Опасные и вредные производственные факторы при холодной обработке металлов

.

 

Величина внешнего индуктивного сопротивления Х_п петли "фаза – ноль" зависит от длины этой петли, то есть от длины фазового L_ф и нулевого L_н проводников, а также удельного внешнего индуктивного сопротивления х_п:

Х_п = х_п · (L_ф + L_н).                                                                        (10)

Величину удельного внешнего индуктивного сопротивления х_п в практических расчётах принимают равной 0,6 Ом/км.

 

Пример

 

Рассчитать систему  защитного зануления для трёхфазной четырёхпроводной линии напряжением 380/220 В, питающей асинхронный электродвигатель 4А132М2 (частота вращения n = 3000 мин^-1).

Дано: источник тока – трансформатор мощностью 630 кВ·А с номинальным напряжением обмоток 6/10 кВ и схемой соединения обмоток λ (звезда).

Фазный провод – медный, Æ 8 мм, сечение S_ф = 50,27 мм², длина L_ф = 100 м = 0,1 км.

Нулевой провод – стальной с сечением 4´40 мм, S_н = 160 мм², длина L_н = 50 м = 0,05 км.

 

Решение

 

Надёжность и быстродействие системы защитного зануления определяется правильным выбором плавкой вставки предохранителя, что определяется расчётом значения номинального тока и соблюдением условия (1)

I_к.з ≥ 3 .

1. Для нахождения номинального тока рассчитываются номинальный ток электродвигателя по зависимости (4) и значение пускового тока электродвигателя по зависимости (3).

По прил. 2 для двигателя типа 4А132М2 принимается

N = 10 квт, cos φ = 0,9, I_пус/I_н = β = 7,5.

Следовательно,

= 16,88 А.

 

Пусковой ток электродвигателя

= · β = 16,88 · 7,5 = 126,6 А.

 

Значение номинального тока плавкой вставки

= = 63,3 А.

 

По зависимости (1) определяется ожидаемое значение тока короткого замыкания

I_к.з ≥ 3 = 3 · 63,3 = 189,9 А.

 

2. Проверим условие обеспечения отключающей способности защитного зануления по зависимости (5). Для этого определяются значения сопротивления трансформатора Z_т и сопротивления петли "фаза – ноль" Z_п.

Сопротивление трансформатора Z_т принимается по прил. 3. Для трансформатора с мощностью 630 кВ·А

Z_т = 0,129 Ом.

 

3. По прил. 4. определяются активные и индуктивные сопротивления проводников для расчёта сопротивления Z_п.

Для фазного провода рассчитывается только активное сопротивление по зависимости (7)

= = 0,036 Ом.

Так как значениями индуктивных сопротивлений медных проводников пренебрегают, то

Х_ф = 0 Ом.

Для нулевого провода активное R_н и внутреннее индуктивное Х_н сопротивления рассчитываются по зависимости (8). Для этого по прил. 4 задаются значениями удельного активного r_ω и удельного внутреннего индуктивного х_ω сопротивлений, которые зависят от плотности тока d (9).

Плотность тока d нулевого провода

 = 1,19 » 1,5 А/мм².

R_н = r_ω · L_н = 1,81 × 0,05 = 0,0905 Ом.

Х_н = х_ω · L_н = 1,09 × 0,05 = 0,0545 Ом.

 

4. По зависимости (10) рассчитывается внешнее индуктивное сопротивление петли "фаза – ноль" Х_п. Удельное внешнее индуктивное сопротивление х_п принимается равным 0,6 Ом/км. Тогда

Х_п = х_п · (L_ф + L_н) = 0,6 · (0,1 + 0,05) = 0,09 Ом.

 

5. По зависимости (6) рассчитывается значение сопротивления петли "фаза – ноль"

=

       = = 0,647 Ом.

 

6. По зависимости (5) рассчитается сила тока короткого замыкания

= » 550,7 А.

