Μάθημα 0 Η Σχεδίαση Εγκαταστάσεων Κίνησης Περίληψη Σε προηγούμενες ενότητες, είδαμε τα βασικά βήματα / διαδικασία / μεθοδολογία στη σχεδίαση οικιακών και εγκαταστάσεων κίνησης. Είδαμε / χρησιμοποιήσαμε σαν βασικά βοηθήματα εργαλεία στη σχεδίαση αυτών των οικιακών εγκαταστάσεων είναι ο ΕΛΟΤ και το FINE. Ο ΕΛΟΤ αποτελεί βασικό οδηγό στη σχεδίαση οικιακών και εμπορικών εγκαταστάσεων, ενώ το FINE μας επιτρέπει να δημιουργούμε το δίκτυο και τους υπολογισμούς μίας εγκατάστασης, στον υπολογιστή. Σ αυτή την ενότητα, εξετάζουμε τη σχεδίαση εγκαταστάσεων κίνησης, δηλαδή, τη σχεδίαση εγκαταστάσεων που περιλαμβάνουν την εγκατάσταση και τη λειτουργία κινητήρων. Ποια είναι η διαδικασία / μεθοδολογία που ακολουθούμε στη σχεδίαση αυτών των εγκαταστάσεων? Πως ο ΕΛΟΤ μας οδηγεί στη μελέτη αυτών των εγκαταστάσεων? Εξετάζουμε τη σχεδίαση εγκαταστάσεων κίνησης, μέσα από υποδειγματικές μελέτες πραγματικών εγκαταστάσεων κίνησης, ξεκινώντας από τη μελέτη της εγκατάστασης για το Φούρνο Βασικές Έννοιες: Εγκαταστάσεις κίνησης 0. Σκοπός Πως σχεδιάζουμε μία εγκατάσταση κίνησης? Ποια είναι η μεθοδολογία τα βήματα και οι υπολογισμοί που εκτελούμε για μία εγκατάσταση κίνησης που περιλαμβάνει διαφορετικούς κινητήρες σύγχρονους και ασύγχρονους, όσο και κινητήρες διαφορετικής ισχύος. Μέσα από μία παραδειγματική μελέτη εγκατάστασης, την εγκατάσταση του Φούρνου και του εργοστασίου της GOLDEN DOOR, εξετάζουμε τη διαδικασία που ακολουθούμε για να σχεδιάσουμε μία βιομηχανική εγκατάσταση. Εισαγωγή Φορτία που περιλαμβάνουν βιομηχανικό και εξοπλισμό γραφείου, όπως φωτοτυπικά έ- χουν περισσότερες σχεδιαστικές απαιτήσεις απ ότι γενικά φορτία, όπως η σχεδίαση ανεξάρτητων γραμμών και η σχεδίαση ειδικών μεθόδων γείωσης. Έτσι, χρειάζεται μεγαλύτερη έμφαση στους υπολογισμούς και τους κανονισμούς για αυτές τις εγκαταστάσεις.
