Министерствосельского хозяйства и продовольствия Республики Беларусь
Белорусскийгосударственный аграрный технический университет
Кафедраэлектрооборудования сельскохозяйственных предприятий
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине«Электропривод»
Электропривод штанговогонавозоуборочного транспортера.
Студентка 4-го курса 20эн группы
Григорович Екатерина Михайловна
Руководитель
Гурин Владимир Владимирович
Минск 2008
Реферат
Курсовой проект на тему: «Электроприводкареточно-скреперного транспортера» выполнен в объеме:расчетно-пояснительная записка на 38 страницах, таблиц 10, рисунков 0;графическая часть на 9 листах, в том числе формата А4 9 листов.
Ключевые слова: электропривод, мощность, момент.
В проекте разработан электропривод штанговогонавозоуборочного транспортера. Проведен расчет и выбор элементов электроприводасогласно заданию.
Содержание
Введение
1 Технологические характеристики рабочей машины
1.1 Назначение
1.2 Описание конструкции рабочей машины
1.3 Описание рабочих органов и их параметров
1.4 Технологическая схема использования рабочей машины
1.5 Требования к управлению рабочей машиной
1.6 Характеристика условий окружающей среды иэлектрооборудованию
2 Выбор электродвигателя для привода рабочей машины
2.1 Расчет и построение механических характеристикрабочей машины под нагрузкой и на холостом ходу
2.2 Расчет и построение нагрузочной диаграммы рабочеймашины
2.3 Выбор предполагаемого электродвигателя по роду тока,напряжению, числу фаз, типу, модификации, частоте вращения
2.4 Выбор кинематической принципиальной схемыэлектропривода
2.5 Приведение мощности, момента и скорости рабочеймашины к валу электродвигателя и обоснование режима его работы
2.6 Окончательный выбор электродвигателя по мощности сучетом режима работы
2.7 Проверка выбранного электродвигателя по условиям пуска,перегрузочной способности и на допустимое число включений в час
2.8 Проверка выбранного электродвигателя на нагревание зацикл нагрузочной диаграммы
2.9 Построение механической и электромеханической характеристикэлектродвигателя
3 Выбор элементов кинематической принципиальной схемы
3.1 Выбор монтажного исполнения электродвигателя
4 Расчет переходных процессов в электроприводе
4.1 Обоснование способа пуска и торможения электропривода
5 Разработка принципиальной электрической схемы управленияэлектроприводом
5.1 Требования к управлению машиной и пути их реализации
5.2 Описание разработанной схемы управленияэлектроприводом
5.3 Выбор аппаратов защиты электрических цепей и аппаратазащиты электродвигателя в аварийных состояниях по критерию эффективности
5.4 Выбор аппаратов управления электроприводом
6 Определение показателей разработанного электропривода
6.1 Расчет показателей надежности разработанногоэлектропривода
6.2 Определение удельных и энергетических показателейразработанного электропривода
7 Разработка ящика управления электроприводом
7.1 Определение суммарной площади монтажных зон аппаратови типа ящика управления
7.2 Пояснения о размещении аппаратов в ящике управления исоставлению схемы соединений ящика управления
7.3 Выбор проводов для схемы соединения ящика управленияи кабелей для схемы внешних соединений
Заключение по проекту
Литература
Введение
Автоматизация и электрификация сельскохозяйственногопроизводства приводит к облегчению труда рабочих, и уничтожение существенногоразличия между умственным и физическим трудом, и дальнейшему повышениюматериального благосостояния народа.
Современный электропривод определяет собой уровеньсиловой электровооружённости, является главным средством автоматизации рабочихмашин и механизации производственных процессов.
Рост электрификации и автоматизации, создание на этойбазе более современных машин ведут к огромному повышению производительноститруда.
Производство, переработка и хранение сельскохозяйственнойпродукции тесно связано с использованием электроприводов.
Преимущества электропривода состоит в том, чтоэлектрическая энергия легко передаётся на большие расстояния, обладают высокойэкологической чистотой, что немаловажно в современных технологиях, а такжеможет преобразовываться не только в механическую, но и в тепловую и в другиевиды энергии, необходимые как в производстве, так и в быту. Электроприводотличается большим количеством конструктивных решений, функциональногоназначения, технических параметров и т.д. Преимущества использованияэлектропривода могут быть реализованы лишь при правильном его выборе поразличным параметрам.
