Расчёт и подбор шинопровода PowerSafe - Шинопровод PowerSimple

Перейти к контенту
Шинопровод > Шинопроводы PowerSafe
Расчёт и подбор шинопровода PowerSafe
Расчёт токовой нагрузки, выбор номинала шинопровода.
Основой для расчёта являются характеристики токопотребителей (кранов), запитывающихся от шинопровода, а также длина перемещения (общая длина шинопровода) – длина линии.
Под характеристиками в данном случае понимается:
- количество приводных механизмов в кранах
- мощность механизмов кранов
- мощность постоянных потребителей (освещение, кондиционирование)
- рабочее напряжение
- система управления приводами кранов
- ПВ% механизмов кранов
- температура окружающей среды

Последовательность расчёта:
1. Определение номинального тока и подбор шинопровода по току, а именно:
1.1. Определение номинального тока совокупности кранов и механизмов на линии исходя из одновременности их работы
1.2. Применение поправочного коэффициента, связанный с учётом ПВ%
1.3. Применение поправочного коэффициента, связанного температурой окружающей среды
1.4. Выбор шинопровода по току
2. Расчёт падения напряжения и подбор количества и расположения точек подачи питания

В первую очередь нас интересуют значения номинальных токов всех приводов и других потребителей, установленных на каждом кране, их ПВ% и ограничения по одновременности работы (если они есть). Обычно каждый кран имеет как минимум три механизма – механизм подъёма, механизм (механизмы) передвижения тележки и механизмы перемещения моста.
Для того, чтобы узнать максимальный номинальный ток на линии, можно просто просуммировать мощности всех механизмов всех кранов, это самый простой способ. В некоторых случаях этот способ нерационален, так как не учитывает одновременности включения механизмов и их ПВ%. Если учесть эти факторы, мы можем значительно снизить затраты на приобретение системы шинопровода, так как правильный расчёт нам даст расчётный номинальный ток гораздо меньше, чем если бы мы просто просуммировали мощности всех приводов. Также имеет место влияние температура в месте установки кранов. Например, для цехов литейных производств температура может быть настолько высокой, что дополнительный нагрев шинопровода будет приводить к существенному увеличению сопротивления (импеданса), что снизит несущую способность шинопровода по току.
Часто в качестве начальных данных для расчёта используются не номинальные токи приводов, а значения мощности. То есть сначала нужно перевести мощности приводов кранов в значение тока, потребляемых приводами при нормальной нагрузке. Для этого можно использовать формулы, или воспользоваться справочными таблицами.

Таблица 1. Соответствие мощности и силы тока
Мощность привода, кВтПостоянный ток, ВПеременный трёхфазный ток, В
230400600230400600
IN
IA
IN
IA
IN
IA
3178,56,312,176,6742424
5,53015,51120,2141,411,781,96,746,9
7,5412115,527170,115,698,3956,7
11603021,5382472214312,681,9
158141305032529188,516,7108,5
18,59749376642338243,222140,8
221165843784914528826166,4
3015578581046676038435224
3719096701247947246041262,4
45230116841509608755750320
55282140102180-10466560384
75380190139245-142-82-
90-225160290-168-97-
110-277205354-205-118-
132-330254423-245-141-
IN – номинальный ток
IA – стартовый ток стандартного короткозамкнутого асинхронного электродвигателя 1500 об/мин. (для других типов электродвигателей следует использовать заводские данные).
Определение номинального тока совокупности кранов и механизмов на линии исходя из одновременности их работы.
Как правило, не все механизмы крана работают одновременно. Так, очень часто запрещена одновременная работа 3-х механизмов - подъёма, перемещения тележки и перемещения крана. Поэтому при расчёте общего номинального следует учитывать только механизмы, работающие одновременно, и при этом надо брать в расчёт максимальные значения. Например, мостовой кран имеет 2 наиболее мощных механизма – подъёма и перемещения тележки. Их и следует принимать в расчёт, и не учитывать мощность механизма перемещения крана (моста). Также следует учитывать мощность постоянно работающих потребителей – систем освещения и кондиционирования. В любом случае, следует внимательно ознакомиться с количеством и характеристиками приводов кранов, разрешёнными и возможными режимами работы и учесть случай с максимально возможным значением потребляемой мощности (номинального тока). Таким образом, просуммировав все номинальные токи всех одновременно работающих кранов, можно получить значение номинального тока IΣ, которое можно использовать далее для выбора шинопровода.

