КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Тема:
«Приводныехарактеристики сельскохозяйственных машин и условия работы сельскохозяйственныхэлектроприводов»
п. Майский, 2010
1. Теоретическая часть
1.1 Автоматизациянасосных установок
Управление насосными агрегатами можетбыть автоматическим, полуавтоматическим и дистанционным.
Автоматическое управление пуска,остановки и контроля за состоянием оборудования обеспечивается специальнымиавтоматами. При автоматическом управлении роль обслуживающего персоналасводится к налаживанию системы, пуску ее в ход, периодическому осмотру инаблюдению за аппаратурой и оборудованием.
При полуавтоматическом управлениипервоначальный импульс на включение и остановку агрегатов подает обслуживающийперсонал, а все последующие процессы производятся автоматически.
Дистанционное управлениеосуществляется при подаче импульсов обслуживающим персоналом из пункта,удаленного от насосной станции.
Современные насосные станциипроектируют, как правило, полностью автоматическими или управляемыми сдиспетчерских пунктов, и дежурного персонала на них не требуется.
Автоматизация включения и отключениянасосных агрегатов предусматривается главным образом в зависимости от уровняводы в резервуарах, но проектируются также схемы автоматизации насосныхагрегатов, работающих на водопроводную сеть, в зависимости от давления илирасхода воды в сети.
Основное преимущество автоматическогоуправления состоит в том, что оно обеспечивает бесперебойную работу станции призаданных расходах и напорах, приводит к значительному сокращению числаобслуживающего персонала, уменьшает расход энергии и затраты на эксплуатацию.По данным МКХ РФ, себестоимость воды снижается на 5–10%, а затраты наавтоматизацию окупаются сравнительно быстро – за 2–3 года. Удешевляется приавтоматизации и строительство: насосные станции сооружают более простого типа именьшей кубатуры.
В автоматических станциях следуетпредусматривать возможность переключения их на полуавтоматическую работу наручной (кнопочный) пуск и остановку агрегатов. При автоматизации должны бытьгарантированы бесперебойное снабжение насосной станции электроэнергией и нормальноенапряжение в электросети.
Оборудование автоматических насосныхстанций должно быть однотипным: аварийная защита предусматривает отключениеработающего насоса в случае прекращения подачи тока или перегрузкиэлектродвигателя, падения давления в водоводе и т.п.
Для пуска электродвигателя насоса,подающего воду в резервуары, последний оборудуют автоматическими приборами – релеуровней поплавкового и беспоплавкового типов.
Принцип работы поплавкового релеуровней заключается в том, что при изменении уровня воды вместе с поплавкомперемещаются контакты его переключателя от одного положения в другое.
Поплавковые реле уровней частозаменяют беспоплавковыми следующих типов: сильфонными, манометрическими, диафрагменнымиили электродными.
Для контроля давления применяютманометрическое реле с трубчатой пружиной, снабженное электрическими контактами.В настоящее время выпускаются контактные манометры, контакты которых управляютэлектрической цепью напряжением до 380 в.
Автоматизация машин, установок ипроизводственных процессов является в настоящее время одним из важнейшихнаправлений технического прогресса во всех отраслях народного хозяйства.
Оборудование насосных станций ирежимы его работы позволяют сравнительно легко автоматизировать эти сооружения.Автоматизация обеспечивает управление насосными агрегатами без постоянногоприсутствия обслуживающего персонала, повышает надежность работы станции,сохранность ее оборудования и обеспечивает наиболее экономичные режимы работынасосных агрегатов и станции в целом.
В принципе насосные станции всех назначений следует проектировать полностьюавтоматизированными, т.е. без постоянного пребывания обслуживающего персонала.Однако станции со сложным оборудованием, с большим числом задвижек и приналичии агрегатов, не приспособленных для автоматизации, следует проектироватькак полуавтоматические с дежурным персоналом. Управление агрегатами при этомдолжно быть централизованным (со щита управления, установленного в зданиинасосной станции).
На автоматических насосных станцияхвсе операции пуска и остановки агрегатов, а также контроль за состояниемоборудования проводятся в установленной последовательности автоматическимиустройствами без участия человека. Автоматизировано и включение резервныхагрегатов при аварийном выключении рабочих установок. Автоматически с помощьюприборов и реле осуществляется также контроль за основными параметрами работыстанции, давлением в напорных трубопроводах, вакуумом (или давлением) во всасывающихлиниях, температурой подшипников и т.п. Кроме того, предусматривается защитаустановок от перегрузок, короткого замыкания и других неполадок. При неполадкахв работе оборудования срабатывает реле защиты и агрегат выключается из работы.Последующее включение его блокируется и становится возможным только послеустранения неполадок.
В соответствии с перечисленнымизадачами автоматизации насосных станций автоматические устройства выполняютследующие функции:
1) создают и передают импульсы дляпуска и остановки насосных агрегатов;
2) осуществляют выдержку временимежду отдельными операциями, связанными с пуском агрегата;
3) обеспечивают пуск насосныхагрегатов в установленной последовательности (как при прямом пуске, так и приступенчатом);
4) поддерживают необходимоеразрежение во всасывающем трубопроводе;
5) открывают и закрывают задвижки натрубопроводах в соответствующие периоды пуска или остановки насоса;
6) контролируют режимы пуска, работыи остановки агрегатов;
7) отключают рабочий агрегат принарушении режима его работы и включают резервный;
8) передают сигналы о состоянииагрегатов на диспетчерский пункт;
9) защищают агрегаты от поломок приперегреве подшипников, или при выпадении фазы и перегрузке электродвигателя;
10) производят пуск и остановку дренажныхнасосов;
11) поддерживают заданную температуруи проектные параметры системы вентиляции здания.
