Конструирование электропривода

VI, VII - пульт с горизонтальным столом для работы стоя;

VIII - пульт с наклонным столом и горизонтальной приставкой для

работы стоя;

IX - пульт с горизонтальным столом и горизонтальной приставкой для работы стоя;

X - пульт навесной;

XI - вставка угловая напольная.

В промышленности находит применение и новая серия пультов из модульных объемов, которая имеет лучший эстетический вид, дает возможность из ограниченного количества модулей набирать более 60 различных видов пультов. В пульт-стойку устанавливается поворотная рама с встраиваемыми каркасами.

Конструкции пятого порядка. Отдельные функциональные устройства

- реакторы);

управления электроприводами объединяются в комплектное устройство, собранное в единый крупноблочный щит.

Из рам и каркасов собираются открытые щиты, из шкафов управления - защищенные, из ящиков - многоящичные щиты.

При длине щита более 4 м щит изготавливается виде отдельных секций, максимальная длина которых до 4 м.

1.5. Выбор сечений и типов проводов и шин. Конструирование электрического монтажа

Выбор сечений проводов производится по допустимому нагреву по таблице 1.5 и условиям их механической прочности.

При выборе по нагреву для проводов с резиновой или пластмассовой изоляцией применяется условие при котором нагрев жил не должен превышать, как правило, +65 при окружающей температуре воздуха 25.

В качестве расчетной токовой нагрузки для проверки сечения проводников по нагреву следует принимать токовую нагрузку, приведенную к продолжительному режиму.

При этом для медных проводников сечением до 6 мм токовые нагрузки принимаются, как для установок с продолжительным режимом работы. Для сечений более 10 мм при кратковременном, повторно-кратковременном и тому подобных режимах работы электроприемников токовые нагрузки принимаются путем умножения на коэффициент 0.875/, где ПВ - продолжительность включения, выраженная в относительных единицах. При длительности включения более 4 мин, а также при перерывах недостаточной длительности

между включениями наибольшие допустимые токовые нагрузки следует определять, как для установок с продолжительным режимом работы.

При отклонении температуры окружающего воздуха от +25 токовые

нагрузки принимаются с учетом поправочного коэффициента (таблица 1.6).

Таблица 1.5.

При выборе сечения проводов необходимо также учитывать допустимые

падения напряжения в проводах. Так, для цепей измерения напряжения они не должны превышать - 1.5%, для цепей питания - 3%, для цепей оперативноготока - 10%. Завышение сечения провода, особенно в устройствах с бесконтактными полупроводниками и интегральными элементами, может привести к возникновению паразитных емкостных связей.

Таблица 1.6. Поправочный коэффициент.

По условиям механической прочности медные жилы кабелей и проводов, непосредственно присоединяемые к винтовым зажимам аппаратов и приборов способом образования кольца из жилы, должны иметь сечения не менее 1.5 мм,

для неответственных цепей - не менее 1 мм. К аппаратам, имеющим втычное подсоединение прямой жилой провода, допускается монтаж сечением до 0.75 мм. Присоединение к винтовым зажимам проводов и кабелей сечением менее 0.75 мм допускается только с помощью наконечников, обжимающих провод по изоляции.

Для НКУ с бесконтактной электронной аппаратурой, где соединения выполняются пайкой или с помощью наконечников, монтаж может выполняться многожильным медным проводом сечением до 0.35 мм. Монтаж электронных блоков допускается выполнять проводом до 0.2 мм.

Электрический монтаж в НКУ может быть выполнен одним из следующих способов:

- панельный - одножильным проводом с раскладкой виде плоского жгута, закрепленного скобами к панели;

- объемный - пучками многожильных проводов, связанных в жгуты, закрепленные скобами к металлоконструкции;

- с прокладкой в коробках или клицах;

- свободный - хаотичный монтаж проводов между аппаратами и блоками (Х-монтаж);

- шинами.

При жгутовом монтаже провода укладываются в пучки и связываются перешивалками.

Выбор сечений шин по нагреву длительной токовой нагрузкой производится из расчета допустимой температуры их нагрева до +70 при

температуре окружающего воздуха +25. За длительную токовую нагрузку при выборе шин выводных цепей, сборных шин полупроводниковых преобразовательных устройств принимаются номинальное значение выпрямленного тока, а для релейно-контакторных устройств - значение тока коммутационного аппарата, установленного в данной цепи.

