Как найти ток цепи управления - Исправление недочетов и поиск решений вместе с Examum.ru

Данный пункт предусматривает выбор
электрических элементов цепи управления
двигателями мешалок и насосов. Параметры
технологического оборудования
согласовываются с преподавателем. Выбор
электрических элементов в системе
управления электродвигателя (а именно
магнитного пускателя и кнопочной
станции) должен быть основан на технических
характеристиках двигателя, в частности
его мощности, которая предварительно
должна быть рассчитана. Типовая схема
управления асинхронным двигателем
представлена на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 − Типовая схема управления
асинхронным двигателем

Ниже приведены некоторые характеристики
магнитных пускателей и кнопочных постов
управления.

Магнитные пускатели серии ПМЛ

Пускатели
предназначены для дистанционного пуска
непосредственным подключением к сети,
остановки и реверсирования трехфазных
асинхронных электродвигателей с
короткозамкнутым ротором при напряжении
переменного тока (или постоянного тока
для пускателей 1-й величины) до 660В
частотой 50Гц, а в исполнении с трехполюсными
тепловыми реле серии РТЛ для защиты
управляемых электродвигателей от
перегрузок недопустимой продолжительности
и от токов, возникающих при обрыве одной
из фаз. Структура обозначения:

ПМЛ	Х	Х	Х	Х	Х	Х	-ХХ
	1	2	3	4	5	6	7

ПМЛ− серия пускателей магнитных;

1− величина пускателя по номинальному
току: 1−10 (16)А, 2 − 25А, 3 − 40А,
4 − 63 (80)А,
5 − 125А, 6 − 160А, 7 − 250А;

2− исполнение пускателей по
назначению и наличию теплового реле: 1
− нереверсивный пускатель без теплового
реле, 2 − нереверсивный пускатель с
тепловым реле, 5 − реверсивный пускатель
без теплового реле с механической
блокировкой для степени защиты IР00, IР20
и с электрической и механической
блокировками для степени защиты IР40,
IР54, 6 − реверсивный пускатель с тепловым
реле с электрической и механической
блокировками,7 − пускатель звезда
треугольник степени защиты IР54;

3− исполнение пускателей по степени
защиты (ГОСТ 1425480) и наличию кнопок
управления и сигнальной лампы: 0 − IР00,
1 − IР54 без кнопок, 2 − IР54 с кнопками
«Пуск» и «Стоп», 3 − IР54 с кнопками «Пуск»,
«Стоп» и сигнальной лампой (изготавливается
только на напряжение 127, 220 и 380В, 50Гц), 4
− IР40 без кнопок, 5 − IР40 с кнопками «Пуск»
и «Стоп», 6 — IР20;

4− число и вид контактов вспомогательной
цепи: 0 − 1з (на 10, 25А), 1з + 1р (на 40, 60А),
переменный ток; 1 − 1р (на 10, 25А), переменный
ток; 2 − 1з (на 10 − 63А), переменный ток; 5
− 1з (на 10, 25А), постоянный ток; 6 − 1р (на
10, 25А), постоянный ток; буква «Д»,
обозначающая пускатель с Iном=16А для
1-й величины, Iном=80А для 4-й величины, или
с уменьшенными весогабаритными
показателями для 3-й величины;

5−буква «Д», обозначающая пускатель
сI_ном=16А для 1-й величины,I_ном=80А для 4-й величины, или с
уменьшенными весогабаритными показателями
для 3-й величины;

6− буква «М», обозначающая исполнение
пускателей с креплением как на стандартные
рейки, так и винтами к плоскости;

7− климатическое исполнение (О, О)
и категория размещения (2; 4) по ГОСТ
1515069 и ГОСТ 1554370.

Технические характеристики магнитных
пускателей серии ПМЛ приведены в таблице
3.1.