Таблица 1- Исходные данныеПоказатели Данные
Мощность под нагрузкой, /> 3,3
Мощность на холостом ходу, /> 0,8 Число уборок 4
Скорость движения скребков, /> 0,21
1 Технологические характеристики рабочей машины
1.1 Назначение
Кареточно-скреперный транспортер предназначентранспортировать бесподстилочный навоз по каналам. Имеет два исполнения:продольный и поперечный. Продольный используют для транспортирования навоза попродольным каналам животноводческого помещения от мест помещения его в желобпоперечного транспортера, поперечный – по поперечным каналам в навозосборник.Преимущественно они работают совместно, но возможно использование их и поотдельности. По строению и действию оба исполнения похожи друг на друга.
1.2 Описание конструкции рабочей машины
Транспортер состоит из приводной станции 1, кареток 2,натяжного устройства 3 и тягового троса 4 (рисунок 1). Каретки монтируются впродольном канале 5 и перемещаются по направляющим швеллерам 6, с помощьютягового троса. Канал перекрыт деревянными щитами 7, уровень которых на 10 – 12 см выше пола стойл, вследствие чего образуется щель для сброса навоза. Вблизи приводной звездочки8, вместо троса натянута втулочно-роликовая цепь. Длина хода кареток на 2 – 3 метра больше расстояния между ними, что обеспечивает передачу навоза от одной каретки к другой.Перемещение навоза в направлении навозоприемника 9, производится скребками 10,шарнирно укрепленными к рамкам кареток. При прямом (рабочем) ходе скребкизанимают вертикальное положение и, упираясь в ограничители, перемещают навоз поканалу. При обратном (холостом) ходе скребки отклоняются навозом. Приводнаязвездочка получает вращение от двигателя 11 через редуктор 12. Сменанаправления движения кареток осуществляется реверсированием двигателя.
/>
Рисунок 1 – Схема установки кареточно-скреперноготранспортера в коровнике.
1.3 Описание рабочих органов и их параметров
Главные узлы кареточно-скреперного транспортера:скреперы, тяговый орган, приводная станция, поворотные и поддерживающие блоки иролики.
Скрепер является рабочим органом, который непосредственноперемещает навоз по каналам. Имеет тележку и скребок. Скреперов может бытьнесколько. Устанавливают их в навозных железобетонных каналах на расстоянии 7 м друг от друга на специальных направляющих. Тележка сварена из труб, имеющих четыре колеса, крюк.Скребок, сделанный из стального листа, шарнирно прикрепляют к верху рамытележки.
Тяговый орган предназначен перемещать скреперы. Этобесконечный контур, который состоит из штанг (прутьев) и цепей. Штангирасположены на прямых участках контура тягового органа между скреперами, цепи –на его приводных и поворотных участках.
Приводная станция перемещает тяговым органом скреперы –придает им возвратно-поступательное движение. Она имеет раму, каретку,электродвигатель, муфту, редуктор, механизмы автоматического выключения,реверсирования движения, натяжное устройство.
1.4 Технологическая схема использования
Запускают в действие приводные станции поперечного ипродольного транспортеров. Сбрасывают навоз в каналы продольных транспортеров.В
1.5 Требования к управлению рабочей машины
К управлению рабочей машиной должны быть предъявленыследующие требования:
1 Дистанционное ручное управление.
2 Автоматическое программное управление.
3 Для безопасности обслуживающего персонала пускуавтоматизированного электропривода должен предшествовать предупредительныйсветовой сигнал.
4 Схема должна обеспечивать невозможность неправильноговключения и отключения электрических цепей.
5 Для обеспечения бесперебойной работы электроприводанеобходимо иметь отлаженную защитную аппаратуру, обеспечивающую своевременноеотключение электродвигателя в случае его перегрузки, неисправности рабочеймашины или привода.
6 Схема управления должна быть простой и надежной. В нейрекомендуется применять однотипные средства автоматизации с наименьшим числомэлементов, входящих в систему. Надежность установки повышается, если выполненынеобходимые электрические и механические блокировки.
7 Схема управления должны обеспечивать достаточнуюгибкость и удобство управления. Система управления считается гибкой, еслидопускает простые и быстрые переходы к управлению во всех предусмотренныхрежимах.
8 В схеме должны предусматриваться кнопки аварийного отключениялинии в разных местах протяженного помещения, позволяющие при необходимостибыстро отключить линию.
