Условиями выбора муфты являются 1 страница
ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
МП.2-36 03 31-01.07.01-2012
РАЗРАБОТАЛ О.С.Кед
Ф.И.О. преподавателя
Рассмотрено на заседании цикловой комиссии
Протокол №_____
От «_____»___________2012г
Председатель цикловой комиссии __________________________________________
СОДЕРЖАНИЕ
Общие положения.......................................................................................... 3
Введение......................................................................................................... 5
Технологическая часть.................................................................................. 6
Выбор системы электропривода................................................................... 6
Анализ недостатков существующей схемы управления........................ 6
Выбор рода тока и величины питающих напряжений.......................... 7
Выбор системы электропривода............................................................. 8
4.4 Расчёт мощности и выбор приводного электродвигателя.................... 8
4.5 Расчёт механических характеристик.................................................... 14
Проверка выбранного электродвигателя............................................. 15
Описание принципиальной электрической схемы..................................... 15
Выбор элементов системы электропривода............................................... 15
6.1 Расчёт и выбор силового преобразователя.......................................... 15
Выбор пусковых и тормозных устройств............................................ 19
Выбор электромагнитных муфт......................................................... ..21
6.4 Выбор контакторов и магнитных пускателей…………………………….23
6.5 Выбор реле управления................................................................... …..24
6.6 Выбор командоаппаратов............................................................... …..25
Расчёт и выбор трансформаторов и выпрямителей управления... …..26
6.8 Выбор аппаратов защиты................................................................ …..29
7 Выбор типа и сечения проводов и кабелей .......................................... …..32
8 Заключение……….……………………………………………………………..33
9 Доклад к защите курсового проекта……….…………………………………..33
Список литературы………………………………………………………………..34
Приложение А (обязательное). Форма титульного листа пояснительной
записки……………………………………………………………………………...35
Приложение Б (обязательное). Пример оформления ведомости
курсового проекта ……............................................................................................36
Приложение В (справочное). Передаточные числа механических передач.......37
Приложение Г (справочное). Рекомендации по применению преобразова-
телей частоты………………………………………………………………………39
Приложение Д (справочное). Основные правила изложения текста…………...41
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Темой курсового проекта является электропривод и электрооборудование технологической установки: металлорежущего станка со сложной схемой автоматизации, поточно-транспортной системы, подъёмно-транспортного механизма и других машин.
Курсовой проект состоит из пояснительной записки объёмом до 60 листов и графической части на 1-3 листах формата А1. Пояснительная записка и графическая часть проекта должны быть оформлены с соблюдением требований ЕСКД и СТП 000.00.01.02 – 2011 «Общие требования стандартов к оформлению учебной документации».
В пояснительную записку курсового проекта по учебной дисциплине «Электрооборудование предприятий и гражданских зданий» входят следующие разделы:
Введение;
1 Технологическая часть;
1.1 Описание и техническая характеристика технологической установки;
1.2 Определение технологических усилий;
1.3 Требования к электроприводу и системе управления;
2 Выбор системы электропривода;
2.1 Анализ недостатков существующей системы управления;
2.2 Выбор рода тока и величины питающих напряжений;
2.3 Выбор системы электропривода;
2.4 Расчет мощности и выбор приводного электродвигателя;
2.5 Расчет механических характеристик;
2.6 Проверка выбранного электродвигателя;
3 Описание принципиальной электрической схемы;
4 Выбор элементов системы электропривода;
4.1 Расчет и выбор силового преобразователя;
4.2 Выбор пусковых и тормозных устройств;
4.3 Выбор электромагнитных муфт;
4.4 Выбор контакторов и магнитных пускателей;
4.5 Выбор реле управления;
4.6 Выбор командоаппаратов;
4.7 Расчет и выбор трансформаторов и выпрямителей управления;
4.8 Выбор аппаратов защиты;
5 Выбор типа и сечения проводов и кабелей;
6 Заключение;
Список литературы.
Графическая часть проекта обычно включает в себя:
1. Принципиальная электрическая схема установки на одном -двух листах;
2. Схема электрических соединений на одном листе.
Руководитель курсового проектирования имеет право изменять состав проекта в зависимости от конкретной темы.
