensión de 380/220 V con neutro sólidamente puesto a tierra. Los consumidores de energía están conectados a voltajes de red lineales y los dispositivos de iluminación están conectados a voltajes de fase. Los consumidores de energía potentes, por ejemplo los motores eléctricos con una potencia de 160 kW o más, tienen un voltaje de 0,66; 6 y 10 kV.
Los principales modos de emergencia en este tipo de redes son: cortocircuito monofásico (hasta el 60% de los accidentes), cortocircuito trifásico (hasta el 10%), cortocircuito a tierra bifásico (hasta el 20% ), cortocircuito bifásico (hasta 10%).
La protección de redes eléctricas con tensiones de hasta 1000 V se realiza, por regla general, mediante dispositivos de protección, y las redes con tensiones superiores a 1000 V tienen protección por relé.
Los dispositivos de protección de red más comunes son los disyuntores y los fusibles. Si se requiere protección con alta velocidad, sensibilidad o selectividad, se utiliza protección por relé, realizada a base de relés y disyuntores.
Las redes eléctricas con tensiones de hasta 1000 V en interiores también deben tener protección contra sobrecargas, generalmente realizada a base de disyuntores automáticos con disparadores térmicos o combinados.
La principal tarea que se enfrenta al elegir equipos para proteger consumidores y redes eléctricas es coordinar las características de los dispositivos de protección con las características de carga máxima (dependencia de la corriente permitida de la duración de su flujo) de varios consumidores y redes (alambres y cables). Para cada tipo específico de consumidor, se puede lograr el acuerdo más completo utilizando un determinado tipo de dispositivos de protección. En caso de acuerdo total, las características de corriente, voltaje y tiempo del dispositivo de protección en el gráfico son mayores y lo más cercanas posible a las características de carga del consumidor.
Ministerio de Educación y Ciencia de la Federación de Rusia
(FSBEI HPE ZabSU)
Departamento de Suministro de Energía Eléctrica
Prueba
Asunto: Sistemas de suministro de energía y redes eléctricas.
Realizado por: alumno del grupo EPs-10-1
Rogozinsky A.P.
Comprobado por: Shvets O.B.
Chitá 2013
Ministerio de Educación y Ciencia de la Federación de Rusia
Institución Presupuestaria del Estado Federal de Educación Profesional Superior
"UNIVERSIDAD ESTATAL DE TRANSBAIKAL"
(FSBEI HPE ZabSU)
Departamento de Suministro de Energía Eléctrica
EJERCICIO
para la prueba
En el curso “Sistemas de suministro de energía y redes eléctricas”
Al estudiante Rogozinsky A.P.
Sujeto
“Selección y ensayo de conductores y dispositivos de protección en redes eléctricas con tensiones hasta 1000 V”
Opción 301
Asignación de prueba.
Realizar una selección de los dispositivos de protección, sus parámetros, así como la marca y sección de los conductores ubicados en el local perteneciente a la zona clase P-IIa según el PUE.
La tensión de alimentación de la red de iluminación es U = 220 V, la tensión lineal de la red es U l = 380 V.
Método de tendido: conductores de redes de distribución – en tubos de acero; cable de la red de suministro (principal) en el suelo.
Los datos iniciales se muestran en la Tabla 1; El diagrama de la red eléctrica se muestra en la Figura 1.
tabla 1
|
Datos de cálculo de la red de iluminación. |
|||||
| Número de lámparas |
10 |
||||
| Potencia de una lámpara, W |
500 |
||||
|
Datos de diseño de la red de distribución de energía. |
|||||
| Números de motores eléctricos |
15,17,19 |
||||
|
Parámetros del motor eléctrico. |
|||||
| Número de motor |
Potencia nominal, kW |
Eficiencia |
¿Factor de potencia porque? |
Multiplicidad actual inicial, k i |
|
| M15 |
7 |
0,87 |
0,89 |
6,0 |
|
| M17 |
14 |
0,88 |
0,89 |
5,5 |
|
| M19 |
4,5 |
0,86 |
0,88 |
7,0 |
|
Figura 1 – Diagrama de red eléctrica
- Cálculo térmico de redes de iluminación.
