2.6.2. Розрахунок і вибір кіл елементів керування.

Живлення кіл керування може здійснюватись безпосередньо напругою 220В (фазною) чи 380В (лінійною), при цьому захисний апарат повинен встановлюватись в кожному фазному проводі, з метою зниження небезпеки враження обслуговуючого персоналу електричним струмом. Для живлення кіл керування зниженою напругою використовуються знижувальні трансформатори ОСМ (О-однофазні, С-сухі, М-(многоцелевые) багатоцільового призначення), які виготовляються згідно ГОСТ16710-76 на номінальні первинні напруги 220, 380, 660В, та номінальні напруги вторинних обмоток 12, 24, 36, 42, 110, 220 В (для живлення випрямлячів відповідно 14, 29, 56, 130, 260 В), ряд номінальних потужностей трансформаторів - 0,063; 0,100; 0,160; 0,250; 0,400; 0,630; 1,000 кВА. (Наприклад ОСМ-0,63 380/24 В).

Для живлення електроприймачів постійного струму (котушки реле, електромагнітів, електромагнітних муфт, напівпровідникових пристроїв) використовують діодні випрямлячі (Рисунок 2.4.) Однофазна мостова схема використовується звичайно для малопотужних випрямлячів (до 1 кВт), трифазна - для більш потужних пристроїв.

Вихідними даними для розрахунку випрямлячів є:

- необхідна для живлення електроприймачів випрямлена напруга Ud;

- струм навантаження Id;

- а також напруга мережі змінного струму U₁.

Рисунок 2.4. Розрахункові схеми випрямлячів: а)однофазна мостова; б)трифазна мостова.

Середнє значення струму вентиля І_в приймають:

- для однофазної мостової схеми

І_в = 0,5 I_d;

- для трифазної мостової схеми

І_в = 0,33 I_d

Амплітудну зворотну напругу U_{зв.макс.} на одному плечі випрямляча приймають:

- для однофазної мостової схеми

U_{зв.макс .}= 1.57U_d;

- для трифазної мостової схеми

U_{зв.макс.} = 1,045U_d.

Напівпровідникові діоди вибирають за умовами:

І_н.в. > І_в, U_зв.д. > U_{зв.макс.}

де: І_нв - номінальний струм вентиля, А;

U_зв.д. - допустима зворотна напруга для даного вентиля, В.

Для силових напівпровідникових приладів параметри І_нв та U_зв.д. вказані в позначенні. Наприклад, Д 112-16-3 - діод з номінальним струмом 16А, третього класу за напругою.

Таблиця 2.5. Рекомендована робоча напруга для силових напівпровідникових приладів.

Клас приладу	Номінальна напруга, В	Uзв.д
		діоди	тиристори	Симістори
1	100	65	80	90
2	200	135	160	175
3	300	200	240	255
4	400	270	320	350
5	500	335	400	440
6	600	400	480	530
7	700	470	560	615
8	800	530	640	725
9	900	600	720	795
10	1000	670	800	880

Найчастіше використовуються силові вентилі з номінальним струмом серій:

Діоди: - В10, 25, 50, 200, 320, 500, 800 А.

Д112-10, 16,25, Д122-32,40, Д32-60,63, 80, Д133-400

500, 800 Д141-100; Д151-125, 160; Д161-200, 250, 320

Д171-400;

Тиристори: - Т112-10, 16; Т122-20,25, Т130-40; 50, 63, 80, Т25, 50

100, 160;Т123-200, 250, 320;

симістори: - ТС2-10, 16,25,40, 50, 63, 80; ТС 161-100, 125, 160,200.

