Электротехника и электроника. Задача № 2. Освещение предприятия общественного питания

Задача 1. Выбор приводных двигателей
Требуется определить мощность электродвигателя насоса, имеющего производительность Qн = 25 м3/ч при расчетной высоте подачи Нн = 12 м и подобрать по каталогу его основные параметры. Вал насоса жестко связан с валом двигателя без передаточного устройства. КПД насоса ηн = 0,6; ηп = 1 – при передачи без редуктора; источник питания электрическая сеть – при напряжении 220 В.
Требуется изобразить электрическую схему включения двигателя насоса в сеть при помощи переключения со звезды на треугольник, описать работу схемы.
Мощность двигателя определяем по формуле:

где Kз – коэффициент запаса; γ – плотность холодной воды, Н/м3.
Прямой пуск. Как следует из названия, прямой пуск означает, что электродвигатель включается прямым подключением к источнику питания при номинальном напряжении. Прямой пуск применяется при стабильном питании двигателя, жестко связанного с приводом насоса.
Преимущества. Прямой пуск от сети является самым простым, дешёвым и самым распространённым методом пуска. Кроме того, он даёт наименьшее повышение температуры в электродвигателе во время включения по сравнению со всеми другими способами пуска. Если поступающий ток от сети не имеет специальных ограничений, такой метод является наиболее предпочтительным. На электростанциях действуют различные правила и нормы; например, нельзя использовать прямой пуск от сети. В таких случаях, очевидно, необходимо выбирать другие методы пуска. Электродвигатели, предназначенные для частых пусков/отключений обычно оборудованы системой управления, которая состоит из контактора и устройства защиты от перегрузок (термореле).
Пуск «звезда – треугольник». Целью данного метода пуска, используемого для трёхфазных индукционных электродвигателей, является понижение пускового тока. В момент пуска электропитание к обмоткам статора подключено по схеме «звезда» (Y). Электропитание переключается на схему «треугольник» (Δ), как только электродвигатель разгонится (рис. 1).

Рис. 1. Однолинейная схема пускателя «звезда – треугольник»: K1 − основной контактор; K2 − контактор треугольника; K3 − контактор звезды MV 1 − реле перегрузки.

Преимущества. Обычно электродвигатели низкого напряжения мощностью больше 3 кВт рассчитаны на напряжение 400 В при соединении по схеме «треугольник» (Δ) или на 220 В при соединении по схеме «звезда» (Y). Такая унифицированная схема соединения может быть также использована для пуска электродвигателя при меньшем напряжении. Соединение по схеме «звезда – треугольник» дает низкий пусковой ток, составляющий всего одну треть тока при прямом пуске от сети. Пускатели «звезда – треугольник» особенно подходят при вращении больших масс, когда нагрузка «подхватывается» после того, как достигается частота вращения при номинальной нагрузке.
Недостатки. Подобные пускатели также понижают и пусковой момент, приблизительно на 33 %. Данный метод можно использовать только для индукционных электродвигателей, которые имеют подключение к напряжению питания по схеме «треугольник».
Если переключение «звезда – треугольник» происходит при слишком низкой частоте вращения, это может вызвать сверхток, который достигает почти такого же уровня, что и ток при «прямом» пуске. Во время небольшого периода переключения «звезда – треугольник» электродвигатель очень быстро теряет скорость вращения, для восстановления которой также требуется мощный импульс тока.
Пускатель сначала соединяет электродвигатель по схеме «звезда» (контакты K1 и K3). По истечении определённого периода времени, который зависит от конкретной задачи, он переключает двигатель на «треугольник», размыкая контакт K3 и замыкая контакт K2.