При оценивании результатов курсового проектирования учитываются следующие моменты:
― своевременность выполнения разделов курсового проекта согласно календарному графику и методическим рекомендациям по курсовому проектированию;
― текущие оценки при оценивании отдельных разделов курсового проектирования (правильность и самостоятельность разработок);
― соблюдение требований стандартов ЕСКД и другой нормативно-технической документации при оформлении пояснительной записки и графической части курсового проекта;
― качество выполнения графической части курсового проекта;
― дополнительные творческие разработки, не предусмотренные типовым содержанием курсового проекта (например, проектирование предложенной схемы управления с использованием программируемого контроллера);
― доклад учащегося о выполненной работе при защите курсового проекта (правильная последовательность доклада, умение представить выполненную разработку, владение техническим языком при обосновании принятых решений);
― умение приводить аргументированные ответы на вопросы по теме курсового проекта при защите.
Отметка по курсовому проектированию выставляется согласно таблице 1.
Таблица 1 – Рекомендуемые критерии оценки знаний учащихся по выполнению и защите курсовых проектов по дисциплине «Электрооборудование предприятий и гражданских зданий»
| Отметка в баллах | Показатели оценки |
| (ноль) | Курсовой проект полностью не выполнен |
| (один) | Учащийся выполнил курсовой проект в объеме менее 50%, допустил грубые ошибки и не смог исправить их с помощью преподавателя |
| (два) | Учащийся выполнил курсовой проект с существенными ошибками и не смог их исправить сам и с помощью преподавателя |
| (три) | Учащийся выполнил курсовой проект с существенными ошибками, которые частично исправил с помощью преподавателя |
| (четыре) | Курсовой проект (КП) выполнен с некоторыми существенными ошибками, устраненными с помощью руководителя КП. Допущено отставание от графика выполнения КП. Недостаточно качественное выполнение КП с соблюдением требований стандартов. Доклад и защита КП отражают общее представление учащегося о задачах проектирования |
| (пять) | КП выполнен с некоторыми существенными ошибками, самостоятельно устраненными после получения замечаний руководителя КП. Недостаточно качественное выполнение КП с соблюдением требований стандартов. Доклад и защита КП происходят с помощью наводящих вопросов руководителя и отражают понимание учащимся задач проектирования |
| (шесть) | КП выполнен с несущественными ошибками, самостоятельно уст раненными после получения замечаний руководителя КП. Своевременное и качественное выполнение КП с соблюдением требований стандартов. Доклад и защита КП отражают понимание учащимся задач проектирования |
| (семь) | Самостоятельное и безошибочное выполнение КП с небольшими недочетами. Своевременное и качественное выполнение КП с соблюдением требований стандартов. В докладе и при защите КП учащийся использует полученные им ранее теоретические знания |
| (восемь) | Самостоятельное и безошибочное выполнение КП. Своевременное (или досрочное) и качественное выполнение КП с соблюдением требований стандартов. Грамотное представление и защита КП. Обоснованные ответы с выводами на вопросы по теме КП |
Продолжение таблицы 1
| (девять) | Самостоятельное и безошибочное выполнение КП. Своевременное (или досрочное) и качественное выполнение КП с соблюдением требований стандартов. Свободное владение техническим языком при представлении и защите КП. Грамотные ответы на вопросы по теме КП |
| (десять) | Самостоятельное и безошибочное выполнение КП с элементами творчества. Своевременное (или досрочное) и качественное выполнение КП с соблюдением требований стандартов. Свободное владение техническим языком при представлении и защите КП. Грамотные ответы на вопросы по теме КП с использованием знаний из дополнительных литературных и иных источников |
Под «существенной ошибкой» понимается допущенная в расчетах или при принятии технического решения ошибка, которая:
― повлияла на последующие расчеты и технические решения в КП;
― привела к неправильному выбору вида аппаратов, аппарата;
― привела к снижению надежности работы схемы;
― привела к нерациональным размещению элементов на схеме соединений и разводке проводов.
Под «несущественной ошибкой» понимается неточность определения параметров одного аппарата или равноценная ошибка.
Под «недочетом» понимается отсутствие размерности именованных единиц, неправильное описание формул или величин и т.д.
На основании критериев оценивания результатов курсового проектирования выделены четыре уровня, характеризующие выполнение поставленных задач:
― уровень представления (отметка «4»);
― уровень понимания (отметки «5», «6»);
― уровень применения (отметки «7», «8», «9»);
― уровень творчества (отметка «10»).
Далее рассмотрены требования и рекомендации к содержанию разделов и подразделов пояснительной записки, даны рекомендации по расчёту и выбору электрооборудования.
2 ВВЕДЕНИЕ
Введение должно быть кратким и четким, не должно быть общих мест и отступлений, непосредственно не связанных с разрабатываемой темой. Объем введения не должен превышать двух страниц.