Таблиця 2.6.Основні параметри випрямляючих діодів, тиристорів, снмісторів, що найбільш часто зустрічаються в схемах керування

Тип приладу	Максимально допустимий прямий струм Ін,А	Максимально допустима зворотна напруга Uзв.д., В
Випрямляючі діоди
Д226Б	0,3	400
Д226В	0,3	300
Д226Г	0,3	200
Д226Д	0,3	100
Д302А	1,0	200
ДЗОЗА	3,0	150
Д242А	10	100
Д242Б	5,0	100
Д243А	10	200
Д243Б	5,0	200
Д245А	10	300
Д245Б	5,0	300
Д246А	10	400
Д246Б	5,0	400
Д247	10	500
Д247Б	5,0	500
Тиристори
КУ201Г	2,0	50
КУ201Е	2.0	100
КУ201Л	2,0	300
КУ202Г	10	50
КУ202Е	10	100
КУ202Л	10	300
КУ202М	10	400
КУ202Н	10	400
Симистори
КУ208А	5,0	100
КУ208Г	5,0	400

Напругу вторинної обмотки трансформатора U2, його потужність S_тр можна визначати за формулами:

- для однофазної мостової схеми U₂=1,l lU_d, S_тр=1,11U₂I₂;

- для трифазної мостової схеми U₂=0,428U_d, S_тр=l.05 U_dI_d

При виборі тиристорів використовують ті ж формулами, що і при виборі діодів, при цьому слід враховувати:

- для керованих тиристорних випрямлячів живлення якірних обмоток двигунів постійного струму І_d = І_п, де І_п - пусковий струм двигуна. Схеми обмеження струму тиристорних перетворювачів постійного струму забезпечують І_п=2…4І_н.я.;

- якщо тиристори використовуються в схемі тиристорного пускача, то вони вмикаються попарно зустрічно-паралельно і розраховуються на пусковий струм асинхронного електродвигуна з к.з. ротором;

- розрахунок тиристорів виконують для випадку, коли вони змонтовані на охолоджувачах, а швидкість охолоджуючого середовища V=0 (без примусового обдування).

Якщо номінальна напруга електроприймача, що використовується в колі керування, не відповідає номінальній напрузі кола керування (U_н<U_кк), то в деяких випадках послідовно з електроприймачем вмикають струмообмсжуючий (баластний) резистор. Постійні резистори характеризуються значеннями номінального опору і номінальної потужності розсіювання.

Згідно ГОСТ 10318-74 шкала номінальних опорів резисторів має вигляд: 1.0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,5; 1,6; 1,8; 2,0; 2,2; 2,4; 2,7; 3,0; 3,3; 3,6; 3,9;4,3; 4,7; 5,1; 5,6; 6,2; 6,8; 7,5; 8,2; 9,1 Ком.

ГОСТ 9663-75 встановлює номінальні потужності розсіювання, Вт: 0,01; 0,025; 0,062; 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; 3; 4; 5; 6,3; 8; 10; 16; 25; 40; 63; 75; 80; 100.

Порядок розрахунків з вибору струмообмежуючого резистора для сигнальної лампи чи котушки реле (Рисунок 2.5. А):

- напруга на баластному резисторі U₆=U_кк – U_н,

де U_кк - номінальна напруга кола керування, В;

U_н - номінальна напруга електроприймача, В;

- номінальний опір баластного резистора R_б = U_б/I_н,

де І_н - номінальний струм електроприймача, А;

- номінальна потужність розсіювання Р_б = I_н²R_б.

За визначеними значеннями R_б і Р_б підбирають резистор з типів ВС (10 Ом ... 1 МОм, 0,125...5Вт), МЛТ (51 Ом ... 2,2 МОм, 0,125...2 Вт), ПЭВ (1 Ом ... 56кОм, 7,5...100Вт).

Порядок вибору змінних резисторів такий же, але необхідно враховувати схему вмикання резисторів — за схемою реостата чи за схемою потенціометра (Рисунок 2.5 Б, В). В обох випадках спочатку визначають максимально можливу силу струму через резистор.

Рисунок 2.5. Схеми вмикання резисторів.

Для вмикання реостатом I_max=U/R2;

Для вмикання потенціометром I_max=U(R₁+R₂)/R₁R₂.

Визначають потужність, що виділяється в резисторі і порівнюють її значення з номінальною, користуючись нерівністю

Р_рез = І_роб²R_рез < 0,7 Р_ном.

Вибір захисту кіл керування.

