Условиями выбора муфты являются 1 страница

Далее ⇒

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 Р_ном, ω_ном – номинальные мощность, кВт, и угловая скорость двигателя, рад·с^-1, соответственно;

Р_расч, ω_расч – 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 Р_ср, 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)

Далее ⇒