125006 (Конструирование электропривода), страница 3

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.

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

2. 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.

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

4. 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.

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

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

7. 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.