Для захисту кіл керування від коротких замикань використовують переважно різьбові запобіжники ПРС-6 на номінальний струм основи 6А; номінальну напругу 380 В, з плавкими вставками ПВД з номінальним струмом 1,2,4,6А.

Плавка вставка нерозбірна, заповнена кварцовим піском і має показник спрацювання [3, с. 131].

При виборі плавкої вставки користуються формулою:

І_пл > 0,1 ΣІ_пус +ΣІ_ном,

де ΣІ_пус - сумарна сила пускових струмів апаратів керування і сигналізації, що вмикаються одночасно, А;

ΣІ_ном, ^_ сумарна сила номінальних струмів одночасно працюючих апаратів, А.

Для розрахунків можна прийняти: потужність котушок малопотужних реле постійного струму - до 1 Вт (реле РЗН, РЗС) проміжних реле РПЛ, РП20, П337-до 6ВА, пускачів серії ПМЛ - згідно Таблиці 5.31 [3, с.133].

В деяких випадках використовують однополюсні автоматичні вимикачі А63 на номінальну напругу змінного струму 380В і постійного струму 110В, з електромагнітним струмовим розчіплювачем, з гідравлічним уповільнювачем спрацювання (виконання МГ) з струмом відсічки 10І_Н і без гідравлічного уповільнення спрацювання (виконання М) з струмом відсічки 1,5І_н, 5І_н і 10І_н на номінальні струми розчіплювачів 0,6; 0,8; 1,0; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25А з переднім і заднім приєднанням проводів [8, с.29].

Як перемикачі роду роботи найчастіше використовуються пакетно-кулачкові перемикачі для кіл керування ПКУЗ, їх вибирають за потрібною для даної схеми діаграмою замикання контактів (схемою згідно каталогу), за способом установки і монтажу, за способом фіксації рукоятки [3, с. 105-107].

Кнопкові вимикачі КЕ, КМЕ використовуються для керування котушками електромагнітних пускачів, контакторів, їх вибирають за кількістю і видами (замикаючі, розмикаючі) контактів, виконанням за формою і кольором штовхана, виконанням за ступенем захисту з боку керуючого елемента [3, с. 109-111].

В колах керування застосовуються мікро вимикачі серій МП1000 [8, с.214] та МП2000 [8, с.216-218], перемикачі типу "тумблер" [8, с.219].

Вибір електромагнітних реле.

Вибирають електромагнітні проміжні реле за номінальною напругою і родом струму котушки; за номінальною напругою і струмом контактів; за кількістю і видом контактів, передбачених схемою керування; за способом монтажу і відповідністю ступеню захисту умовам навколишнього середовища.

Проміжні електромагнітні реле призначені для розмноження контактів і виконання логічних операцій, узгодження малопотужних вихідних сигналів електронних пристроїв автоматики з сприймаючими пристроями виконавчих механізмів (електромагнітних пускачів, електромагнітів і електромагнітних муфт).

Найчастіше в схемах с.г. обладнання використовують реле:

- РП20 - уніфіковані за способом монтажу з елементами "Логика-И", кріплення виконується до рейки з допомогою защіпки;

- РП21 — мають невеликі габаритні розміри [2, с.85];

- ПЗ-37 - призначені для переднього під'єднання проводів, мають до 8 контактів в різному поєднанні.

Реле для друкованого монтажу серій РПГ-2, РПГ-3, РПГ-5, РПГ-6, РПГ-8, РПГ-12 - герконові, призначені для спільної роботи з напівпровідниковими елементами, в тому числі з інтегральними мікросхемами. Вони забезпечують гальванічну розв'язку кіл в схемах автоматики, а також як вихідні підсилювачі. Реле для переднього під'єднання проводів під гвинт РПГ-4, РПГ-10, РПГ-11 заміняють в схемах керування електромагнітні реле з відкритими контактами, що дає значну економію, так як контакти герконових реле не мають срібла, не потребують затрат на догляд в процесі експлуатації мають високу комутаційну стійкість проти спрацювання (до 10⁸ спрацювань). В реле серії РПГ-11 використані геркони типу КЗМ-1А, які дозволяють комутувати силу струму до 1 А, максимальна комутована потужність складає 30 ВА.