9 При размещении электрооборудования следует учитыватьвозможность защиты его от влияния вредных воздействий.
1.6 Характеристика условий окружающей среды и требованийк электрооборудованию
Для выбора рационального привода необходимо учитыватьусловия окружающей среды и электроснабжения. Ряд сельскохозяйственных помещенийотличается высоким содержанием химически активных веществ в сочетании с высокойвлажностью окружающей среды.
Категория помещения по ПУЭ – особо сырые с химическиактивной средой. Температура среды 5…20°С, относительная влажность при 20 °Сдостигает 75…100 %; потолок, стены и предметы покрыты влагой. В воздухесодержатся пары аммиака, сероводорода и углекислого газа.
Наиболее агрессивное включение атмосферы помещений –аммиак, содержание которого в животноводческих помещениях колеблется в широкихпределах. Углекислый газ, взаимодействуя с водой, образует слабую неустойчивуюкислоту, существенно не влияющую на изоляцию, но усиливающую коррозию металлов.При таких тяжелых условиях окружающей среды и малом числе часов работы в сутки,когда двигатели не успевают “самоосушиться”, сопротивление изоляцииэлектрооборудования быстро снижается.
Для привода машин, работающих в животноводческихпомещениях, следует применять электродвигатели сельскохозяйственногоназначения. Эти двигатели имеют специальную пропитку обмоток и окраску, поэтомуменьше подвержены коррозии. Рекомендуемое для таких помещений исполнениеэлектродвигателя 4А…СУ1 или 4А…УХЛ3.
Степень защиты электрооборудования – IP44.
Электромагнитные пускатели, реле, контакторы и другиеаппараты надо устанавливать в закрытых пультах, шкафах, корпусах.
Электротехническая промышленность выпускает типовыенизковольтные комплектные устройства управления в виде ящиков управления.Оболочки ящиков герметизированы, для поглощения избытка влаги внутри нихиспользуется силикагель, покрытие химостойкое. Эти устройства рассчитаны наработу в наружных установках, в сырых помещениях с химически активной средой.
2 Выбор электродвигателя для привода рабочей машины
2.1 Расчет и построение механических характеристикрабочей машины под нагрузкой и на холостом ходу
В задании указана мощность /> на валу рабочей машины и мощность/> холостогохода рабочей машины.
Номинальная угловая скорость /> рабочей машины определяется поформуле:
/>,
где /> - линейная скорость рабочегооргана, />;
/> - радиус барабана, />. Принимаем />.
/> />.
Номинальный момент /> определяется по формуле:
/>,
/>/>.
Механическая характеристика рабочего органа или машиныпод нагрузкой строится на основании уравнения:
/>,
где /> - момент сопротивления механизма,не зависящий от скорости, />;
/> - момент сопротивления механизмапри скорости />, />;
/> - текущая угловая скорость, />;
/> - показатель степени,характеризующий изменение момента сопротивления от скорости.
Для построения графика необходимо определить />, /> и />.
Руководствуясь таблицей 1.1 [1] определяем, что дляскреперного транспортера />.
Для перевода в именованные единицы пользуемся формулами:
/>,
/>
где под нагрузкой:/>о.е, />о.е.
на холостом ходу: /> о.е, />о.е.
Для построения механической характеристики рабочей машиныпод нагрузкой:
/> />,
/>/>.
Для построения механической характеристики рабочей машинына холостом ходу:
/>/>,
/>/>.
По данным расчета строим график механическиххарактеристики (лист 1 графической части).
2.2 Расчет и построение нагрузочной диаграммы рабочеймашины
Нагрузочную диаграмму строим на период одной уборки.
Количество скреперов определяется в зависимости отрасстояния между ними и длины навозного канала:
/> шт
где />/> — длина одной штанги;
/>/> — длина хода одной штанги;
/>, шт.
Продолжительность работы транспортера за период однойуборки :
/>,
/>с
где />/> — скорость движения штанги;
Максимальная мощность при первом ходе:
/>, кВт
Так как мы имеем ступенчатое регулирование, то />/>.
/>, кВт.
Определим время одного хода:
/>, с.
/>
Мощность холостого хода:
/>, кВт.
/>, кВт.
/>кВт.
Нагрузочная диаграмма представлена на листе 1 графическойчасти.