Применение поправочного коэффициента, связанный с учётом ПВ%
Фактор продолжительности включений, ПВ%, является весьма важным для определения реальной токовой нагрузки на систему троллейного шинопровода.
Обычно под продолжительностью включения понимается отношение времени, в течение которого механизм работает, к времени общего цикла работы (время работы плюс время пауз).
Однако важным фактором является то, что принять за цикл работы, его продолжительность. Так, например, если принять за цикл работу рабочую смену, то мы можем получить значение ПВ=15% или меньше. Однако из-за характера рабочего процесса возможна ситуация, когда кран напряжённо работает в течение определённых промежутков времени (например, в течение 20мин), а в другое время он стоит. Разумеется, для расчёта необходимо рассматривать именно самый напряжённый промежуток времени. Обычно принимают промежуток не менее 10мин в качестве продолжительности цикла работы (в соответствии со стандартом).
Значение ПВ% указывается в характеристиках крана и техническом задании. Если значение неизвестно, можно принять: для общепромышленных кранов значение ПВ% обычно принимается 40%; для металлургических кранов часто ПВ=60%; для технологических кранов возможно ПВ=80%.
Таким образом, приведение суммарного номинального тока IΣ к его значению IG, приближенному к реальной работе механизмов крана, позволит использовать систему шинопровода, рассчитанную на меньшее значение тока, чем если бы мы учитывали просто сумму номинальных токов всех одновременно работающих механизмов. Значение приведённого после учёта ПВ% тока IG зависит от температуры окружающей среды и материала токопроводной шины. Согласно нормам, принимается температура +35С. Для выбора значения обычно применяют графики.
Для упрощения — см таблицу приведённых значений тока в зависимости от ПВ%.

Таблица приведённых значений тока шины в зависимости от ПВ% механизма, при t=35C° для алюминиевой шины номинального тока 200А
ПВ%100%80%60%50%40%30%25%15%
Ток, А
200А220А250А260А280А320А340А420А
Таблица приведённых значений тока шины в зависимости от ПВ% механизма, при t=35C° для алюминиевой шины номинального тока 400А
ПВ%100%80%60%50%40%30%25%15%
Ток, А
400А420А450А460А480А520А540А600А
Применение поправочного коэффициента, связанного температурой окружающей среды
Температура окружающей среды в большинстве случаев отличается от температуры +35С, принятой для расчётов п.1.2. Поэтому следует учитывать верхний предел рабочей температуры, отражённый в техническом задании. Чем выше температура, тем хуже конвекция и охлаждение проводника, что увеличивает его сопротивление (импеданс).
Если температура окружающей среды меньше +35С, коэффициент не учитывают.
Для учёта этого фактора применяют табличный коэффициент fa.

Таблица 3. Коэффициент fa учёта температуры для алюминиевой шины
+35С°
+40С°
+45С°
+50С°
+55С°
1,000,920,810,760,68
Таким образом, номинальный ток, на который должен быть рассчитан шинопровод с учётом фактора температуры:
IGt=IG x fa
Значение IGt окончательно используется для выбора шинопровода по номинальному току.

Расчёт падения напряжения, определение количества и расположения точек подачи питания
Так как шинопровод представляет собой длинный проводник, с которого в разных точках снимается напряжение, и одновременно шинопровод получает питание от сети в определённых точках, при работе шинопровода неизбежно возникает потеря напряжения, которая зависит от величины пусковых токов механизмов кранов, их удалённости от точек подвода питания, длины шинопровода, типов приводов, рода тока, расположения точек ввода питания, температуры окружающей среды.
Согласно ПУЭ («Правилам устройства электроустановок»), для силовых сетей отклонение напряжения от нормального должно составлять не более ± 5 % .Величина допустимого падения напряжения может также определяться заказчиком. Следует принять во внимание, что система питания кранов не должна влиять на качество электроснабжения, то есть падение напряжения должно быть меньше допустимого. Поэтому при расчёте принимают допустимое значение падения напряжения – до 3%.
Для определения величины падения напряжения используют следующие формулы:
При постоянном токе: ΔU= 2 x l x IG x R
Для трёхфазного переменного тока: ΔU= √3 x l x IG x Z
Где
ΔU – падение напряжение при температуре +35С, В
R – сопротивление шинопровода (справочная величина для конкретного вида шинопровода)
Z – комплексное сопротивление (импеданс) шинопровода (справочная величина для конкретного вида шинопровода)
IG – суммарный пусковой ток, включающий в себя сумму пусковых токов одновременно включающихся приводов механизмов
IA, а также ток, потребляемый постоянными потребителями (освещение, кондиционирование и др.). В случае, если применяются привода с частотным регулированием, пусковой ток IA принимают равным номинальному току IN х 1.2…1.8
l – длина, определяемая точками ввода (подключения) шинопровода исходя из рисунка