 

7. Проверяется условие надёжного срабатывания защиты:

I_к.з ≥ 3

550,7 > 3 · 63,3.

550,7 > 189,9.

Ток I_к.з более чем в 3 раза превышает номинальный ток плавкой вставки.

8. По рассчитанному значению номинального тока I_н = 63,3 А в прил. 1 находится ближайшее значение из рядов номинальных токов стандартных предохранителей, равное 60 А.

Итак, принимается предохранитель серии ПН2-100 с номинальным током 60 А.

 

ЗАДАНИЕ ДЛЯ РАСЧЁТА ЗАЩИТНОГО ЗАНУЛЕНИЯ

 

Рассчитать систему  защитного зануления для трёхфазной четырёхпроводной линии напряжением 380/220 В, питающей асинхронный электродвигатель.

Источник тока – трансформатор  с мощностью N (кВ·А), номинальным напряжением обмоток 6/10 кВ и схемой соединения обмоток λ (звезда).

Материал фазного провода  – медь, материал нулевого провода – сталь.

Исходные данные для  решения задачи представлены в прил. 5.

 

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ  ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Безопасная эксплуатация электроустановок: справ. пособие / под общ. ред. Е. Н. Татарова. – Н. Новгород: Вента-2, 1999. – 160 с.

2. ГОСТ 12.1.030-81 Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление.

3. ГОСТ Р МЭК 61140-2000. Защита от поражения электрическим током. Общие положения по безопасности, обеспечиваемой электрооборудованием и электроустановками в их взаимосвязи.

4. Долин, П. А. Элекробезопасность. Задачник: учеб. пособие / П. А. Долин, В. Т. Медведев, В. В. Корочков. – М.: Гардарики, 2003. – 213 с.

5. Защитное заземление и защитное зануление электроустановок: справочник / В. Д. Маньков, С. Ф. Заграничный. – М.: Политехника, 2006 – 440 с.

6. Иванов, Е. А. Безопасность электроустановок и систем автоматики: учеб. пособие для студентов / Е. А. Иванов, В. Л. Галка, К. Р. Малаян. – СПб.: ЭЛМОР, 2003. – 381 с.

7. Кудрин, Б. И. Электроснабжение промышленных предприятий: учеб. для вузов. – М.: Интермет инжиниринг, 2007. – 670 с.

8. Охрана труда: Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок: ПОТ РМ 016-2001, РД 153-34.0-03.150-00: правила вводятся в действие с 1 июля 2001 г. – М.: Инфра-М, 2005. – 152 с.

9. Правила устройства электроустановок. Сборник нормативных документов. – 7-е изд. – М.: Энас, 2006. – 552 с.

10. Электротехнический справочник. В 4 т. Т. 2. Электротехнические изделия и устройства / под общ. ред. В. Г. Герасимова. – М.: Издательство МЭИ, 2003. – 518 с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЯ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 1

 

Значения I_н стандартных предохранителей

для сетей напряжением 220 и 380 В

 

Тип предохранителя	Номинальный ток плавкой вставки, А	Тип предохранителя	Номинальный ток плавкой вставки, А
НПИ 15	6; 10; 15	ПН2-400	200; 250; 300; 350; 400
НПН60М	20; 25; 35; 45; 60	ПН2-600	300; 400; 500; 600
ПН2-100	30; 40; 50; 60; 80; 100	ПН2-1000	500; 600; 750; 800; 1000
ПН2-250	80; 100; 120; 150; 200; 250