2.3 Выбор предполагаемого электродвигателя по роду тока,напряжению, числу фаз, типу, модификации, частоте вращения
Животноводческие комплексы РБ в основном подключены кобщей энергосистеме на переменное напряжение трехфазного синусоидального тока,поэтому выбираем двигатель асинхронный с короткозамкнутым ротором с частотойвращения 1000 об/мин, напряжением 380/220В, в котором лаковое покрытие обмоткиболее стойкое к агрессивной среде животноводческого помещения. Конструктивнаямодификация 4А…СХБ…- с температурным датчиком сельскохозяйственногохимостойкого исполнения. Категория размещения 3, так как установка находитсявнутри помещения.
2.4 Выбор кинематической принципиальной схемыэлектропривода
Определим общее передаточное число:
/>,
где /> - угловая скорость вращения валаэлектродвигателя, рад/с. Ориентировочно примем />рад/с (6-ти полюсный АД), так какдвигатель будет иметь повышенное число включений в час.
/> — угловая скорость вращения валарабочей машины, рад/с.
/>
Ориентировочная мощность электродвигателя и приведенная квалу электродвигателя мощность определяется по формуле:
/>
где /> — мощность на валу рабочей машиныпри номинальной нагрузке, кВт;
/> — приведенная к валуэлектродвигателя мощность рабочей машины, кВт;
/> — общее КПД передач, о.е.
Принимаем мотор-редуктор. КПД мотор-редуктора />.
Следовательно,
/>.
2.5 Приведение мощности, момента и скорости рабочеймашины к валу электродвигателя и обоснование режима его работы
Приведение мощности рабочей машины к валуэлектродвигателя выполнялось выше (в пункте 2.4). Откуда следует, чтоприведенная мощность /> незначительно отличается отмощности /> навалу рабочей машины и зависит от КПД передач.
Приведенный к валу электродвигателя момент сопротивлениярабочей машины вычисляется по формуле:
/>
/>
Приведенный к валу электродвигателя момент /> может значительноотличаться от момента /> рабочей машины при большомпередаточном числе. Однако вид приведенной нагрузочной диаграммы сохранится.
Приведение номинальной угловой скорости /> рабочей машины к валуэлектродвигателя выполняется по формуле:
/>,
/>.
Режим работы электропривода определяется по нагрузочнойдиаграмме с учетом постоянной времени нагревания электродвигателя, времени егоработы или времени цикла.
Поскольку электродвигатель окончательно не выбран, тоориентируемся приближенно на мощность />. По этой мощности ориентировочновыбираем постоянную времени нагревания /> из приложения К[1]:
/>
Время работы электродвигателя составляет до /> (/>и послеотключения пауза длится более /> (/>) и электродвигатель за это времяостывает до окружающей температуры. Следовательно, режим работы S2.
2.6 Окончательный выбор электродвигателя по мощности сучетом режима работы
При выборе электродвигателя по мощности руководствуемсянагрузочной диаграммой.
Найдем эквивалентную мощность за время работы по формуле:
/>/>/3=1,33кВт.
Выбираем электродвигатель для работы в режиме S2,6-типолюсный из приложения Л [1] по условию: номинальная мощность выбранногодвигателя должна быть ближайшей меньшей, т.е />.
Выбираем электродвигатель типа 4А132S6 с основнымитехническими данными, сведенными в таблицу 2.
Таблица 2 — Основные технические данные электродвигателятипа 4А132S6
/>
/>
/>
/> %
/>
/>
/>
/>
/> %
/>
/>
J/>, />
/> 5.5 967 12,3 85 0,85 2,0 1,8 2,5 36 6,0 8,8 0,040 77
Предварительно выбранный двигатель проверяем по условиюнагревания. Для этого находим коэффициент термической /> и механической /> перегрузок:
/>
/>
где /> — время работы электродвигателя понагрузочной диаграмме, мин;
/> — коэффициент потерь мощности, />(приложение С)[1];
/> — постоянная времени нагреваниявыдранного электродвигателя, /> (приложение К) [1].
Получаем:
/>
/>
Мощность электродвигателя должна удовлетворять условию:
/>>/>
5,5>/>
Так как вышеуказанное условие выполняется, то проверимвозможность выбрать двигатель меньшей мощности.
Выбираем электродвигатель типа 4А90L6 с основнымитехническими данными, сведенными в таблицу 3.