Нагрузки приведены для шин прямоугольного сечения, расположенных на ребро. При расположении их плашмя токовые нагрузки должны быть уменьшены на 5% для шин шириной до 60 мм и на 8% для шин шириной более 60 мм.

Устойчивость шин к динамическим воздействиям токов короткого замыкания оказывает влияние на прочность конструкции, выбор расстояний между шинами, их взаимное расположение и способ механического крепления.

В комплектных устройствах напряжением до 1000 В из-за небольшой

длительности токов короткого замыкания расчет шин на термическую стойкость не производится.

Расчет шин на электродинамическую стойкость должен производится из условий, что максимальные механические напряжения в медных шинах не будут превосходить 140 МПа.

Расчет однополостных медных шин производится по формулам. От взаимодействия токов короткого замыкания между фазами усилие в шине, Н,

,

где l - длина пролета шин между точками их опоры, м; a - расстояние между осями фаз, м; - ударный ток трехфазного короткого замыкания.

Максимальный изгибающий момент шины, ,

.

Напряжение в материале шин, Па,

,

где W - момент сопротивления шин, равный для прямоугольного сечения, м:

.

Максимально допустимая длина пролета для медных шин, м

.

Динамическое усилие, возникающее в шинах при токах короткого замыкания, передается на изоляторы, которые также должны быть рассчитаны на это усилие.

В соответствии с ПУЭ допустимое усилие на изоляторы должно

составлять не более 60% разрушающей нагрузки изолятора, которая задается в

ГОСТ или ТУ на тот или иной изолятор. Обычно применяются как стандартные фарфоровые изоляторы, армированные крепежными болтами или резьбовыми втулками, так и специальные прессованные из пластмассы.

При конструировании шинных сборок на номинальные токи свыше 1600 А должны быть предусмотрены меры, обеспечивающие наименьшие индуктивные сопротивления (например, путем спаривания фаз) и наименьшие потери энергии (например, путем исключения замкнутых магнитных контуров).

Присоединение шин прямоугольного сечения к электрическим аппаратам должно производиться в соответствии со следующими требованиями.

а) Медные шины при малых токах как к плоским, так и к стержневым резьбовым контактным выводам аппаратов должны присоединяться непосредственно.

б) Ширина шины в месте присоединения к плоскому выводу аппаратов должна быть не менее ширины этого вывода, а при присоединении к стержневому выводу - не менее двойного диаметра стержня.

в) Шины прямоугольного сечения при присоединении к стержневому выводу аппарата зажимаются между двумя медными или латунными гайками.

г) Установившиеся температуры нагрева контактных соединений зажимов с внешними проводниками из меди, алюминия и их сплавов при номинальном режиме не должны превышать +95. При применении покрытия контактной поверхности кадмием, оловом, никелем или цинкооловянистым сплавом допускается повышение температуры на +10. При протекании токов короткого замыкания температура нагрева не должна превышать 200 у соединений алюминиевых проводников с медными и 300 у соединений медных проводников.

д) Электрическое сопротивление контактного соединения после сборки на длине нахлестки должно составлять не более 1.2 от сопротивления целого проводника той же длины.

е) Контактное давление, определяемое расчетом, должно быть не менее 10 МПа.

ж) При токах более 400 А плоские зажимы рекомендуется выполнять не менее чем с двумя отверстиями под болты.

Сварные соединения шин обладают малым электрическим переходным сопротивлением контакта, устойчивостью электрических и механических характеристик, устойчивостью к электродинамическим и термическим воздействиям токов короткого замыкания. Сварные соединения не требуют какого-либо обслуживания в процессе эксплуатации, уменьшают расход цветных металлов. Однако сварные соединения не позволяют создать разборных конструкций, т. е. перевести изготовление НКУ на поток, сложны в оперативном демонтаже силовой ошиновки на объекте.

Шины незначительных длин не должны закрепляться наглухо, так как под действием изменения температуры окружающей среды, токов нагрузки и токов короткого замыкания происходит изменение длины шин, поэтому они должны иметь некоторую степень свободы для возможного перемещения вдоль трассы ошиновки.

