TINH CHON THIET BI DONG CAT VA BAO VE
41. QUA TRINILQUA DO KHI DONG CAT MACH DIEN
4.2. TINH CHON THIET BI DONG CẮT VÀ BẢO VỆ MẠCH ĐIỆN
4.2.1, Xác định dòng điện định mức của phụ tải
Chế độ định mức là chế độ mà các phụ tải đang làm việc ở trạng thái ổn dính Đối với thiết bị trêu thụ điền nói chúng, ta quan tam dén các thông số sau:
126
- Điện áp định mức ˆ Dòng điện định mức - Còng suất tiêu thụ định mức.
- Tần số lưới điện định mức.
Riêng đối với thiết bị dẫn động (động cơ, van...) thì chúng ta phải quan tâm đến công suất của tải mà thiết bị dẫn đông phải kéo.
Để tính toán lựa chọn thiết hị đóng cất và bảo vệ, ta phải dựa trên cơ sở dòng điện định tức của phụ tài. Cách tính dòng điện định mức như sau:
, . P `
đ) Đụi với phỳ( tắt ẽ chiờu: lạm = a (A) hoac 1,,, == (A)
đm
afr 2+ ve P, š U on
b) Đối với phụ tại l phá" lạ„ = —— (A) hoặc lựu = (A)
U gn - COSD Z
Trong đó:
Pạy là công suất định mức tiêu thụ điện (W);
LÍ ưa điện áp định mức của phụ tải (V).
cos@e là hệ số công suất. Đối với phụ tải thuần trở như bóng đèn sợi đốt, bếp điện, bàn là điện... thì cos@ = 1, còn đốt với thiết bị có cuộn dây hoặc tụ điện thì nói chung coso <<l.
Z là trở kháng của phu tai (Q)
Riêng đối với động cơ diện một pha thì trên nhần thường ghi công suất cơ P›- (công suất trên trục động cơ), niên ta phải tính dòng điện định mức theo công thức sau:
P, P;
am .COS @ ” Uy, Cosy. n
lạằ — (A)
Trong do:
P¡ là công suất tiêu thụ dién (W);
P; là công suất cơ (W):
Us, điện ấp định mức của động cơ (V).
©) Đối với phụ tại 3 pha:
La, = = T
V3 Uy. cos
Trong đó:
P, Ja cong suất tiêu thụ điện (W);
U điện áp dây định mức của lưới điện ba pha (V);
\27
cosg là hệ số công suất. Đối với phụ tải thuần trở thì cos@ = I, còn lại thì nói chung coso <<].
Riêng đối với động cơ điện ba pha, trên nhãn thường ghi công suất cơ P, mà
P P;
P, =— nén 1, Z————————— (A) T\ ⁄3.U ám -COS Q@. TỊ Trong đó:
- P; là công suất cơ (công suất trên trục động cơ) tính bằng \W;
- rị là hiệu suất (n << 1).
Chú ý: Một số động cơ điện người ta ghì đơn vị công suất là HP (sức ngựa) thì ta có thể
quy đổi như sau: IHP=736W.
4.2.2. Tính chọn cầu dao, cầu chì 4.2.2.1. Sơ đồ tính toán (sơ dé I day)
FI F2 Fì Fy-1 Fn
Pi P2 P3 Pa Pa
K: Cầu dao mạch chính.
F: Cầu chì mạch chính.
K¿, K¿... K, là các cầu đao nhánh.
F,, F¿... F„ là cầu chì mạch nhánh.
4.2.2.2. Xác định dòng điện tính toán của cầu chì 1. Đối với phụ tải thuần trở (bóng đèn vợi đốt, bếp điện, bàn là điện...).
Nếu cầu chì chỉ bảo về cho một phụ tải duy nhất (cầu chì mạch nhánh) và bỏ qua chế độ qua dé thi I, =Ty,,.
Nếu kể đến chế độ quá độ thì J, > Iy,,. Vi du: D6i vdi dén soi dét. day dét néng fam bằng Vôn-fơ-ram thì tại thời điểm mới bãt đầu đóng điện, nhiệt độ còn thấp nên điện trở của dõy túc cũn nhỏ (chỉ bằng cỡ ơ điện trở lỳc đốn sỏng). Vỡ vậy lỳc mới khởi đụng
128
đồng điện sẽ lớn gấp !3 lần dòng điện định mức nên nếu ta cứ bật tắt đèn sợi đốt nhiều lần trong thời pian ngắn thì đèn sợi đốt rât dễ bị đứt tóc.
- Nếu có nhiều phụ tải hoạt động không đồng thời thì I=k „5 l„„
i=l
k „ là hệ số tính đến sự hoạt động đồng thời của các thiết bị. Giá trị này phải cần cứ vào hiện trạng làm việc thực tế của các thiết bị trong mạng điện, ta khòng thể áp đặt một giá trị kinh nghiệm nào đẻ. tính toán cả.
Vẻ nguyên tác ka< |
Nêu các phụ tái đồng thời hoạt động (chỉ có một cầu dao chính, không có cầu đao nhánh) thì k„= I.
