ИНЖИНИРИНГ ЗЛЕКТРОПРИВОДОВ

Использование параметрических рядов номинальных параметров при выборе электрооборудования

Рассмотрим принципы построения и параметрические ряды номинальных параметров силового электрооборудования электропривода. Это поможет про­ектанту ориентироваться и выбирать по каталожно-справочным материалам силовое оборудование, соответствующее требованиям ТЗ по номинальным параметрам и исполнению.

При проектировании требуется не только выполнить расчеты и выбрать виды электрических машин и оборудования, но также определить типы этих машин и аппаратуры и выбрать их из номенклатуры, выпускаемой промышленностью.

Первая часть проектирования обычно сосредоточена в пояснительной запис­ке, а вторая — заключается в составлении перечней оборудования и специфика­ций, на основе которых будут производиться заказы. Наконец, главной частью проекта являются схемы, на основе которых выполняется установка электрообо­рудования, производятся внешние соединения, осуществляется наладка и т. п.

При работе с каталогами и справочниками проектант встречается с мно­жеством типов машин, аппаратов и большим числом типоразмеров, т. е. с большим числом однотипных машин или аппаратов, отличаюшихся по мощ­ности, скорости, напряжению. Имеются группы аппаратов, например реле, с катушкой на разные токи или напряжения, разными уставками защит и раз­личным числом контактов.

Существенным является выбор соответствующих монтажных размеров, на­пример двигателей, агрегатируемых с различными механизмами, а также вы­бор исполнений, отвечающих климатическим условиям и характеру помеще­ний для установки электрооборудования.

В каталогах, издаваемых Информэлектро, приводятся примеры формули­рования заказов, однако руководствоваться ими можно только на основе до­статочных представлений о стандартизации и нормализации оборудования.

При обращении к каталожно-справочным материалам для выбора электро­оборудования следует четко представлять, как построены ряды номинальных напряжений, токов, мощностей электрических машин и аппаратов, а также номинальных скоростей электродвигателей. Необходимо также знать, как стро­ятся стандартные ряды монтажных размеров, какие конструктивные особенно­сти (способы монтажа, защиты от воздействия окружающей среды) предус­мотрены в стандартах и как это учитывается при выборе конкретного изделия.

Условно разделим возможные варианты исполнений по численным изме­нениям того или иного параметра (мощности, тока, геометрических разме­ров) и по изменениям конструкции или других качеств, которые не сводятся к простому изменению какой-то величины. В первом случае значения изме­няемых параметров должны составлять некоторую последовательность, ряд чисел. Знание принципов построения численных параметрических рядов не­обходимо для компетентного выбора типоразмеров оборудования. Во втором случае различные исполнения приходится обозначать (маркировать) допол­нительными буквами (или буквами и цифрами).

Система предпочтительных чисел и параметрические ряды. В системе стан­дартизации существенное значение имеют нормативы, регламентирующие численные значения параметров изделий, так называемые параметрические ряды. Такие стандарты определяют номенклатуру изделий одного и того же назначения, например ряд номинальных мощностей данного типа двигателей или ряд размеров шкафов для размещения электрооборудования.

Согласно рекомендациям ИСО построение параметрических рядов выпол­няется на основе геометрических прогрессий. Такие ряды, получившие назва­ние рядов Ренара, строятся с знаменателями геометрической прогрессии:

R5 = ^/Го ~ 1,6; Я10 = ЧУЇ0 = 1,25;

R20 = 2/Ш = 1,12; /?40 = = 1,06; RS0 = 8^Ї0 = 1,03.

Первые четыре ряда являются основными, а ряд RS0 — дополнительным. Номиналы рядов следующие: R5 — 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; Л10 — 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0. Аналогично строятся ряды R20, R40 и RS0.

В ряде случаев могут применяться ряды предпочтительных чисел, постро­енные на базе геометрических прогрессий, но отличающиеся от рядов Ренара. Таковы ряды номинальных сопротивлений резисторов. Эти ряды обозначают­ся EN, где N — число номинальных величин в каждом десятичном интервале,

И представляют собой геометрические прогрессии с знаменателем qN = %/Т0.

Согласно рекомендациям МЭК и действующим отечественным стандартам значения сопротивлений резисторов с допуском +5 % и более соответствуют рядам ЕЗ, Е6, Е12 и Е24, а с допуском менее +5 % — рядам Е48, Е96 и Е192.

Номинальные напряжения трехфазного переменного тока в области низ­ких значений представляют собой ряд с знаменателем - Уз, учитывающий со­отношение значений линейных и фазных напряжений при включении по схе­ме звездой или треугольником.

Ряды номинальных параметров величин, используемых в электротехнике. Но­минальные мощности электрических машин соответствуют ряду У?10. В стан­дарте на номинатьные мощности предусматривается возможность округле­ния, поэтому в диапазоне 1... 10000 кВт ряд номинальных мощностей следую­щий: 1,1; 1,5; 2,2; 3.0; 4,0; 5,5; 7,5; 11; 15; 18,5; 22; 30; 37; (45); 55; 75; 90; 110; 132; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000; 2500; 3200; 4000; 5000; 6300; 8000.

Номинальные мощности трансформаторов соответствуют ряду R5.

Номинальные напряжения до 1000 В для приемников постоянного тока — 27; 110; 220; 440 В, а для приемников переменного тока — 40; 220; 380; 660; 1140 В. Для источников энергии (генераторов, трансформаторов) номиналь­ное напряжение выше на 5 % (115: 230; 460 В постоянного тока и 230; 400; 690 В переменного тока).