Таблица 4.1−Технические характеристики
магнитных пускателей серии ПМЛ

Характеристики	ПМЛ1	ПМЛ2	ПМЛ3	ПМЛ4	ПМЛ5	ПМЛ6	ПМЛ7
Номинальный ток главной цепи, А	10	25	40	63	125	160	250
Номинальное напряжение втягивающей катушки, В	24, 36, 40, 48, 110, 127, 220, 230, 240, 380, 400, 415, 500, 660
Мощность (рабочая), потребляемая катушкой, ВА	81,8	7,61,4	204	204	46	46	46
Мощность (пусковая), потребляемая катушкой, ВА	688	8713	20035	20035	500	500	500

Кнопочные посты управления ПКЕ

Кнопочные посты управления ПКЕ
предназначены для коммутации электрических
цепей управления переменного напряжения
до 660 В, частоты 50 и 60 Гц и постоянного
напряжения до 440 В.
Структура условного обозначения: ПКЕ
АБВ/ДЕЖ. Здесь А – исполнение по
эксплуатационному назначению (1 – для
встройки в специальную нишу, 2 – для
пристройки к ровной поверхности); Б –
степень защиты со стороны управляющего
элемента (1 – IP 40, 2− IP 54); В – исполнение
по материалу корпусных деталей (2 –
пластмасса); Д – количество управляющих
элементов (толкателей); Е – климатическое
исполнение (УХЛ); Ж – категория размещения
(возможные варианты 2 или 3). Основные
технические характеристики кнопочных
постов ПКЕ приведены в таблицах 3.2, 3.3.

Таблица 4.2− Номинальные напряжения и
токи кнопочных постов ПКЕ

Род тока	Параметры нагрузки
Переменный f=50 Гц	U_н, В	500	380	220	110
I_н, А	2	3	5	5
Постоянный ток	U_н, В	220	110	48	24
I_н, А	0,3	0,6	1,6	2,0

Таблица 4.3− Характеристики кнопочных
постов ПКЕ

Тип поста	ПКЕ 112/1 212/1	ПКЕ 112/2 212/2	ПКЕ 112/3 212/3	ПКЕ 122/1 222/1	ПКЕ 122/2 222/2	ПКЕ 122/3 222/3
Количество толкателей	1	2	3	1	2	3
Степ. защиты толкателя	IР40	IР54

Пример 4.1. Выбрать асинхронный
двигатель и элементы типовой схемы
управления (рисунок 4.1) для привода
пропеллерной мешалки. Мешалка установлена
в емкости вместимостьюV=3,5 м³,
в которую загружена смесь плотностью
ρ=180 кг/м³. Диаметр пропеллера
мешалкиD=0,65 м. При перемешивании
жидкость должна перемещаться через
диффузорk=12 раз
в минуту. Угол подъема винтовой линии=30⁰, КПД передачи=0,85,
линейное напряжение питающей сетиU_л=380 В.

Решение. Для определения частоты
вращения мешалки находимо знать ее
рабочую площадь:

F=0,8D²/4=0,83,140,65²/4=0,265
м².

Здесь с помощью коэффициента 0,8 учтено
ограничение наружной части пропеллера.

Таблица 4.4 − Значения коэффициента а

 ⁰	25	30	35	40	45
а	0,068	0,108	0,156	0,204	0,254

Осевая скорость перемещения жидкости,
необходимая для обеспечения кратности
перемешивания k=12,
равна

v=kV/60F=123,5/600,265=2,64
м/с.

Частота вращения мешалки (об/мин)
определяется по формуле

n=60v/Da,
(4.1)

где а− коэффициент, зависящий от
угла подъема винтовой линиии определяемый по таблице 4.4.

По таблице 4.4 определяем, что при =30⁰
коэффициент а=0,108, тогда частота
вращения мешалки равна

n=602,64/3,140,650,108=719
об/мин.

Мощность, потребляемая мешалкой, равна

P_п=аD⁵n³10^-8=
0,1080,65⁵719³18010^-8=8,38
кВт.

Необходимая мощность двигателя с учетом
коэффициента запаса (k_з=1,15)
и КПД передачи

Р=
k_зP_п/=1,158,38/0,85=11,34
кВт.