2. Đôi với động cơ điền Nếu cầu chì chỉ bảo vệ duy nhất cho một động cơ (cầu chì mạch nhánh) thì:
lạ = CO hea
Trong đó:
[,, 14 dong điện khởi động của động cơ, được tính như sau:
l„=k„„.ẽ nym dm
Ở đây k„„ là bội số dòng điện khởi động phụ thuộc vào từng loại đông cơ và phương pháp khởi động. Cụ thể:
Nếu áp dụng phương pháp mở máy trực tiếp và khi động cơ hoạt động không xảy ra
=(5 +7) lan. vor động cơ rô to đây quan thi kh, = (2 + 2,5) lan, dong co mot chiéu k,= (1,5 + 2) lan. Néu động cơ ở trong tình trạng đổi chiều quay đột ngội thì tại thời điểm đó dòng điện tăng cao (có thể lớn gấn 2 lần đòng điện mở máy) có thể làm dứt cầu chì. Vì vậy trong những trương trường hợp đảo chiều quay đột ngột thì đối với động cơ lồng sóc lấy k nium
hợp này ta phải tăng hệ số k„„ lên từ (1,5 + 2) lần so với trường hợp trên. Tuy nhiên nến áp dụng phương pháp mở máy gián tiếp thì dòng khởi động sẽ giảm nhiều so với phường pháp mở máy trực tiếp. Ví dụ ấp dụng phương pháp mờ máy sao-tam giác cho các động cơ lồng sóc đồng khởi động sẽ giảm được 3 lần (Xem chuang 5).
- k là hệ số Kinh nghiệm phụ thước vào chế độ khởi động (tai nang hay nhẹ) và thời gian khởi đóng của động cơ. Cụ thể:
+ Nêu động cơ khởi động nhẹ nhàng trong thời gian ngắn dưới JÔ giây và tần số khơi dang ít thì k =.2,9.
+ Nếu động cơ khởi đọng nặng nề, trong thời gian đài hơn [0 giấy và tần số khởi động
lớn thì k= 1,6 +2.
129
- Nếu cầu chì bảo vệ cho nhiều động cơ khởi động không đồng thời (cầu chi trong mach chính) thì đòng điện qua cầu chì sẽ lớn nhất tại thời điểm động cơ có dòng khởi động lớn nhất nhưng lại khởi động san cùng. Khi đó dòng điện thực tế chạy qua cầu chì sẽ là tổng
dòng điện định mức của tất cả các động cơ đã khởi động trước (gồm n-] động cơ) và dòng điện khởi động của động cơ được khởi động sau cùng (động cơ thứ n). Vậy dòng tính toán được xác định như sau:
n—) 3 lạ„; + ẽ,amax
la es,
k Trong đó:
+ Ð lạ n-] là tổng các đồng điện đính mức của t:. .a các động cơ trừ động cơ có dòng
điện khởi động lớn nhất.
+ ],„max là dòng điện khởi động lớn nhất của một động cơ trong số n động cơ.
Ngoài ra công thức (*) có thể được viết đưới dạng khác như sau:
n-] n-l
Des + Kam . lạm max Vani + Lon max + (mm ~ 1). lụ,„ max
l= i=l — i=l
it k _ k =
> làm; + (K asa “1 ). lự„ max
— =f
k Trong do:
+ Dom, là tổng dòng điện định mức của tất cả các động cơ, TL
I=]
+ l¿„„.„ là dòng điện định mức lớn nhất trong số các động cơ trên.
- Nếu cầu chì bảo vệ cho nhiều động cơ khởi động đồng thời (trường hợp này xảy ra khi trong mạch khỏng có cầu dao nhánh hoặc các cầu dao nhánh K,, K¿... K, đã đóng trước, còn
S i kd
cầu đao chính đóng sau cùng). Vậy dòng tính toán được xác dinh nhu sau: I,,= ==—
, ny
O day 1,4 14 téng 141 cả các dòng điện khởi động của các động cơ.
¡=Í
Ta nhận thấy trong trường hop này dong diện tính toán sẽ rất lớn, đễ làm hư hỏng đường dây và thiết bị đóng cắt. Vì vậy trong thực tế người ta tránh để. các động cơ khởi động đồng thời.
130
4.2.2.3. Tinh chon cau chi a) Tinh duong kinh day chảy
Sau khi tính được dòng điện tính toán ta phải kiểm tra xem nếu dong điện tính toán nhỏ hơn đòng điện định mức của động cơ thì phải chọn dòng điện tính toán là đòng điện định mức của động cơ . Dây chảy có thể chọn vật liệu đồng hoặc chì và được tính theo công thức sau:
2 —
- Đối với dây chảy bằng chì đụy= he = 0,215. dt? (mm)
fee oa : I 2 2y.
- Đối với dây chảy bằng đồng d= li = 0,054. ¥1,° (mm)
b) Chon cau ch?