Номинальные токи соответствуют ряду i?10, но предпочтительным являет­ся ряд R5. Например, для реле тока РЭВ-830 номинальные токи катушки — 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,0; 10; 16; 25; 63; 100; 160; 250; 320; 400; 630 А.

Специфическому стандарту подчиняются вторичные напряжения трансфор­маторов, предназначенных для питания полупроводниковых преобразовате­лей. Это значения, позволяющие получить стандартные значения выпрямлен­ного напряжения.

Номинальные значения скоростей вращения машин трехфазного тока оп­ределяются известным соотношением, связывающим частоту питающей сети и число пар полюсов с синхронной скоростью: я0 = 60f/p. Поэтому параметри­ческий ряд синхронных скоростей вращения при питании от сети с частотой 50 Гц имеет следующий вид: (100); (125); (150); (166,6); (187,5); 200; 250; 300; 375; 500; 600; 750; 1000; 1500; 3000 об/мин. При этом значения, заключенные в скобки, не рекомендуются к применению.

При частоте питания 400 Гц параметрический ряд содержит следующие значения: (1500); (3000); 4000: 6000; 12000; 24000 об/мин.

Для электрических машин постоянного тока параметрический ряд номи­нальных скоростей близок к ряду синхронных скоростей. Это объясняется широкой практикой создания преобразовательных агрегатов, в состав кото­рых входят машины постоянного и переменного тока, а также необходимо­стью унификации механического оборудования (редукторов) по скорости вращения первичного двигателя. Для машин постоянного тока параметриче­ский ряд значительно расширяется в сторону малых скоростей. Для двигате­лей постоянного тока мощностью более 630 кВт, предназначенных для при­водов механизмов металлургического производства и шахтных подъемных машин, параметрический ряд номинальных скоростей вращения лежит в переделах от 20 до 1000 об/мин и соответствует ряду Л10.

Стандартизация основных размеров и способов монтажа электрических ма­шин. Основным размером, характеризующим электрическую машину, явля­ется высота И оси вращения относительно основания (рис. 2.3). Номиналь­ные значения высот оси вращения должны соответствовать следующему ряду: 25; 28; 32; 36; 40; 50; 56; 63; 71; 80; 90: 112; (125); 132; (140); 160; 180; 200; 225; (236); 250; 280; 315; 355; 400; 450; 500; 560; (Ш); 630; 710; 800 мм. Не­трудно убедиться, что за исключением подчеркнутых приведенные значения соответствуют ряду R10. Значения, заключенные в скобки, применяются толь­
ко в технически обоснованных случаях. Регламентирующий высоту оси вращения ГОСТ 13267—67 распространяется и на не­электрические вращающиеся машины, предназначенные для непосредственного соединения с электрическими машинами и установками на общем основании.

Длина машины может варьироваться в зависимости от высоты вращения. Различ­ные длины имеют стандартные условные обозначения: S (короткие), М (средние)

И L (длинные). В соответствии с основным размером машины по рекоменда­ции МЭК стандартизованы установочные и присоединительные размеры.

Кроме нормализации размеров унифицированы исполнения двигателей по способу их монтажа. Формы исполнения принимаются на основе рекомен­даций МЭК и имеют стандартные условные обозначения следующего вида (ГОСТ 7479-79):

IM-XXXX

--------- Общая часть буквенного обозначения (International Mounting)

--------- Цифровое обозначение групп конструктивного исполнения (от 1 до 9)

______ Цифровое обозначение способа монтажа (две цифры)

--------- Цифровое обозначение конца вала (от 0 до 8)

Согласно стандарту МЭК 34-7 от 1972 г. для обозначения ряда исполнений могут применяться коды с буквой В — для машин с горизонтальным располо­жением вала и с буквой V — для исполнений с вертикальным расположением вала относительно плоскости крепления. Приведем некоторые примеры обо­значения исполнений (рис. 2.4):

IM 1001 (код IM ВЗ) — двигатель с подшипниковыми щитами на лапах, горизонтальным расположением вала и цилиндрическим концом вала (см. рис. 2.4, я);

IM 1031 (код IM В6) — то же, с концом вала, направленным вверх (см. рис. 2.4, б)

IM 1071 (код ІМ В8) — то же, для крепления к потолку (см. рис. 2.4, в);

ІМ 2011 (код IM V15) — двигатель с подшипниковыми щитами, большим фланцем на подшипниковом щите и цилиндрическим концом вала, направ­ленным вниз (см. рис. 2.4, г);

ІМ 2111 — то же, с малым фланцем (см. рис. 2.4, д);

ІМ 3031 (код IM V3) — двигатель без лап, с большим фланцем и цилиндри­ческим концом вала, направленным вверх (см. рис. 2.4, в)

ІМ 3631 — то же, с малым фланцем (см. рис. 2.4, ж);

ІМ 6000 — машина с подшипниковым щитом, стояковым подшипником и горизонтальным расположением вала без конца (см. рис. 2.4, з).

Приведенные примеры показывают многообразие исполнений, но не ис­черпывают их. Комбинации свойств не могут быть произвольными; машины со стояковыми подшипниками выполняются только для горизонтального рас­положения вала.

Возможные конструктивные исполнения для различных типов машин при­водятся в каталогах и справочниках.