Таблица 3 — Основные технические данные электродвигателя4А90L6
/>
/>
/>
/> %
/>
/>
/>
/>
/> %
/>
/>
/>, />
/> 1.5 936 4,11 75 0,74 2,0 1,7 2,2 31 4,5 5,1 0,0073 28,7
Для уточненного двигателя аналогично находим коэффициенты/> и />.
Получаем: />; />.
1,5>/>
Данное условие выполняется, значит выбираем двигательсогласно этому условию, т.е 4А90L6.
2.7 Проверка выбранного электродвигателя по условиямпуска, перегрузочной способности и на допустимое число включений в час
Проверка по условиям пуска:
/>;
/>;
/>;
где />, /> - пусковой и минимальный припуске моменты электродвигателя, />;
/>, /> — момент трогания и моментсопротивления, />;
/>, /> - время пуска электродвигателяпод нагрузкой и допустимое время пуска, с.
/>
где /> — расчетная рабочая температурапревышения, берется из таблицы 2.6 для класса изоляции двигателя B, />;
/> — скорость роста температуры припуске, />(приложениеЛ) [1].
/>
/> — относительное снижениенапряжения в сети в период пуска. Принимаем />.
/>
/>
где />, /> - кратность пускового иминимального моментов электродвигателя (приложение Л) [1].
/>
где /> - номинальная угловая скоростьротора электродвигателя, рад/с;
/>
/> - номинальная частота вращенияротора, об/мин.
/>
/>
/>
/>
Момент сопротивления:
/>
Момент трогания:
/>
Время пуска двигателя под нагрузкой приближенно оцениваютпо выражению:
/>
где /> - приведенный к валуэлектродвигателя момент инерции электропривода, />;
/> - критичекий моментэлектродвигателя,
/>
где /> - кратность критического моментаэлектродвигателя.
/>
Определим приведенный к валу электродвигателя моментинерции электропривода:
/>
Момент инерции редуктора:
/>
Момент инерции барабана:
/>,
где /> - масса барабана, />;
/> - радиус барабана, />;
/>,
где /> - объем барабана, />
/> - плотность материала барабана, />/>;
/>
где /> — ширина барабана, />;
/> - толщина стенки барабана, примем/>;
/> - длина дуги,
/>;
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Проверка выбранного двигателя по условиям пускавыполняется.
Проверка электродвигателя на преодоление максимальнойнагрузки /> изнагрузочной диаграммы производится по условию:
/>
где
/>
— критическая угловая скорость электродвигателя, рад/с;
/>
— синхронная скорость поля, рад/с;
где /> - критическое скольжениеэлектродвигателя, о.е;
/> - частота тока, Гц;
/> - число пар полюсовэлектродвигателя.
/>
/>
/>
Данное условие не соблюдается, поэтому выбираем двигательбольшей мощности и повторяем проверку.
Выбираем электродвигатель типа 4А112МВ6 с основнымитехническими данными, сведенными в таблицу 4.
Таблица 4 — Основные технические данные электродвигателя4А112МВ6
/>
/>
/>
/> %
/>
/>
/>
/>
/> %
/>
/>
J/>, />
/> 4,0 949 9,16 82 0,81 2,0 1,8 2,5 38 6,0 9,1 0,021 61
Для вновь выбранного двигателя рассчитаем /> и />:
/>
/>
/>
/>
/>
Повторим проверку выбранного электродвигателя напреодоление максимальной нагрузки:
/>
/>
Условие соблюдается.
2.8 Проверка выбранного электродвигателя на нагревание зацикл нагрузочной диаграммы
Расчет кривой нагревания и охлаждения проводят поформуле:
/>
где /> — установившаяся температура, />;
/> - время, мин;
/> - постоянная времени нагревания,мин;
/> - начальная температурапревышения, />/>, так какнагрев двигателя начинается с момента, когда его температура равна температуреокружающей среды;
Установившаяся температура превышения /> определяется поуравнению:
/>
Где /> - потери мощности вэлектродвигателе при нагрузке на валу />, Вт;
/> - номинальная теплоотдачаэлектродвигателя, />.
Определим потери мощности в электродвигателе при нагрузкена валу />:
/>
/>,
где /> - отношение постоянных потерь вдвигателе к переменным, />(приложение С) [1];
/> - коэффициент нагрузки;
/>
Подставляя значения в вышеприведенные формулы, получаем:
/>
/>
/>
Определим номинальную теплоотдачу электродвигателя поформуле:
/>
где /> - номинальные потери мощности вэлектродвигателе, Вт;
/>
/>
/>
/>
Определим постоянную времени нагревания:
/>
где С – теплоемкость электродвигателя />; /> (для электродвигателейс осью вращения до132 мм включительно);
/> - масса электродвигателя, кг.