Выберем элементы типовой схемы управления
двигателем, приведенной на рисунке 3.1.
В соответствии с номинальной мощностью
выбранного электродвигателя Р_н=11 кВт
и напряжением сетиU_н=380
В по таблице 4.5 определяем необходимую
величину магнитного пускателя.

Таблица
4.5 −Выбор величины пускателя в зависимости
от мощности двигателя

Напряжение сети, В	Мощность управляемых двигателей, кВт
220	3	5,5	11	18,3	30	40
380	4	11	18,5	30	45	75
440	4	11	22	33	50	75
500	4	15	25	37	55	100
660	3,7	11	22	33	55	100
Величина пускателя	1	2	3	4	5	6

Необходим пускатель второй величины
(2). С учетом того, что в соответствии со
схемой, приведенной на рисунке 4.1,
напряжение питания катушки пускателя
220 В, по таблице 4.1 выбираем нереверсивный
магнитный пускатель типоразмера
ПМЛ2240О2 с тепловым реле. Этот пускатель
имеет следующие характеристики:
номинальный ток главной цепи 25 А,
номинальное напряжение втягивающей
катушки 220 В, мощность (пусковая),
потребляемая катушкой, 87 ВА,
исполнение по степени защитыIP40,
число контактов вспомогательной цепи
− 1 нормально замкнутый, 1 нормально
разомкнутый.

Определим максимальный ток в цепи
управления

I_=Р_мк/U_ф=87/220=0,4
А,

где Р_мк− пусковая мощность
катушки магнитного пускателя,U_ф–фазное напряжение питающей сети.

В соответствии с напряжением питания
цепи управления U_ф=220В
и максимальным током в этой цепиI_=0,4
А по таблицам 4.2, 4.3 выберем кнопочный
пост (кнопкиSB1,SB2)
типоразмера ПКЕ 212/2 со следующими
характеристиками: номинальное напряжениеU_н=220 В, номинальный
токI_н=5 А,
количество толкателей 2 («Пуск», «Стоп»),
степень защитыIP40.

Пример 4.2. Выбрать асинхронный
двигатель и элементы типовой схемы
управления для привода центробежного
водяного насоса подачейQ=216 м³/ч
при полном напореН=35 м, частоте
вращения валаn=1450 об/мин,
КПД насоса η_н=75%, КПД передачи
η_п=95%. Линейное напряжение питающей
сетиU_л=380 В.

Решение. Мощность двигателя для
привода насоса (кВт) определяется по
формуле

Р=k_зQHg10^-3/(3600_н_п), (4.2)

где k_з− коэффициент запаса (k_з=1,1−1,5,
причем большие значения соответствуют
меньшей мощности, до 5 кВт),Q−подача
насоса, м³/ч,Н− полный напор,
м,−плотность
перекачиваемой жидкости, кг/м³,g=9,81 м/с²−
ускорение свободного падения, η_н−КПД
насоса, η_п−КПД передачи.

Примем коэффициент запаса k_з=1,3.
С учетом того, что перекачиваемая
жидкость − вода (=1000
кг/м³), необходимая мощность
двигателя равна

Р=1,32163510009,8110^-3/(36000,750,85)=37,6
кВт.

Выберем элементы типовой схемы управления
двигателем, приведенной на рисунке 4.1.
В соответствии с номинальной мощностью
выбранного электродвигателя Р_н=37 кВт
и напряжением сетиU_н=380
В по таблице 4.5 определяем необходимую
величину магнитного пускателя. Необходим
пускатель пятой величины (5). С учетом
того, что в соответствии со схемой,
приведенной на рисунке 4.1, напряжение
питания катушки пускателя 220 В по таблице
4.1 выбираем нереверсивный магнитный
пускатель типоразмера ПМЛ5240О2 с тепловым
реле. Этот пускатель имеет следующие
характеристики: номинальный ток главной
цепи 125 А, номинальное напряжение
втягивающей катушки 220 В, мощность
(пусковая), потребляемая катушкой, 500
ВА, исполнение по
степени защитыIP40, число
контактов вспомогательной цепи − 1
нормально замкнутый, 1 нормально
разомкнутый.