Εικόνα : Η κάτοψη με τα φορτία της εγκατάστασης, για το Φούρνο. 2
Μέσα από τη μελέτη της εγκατάστασης για το Φούρνο, εξετάζουμε μεθοδικά, τα βήματα στη σχεδίαση των εγκαταστάσεων κίνησης 2. Τα Βασικά των Κυκλωμάτων Κίνησης Τα κυκλώματα κίνησης μπορεί να είναι απλά ή σύνθετα, ανάλογα με το τύπο, το μέγεθος και τα χαρακτηριστικά του κινητήρα ή των κινητήρων, τη λειτουργία κάθε κινητήρα και τις απαιτήσεις της ηλεκτρικής εγκατάστασης. Στη βάση αυτών των πληροφοριών, ξεκινάμε εντοπίζοντας τη πηγή τροφοδοσίας και μετά, σχεδιάζοντας το κύκλωμα από τη πηγή στο κινητήρα. Το πρώτο στοιχείο αυτού το κυκλώματος είναι το κύκλωμα προστασίας από βραχύκλωμα και η συσκευή / σύστημα γείωσης. 3. Μέσα Αποσύνδεσης Διακόπτης Κυκλώματος Διακόπτης Φορτίου Ο ΕΛΟΤ προσδιορίζει πως κάθε κινητήρας θα πρέπει να συνοδεύεται από ένα μέσο / συσκευή αποσύνδεσης / διακοπής της λειτουργίας του κινητήρα, από τη πηγή. Ο ΕΛΟΤ ακόμα προσδιορίζει το τύπο της συσκευής αποσύνδεσης. Στις συσκευές αποσύνδεσης περιλαμβάνονται διακόπτες κυκλώματος με ονομαστική ισχύ σε ίππους, αυτόματοι διακόπτες που αποτελούν μέρος κυκλωμάτων ελέγχου και κυκλώματα ελέγχου κινητήρων (motor controllers) ή ακόμα και μία πρίζα, για κινητήρες σχετικά μικρής ισχύος. Για τους περισσότερους κινητήρες, ο διακόπτης κυκλώματος / λειτουργίας του κινητήρα έχει ονομαστική τιμή σε ισχύ. Ο κανονισμός ακόμα προσδιορίζει ότι ο διακόπτης / συσκευή αποσύνδεσης διακοπής του κινητήρα, θα πρέπει να είναι εγκαταστημένος, έτσι ώστε ο ελεγκτής και ο κινητήρας να είναι ορατοί από το μηχανισμό συσκευής διακοπής του κινητήρα Παράδειγμα: Υπολογισμός της διατομής καλωδίου στο κύκλωμα ενός κινητήρα H συνολική κατανάλωση (ισχύς λειτουργίας) ενός κινητήρα, είναι P = 5 kw με συντελεστή ισχύος συνφ = ½. Ποίο είναι το ρεύμα λειτουργίας του κινητήρα, σε κανονικές συνθήκες λειτουργίας? 3
Αυτή η ισχύς κατανέμεται / συνδέεται στις τρείς φάσεις (τη κόκκινη και τη κίτρινη) της γραμμής με ίσο ρεύμα (ίδια τιμή έντασης ρεύματος) για κάθε φάση, που είναι: P 5000 Ι ον = = = 75, 3 Α 3 U συνφ 3 230 ½ Προσαυξάνουμε αυτό το ρεύμα, κατά 25%, Ι = Ι ον *,25 = 75,3 *,25 Στη βάση αυτού του ρεύματος, υπολογίζουμε από πίνακες: Τη διατομή του Αγωγού Το διακόπτη Φορτίου Το μέγεθος των ασφαλειών προστασίας του κινητήρα Το μέγεθος του αυτόματου διακόπτη ισχύος αν χρησιμοποιηθεί Ένας αγωγός έχει δύο άκρα. Η διατομή του αγωγού βασίζεται / καθορίζεται από τη όριο θερμοκρασίας του ασθενέστερου κρίκου άκρου στο κύκλωμα. 