Схема подвода питания

l=L Подвод питания с конца системы
l=L/2 Подвод питания с середины системы
l=L/4 Подвод питания с обоих концов системы
l=L/6 Подвод питания с двух сторон на расстоянии L/6 от концов системы
l=L/10 Подвод питания с середины и на расстоянии L/10 от концов системы

Далее следует рассчитать значение падения напряжения при реальной рабочей температуре. Для этого нужно взять табличное значение коэффициента fv.
При этом принимаем, что рабочая температура проводника под действием нагрузки будет отличаться от температуры окружающей среды на 30С°

Таблица Коэффициент fv учёта температуры для алюминиевой шины PowerSafe
t окружающей среды+35С°
+40С°
+45С°
+50С°
+55С°
t шины (рабочая)
+65С°
+70С°
+75С°
+80С°
+85С°
Значение fv0,9160,9040,8910,8790,868
Тогда падение напряжения составит: ΔUр= ΔU / fv
Или в процентах: ΔUр% = ΔUр / Un, где Un – номинальное напряжение

Пример подбора и расчёта системы шинопроводов PoweSafe
Нужно подобрать систему шинопровода PowerSafe для двух мостовых кранов, работающих в отапливаемом и кондиционированном (+20C°) цеху длиной 162м.
Краны имеют следующие характеристики:

Кран 1:
Мощность механизма основного подъёма - 110 кВт
Мощность механизма вспомогательного подъёма - 18,5 кВт
Мощность механизма передвижения тележки - 2х5,5 кВт
Мощность механизма передвижения моста - 2х11 кВт
Суммарная мощность постоянных потребителей - 3 кВт

Кран 2:
Мощность механизма основного подъёма - 15 кВт
Мощность механизма передвижения тележки - 2х5,5 кВт
Мощность механизма передвижения моста - 2х7,5 кВт
Суммарная мощность постоянных потребителей - нет
Оба крана имеют ПВ=15% для всех механизмов, напряжение 380В, 3 фазы, все приводы частотные
Одновременно могут работать только 2 механизма крана

По таблице 1 находим соответствие мощности и тока:
Кран 1:
Механизм главного подъёма - 205 А
Механизм вспомогательного подъёма - 38 А
Механизм передвижения тележки - 23,4 А
Механизм передвижения моста - 45 А
Ток постоянных потребителей - 7 А.
Кран 2:
Механизм главного подъёма - 29 А
Механизм передвижения тележки - 23,4 А
Механизм передвижения моста - 29 А

Способ 1.
Сумма токов всех потребителей обоих кранов - IΣ = 399,8 А.
Выбор - шинопровод PowerSafe на 400А.
Расчёт падения напряжения.
Предположим установку двух точек питания с концов системы (l=L/4).
Подставим значения в формулу
ΔU= √3 x l x IG x Z
ΔU = 1,732 х 162/4 x 399,8 x 0,000234 = 6,574 (В)
Применим коэффициент fv = 0,916:
ΔUр = 6,574 / 0,916 = 7, 177 (В)
Падение напряжения составит:
ΔUр% = ΔUр / Un: 7,177 / 380 = 1,88%. < 3 %
Такое расположение точек ввода подходит.
Проверим установку одной точки посередине (l=L/2). В этом случае падение напряжения составит 3,78%.
Вывод - выбрана система шинопровода PowerSafe на 400А с подводом питания с двух концов системы.

Способ 2.
Одновременно могут работать только 2 механизма и постоянная нагрузка, то есть в расчёт берём
1) для первого крана оба механизма подъёма плюс следующий по мощности механизм передвижения моста плюс ток постоянных потребителей: 205+38+45+7=295 (А)
2) для второго крана механизм подъёма плюс следующий по мощности механизм передвижения моста 29+29=58 (А)
Тогда IG= 295+58=353 (А).
Согласно таблице 2.1. Шинопровод номиналом 200А может проводить при ПВ=15% ток 420А..
Поскольку температура окружающей среды +20С°, коэффициент fa не учитывается.
Выбор - шинопровод PowerSafe на 200А.
Расчёт падения напряжения даст нам расположение одной точки ввода посередине системы.
Вывод - выбрана система шинопровода PowerSafe на 200А с подводом питания в одной точке посередине системы.
Как можно убедиться, тщательный расчёт системы позволяет оптимизировать выбор.
Телефон: +7 (499) 322-93-90
для звонков из Казахстана: +7 (717) 269-69-54
Почта: info@shinoprovod.com
Поставка шинопроводов и комплектующих PowerSimple оптом и в розницу
Назад к содержимому