В шинодержателях, применяемых в установках при переменных токах

более 1000 А, необходимо использование болтов и крепящих деталей из немагнитных материалов.

Шины должны окрашиваться в отличительные цвета фаз и полюсов. При переменном токе фаза А окрашивается в желтый цвет, фаза В - в зеленый, фаза С - в красный, нулевая шина - в фиолетовый. При постоянном токе положительная шина окрашивается в красный цвет, а отрицательная - в синий цвет. Шины переменного тока должны располагаться в следующей последовательности: фаза

А - слева, фаза В - посередине, фаза С - справа, если смотреть со стороны обслуживания ошиновки. Окраску шин следует производить термостойкими красками, выдерживающими температуру нагрева шин +70.

Материал шин: медных - медь голая мягкая или твердая марки МГМ или МГТ, сортамент по ГОСТ 434-78; алюминиевых - алюминий марки АДО и алюминиевый сплав марки АДЗ1, сортамент по ГОСТ 15176-70.

Силовой монтаж внутри преобразовательных устройств рекомендуется

выполнять медными шинами.

1.6. Конструирование НКУ

1.6.1. Обеспечение теплового режима

В защищенных НКУ установленная внутри оболочки аппаратура выделяет значительное количество тепла, которое может нарушать тепловой режим устройства.

Перенос тепловой энергии от одной части НКУ в другую ее часть или в окружающую среду называют теплообменом. Теплообмен осуществляется теплопроводностью (кондукцией), конвекцией и излучением. В реальных условиях все эти три способа переноса энергии существуют одновременно и в совокупности определяют тепловой режим устройства.

Относительно точный расчет теплового режима возможен только для простых устройств; для сложных НКУ с большим количеством источников тепла, расположенных в различных точках оболочки, расчет носит оценочный характер, необходимый для установления исходных параметров конструкции.

При нормальных климатических условиях и при естественном охлаждении от наружных поверхностей оболочки конвекцией отводится более 80% тепла, приблизительно 10% излучением и 10% теплопроводностью.

По тепловому режиму НКУ можно разделить на теплонагруженные и нетеплонагруженные. Оценка тепловой нагруженности проводится по тепловому потоку, проходящему через единицу поверхности. Нагрузка до 0.05 характеризует малую нагрузку, свыше 0.05- большую.

Системы охлаждения по физическому состоянию охлаждающей среды могут быть:

естественно-воздушные……………….…….…………

принудительно-воздушные…………………………….…...

жидкостные…………………………………………….…

испарительные…………..…………………………

Превышение температуры внутри оболочки над температурой окружающей среды не должно нарушать работоспособность установленной аппаратуры.

Ориентировочно в устройствах с малой тепловой нагрузкой при естественной конвекции такое превышение допускается: до 30 - в НКУ с релейно-контакторной аппаратурой и до 20 - в устройствах с бесконтактными элементами.

Для обеспечения теплоотвода с помощью естественного охлаждения конструкция должна отвечать следующим требованиям:

а) Обеспечивать хорошее обтекание холодным воздухом всех элементов, особенно теплонагруженных.

б) Теплонагруженные элементы должны располагаться ближе к стенкам.

в) Теплочувствительные элементы должны быть защищены от обтекания нагретым воздухом.

г) От воздействия лучистой энергии теплочувствительные элементы должны защищаться экранами.

д) Теплонагруженные блоки, аппараты, приборы должны отстоять от основания и стенок оболочки и друг от друга не менее чем на 20 мм для

свободного протекания воздушных потоков.

е) Теплонагруженные элементы должны иметь хорошие тепловые контакты с несущими узлами конструкции.

Жалюзи в вертикальных, нижних и боковых частях оболочки способны отвести до 60-80% выделяемого тепла. Коэффициент перфорации (отношение площади перфораций к площади кожуха) не должен быть меньше 20%. В верхней части оболочки в крышке часто делают окно, занимающее до 70% всей

площади верхней поверхности. Окно закрывают крышкой, оставляя зазор 10 мм.

Условия охлаждения НКУ, расположенных в оболочках со степенью защиты IP 54 на 25-30% хуже, чем в оболочках IP 22.