4. Συσκευή Μηχανισμός Προστασίας από Υπερφόρτωση Κανένας κινητήρας δεν είναι έξυπνος. Ο κινητήρας θα επιχειρεί να αποδώσει τη μέγιστη ισχύ, ανεξάρτητα από το φορτίο που εξυπηρετεί, ανεξάρτητα από τη τάση τροφοδοσίας, ή πόσο ασύμμετρη είναι η τάση τροφοδοσίας. Θα συνεχίσει μέχρι να καεί. Μπορούμε να αποφύγουμε να κάψουμε έναν κινητήρα, αν ο κινητήρας έχει τη κατάλληλη συσκευή προστασίας, από υπερφόρτωση. Μία συσκευή υπερφόρτωσης, θα εντοπίζει ένα αυξημένο ρεύμα στο κινητήρα και θα διακόπτει το κύκλωμα. Η συσκευή υπερφόρτωσης προστατεύει ακόμα τον αγωγό από υπερθέρμανση. Οι ρελέδες υπερφόρτωσης είναι η συνηθέστερη μορφή συσκευής προστασίας από υπερφόρτωση. Οι ρελέδες υπερφόρτωσης περιλαμβάνουν τα θερμικά στοιχεία, σταθεροί διμεταλλικοί και ηλεκτρονικές συσκευές σταθερής κατάστασης. Οι συσκευές σταθερής κατάστασης έχουν κάποια χαρακτηριστικά πλεονεκτήματα. 4
5. Τα φορτία της Εγκατάστασης Ο ανεμιστήρας στο φούρνο καταναλώνει 2.9 Α ρεύμα, έχει ισχύ μικρότερη από HP και δεν ξεκινάει αυτόματα. Σύμφωνα με το κανονισμό του ΕΛΟΤ χρειάζεται συσκευή προστασίας από υπερφόρτωση που μπορεί να είναι ξεχωριστή από το κινητήρα, μία θερμική συσκευή προστασίας ή μία συσκευή που είναι ενσωματωμένη στο κινητήρα. Προστασία από υπερφόρτωση Ασφάλειες με χρονοκαθυστέρηση είναι μία πολύ καλή επιλογή, για τη προστασία από υπερφόρτωση. Μπορεί να υπολογιστούν κοντά στην ονομαστική ένταση ρεύματος του κινητήρα. Όταν ο κινητήρας έχει ενσωματωμένη προστασία για υπερφόρτωση, τότε οι ασφάλειες με χρονοκαθυστέρηση μπορεί να χρησιμοποιηθούν σαν επιπλέον συσκευή προστασίας, σε θερμική υπερφόρτωση. Το ρεύμα εκκίνησης ενός κινητήρα είναι πολύ μεγάλο για ένα σύντομο χρονικό διάστημα. Μετά, το ρεύμα μειώνεται στην ονομαστικά τιμή ρεύματος του κινητήρα, καθώς ο κινητήρα φτάνει τη μέγιστη ταχύτητα περιστροφής. Οι ασφάλειες με χρονοκαθυστέρηση θα επιτρέψουν πέντε φορές μεγαλύτερο ρεύμα, από το ονομαστικό ρεύμα του κινητήρα. Η λύση είναι να χρησιμοποιήσουμε ασφάλειες χρονοκαθυστέρηση που επιτρέπουν στο κινητήρα να ξεκινάει, όμως ανοίγουν σε υπερφόρτωση πριν ο κινητήρας καταστραφεί. Οι ασφάλειες με χρονολαθυστρήση μπορεί να επιλεγούν από πίνακες. Για τον ανεμιστήρα του φούρνου που έχει ονομαστικό ρεύμα 2,9 Α, χρησιμοποιούμε ασφάλειες χρονοκαθυστερήσης. 