/>/>
/>
/>.
При отключении электродвигателя его остывание происходитпо формуле:
/>
где /> - постоянная времени охлаждения,мин;
/> - время от начала отключенияэлектродвигателя, мин;
/> - начальная температурапревышения, равная конечной температуре нагревания, />.
Определим постоянную времени охлаждения:
/>
где /> - коэффициент ухудшениятеплоотдачи при неподвижном роторе, для асинхронных закрытых обдуваемых электродвигателей/>.
/>
/>/>
Таблица 5 – Остывание и нагрев электродвигателя .t, сек
0,2/>
0,4/>
0,6/>
0,8/>
/> 9,9 18,1 24,8 30,25 t, сек
0,2/>
0,4/>
0,6/>
0,6/>
/> 30,25 27,6 23,1 17,6 12,3
Графические зависимости нагревания и охлажденияэлектродвигателя представлены на листе 3 графической части.
Температура нагревания выбранного электродвигателя непревышает допустимую для данного класса изоляции.
2.9 Построение механической и электромеханическойхарактеристик электродвигателя
Построение механической характеристики электродвигателяпри /> проводимпо пяти характерным точкам: />, />, />, />, />.
Синхронная угловая скорость:
/>
Номинальный момент электродвигателя и номинальная угловаяскорость:
/>
/>
Критический момент электродвигателя и критическая угловаяскорость:
/>
/>
Минимальный момент электродвигателя и минимальная угловаяскорость:
/>
/>
Пусковой момент электродвигателя:
/>
Построение механической характеристики электродвигателяпри /> осуществляетсяпутем корректировки номинального, критического, минимального и пусковогомоментов электродвигателя:
/>
/>
/>
/>
Электромеханическую характеристику электродвигателя /> строим почетырем точкам: />, />, />, />.
Ток холостого хода (в относительных единицах)определяется по выражению:
/>
/>
Ток при максимальном (критическом) скольжении вотносительных единицах, определяется по выражению:
/>
/>
/>
Номинальный ток в относительных единицах равен 1.Пусковой ток /> в относительных единицахуказывается в каталогах или справочниках (Приложение Л).
Пересчет тока в именованные единицы производится поформулам:
/>
/>
/>
/>
Графики механической и электромеханической характеристикпредставлены на листе 2 графической части.
3 Выбор элементов кинематической принципиальной схемы
3.1 Выбор монтажного исполнения электродвигателя
При применении мотор-редуктора используемэлектродвигатель с фланцевым креплением исполнения IM3001 без лап, с фланцембольшого диаметра, доступным с обратной стороны, с крепящими отверстиями безрезьбы, с одним цилиндрическим концом вала, расположенным горизонтально.
4 Расчет переходных процессов в электроприводе
4.1 Обоснование способа пуска и торможения электропривода
Запуск двигателя осуществляется прямым пуском примаксимальной нагрузке, без предварительного разгона его на холостом ходу.Способ трможения в денном технологическом процессе – массой движущихся частей инебольшой инерционностью редуктора. Принудительное торможение не применяем, таккак в этом нет необходимости.
5 Разработка принципиальной электрической схемыуправления электроприводом
5.1 Требования к управлению машиной и пути их реализации
Требования к управлению машиной были рассмотрены в пункте1.5.
Пути реализации требований к управлению рабочей машины:
1 Для обеспечения дистанционного ручного управленияприменяем кнопочную станцию и электромагнитные пускатели.
2 Автоматизированное программное управлениеосуществляется с помощью реле счета импульсов.
3 Для обеспечения световой сигнализации используемсигнальные лампы без добавочного резистора.
4 Реверсирование электродвигателя осуществляетсябесконтактными конечными выключателями.
5 Применяемые аппараты управления и защитыэлектродвигателя будут рассчитаны в последующих пунктах.