Определим максимальный ток в цепи
управления

I_=Р_мк/U_ф=500/220=2,27
А,

где Р_мк− пусковая мощность
катушки магнитного пускателя,U_ф–фазное напряжение питающей сети.

В соответствии с напряжением питания
цепи управления U_ф=220В
и максимальным током в этой цепиI_=2,27
А по таблицам 4.2, 4.3 выберем кнопочный
пост (кнопкиSB1,SB2)
типоразмера ПКЕ 212/2 со следующими
характеристиками: номинальное напряжениеU_н=220 В, номинальный
токI_н=5 А,
количество толкателей 2 («Пуск», «Стоп»),
степень защитыIP40.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Источник

Как разными способами найти силу тока

Содержание

1 Зачем нужно находить силу тока
2 Вычисление тока, если известны мощность и напряжение
3 Определение мощности прибора
4 Вычисление тока при известных значениях напряжения и сопротивления
5 Использование мощности и сопротивления
6 Непосредственное измерение силы тока
7 Видео по теме

Знание силы тока в электрической цепи является в некоторых случаях необходимым. Ее определяют не только с помощью непосредственного измерения, но и расчетов. В последнем случае нужную информацию можно получить на основе технических характеристик оборудования.

Зависимости между основными электрическими величинами

Зачем нужно находить силу тока

Любое вещество состоит из атомов, которые включают в себя положительно заряженное ядро и вращающиеся вокруг него электроны. При отсутствии электрического поля движение этих частиц является хаотичным. Но как только проводник становится частью электрической цепи, подключённой к источнику питания, электроны начинают двигаться по направлению к положительному полюсу.

Ток проявляется через заряд. Каждый электрон несёт в себе элементарный отрицательный электрический заряд. Сила тока — это количество электронов, проходящих через поперечное сечение проводника за какой-то отрезок времени. Следовательно, можно сделать вывод, что рассматриваемый параметр определяют заряд и время.

Электроток, выраженный через заряд и время

Найти силу тока в проводнике можно только в том случае, когда электрическая цепь подключена к источнику питания. Например, это может быть включение бытового прибора в электросеть с переменным напряжением, равным 220 В. Разным приборам для работы нужна разная мощность. В некоторых случаях даже выключенное оборудование может потреблять небольшое количество электричества, если оставить его вилку в розетке. Поэтому рассчитать силу тока в цепи можно через мощность и напряжение.

Слишком интенсивный электроток способен создавать проблемы. Он может, например, привести к перегреву деталей или к их разрушению. Если большой ток пройдёт через человека, то это нанесет серьёзный вред его здоровью или даже станет опасным для жизни. Для нормального и безопасного функционирования оборудования важно, чтобы электроток соответствовал установленным нормативам. Определение силы тока по мощности и напряжению позволяет проверить, насколько она соответствует требованиям.

Вычисление тока, если известны мощность и напряжение

Есть простой способ, как узнать ток, зная мощность и напряжение. В данном случае рассчитать постоянный ток можно по формуле:

Расчет для переменного тока через мощность усложняется, поскольку его величина и направление постоянно меняются. Это обстоятельство нужно учитывать при расчетах. Если питание однофазное, то используется такая формула:

Чтобы определить силу переменного тока в трехфазной сети, следует воспользоваться формулой:

При рассмотрении переменного тока нужно учитывать не только активную, но и реактивную мощность. Первая связана с активным сопротивлением, а вторая — с реактивным (ёмкостным и индуктивным). Соотношение между различными видами отражается с помощью cos φ.

Косинус угла «фи» обычно указывают в технической документации прибора. Если эту информацию нельзя получить из документации, то в расчетах очень мощных устройств принимают значение 0.8. Для большинства обычных бытовых приборов в вычислениях используют 0.95.

Подставив в формулу, применяемую для определения силы тока на участке цепи, значения напряжения U = 220 В для однофазной цепи и 380 В для трехфазной, а также cos φ = 0.95, получим следующие выражения:

Как видим, сила тока в трехфазной и однофазной сети при одинаковой нагрузке будет разной. В однофазной она втрое больше, чем в трехфазной.