2,9 *,5 = 3,34 Α ή 3,62 Α 6. Συνδυάζοντας Φωτισμό και Κινητήρες στην Ίδια Γραμμή Ο ανεμιστήρας στο φούρνο είναι ένα παράδειγμα κινητήρα / φορτίου κίνησης που μπορούμε να συνδέσουμε στην ίδια γραμμή / στο ίδιο κύκλωμα με φωτισμό Έτσι, η γραμμή φωτισμού, εξυπηρετεί 305 VA φωτισμού και τον ανεμιστήρα. Ο α- νεμιστήρας είναι μόνιμα ή εσωτερικά συνδεμένος, όχι μέσα από μία πρίζα στο κύκλωμα. Ο ΕΛΟΤ επιτρέπει γραμμές 6 Α και 20 Α να τροφοδοτούν φορτία κίνησης και φωτισμό με τη προυπόθεση πως το φορτίο κίνησης δεν ξεπερναει το 50 % του συνολικού φορτίου της γραμμής. Ο συγκεκριμένος κινητήρας έχει ισχύ 0 ίππους, 230-V κινητήρα, τραβώντας ρεύμα 2.9 Α. έτσι ώστε 5
305 VA + (230 V * 2.9 A ) = 740 VA 740 VA / 230 VA = 7.5 Στη βάση αυτής της έντασης ρεύματος, επιλέγουμε τη διατομή καλωδίου και την ασφάλεια. Επειδή το φορτίο θεωρείται συνεχές, προσαυξάνουμε το φορτίο κατά 20% 7,5 *,2 = Και έτσι επιλέγουμε τη διατομή καλωδίου και ασφάλεια 6 Α Ξεχωριστά Κυκλώματα Η μηχανή ζυμώματος. Το συνολικό φορτίο της μηχανής είναι Κινητήρας 792 VA Θερμαντικό στοιχείο 2000 va 2792 VA Μετατρέποντας το σε ένταση ρεύματος 2792 / ( 230 *,73) = 7,8 Α Ένα κύκλωμα με ασφάλεια 20 Α, η ελάχιστη ασφάλεια, για γραμμή Ειδικές Γραμμές Ο φούρνος είναι ένας ηλεκτρικά θερμαινόμενος φούρνος. Το φορτίο του φούρνου είναι 6000 VA σε 3-φασικό σύστημα, 230 V. Αυτό το φορτίο περιλαμβάνει όλα τα θερμαντικά στοιχεία, κινητήρα, χρονοδιακόπτες μετασχηματιστές, πηνία και άλλα στοιχεία. Όλα τα στοιχεία προστασίας είναι ενσωματωμένα στο κινητήρα Οι οδηγίες στο κινητήρα προσδιορίζουν ότι η γραμμή του φούρνου θα πρέπει να έχει ελάχιστη ασφάλεια 56 Α και ελάχιστη θερμοκρασία 75 C Ένας χειροκίνητος μηχανισμός αποσύνδεσης / διακοπής εγκαθίσταται στη συσκευή, χωρίς συσκευή προστασίας από υπερένταση, για να επιτρέπει τη συντήρηση και τροποποιήσεις στο εσωτερικό ηλεκτρικό κύκλωμα του φούρνου. 6
Περισσότεροι από ένας Κινητήρες σ ένα κύκλωμα Ας εξετάσουμε τις μηχανές μίξης και τη μηχανή διαχωρισμού της ζύμης στο φούρνο που τροφοδοτούνται από μία γραμμή. Αυτές οι συσκευές έχουν ονομαστικά ρεύματα 7,5 Α, 2,2 Α και 4,0 Α, όπως προσδιορίζεται από τα χαρακτηριστικά λειτουργία αυτών των συσκευών. Έτσι,.25 * 7.5 = 9.4 amperes + 2.2 amperes + 4.0 amperes Σύνολο 5.6 amperes 7
Πίνακας Στοιχεία της Ηλεκτρολογικής Εγκατάστασης για το Φούρνο Κατηγορία Φορτίου Φωτισμός 305 Συνολικό Φορτίο [VA] Ολική Ισχύς Μήκος [m] συνφ 7 6 VA Λαμπτήρες φθορισμού 7 80 VA 3 86 VA 3 26 VA Γραμμές Ρευματοδοτών Φορτία Θέρμανσης 2700 Κλιματιστικό εξωτερική μονάδα Κλιματιστικό εσωτερική μονάδα 6 Α 6 A 8.44 kw 5 kw Ανεμιστήρας 230 * 2,9 W Κινητήρες Μηχανή Ζυμώματος Ηλεκτρικός Φούρνος Μίξερ 2792 kw 6000 W 5,6 * 230 W 8
Εικόνα : Η θέση των φορτίων στην εγκατάσταση του Αρτοποιείου. 9