Рекомендуется следующее содержание введения:
- задачи курсового проектирования;
- цели проводимых при проектировании технических мероприятий: увеличение производительности установки, уменьшение трудозатрат, снижение затрат на обслуживание, сокращение количества ремонтов, энерго- и ресурсосбережение, улучшение условий работы и техники безопасности и др.;
- общее описание путей достижения цели и решения поставленных задач;
- краткое изложение содержания разделов пояснительной записки с обязательным указанием задач, решению которых они посвящены.
3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Любой производственный механизм или установка предназначены для определённых технологических операций. Поэтому в самом начале проектирования необходимо охарактеризовать проектируемый производственный механизм по назначению, производительности, размеру устанавливаемых заготовок, грузоподъёмности и пр., т. е. привести все технические данные, которые характеризуют этот механизм и могут быть использованы при расчётах в процессе проектирования. Подробное описание всех узлов и деталей машины приводить не следует, так как это перегрузит проект и вообще не входит в задание на проектирование электрооборудования. Затем следует дать краткое описание технологических операций, выполняемых данной машиной или механизмом, указать их последовательность, распределение по времени и другие специфические особенности работы этой машины по отдельным узлам и механизмам.
При описании режимов и циклов работы при необходимости приводят кинематические схемы, в которых достаточно изобразить те элементы кинематики, которые связаны с электрооборудованием.
В этом разделе необходимо привести расчеты по определению усилий, действующих в механизме. Например, для металлорежущего станка – расчёт усилий резания, для крана – расчёт статических нагрузок и т. д.
В требованиях к электроприводу указываются:
1) диапазон и плавность регулирования скорости рабочего механизма;
2) вид механической характеристики и характер нагрузки привода;
3) режим работы и частота включений привода;
4) наличие реверса и электрического торможения;
5) надёжность привода, простота его обслуживания и наладки;
6) экономичность;
7) особые условия работы (запыленность, влажность, вибрация и т.д.).
В требованиях к автоматике перечисляются все режимы работы, указываются виды управления и все необходимые блокировки, защиты и сигнализации.
4 ВЫБОР СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
4.1 Анализ недостатков существующей схемы управления
При анализе недостатков схемы управления необходимо указать её слабые места, выявленные в процессе эксплуатации:
˗ несоответствие привода предъявляемым требованиям;
˗ отсутствие блокировок, защит, сигнализации;
˗ устаревшие оборудование и схемные решения;
˗ неэкономичность работы;
˗ малая надёжность.
После выявления недостатков необходимо наметить пути их устранения. Без существенного изменения кинематики механизмов можно произвести следующие изменения в принципиальной схеме:
1) замена привода переменного тока приводом постоянного тока, или наоборот;
2) замена трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором электродвигателями с фазным ротором, а асинхронных электродвигателей – синхронными;
3) замена регулируемых приводов постоянного тока частотными преобразователями;
4) замена односкоростных электродвигателей многоскоростными;
5) замена ручного управления полуавтоматическим и автоматическим;
6) изменение системы пуска или торможения;
7) введение автоматического торможения или останова электропривода;
8) введение дополнительной сигнализации, автоматизации вспомогательных операций;
9) замена ручного контроллерного управления механизмами управлением с помощью магнитных контроллеров;
10) применение вместо часто включаемых контакторов бесконтактных устройств с тиристорами;
11) разделение однодвигательного электропривода на двухдвигательный;
12) перевод принципиальной электросхемы на слаботочные аппараты или бесконтактные логические устройства, применение программируемого контроллера;
13) уточнение типа электродвигателя в зависимости от режима работы.
4.2 Выбор рода тока и величины питающих напряжений
При проектировании электрооборудования необходимо выбрать род тока (переменный или постоянный) и напряжение сети.
Для силовых приёмников промышленных предприятий в основном применяется трёхфазный переменный ток. Постоянный ток используется в тех случаях, когда он необходим по условиям технологического процесса, а также для плавного регулирования угловой скорости электродвигателей в большом диапазоне.
При выборе величины напряжений электроустановок напряжением до 1000 В следует рассмотреть варианты использования напряжений 220/380 и 380/660 В. С применением напряжения 660 В снижаются потери электроэнергии и расход цветных металлов, увеличивается радиус действия цеховых подстанций, повышается единичная мощность трансформаторов и сокращается количество подстанций, упрощается схема электроснабжения. Недостатками напряжения 660 В являются невозможность совместного питания сети освещения и силовых электроприёмников от общих трансформаторов. На предприятиях с преобладанием электроприёмников малой мощности более выгодно использовать напряжение 220/380 В [1, с.31-32].