Определение мощности прибора

Перед тем как найти силу электрического тока, нужно определить величину используемой мощности:

Ее значение должно указываться в технической документации. Однако она не всегда доступна. В частности, документация может быть утеряна.
На задней панели приборов часто имеется наклейка, на которой приведены важнейшие характеристики устройства. В числе прочих обычно указывают мощность.

Задняя панель прибора с указанием основных данных

Можно воспользоваться таблицей с указанием средних значений мощности для различных видов устройств.

Мощность разных приборов

При вычислениях необходимо помнить, что пусковая мощность может превышать рабочую. Расчёт силы тока должен учитывать обе этих величины. Когда пусковая мощность вызывает резкое мгновенное увеличение силы тока, оно не должно превышать допустимой величины. Для бытовой техники пусковую мощность указывают редко. Поэтому перед тем как рассчитать силу тока, необходимо обратиться к соответствующим справочникам, чтобы найти определенное значение мощности. Для получения ее точной величины следует провести измерение ваттметром.

Вычисление тока при известных значениях напряжения и сопротивления

Если известно напряжение и сопротивление, то сила тока вычисляется по формуле, вытекающей из закона Ома:

Если известны значения ЭДС, внутреннего сопротивления и нагрузки, то можно найти силу тока, используя закон Ома для полной цепи:

Использование мощности и сопротивления

Как известно, мощность можно находить по формуле.

Применив в данном выражении закон Ома, можно привести его к следующему виду:

Теперь силу тока можно выразить так:

Следовательно, вычислить силу тока можно разными способами.

Непосредственное измерение силы тока

Величину силы тока можно не только рассчитывать, но и измерять, используя такие приборы, как амперметр или мультиметр. Любой из них при измерениях должен стать частью электрической цепи. Поэтому прибор нужно подключать последовательно.

Если нет большой нужды измерять силу тока амперметром, то лучше вычислить этот параметр, используя формулы, даже если для этого придется измерить напряжение. Вольтметром эта процедура осуществляется без разрыва электроцепи, чего нельзя сделать при использовании амперметра.

Также применяется магнитометрический способ. Примером его использования являются токовые клещи. Перед тем как определить силу электротока, их устанавливают так, чтобы они охватывали провод. Поскольку вокруг проводника при протекании тока образуется магнитное поле, которое клещи улавливают, то по его характеристикам прибор определяет силу тока в цепи.

Видео по теме

Источник

Эта статья для тех, кто только начинает изучать теорию электрических цепей. Как всегда не будем лезть в дебри формул, но попытаемся объяснить основные понятия и суть вещей, важные для понимания. Итак, добро пожаловать в мир электрических цепей!

Хотите больше полезной информации и свежих новостей каждый день? Присоединяйтесь к нам в телеграм.

Электрические цепи

Электрическая цепь – это совокупность устройств, по которым течет электрический ток.

Рассмотрим самую простую электрическую цепь. Из чего она состоит? В ней есть генератор – источник тока, приемник (например, лампочка или электродвигатель), а также система передачи (провода). Чтобы цепь стала именно цепью, а не набором проводов и батареек, ее элементы должны быть соединены между собой проводниками. Ток может течь только по замкнутой цепи. Дадим еще одно определение:

Электрическая цепь – это соединенные между собой источник тока, линии передачи и приемник.

Конечно, источник, приемник и провода – самый простой вариант для элементарной электрической цепи. В реальности в разные цепи входит еще множество элементов и вспомогательного оборудования: резисторы, конденсаторы, рубильники, амперметры, вольтметры, выключатели, контактные соединения, трансформаторы и прочее.

Электрическая цепь

Кстати, о том, что такое трансформатор, читайте в отдельном материале нашего блога.

По какому фундаментальному признаку можно разделить все цепи электрического тока? По тому же, что и ток! Есть цепи постоянного тока, а есть – переменного. В цепи постоянного тока он не меняет своего направления, полярность источника постоянна. Переменный же ток периодически изменяется во времени как по направлению, так и по величине.