De acuerdo con la cláusula 1.3.2 del PUE, “los conductores para cualquier propósito deben cumplir con los requisitos de calentamiento máximo permitido, teniendo en cuenta no solo los modos normales, sino también de postemergencia, así como los modos durante las reparaciones y la posible distribución desigual de Corrientes entre líneas, tramos de autobús, etc. .P. Al realizar pruebas de calefacción, se toma la corriente máxima de media hora, la mayor de las corrientes promedio de media hora de un elemento de red determinado.
Los siguientes tipos de redes eléctricas están sujetos a cálculos térmicos:
- Red de iluminación: una red que alimenta lámparas y enchufes;
Red de distribución de energía (derivaciones a motores eléctricos): red que suministra energía a receptores eléctricos;
Red troncal (suministro): una red desde un tablero de distribución, un punto de distribución o tableros de grupo.
- Definir la clase de zona:
- redes de iluminación en edificios residenciales y públicos, en locales comerciales, de servicios y domésticos, incluidas redes para receptores eléctricos domésticos y portátiles, así como redes en áreas con riesgo de incendio;
- Calculemos las corrientes de funcionamiento de las redes de iluminación.
¿Dónde está la potencia total de las lámparas?
Tensión de fase de línea.
Los dispositivos de protección se seleccionan de tal manera que la corriente nominal del cartucho fusible (para fusibles) o la corriente de los disparadores térmicos o electromagnéticos (para disyuntores) no sea menor (igual o ligeramente mayor que) la corriente de funcionamiento:La selección de dispositivos de protección se realiza según tablas de referencia.
Aceptamos para instalación un disyuntor tipo AE 2044 con disparador combinado. La corriente nominal del disparador combinado se obtiene de la condición: .
Aceptamos.
Corriente nominal del disyuntor.
Aceptamos alambre de cobre de grado fotovoltaico (con aislamiento de cloruro de polivinilo, bifilar, sección transversal 2x2 mm2. Al tender este alambre en un tubo de acero tenemos: = 23 A.
- Verificamos el cumplimiento de los parámetros seleccionados del disyuntor con la sección transversal de los núcleos de los cables según la condición: , tenemos:
Así, obtenemos, es decir condición (1 se cumple).
Verificamos el cumplimiento de los parámetros seleccionados del disyuntor con la sección transversal de los núcleos de los cables según la condición: , tenemos:
Por lo tanto, los parámetros AB aceptados corresponden a la sección transversal seleccionada de los núcleos de alambre.
- Cálculo térmico de la red de distribución de energía.
- Definir la clase de zona:
- Determinamos el tipo de protección requerido:
- Todas las redes están protegidas contra corrientes de cortocircuito.
- La sobrecarga de la red está protegida en los siguientes casos:
- redes de distribución de energía en empresas industriales, en edificios residenciales y públicos, locales comerciales - en los casos en que sea posible sobrecarga del mecanismo por razones tecnológicas o debido al modo de funcionamiento de la red.
- Determinamos las corrientes nominales y de arranque de motores eléctricos.
¿Dónde está la potencia nominal del motor, W;
- tensión de red lineal, V;
- factor de potencia del motor eléctrico;
- coeficiente de rendimiento (eficiencia) del motor eléctrico.
La corriente de arranque del motor eléctrico se calcula mediante la fórmula: ,
¿Dónde está el factor de multiplicidad de la corriente de arranque, determinado a partir de libros de referencia y datos de pasaporte del motor eléctrico?
Para motores eléctricos dados tenemos:
- motor M15
Motor M17:
Motor M19:
- Seleccionar los parámetros de los dispositivos de protección.
- Para protegernos contra corrientes de cortocircuito, utilizamos fusibles PR-2.
, donde está el coeficiente de lanzamiento. Aceptamos = 2.0.
- Motor M15 ().
.
Aceptamos = 45A.
Motor M17 ().
.
Aceptamos = 80 A.
Motor M19 ().
.
Aceptamos = 35 A.
- Para protegerse contra sobrecargas, aceptamos un relé térmico de arrancadores magnéticos PML: seleccionamos la corriente nominal del relé térmico en función de la condición:
- Motor M15 ().
- Motor M17 ().
Aceptamos (arranque PML 4220)
- Motor M19 ().
Aceptamos (arranque PML 2220)
- Seleccione la sección transversal de los núcleos conductores.
