电路计算

三、电流计算

3.1电流计算和启动方案的选择

1. 支路工作电流

水泵电机型号为Y225M-2，已知：转速n额定功率PN45KW2940r/min；额定电压UN380V;

；功率因数cos0.89。

根据功率计算公式

P3UIcos 3-1

式中：P----------额定功率； U----------额定电压； I-----------额定电流；

cos------功率因素。

则根据式3-1计算支路上的电流得

INPN3UNcos3

451033800.8976.82A

2.启动方案的选择

DA1-10010型卧式离心水泵所用的是Y225M-2型鼠笼式三相异步电动机，其功率为45KW，额定电流经过前面计算约为77A。该电动机属于中型鼠笼型电动机，该电机直接启动时，其启动电流瞬间会很大。直接启动的电流较大，水泵的电机不是频繁启动，启动电流对电机本身的影响不大。但是电机的直接启动电流过大对线路是有影响的，过大的启动电流在短时间内会在线路上造成较大的电压降落，使负载端的电压降低，对电网的冲击，可能导致其他正在工作的电气设备因压降而停止运转。

为了有效地降低启动电流，所以必须采用降压启动。采用星三角换接启动，此时启动电流约为额定电流的1.2倍，即此时降压启动电流

Ist1.2I1.27792.4A。显然，启动电流下降了，对电网的冲击程度大大减小，减小

了启动电流，能有效避免对电网的冲击。水泵启动前应当先关闭出口阀门，待水泵运

行正常后再开启出口阀门，水泵停止前必须关闭出口阀门，再停止水泵，以避免水泵反向旋转损坏。

3.主线路工作最大电流

由此自动排水系统控制所用到三台相同的泵（为一用一备一检修），电机也相同。单一水泵工作时，主线路的工作电流和支路相等，但遇到特殊情况（如涌水量非常大）下，需要三台水泵同时运行工作的情况下，主线路电流比支路电流大，此时的主线路最大工作电流为单台泵工作时电流的3倍。

即Imax3IN

376.82 230.46A

3.2电气元件的选择

根据电机的额定电流和电压，参照《电工手册》，选用主要电气元件如下： 1.电缆的选择

电线无论在输电系统还是用电系统中都承担着店里的传输和分配，在电力系统里面，电线选择至关重要，它关系到整个系统的用电安全，选择不当会造成绝缘皮的烧损而漏电，甚至造成火灾更严重的事故。在我国现目前常用的电线电缆是铜线和铝线，如果按导体电阻看，铌和锡的电阻最小，是常用的超导材料，其次就是银的电阻最小。

在选择电线时，一般应考虑发热，电压损失，经济电流密度，机械强度等选择条件。同时还要考虑导线的工作环境。一般情况下，低压动力线因其负荷电流较大，故一般先按发热条件选择截面，然后验算其电压损失和机械强度；低压照明线因其对电压水平要求较高，可先按允许电压损失条件选择截面，再验算发热条件和机械强度；对高压线路，则先按经济电流密度选择截面，然后验算其发热条件和允许电压损失；而高压架空线路，还应验算其机械强度。然而因为煤矿排水系统的工作环境恶劣，并且环境潮湿，虽然铝导线不易生锈，电阻小，质软不易折断，造价便宜，但是铝导线的耐高温能力低，长时间在高温条件下使用就会

烧坏，因而会缩短使用寿命。而铜导线就改善了铝导线的缺点，但是造价比铝导线贵。

一般导线载流量导线的安全载流量是根据所允许的线芯最高温度、冷却条件、敷设条件来确定的。这里水泵电机所用的电缆是不经常移动的电缆，根据其敷设和安装等的一些条件，选择芯线为铜芯的铠装电缆。

主线电路同时供应三台45KW三相鼠笼型异步电机、一台PLC，主线路电流经前面计算约为231A，所以采用VV293120135型号的聚氯乙烯绝缘内钢

带铠装电缆，其在环境温度为25C时长时间内载流量为260A。水泵电机分路上，每台电机电流在77A左右，选择VV29325110型号的聚氯乙烯绝缘内钢带

铠装电缆其在环境温度为25C时长时间内载流量为94A，在降压启动过程时产生的电流通过也没有问题。

2.熔断器的选择

在供电系统中，发生单相短路的可能性最大，但一般三相短路的短路电流值最大。由于短路后电路阻抗比正常运行时电路的阻抗小得多，所以短路电流比正常电流一般要大几十倍甚至几百倍。在矿井35kV及以下供电系统中，短路电流可达数百安培至数万安培；在11OkV及以上的电力系统中，短路电流可达数十万安培。这样大的短路电流对供电系统及电气设备要造成很大的危害。

在导体通过正常负荷电流时，导体要产生一定的电能损耗。这种电能转换为热能，一方面使导体温度升高，另一方面向周围介质散热，当两种作用达到平衡时，导体就维持一定的温度值。

当电路发生短路时，极大的短路电流将使导体温度迅速升高。由于短路保护装置的作用，短路电流通过导体的时间很短，为数秒钟以内，热量来不及向周围介质扩散。因此，可以认为在短路过程中，导体处在绝热状态，短路电流在导体中产生的热量，全部用来使导体的温度升高。在数秒钟之内，设备与导体的温度可能升得很高而导致破坏。