Сейчас переменный ток используется повсеместно. О том, что для этого сделал Никола Тесла, читайте в нашей статье.

Элементы электрических цепей

Все элементы электрических цепей можно разделить на активные и пассивные. Активные элементы цепи – это те элементы, которые индуцируют ЭДС. К ним относятся источники тока, аккумуляторы, электродвигатели. Пассивные элементы – соединительные провода и электроприемники.

Приемники и источники тока, с точки зрения топологии цепей, являются двухполюсными элементами (двухполюсниками). Для их работы необходимо два полюса, через которые они передают или принимают электрическую энергию. Устройства, по которым ток идет от источника к приемнику, являются четырехполюсниками. Чтобы передать энергию от одного двухполюсника к другому им необходимо минимум 4 контакта, соответственно для приема и передачи.

Резисторы – элементы электрической цепи, которые обладают сопротивлением. Вообще, все элементы реальных цепей, вплоть до самого маленького соединительного провода, имеют сопротивление. Однако в большинстве случаев этим можно пренебречь и при расчете считать элементы электрической цепи идеальными.

Существуют условные обозначения для изображения элементов цепи на схемах.

Кстати, подробнее про силу тока, напряжение, сопротивление и закон Ома для элементов электрической цепи читайте в отдельной статье.

Вольт-амперная характеристика – фундаментальная характеристика элементов цепи. Это зависимость напряжения на зажимах элемента от тока, который проходит через него. Если вольт-амперная характеристика представляет собой прямую линию, то говорят, что элемент линейный. Цепь, состоящая из линейных элементов – линейная электрическая цепь. Нелинейная электрическая цепь – такая цепь, сопротивление участков которой зависит от значений и направления токов.

Какие есть способы соединения элементов электрической цепи? Какой бы сложной ни была схема, элементы в ней соединены либо последовательно, либо параллельно.

При решении задач и анализе схем используют следующие понятия:

Ветвь – такой участок цепи, вдоль которого течет один и тот же ток;
Узел – соединение ветвей цепи;
Контур – последовательность ветвей, которая образует замкнутый путь. При этом один из узлов является как началом, так и концом пути, а другие узлы встречаются в контуре только один раз.

Чтобы понять, что есть что, взглянем на рисунок:

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Классификация электрических цепей

По назначению электрические цепи бывают:

Силовые электрические цепи;
Электрические цепи управления;
Электрические цепи измерения;

Силовые цепи предназначены для передачи и распределения электрической энергии. Именно силовые цепи ведут ток к потребителю.

Также цепи разделяют по силе тока в них. Например, если ток в цепи превышает 5 ампер, то цепь силовая. Когда вы щелкаете чайник, включенный в розетку, Вы замыкаете силовую электрическую цепь.

Электрические цепи управления не являются силовыми и предназначены для приведения в действие или изменения параметров работы электрических устройств и оборудования. Пример цепи управления – аппаратура контроля, управления и сигнализации.

Электрические цепи измерения предназначены для фиксации изменений параметров работы электрического оборудования.

Расчет электрических цепей

Рассчитать цепь – значит найти все токи в ней. Существуют разные методы расчета электрических цепей: законы Кирхгофа, метод контурных токов, метод узловых потенциалов и другие. Рассмотрим применение метода контурных токов на примере конкретной цепи.

Сначала выделим контуры и обозначим ток в них. Направление тока можно выбирать произвольно. В нашем случае – по часовой стрелке. Затем для каждого контура составим уравнения по 2 закону Кирхгофа. Уравнения составляются так: Ток контура умножается на сопротивление контура, к полученному выражению добавляются произведения тока других контуров и общих сопротивлений этих контуров. Для нашей схемы:

Полученная система решается с подставкой исходных данных задачи. Токи в ветвях исходной цепи находим как алгебраическую сумму контурных токов

Какую бы цепь Вам ни понадобилось рассчитать, наши специалисты всегда помогут справится с заданиями. Мы найдем все токи по правилу Кирхгофа и решим любой пример на переходные процессы в электрических цепях. Получайте удовольствие от учебы вместе с нами!

Источник