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 2

Технические данные двигателей серии 4А

Тип	Мощность, кВт	cos φ		Тип	Мощность, кВт	cos φ
частота вращения 3000 мин–1
4А71В2	1,1	0,87	5,5	4А132М2	10	0,9	7,5
4А80А2	1,5	0,85	6,5	4А1602	15	0,91	7,5
4А80В2	2,2	0,87	6,5	4А160М2	18,5	0,92	7,5
4А100L2	3	0,88	6,5	4А180S2	22	0,91	7,5
4А1002	4	0,89	6,5	4А200М2	30	0,9	7,5
4А100L2	5,5	0,89	7,5	4А220L2	37	0,89	7,5
4А112М2	7,5	0,88	7,5	4А225М2	45	0,9	7,5
частота вращения 1500 мин–1
4А71В4У3	0,75	0,75	4,5	4А132М4У3	11	0,87	7,5
4А80А4У3	1,1	0,81	5,0	4А180S4У3	22	0,9	7
4А90L4У3	2,2	0,83	5	4А200М4У3	37	0,9	7
4А100S4У3	3	0,83	6,5	4А200L4У3	45	0,9	7
4А132S4У3	7,5	0,86	7,5	4А232М4У3	55	0,9	7
частота вращения 1000 мин–1
4А71А6У3	0,37	0,69	4	4А132М6У3	7,5	0,81	7
4А80А6У3	0,75	0,74	4	4А160S6У3	11	0,86	6
4А90L6У3	1,5	0,74	5,5	4А160М6У3	15	0,87	6
4А100L6У3	2,2	0,73	5,5	4А180М6У3	18,5	0,87	6
4А132S6У3	5,5	0,8	7	4А200М6У3	22	0,9	6,5

 

 

 

 

 

Приложение 3

 

Приближенные значения расчётных полных сопротивлений Z_т, Ом,

обмоток масляных трёхфазных трансформаторов

 

Мощность трансформатора, кВ·А	Номинальное напряжение обмоток высшего напряжения, кВ	Схема соединения обмоток
		Звезда λ	Треугольник Δ
25	6 – 10	3,110	0,906
40	6 – 10	1,949	0,562
63	6 – 10 20 – 35	1,237 1,136	0,360 0,407
100	6 – 10 20 – 35	0,799 0,764	0,226 0,327
160	6 – 10 20 – 35	0,487 0,478	0,141 0,203
250	6 – 10 20 – 35	0,312 0,305	0,09 0,130
400	6 – 10 20 – 35	0,195 0,191	0,056 –
630	6 – 10 20 – 35	0,129 0,121	0,042 –
1000	6 – 10 20 – 35	0,081 0,077	0,027 0,032
1600	6 – 10 20 – 35	0,054 0,051	0,017 0,020

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 4

 

Удельные активные r_w и удельные индуктивные х_ω

сопротивления стальных проводников (Ом/км)

 

Размер или диаметр сечения, мм	Площадь сечения, мм2	rw	хω	rw	хω	rw	хω	rw	хω
		при ожидаемой плотности  тока d, А/мм2
		0,5		1,0		1,5		2,0
Полоса прямоугольного сечения
20´4	80	5,24	3,14	4,20	2,52	3,48	2,09	2,97	1,78
30´4	120	3,66	2,20	2,91	1,75	2,38	1,43	2,04	1,22
30´5	150	3,38	2,03	2,65	1,54	2,08	1,25	–	–
40´4	160	2,80	1,68	2,24	1,34	1,81	1,09	1,54	0,92
50´4	200	2,28	1,37	1,79	1,07	1,45	0,87	1,24	0,74
50´5	250	2,10	1,26	1,60	0,96	1,28	0,77	–	–
60´4	240	3,83	2,03	2,56	1,54	2,08	1,25	–	–
60´5	300	1,77	1,06	1,34	0,80	1,08	0,65	–	–
Проводник круглого сечения
5	19,63	17,0	10,2	14,4	8,65	12,4	7,45	10,7	6,4
6	28,27	13,7	8,20	11,2	6,70	9,40	5,65	8,0	4,8
8	50,27	9,60	5,75	7,50	4,50	6,40	3,84	5,3	3,2
10	78,54	7,20	4,32	5,40	3,24	4,20	2,52	–	–
12	113,1	5,60	3,36	4,00	2,40	–	–	–	–
14	150,9	4,55	2,73	3,20	1,92	–	–	–	–
16	201,1	3,72	2,23	2,7	1,6	–	–	–	–