熔断器是最简单的保护装置，主要由外壳和熔体构成。熔体用熔点为200～420 ℃的铅、锡、锌合金制成，串联于电路中。当电路发生短路或严重过负荷时，大电流使熔体发热而熔断，切断了故障电路的电源，实现了保护目的。

井下低压熔断器的额定电压有500V和660V两种。380V电网，应用500V的熔断器；660V电网，应选用660V的熔断器。熔体与电压无关，但熔断器随电压的不同，尺寸各异。所以用不同电压的熔断器，其相同额定电流的熔体尺寸亦有区别，这在选用熔体时应特别注意。此外，较低电压的不能用于较高电压回路，因为灭弧能力不够；较高电压的也不能用于较低电压回路，因为灭弧能力过大，使电流变化率过大而产生过电压。

根据电网电压和所计算的电流选用RT0型的快速分断和冷却电弧的熔断器，主线上选用RT0-400型的熔断器，水泵电机支线上选用RT0-100型的熔断器。

3. 交流接触器

交流接触器常用来接通和断开电动机和其他设备的主电路，每小时可以开闭千余次，可以实现远程控制。主要由电磁铁和触点两部分组成，它是利用电磁铁的吸引力而动作的。接触器主要技术参数除额定电流、电压之外还有使用类别、机械寿命、操作寿命和电寿命。

根据用途，接触器的触点分主触点和辅助触点两种。辅助触点通过的电流较小，常接在电动机得控制回路中；主触点能通过的较大电流，接在电动机的主回路中。如CJ10-20型交流接触器有三个动合主触点，四个辅助触点（两个动合，两个动断）。

在选用接触器时，应注意它的额定电流，线圈电压及触点数量等。CJ10系列接触器的主触点额定电流有5,10,20,40,60,100,150A等数种；线圈额定电压通常是220V或380V，也有36V和72V的。

常用的交流接触器还有CJ40、CJ12、CJ20和引进的CJX、3TB、B等系列。 CJ10系列交流接触器是一般任务型接触器，主要使用于交流电动机得启停和控制。

水泵电机的接触器1~3KM1-3，由于电机启动电流较大，为76.82A左右，选用CJ10系列额定电流为100A的交流接触器，技术参数如下：控制电机最大功率50KW，额定电压uN380V，额定电流IN100A。主触头数目为3，辅助触

头4个（2个常开2常闭）。电寿命60万次，机械寿命300万次。

4、热继电器： 热继电器是用来保护电动机使之免受长期过载的危害，它是利用电流的热效应而工作实现电动机过载保护的自动控制电器。通常用的热继电

器有JR20，JR15和引进的JRS等系列。它的主要技术数据是整定电流，整定电流与电动机的额定电流基本上一致。

热继电器主要由热元件、双金属片、触点系统等组成，双金属片是热继电器的感温元件，它由两种不同热膨胀系数的金属碾压而成。热继电器的热元件串在电动机定子回路中，电动机正常工作时，热元件产生的热量虽然能使双金属片弯曲，但不能使热继电器动作。当电动机过载时，流过热元件的电流增大，经过一段时间后，双金属片推动导板使热继电器触点动作，切断电动机的控制线路。

一般情况按照电动机额定电流选用热继电器，依据电机的实际负载情况，选取热继电器整定值为电机额定电流的0.95-1.05倍，水泵驱动电机的额定电流

IN76.82A，热继电器电流整定值在72.98-80.66A之间。因此选用JR16150/3，

热元件额定电流为85A。刻度中可调范围为53~85A。

5、 压力继电器：压力继电器是利用液体的压力来启闭电气触点的液压电气转换元件。当系统压力值达到压力继电器调定值时，就会发出电信号，起安全保护作用等。压力继电器的静压P查《电工手册》，选用JY输入触点 gh1039.81000.98Mpa。根据静压值，

2型压力继电器，工作压力为0.065~1.2Mpa。

输出触点 0500 0501 1号水泵启动按钮SB11 0000 1号水泵电源接触器1KM1 2号水泵启动按钮SB21 3号水泵启动按钮SB31 1号水泵停止按钮ST1 2号水泵停止按钮ST2 3号水泵停止按钮ST3 手动 0001 1号水泵星形接触器1KM2 0002 1号水泵三角形接触器1KM3 0502 0003 2号水泵电源接触器2KM1 0004 2号水泵星形接触器2KM2 0503 0504 0005 2号水泵三角形接触器2KM3 0505 0006 手动/自动选择开关 0008 3号水泵电源接触器3KM1 0009 3号水泵星形接触器3KM2 自动 0007 水位上限接点SU 水位下限接点SD 0506 0507 1号水泵热保护触点FR1 0010 3号水泵三角形接触器3KM3 0508

2号水泵热保护触点FR2 0011 水位上限指示灯XD1 3号水泵热保护触点FR3 0012 水位下限指示灯XD2 1号水泵压力继电器SP1 0013 1号水泵运行指示XD3 2号水泵压力继电器SP2 0014 2号水泵运行指示XD4 3号水泵压力继电器SP3 0015 3号水泵运行指示XD5 1号水泵运行选择SB12 2号水泵运行选择SB22 3号水泵运行选择SB32 0509 0510 0601 0602 0603 0102 0103 0104