Aceptamos para la instalación alambre fotovoltaico con conductores de cobre, aislamiento de cloruro de polivinilo, tripolar, tendido en un tubo de acero.
- Motor M15 ().
Aceptamos cable fotovoltaico de 3x1,5 mm 2, sección transversal de 1,5 mm 2,
- Motor M17 ().
Aceptamos cable fotovoltaico de 3x5 mm 2, sección transversal de 5 mm 2,
- Motor M19 ().
Aceptamos cable fotovoltaico de 3x1,5 mm 2, sección transversal de 1,5 mm 2.
Verificamos la conformidad de los parámetros seleccionados de los dispositivos de protección con las secciones transversales de los núcleos conductores.
- Al proteger contra cortocircuitos, se debe cumplir la siguiente condición: .
- Motor M15 ().
- se cumple la condición.
- Motor M17 ().
- se cumple la condición.
- Motor M19 ().
- se cumple la condición.
- Al proteger contra sobrecargas, se debe cumplir la siguiente condición: .
Motor M15:
Aceptamos cable fotovoltaico 3x2, sección transversal 2 mm 2.
Motor M17:
- no se cumple la condición. Aumentamos la sección transversal del cable.
Aceptamos cable fotovoltaico 3x8, sección transversal 8 mm 2,.
Obtenemos: - se cumple la condición.
Motor M19:
- se cumple la condición.
- Cálculo térmico de redes de suministro (líneas eléctricas).
- Clase de zona.
- Determinamos el tipo de protección requerido.
- Por corrientes de cortocircuito.
No se requiere protección contra sobrecargas, ya que las líneas están ubicadas al aire libre.
La corriente de funcionamiento de la línea principal está determinada por la fórmula:
¿Dónde está la suma de las corrientes nominales de todos (n) motores eléctricos, A;
- la suma de las corrientes de funcionamiento de todas las (m) lámparas, A;
- coeficiente de demanda (cantidad adimensional teniendo en cuenta el funcionamiento simultáneo de motores eléctricos).
Al calcular la corriente de línea máxima, se tiene en cuenta la corriente de arranque del motor eléctrico más potente, mientras que su corriente nominal se excluye de la suma.
La corriente de línea máxima está determinada por la fórmula:
¿Dónde está la corriente de arranque del motor eléctrico más potente, A?
A.
- Seleccionamos los parámetros de los dispositivos de protección y verificamos su selectividad.
Donde.
Para protección contra cortocircuitos Aceptamos fusibles marca PR-2.
.
Aceptamos =80A.
Al elegir los dispositivos de protección de carreteras, se debe tener en cuenta su selectividad de acción, es decir, En caso de cortocircuito en la red, sólo debe responder el dispositivo de protección más cercano al lugar de la falla. Para ello es necesario cumplir la siguiente relación entre las corrientes de dos dispositivos de protección conectados en serie:
,
¿Dónde está la corriente nominal del fusible más cercano a la fuente de alimentación, A?
- corriente nominal del fusible contiguo al primero de la fuente de alimentación, A.
=80A.
= 80 A
, es decir. la condición no se cumple.
Por lo tanto, aceptamos = 160 A, entonces obtenemos que se cumple la condición.
- Seleccionamos la sección transversal de los núcleos de la línea eléctrica.
Aceptamos cable VRB 3x10, sección 10 mm 2,
- Verificamos la conformidad de los parámetros seleccionados de los dispositivos de protección con las secciones de los núcleos conductores:
Bibliografía:
- Normas para instalaciones eléctricas. 7ª ed.: Todas las secciones actuales de PUE-7. – Novosibirsk: Editorial de la Universidad de Siberia, 2005. – 512 p.
Neklepaev, B.N. Parte eléctrica de estaciones y subestaciones. Materiales de referencia para trabajos de curso y diseño de diplomas / B.N. Neklepaev, I.P. Kryuchkov - M.: Energoatomizdat, 1989. - 608 p.
Konovalov, L.L. Suministro eléctrico de empresas e instalaciones industriales / L.L. Konovalov, L.D. Rozhkov - M.: Energoatomizdat, 1989. - 528 p.
Selección y ensayo de conductores y dispositivos de protección en redes eléctricas con tensiones hasta 100V: método. instrucciones. / Desarrollado V.I.Peturov. – Chitá: ChitGU, 20069. – 24 p.