Для силовых устройств постоянного тока напряжение может выбираться из двух значений: 220 и 440 В.
С целью увеличения надёжности работы и повышения безопасности обслуживания для питания цепей управления могут применяться напряжения 12, 24, 42, 110 В переменного тока, которые получают от понижающих трансформаторов с первичным напряжением 220, 380, 660 В. Для некоторых устройств автоматики используются напряжения 12, 24, 42, 60, 110 В постоянного тока, получаемые от выпрямителей.
4.3 Выбор системы электропривода
Выбор типа электропривода иногда вызывает значительные трудности, так как различные его системы можно применять для одного и того же механизма. Поэтому прежде всего рассматривается возможность применения асинхронного привода. Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором просты в эксплуатации, дёшевы, выпускаются промышленностью в широком ассортименте. Их следует применять в тех случаях, когда использование синхронного электродвигателя экономически нецелесообразно. Если необходимо регулирование частоты вращения в диапазоне до десяти или по пусковым условиям не проходит асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, применяют асинхронный с фазным ротором.
Синхронные электродвигатели рекомендуется использовать для механизмов с длительным режимом работы и не требующих регулирования частоты вращения при мощности более 100 кВт, так как они имеют более высокий коэффициент полезного действия (КПД), возможность повышать cos системы электроснабжения и у них меньше эксплуатационные расходы по сравнению с асинхронными.
При необходимости плавного регулирования частоты вращения в широких пределах необходимо рассмотреть возможности применения электродвигателя постоянного тока с индивидуальным преобразователем, асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором и преобразователем частоты [1, с.34].
Краткие сведения о свойствах регулируемых электроприводов и области их применения содержатся в таблице 2 [2].
4.4 Расчет мощности и выбор приводного электродвигателя
4.4.1 Правильный выбор мощности приводного электродвигателя обеспечивает заданную производительность механизма при надлежащей надёжности и экономичности работы.
Методика расчёта мощности электродвигателей зависит от режима работы и характера нагрузки [3]. Чаще всего двигатели работают либо в длительном режиме, либо в повторно-кратковременном.
4.4.2 Выбор мощности двигателя, работающего в длительном режиме с постоянной нагрузкой, сводится к определению требуемой мощности при заданных технологических параметрах работы установки. Двигатель выбирается по каталогу на двигатели длительного режима работы по рассчитанным мощности и угловой скорости, исполнению по степени защиты от воздействия окружающей среды и по виду монтажа, обеспечивающему наиболее удобное соединение с приводным механизмом. Проверка его по нагреву и перегрузке в данном случае не производится.
Условия выбора двигателя
(4.1)
Таблица 2-Регулируемый электропривод
| Тип двигателя | Способ регулирования | Техническая реализация | Характерные признаки | Возможные области применения |
| Двигатель постоянного тока | Изменение сопротивления цепи якоря | Добавочный резистор в цепи якоря | Простота схемы; невысокие точность и диапазон регулирования; сложность автоматизации процессов; дополнительные потери энергии | Ограничение тока и момента в переходных процессах; регулирование скорости вниз от основной в диапазоне до 10 |
| Уменьшение магнитного потока | Резистор в цепи обмотки возбуждения | Дополнительные потери в цепи возбуждения | Регулирование скорости вверх от основной в диапазоне до 3 (до 5 у двигателей специального исполнения) | |
| Регулируемый источник питания обмотки возбуждения | Отсутствие дополнительных потерь | |||
| Изменение напряжения на якоре | Управляемый выпрямитель; импульсный регулятор напряжения | Высокое качество регулирования координат в статике и динамике; широкие возможности автоматизации и оптимизации технологических процессов; возможность энергосбережения в динамических режимах | Регулирование скорости, положения, тока и момента; регулирование усилия или момента | |
| Питание от источника тока, управление возбуждением | Преобразователь в режиме источника тока или со свойствами источника тока | Возможность регулирования усилия или момента на исполнительном органе рабочей машины; отсутствие дополнительных потерь энергии | Регулирование усилия или момента; регулирование скорости в замкнутой системе. | |
| Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором | Изменение сопротивления цепи статора. | Резистор; реактор. | Простота схемы реализации; невысокая точность регулирования; сложность автоматизации; дополнительные потери энергии. | Ограничение тока и момента в переходных процессах. |