Điều kiện lựa chọn:
>
Fam cầu chì “ Ty
am cấu chỉ Un puén
Trong đó:
lạm cáuca là đồng điện định mức của cầu chì;
Ly cáo cạị là điện ấp định mức của cầu chì (điện áp cách điện an toàn giữa dây chảy với vỏ cách điện của cầu chì).
c) Tinh chon cau duo
Trong thực tế, các cầu đao ngoài nhiệm vu đóng cắt còn bố trí cá. dây chảy để bảo vệ ngắn mạch. Việc tính toán đáy chảy chúng ta phải quan tam dén ca gia trị dòng khởi động như đã trình bày trên. Tuy nhiên, giá trị dòng khởi động chỉ tồn tại trong thời gian ngăn, chưa đủ điều kiên để phá hỏng cầu dao nên khi lựa chọn cầu đao chúng ta không cần quan tâm đến dòng khởi động mà chỉ quan tầm đến dòng điện định mức của phụ tải. Điều kiện lựa chọn cầu dao như sau:
”
Lan cầu dao 7 Lụ — ku lạm;
rst
Ua cau dao 2 nguân
Bài tập vidu J.
Tính chọn cầu chì bảo vệ cho động cơ máy bơm nước, mã hiệu như sau:
131
ĐỘNG CƠ DỊ BỘ BA PHA 3K132 S2 ASY: 220/ 380 |v] - 18,2 /10,5 |AJ
P.55 kW_ f: 5OHz cose =0,91 n= 87,5%
n: 2890 vòng / phút
Biét rang động cơ này hoạt động ở lưới điện ba pha 380 V.
Bài giải:
Động cơ này hoại động ở lưới điền ba pha 38Ó V nên các cuộn dây của động cơ được đấu hình sao. Dòng điện định mức của động cơ là 10,5 A.
Theo yêu cầu của bài toán, động cơ làm nhiệm vụ kéo máy bơm nước nên thời gian khởi động ngắn (cỡ vài giây), chế đó khởi động nhẹ nhàng. Áp dụng công thức (*) ta có:
I = lựa Kem mm la _>: 10.5 m
k k
Dòng điện này lớn hơn dòng định mức, vậy ta chọn trị số này đề tính toán dày chảy.
Chọn dây chảy bằng đồng, ta có đường kính dãy chảy là:
24y2
ác, = 3165” - 0 28mm 6400
Hoặc tính theo công thức đc, =0, 054. 4/1,,7 = 0,48mm.
= 26,25 (A)
Bài tập ví dụ 2.
Một động cơ máy trộn bê tống có mã hiệu như sáu:
_ DONG CO DI BG BA PHA 3K360 L2 ASY: 380/ 660 [V| - 34 /19,6 fA]
P.185 kW_ f: 50Hz cosp =0,93 n= 89%
n: 2940 vong / phut
132
Hãy tính chọn cầu chì bảo vệ cho động cơ trên trong 2 trường hợp:
- Mở máy trực tiếp - Mở máy sao tam giác - Hãy rút ra nhận xét
Biết rằng động cơ này hoạt động ở lưới điện ba pha 380 V,
Bài giải.
œ) Trường hợp 1: Déng ca me may trực Hếp
Khi ấp dụng biện pháp mở máy trực tiếp ở điện áp ba pha 380 V, các cuộn dây của động cơ được đấu hình tam giác. Dòng điện định mức của động cơ tương ứng ở chế độ các cuộn dây đấu hình tam giác là 34 A.
Theo yêu cầu của bài toán, động cơ làm nhiệm vụ kéo máy trộn bé tông nên thời gian khởi động tương đối dài, chế độ khởi đông nặng tai. Tra bang 3-2 ta có bội số đồng khởi động k„„= 7. Áp dụng công thức (*) ta có:
lạ, =f = Kom Tym _ 7. J4_ 148,75 (A) ——
k ce k L6
x
3
Ta có l„ > l¿„. vậy ta chọn trị số này để tính toán dây chảy.
Chọn dây chảy bằng đỏng, ta có đường kính đây chay là:
dou = (148.75) _ 6400 ˆ {,5ram b) Trường hợp 2: Động cơ mở máy sao- tam giác
Áp dụng biện pháp mở máy sao tam giác đồng điện mở máy sẽ giảm được 3 lần (do khí bát đầu mở máy các cuộn dây được đầu hình sao sau đó mới chuyển sang đấu tam giác - Xem chương 5).
K pam . Khi đó dòng khởi động là: I,„ = = = = 79,3(A)
. I 9.3
Dòng điện tính toán là: I„ = `” = <= = 49,6 (A)
'
Trị số dũng điện ù„ lớn hơn dũng định mức, vậy ta chọn trị số này để tớnh toỏn dõy chảy Chon day chây bằng đồng, ta có đường kính dây chảy là:
_ ,{(49,6)"
Cu= = 0,727 mm
6400
133
©) Nhận xé!
Khởi đóng động cơ bằng phương pháp gián tiếp xẽ giảm được dòng điện khởi động, vì vậy đường kính dây chảy nhỏ hơn,
Bài táp ví dụ 3 Một trạm bơm nước có ba động cơ mã hiệu như sau:
Đậng cơ M,