5.2 Описание разработанной схемы управления электроприводом
При включении автоматических выключателей QF1 и QF2загорается лампа HL1. При нажатии кнопки SB1 напряжение подается на катушкумагнитного пускателя KM1, который включает электродвигатель в работу.Транспортер приходит в движение. О работе электродвигателя под нагрузкойсигнализирует лампа HL2. По достижении навозоприемника срабатываетбесконтактный конечный выключатель SQ1, который подает сигнал на промежуточноереле KV1. Контакт реле KV1 в цепи питания электромагнитного пускателяразмыкается. Транспортер останавливается. Одновременно с этим в цепи питанияэлектромагнитного пускателя KM2 контакт реле KV1 замыкается. Транспортерсовершает обратный ход. Обратный ход транспортера является холостым, так какскребки отклоняются навозом. Об этом сигнализирует лампа HL3. Дойдя до конечнойточки, при помощи бесконтактного выключателя SQ2 транспортер отключится.Нажатием кнопки SB3 можно в любой момент отключить установку.
На реле счета импульсов KV3 с магнитного пускателя KM2подаются сигналы. После трех срабатываний магнитного пускателя KM2 релеразомкнет цепь управления. Транспортер остановится.
5.3 Выбор аппаратов защиты электрических цепей и аппаратазащиты электродвигателя в аварийных состояниях по критерию эффективности
Выбор аппаратов защиты электрических цепей
Выбор автоматических выключателей производится последующим параметрам:
1 По номинальному напряжению: />
/>
2 По номинальному току главных контактов: />
/>
3 По номинальному току расцепителя: />
/>
Для защиты электрических цепей электродвигателярекомендуются расцепители типа К.
Выбираем автоматический выключательВА61F29-3K16NA-PH~380В, исполнение УХЛ3, степень защиты при монтаже внутришкафа управления IP20 зажимов и IP30 оболочки.
Для защиты цепей управления рекомендуются расцепителитипа Z.
Выбираем автоматический выключательВА61F29-2Z16NA-PH~380, исполнение УХЛ3, степень защиты при монтаже внутри шкафауправления IP20 зажимов и IP30 оболочки.
Выбор аппарата защиты по критерию эффективности сводитсяк расчету коэффициента эффективности К-го устройства защиты электродвигателя на/> механизмеи выбором устройства защиты с максимальным значением />:
/>
где /> - вероятность отказа асинхронногоэлектродвигателя />механизма /> причине (таблица 4.6);
/> - вероятность срабатываний К-тогоустройства при основных аварийных /> причинах (таблица 4.7);
/> - число устройств защиты.
Таблица 6 – Вероятность/>отказа асинхронногоэлектродвигателя /> механизма по /> причинеМашины и механизмы Средний срок службы
Интенсивность отказа, />
Вероятность отказа /> по /> причине Неполно-фазный режим Неподвижный ротор Перегрузка технологич. Увлажнение обмотки Нарушение охлаждения Навозоуборочные транспортеры 2,8 0,36 0,23 0,41 0,26 0,1
Таблица 7 – Вероятность /> срабатывания устройств защиты приосновных аварийных режимахУстройство защиты
Вероятность />срабатывания при аварийных режимах Неполно-фазный режим Неподвижный ротор Перегрузка технологич. Увлажнение обмотки Нарушение охлаждения Тепловое реле ТРЛ и РТТ 0,6 0,45 0,75 Реле контроля напряжения неполнофазного режима, типа ЕЛ-8… ЕЛ-13 0,8 Реле защиты по току при неполнофазном режиме плюс защита от токов перегрузки, типа РЗД-ЗМ или БСЗД-1 0,8 0,9 0,7 Устройство защиты электродвигателя при неполнофазном режиме, при перегрузке по току, при перегрузке по температуре или при снижении сопротивления изоляции, типа УЗ 0,8 0,9 0,8 0,5 0,9 Устройство температурной защиты УВТЗ-5 с контролем неполнофазного режима 0,8 0,67 0,95 0,9 УЗО плюс температурная защита (ЗАЩИТА-3) 0,6 0,67 0,95 0,9
Расчет коэффициента эффективности К-того устройствазащиты электродвигателя:
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Выбираем устройство защиты с максимальным значением />.Следовательно, должно быть выбрано устройство защиты УЗ.
Устройство защиты электродвигателей типа УЗ предназначенодля защиты асинхронных электродвигателей в сети переменного тока 50 и 60 Гц понапряжению до 440В, а по току – от 4 до 160А в следующих аварийных режимах: приперегрузке по току, при коротком замыкании в контролируемой цепи, при обрывефазы и перекосе фаз, при снижении сопротивления изоляции.
Выбираем устройство защиты УЗ-10-44УХЛ3.