Системы охлаждения принудительной вентиляцией делятся на приточные и вытяжные. Приточные системы позволяют создать хороший воздушный напор, но не всегда удается избежать аэродинамических теней и застойных зон. Вытяжная система значительно улучшает равномерность обтекания воздухом всех элементов, однако здесь вентилятор работает в неблагоприятных условиях, для такой системы требуются более мощные (на 30-45%) вентиляторы. Необходимо учитывать, что при значительных скоростях воздуха (выше 12 м/c) в вентиляционных каналах возникают шумы, которые создают ненормальные условия для работы обслуживающего персонала. Стремление уменьшить эти шумы до 65-75дБ на расстоянии 1 м заставляет снизить скорость потока до 8 м/с.

1.6.2. Экранирование и заземление

Устойчивость работы любой бесконтактной схемы управления зависит от паразитных монтажных связей, которые могут возникнуть при неудачном расположении элементов и соединяющих их проводников. Паразитная генерация может возникнуть в очень широком спектре частот: от единиц герц до нескольких мегагерц, что затрудняет борьбу с ней. Причиной низкочастотных колебаний являются паразитные утечки в конденсаторах, блуждающие токи в конструкциях, токи, возникающие под действием нескомпенсированных магнитных полей, и т. д.

Паразитные наводки разделяют на электромагнитные, электростатические и кондуктивные.

Электромагнитные наводки возникают из-за протекания тока по проводам и катушкам индуктивности; электростатические вызываются

электростатическими полями, создаваемыми паразитными емкостями или разностью потенциалов между различными близкорасположенными элементами;

кондуктивные возникают из-за наличия общей нагрузки полезного и наводимого сигналов.

Для устранения влияния паразитных наводок рекомендуется применять конструктивные меры, показанные ниже. Каждый электронный узел (ячейка, блок, кассета), подверженный опасности наводок, должен иметь только одно соединение с шиной заземления. Провода, по которым проходят импульсные сигналы с крутыми фронтами или сигналы от источников с большим внутренним сопротивлением, должны быть экранированными.

Для уменьшения помех частотой свыше 1 кГц экраны проводов заземляются с двух концов, при частотах ниже 1 кГц - с одного конца, со стороны источника сигнала.

Если устройство управления, например регулятор электропривода, состоит из нескольких блоков, кассет, то провода между ними, по которым проходят сигнальные цепи, цепи обратной связи, должны быть объединены в один жгут или кабель. Благодаря этому токи, протекающие в прямом и обратном направлениях, будут скомпенсированы и их результирующее магнитное поле будет нулевым. Провода от переменного источника питания должны быть переплетены. Несущие конструкции должны быть соединены с общей шиной заземления, но не должны служить сами такой шиной. Шина заземления должна

быть изолирована от металлических частей конструкции и проходить через всю конструкцию. Электрическое сопротивление переходных контактов между соединенными частями конструкции должно быть не менее , а общее сопротивление на любом участке конструкции от одной до другой точки соединения не должно превышать .

1.6.4. Уплотнение оболочек

Для обеспечения требуемой степени защиты оболочек используют

следующие способы уплотнения:

Уплотнение без резинового шнура……………………………Для IP 34

Уплотнение на плоскость…………………………………...…Для IP 41

Уплотнение на нож……………………………………………..Для IP 54

Уплотнение лабиринтное………………………………………Для IP 54

1.6.5. Установка аппаратуры

Релейно-контакторные аппараты, полупроводниковые приборы и

интегральные компоненты устанавливаются следующими способами: на изоляционных плитах; на металлических перфоплитах; на рейках; в блочных конструкциях.

Силовые полупроводниковые приборы (при сборке их в панельные блоки) и релейно-контакторные аппараты с задним присоединением электрического монтажа устанавливаются на изоляционных плитах. По шаблонам в плитах сверлятся и фрезеруются установочные отверстия.

Такой способ монтажа аппаратуры используется в НКУ с двусторонним обслуживанием.

В навесных шкафах, пультах и НКУ одностороннего обслуживания с панельными блоками используется способ установки аппаратуры на перфоплитах.

Аппараты переднего присоединения монтируются на перфорированных покрытиях металлических плит с помощью плавающих гаек.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5