| Изменение напряжения на статоре | Регулятор напряжения | Относительная простота реализации; возможность квазичастотного регулирования скорости | Регулирование тока и момента в переходных процессах; повышение энергетических показателей электропривода при малых нагрузках | |
| Изменение частоты и напряжения на статоре | Преобразователь частоты: электромашинный; полупроводниковый: | Высокое качество регулирования координат в статике и динамике; отсутствие дополнительных потерь в двигателе; широ- | Регулирование скорости, положения, тока и момента; энергосбережение |
Продолжение таблицы 2
| с промежуточным звеном постоянного тока с инверторами тока или напряжения | кие возможности автоматизации и оптимизации технологических процессов; возможность энергосбережения в динамических режимах работы электропривода и сфере технологии | |||
| Изменение числа пар полюсов двигателя | Переключение обмотки статора | Ступенчатое регулирование; возможность частичной рекуперации энергии при торможении | Регулирование скорости | |
| Асинхронный двигатель с фазным ротором | Изменение сопротивления цепи ротора | Добавочный резистор в цепи ротора | Возможность повышения пускового момента до уровня максимального; дополнительные потери энергии; невысокая точность регулирования; возможность создания замкнутых структур при импульсном регулировании сопротивления | Регулирование тока, момента, скорости |
| Изменение сопротивления цепи статора | Резистор в цепи статора | Простота схемы реализации; сложность автоматизации; дополнительные потери энергии | Ограничение тока и момента в переходных процессах. | |
| Изменение напряжения на статоре | Регулятор напряжения | Относительная простота реализации; возможность квазичастотного регулирования скорости | Регулирование тока и момента в переходных процессах; повышение энергетических показателей электропривода при малых нагрузках | |
| Введение добавочной ЭДС в цепь ротора | Выпрямитель в цепи ротора и вспомогательные электрические машины или инвертор | Полезное использование потерь скольжения в цепи ротора; большая установленная мощность, небольшой диапазон регулирования скорости | Регулирование скорости в небольшом диапазоне | |
| Синхронный двигатель общего назначения | Регулирование тока возбуждения | Регулируемый источник питания обмотки возбуждения | Возможность управления энергетическими показателями электропривода и системы электроснабжения | Компенсация реактивной мощности; регулирование режимов системы электроснабжения |
| Изменение частоты напряжения на статоре | Полупроводниковый преобразователь частоты: с непосредственной свя- | Высокое качество регулирования скорости в статике и динамике; отсутствие дополнительных потерь в двигателе; возможность | Регулирование скорости; частотно-управляемый пуск двигателя |
Продолжение таблицы 2
| зью; с промежуточным звеном постоянного тока с инверторами тока или напряжения | автоматизации технологических процессов | |||
| Шаговый двигатель | Изменение частоты импульсов напряжения на статоре | Электронный коммутатор напряжения | Возможность обеспечения точного позиционирования исполнительных органов рабочих машин; небольшая установленная мощность | Регулирование положения и скорости |
| Вентильный двигатель | Регулирование напряжения | Преобразователь частоты с управлением от датчика положения ротора | Высокое качество регулирования координат в статике и динамике; широкие возможности автоматизации и оптимизации технологических процессов; бесконтактное исполнение силовой части электропривода | Регулирование скорости и положения |
| Регулирование магнитного потока (при наличии обмотки возбуждения) | Регулируемые резистор или источник питания обмотки возбуждения | Отсутствие дополнительных потерь энергии | Регулирование скорости вверх от основной | |
| Вентильно-индукторный двигатель | Регулирование напряжения, углов коммутации | Электронный коммутатор | Высокое качество и диапазон регулирования координат; бесконтактное исполнение силовой части электропривода; повышенный пусковой момент; дешевый и надежный двигатель; возможность автоматизации технологических процессов | Регулирование скорости, положения и момента |
, (4.2)
где Рном, ωном – номинальные мощность, кВт, и угловая скорость двигателя, рад·с-1, соответственно;
Ррасч, ωрасч – расчетные мощность, кВт, и угловая скорость двигателя,
рад·с-1, соответственно.
4.4.3 При выборе мощности двигателя, работающего в длительном режиме с переменной нагрузкой, пользуются методами средних потерь и эквивалентных величин (тока, момента и мощности).
При расчёте по методу средних потерь средние за цикл работы потери энергии Рср, Вт, в двигателе не должны превышать номинальных потерь двигателя
= , (4.3)
где ‒ номинальный КПД двигателя.
Средняя мощность потерь за цикл , Вт, определяется следующим образом
, (4.4)