5.4 Выбор аппаратов управления электроприводом
Аппараты управления – это кнопки, магнитные пускатели,реле промежуточные, реле счета импульсов, бесконтактные конечные выключатели,блок питания, светосигнальная арматура.
Кнопки
Ассортимент кнопок управления разнообразный. В качестве кнопокбудем использовать выключатели кнопочные серии ВК43.
По электрическим параметрам выключатели кнопочные серииВК43 удовлетворяют работе в сети до 660В переменного тока при токе 10А. Имеютвысокую степень защиты — IP54, хорошее климатическое исполнение и категориюразмещения – УХЛ2.
Выбираем выключатель кнопочный ВК-43-21-21110-54-УХЛ2.
Электромагнитные пускатели
Пускатели электромагнитные серии ПМЛ предназначены длядистанционного управления трехфазными асинхронными двигателями.
Выбираем пускатель электромагнитный серии ПМЛ-2501СРО3В ипускатель электромагнитный серии ПМЛ-2511CРО3В.
Реле промежуточное
Реле электромагнитное промежуточное предназначено дляприменения в цепях переменного тока с номинальным напряжением до 660В частоты50 и 60 Гц и постоянного тока с номинальным напряжением до 220В. Реле выпускаютс креплением на стандартную DIN-рейку размером 35мм. Климатическое исполнение икатегория размещения реле УХЛ4. Степень защиты реле IP20.
Выбираем 2 реле электромагнитные промежуточныеРПУ-2-3X002.
Реле счета импульсов
Реле счета импульсов предназначено для включения илиотключения электрических цепей в схемах автоматического управления после приемаопределенного заранее установленного числа командных импульсов. Рассчитаны дляиспользования в цепях переменного тока напряжением до 380В. Климатическоеисполнение и категория размещения реле УХЛ4. Степень защиты реле IP00.
Выбираем реле счета импульсов РСИ-1.
Бесконтактные конечные выключатели
Бесконтактные выключатели типа БВК, имеют пластмассовыйкорпус с прорезью, внутри которого находится генератор релаксационныхколебаний, залитый эпоксидной смолой. При внесении алюминиевой пластинки впрорезь выключателя генератор колебаний срывается и на выходе появляетсясигнал.
Выбираем 2 бесконтактных выключателя типа БВК260климатического исполнения УХЛ4, степень защиты IP65.
Блок питания
Выбираем блок ZS на 12Вт. Стабилизированный блок питаниявыпускается в корпусе, приспособленном для монтажа на DIN-рейке 35 мм. Оснащен защитой выхода от короткого замыкания и перегрузки, а также предохранителем на входе,размещенном внутри корпуса.
Светосигнальная арматура
Светосигнальные лампы СКЛ применяются в электрощитах,пультах управления и сигнализации. Малое потребление тока, высокая наработка наотказ, взрывоустойчивы, пожаробезопасны, широкий угол обзора 120 градусов.
Выбираем 3 светодиодных лампы СКЛ12-А13-380В,СКЛ12-А23-380В, СКЛ12-А33-380В.
Зажимы наборные 3Н27 предназначены для присоединения,ответвления и заземления проводников в электрических цепях переменного ипостоянного тока. 3Н27 полностью соответствуют требованиям международныхстандартов и совместимы со всеми типами зарубежных зажимов.
3Н27 являются зажимами нового поколения, принципиальнопереработанными по сравнению с ранее разработанными и качественнопревосходящими их по основным параметрам.
Выбираем зажимы Б3Н27-2,5М10-25Д/Д УЗ: мостиковый;номинальный ток – 10А; способ крепления провода – винт/винт; климатическоеисполнение – УХЛ3; количество зажимов в блоке — 9; для установки на DIN-рейку.
6 Определение показателей разработанного электропривода
6.1 Расчет показателей надежности разработанногоэлектропривода
1 Вероятность наработки между отказами:
/>
где /> - заданное время работы, ч;
2 Параметр потока отказов:
/>
где /> — интенсивность отказа />элемента.
3 Наработка на отказ:
/>
Показатели ремонтопригодности:
1 Среднее время восстановления системы />.
2 Вероятность восстановления системы в заданное время:
/>
где /> - минимальное время, заданноетехническими условиями для восстановления системы, чтобы не нарушитьтехнологический процесс; это время может быть принято равным допустимомувремени простоя оборудования, ч.
/> — минимальное время, заданное навосстановление системы, ч.
3 Коэффициент готовности:
/>