Кроме выполнения перечисленныхфункций, автоматические Устройства могут регулировать подачу и напор,создаваемые насосными агрегатами.
Современныесистемы водоснабжения имеют разветвленную сеть и большое число водопитателей,расположенных на обширной территории. Визуальный контроль за состояниемтехнологического оборудования и ручное управление агрегатами не могутобеспечить достаточной надежности и экономичности работы насосных станций.
На насосныхстанциях автоматизируются: пуск и остановка насосных агрегатов ивспомогательных насосныхустановок; контроль и поддержание заданных параметров (например, уровня воды,подачи, напора и т.д.); прием импульсов параметров и. передача сигналов вдиспетчерский пункт. Для наблюдения за параметрами работы насосной станциислужат различные датчики, которые преобразуют контролируемую величину вэлектрический сигнал, поступающий в исполнительный механизм.
Датчикомназывается элемент автоматического устройства, контролирующий колебания той илииной физической величины и преобразующий эти колебания в изменения другойвеличины, удобной для передачи на расстояние и воздействия на последующиеэлементы автоматических устройств.
Реленазывают устройства, которые состоят из трех основных органов: воспринимающего,промежуточного и исполнительного. Воспринимающий орган принимает управляющийимпульс и преобразует его в физическую величину, воздействующую напромежуточный орган. Промежуточный орган, принимая сигнал, воздействует наисполнительный орган, который скачкообразно изменяет выходной сигнал и передаетего электрическим цепям управления.
В автоматизированных системах управления насосными агрегатами применяютследующие типы датчиков и реле:
датчикиуровня – для подачи импульсов на включение и остановку насосов при измененииуровня воды в баках и резервуарах;
датчики,или электроконтактные манометры, – для управления цепями автоматики приизменении давления в трубопроводе;
струйныереле – для управления цепями автоматики в зависимости от направления движенияводы в контролируемом трубопроводе;
релевремени – для отсчета времени, необходимого для протекания определенныхпроцессов при работе агрегатов;
термическиереле – для контроля за температурой подшипников и сальников, а в некоторыхслучаях за выдержкой времени;
вакуум-реле– для поддержания определенного разрежения в насосе или во всасывающемтрубопроводе;
промежуточныереле – для переключения отдельных цепей в установленной последовательности;
реленапряжения – для обеспечения работы агрегатов на определенном напряжении;
аварийныереле – для отключения агрегатов при нарушении установленного режима работы.
Структурнаясхема автоматизированного управления насосных агрегатов, являясь замкнутойцепью воздействия отдельных элементов, должна включать:
измерительныедатчики и реле, реагирующие на изменение неэлектрических величин;
преобразователиимпульса изменения неэлектрической величины в электрическую;
усилители,увеличивающие мощность преобразованной величины для приведения в действиеисполнительного механизма;
исполнительныймеханизм, выполняющий необходимые операции для поддержания в заданном режимепараметра, на который настроено автоматизированное управление.
Всеуказанные элементы, независимо от места их установки, связаны одной общейсхемой, которая составляется в соответствии с технологическим заданием и должнаобеспечить определенную последовательность выполнения операций рабочимимеханизмами, а также необходимые блокировки.
Дляавтоматического управления работой насосных агрегатов широко применяютэлектрические релейно-контактные схемы, состоящие из электрических контактов,соединенных в определенной последовательности, и регулирующих устройств, накоторые эти контакты воздействуют.
Основнымпринципом работы релейно-контактной схемы является последовательность действияотдельных ее элементов. Все элементы, входящие в релейно-контактную схему,можно разделить на три основные группы: приемные, промежуточные иисполнительные. Каждая релейно-контактнаясхема состоит из схемы цепиглавного тока и схемы цепи управления.
2. Расчетная часть
Исходные данные
Номинальная частота вращения рабочего механизма, с-1
/>
Номинальный момент рабочей машины, />
/> Коэффициент полезного действия передачи, %
/>
Маховой момент рабочей машины, />
/> Передаточное число от ЭД к рабочей машине
/> Показатель, характеризующий изменение статического момента в зависимости от времени
/>
Задание 1. Длясистемы электродвигатель – рабочая машина подобрать электродвигатель,рассчитать и графически изобразить:
- механическуюхарактеристику рабочей машины />;
- приведенныймомент сопротивления рабочей машины />;
- механическуюхарактеристику электродвигателя />;
Решение.
Определяем номинальную мощность для привода машины:
/>
Номинальная мощность электродвигателя:
/>
Номинальная угловая скорость вращения ротора:
/>
Номинальная частота вращения двигателя:
/>
Выбираем электродвигатель серии: 4A180S4У3
Паспортные данные электродвигателя:
– Синхронная частота вращения поля статора />
– Номинальная частота вращения />
– Номинальная мощность двигателя />
– КПД двигателя />%
– Коэффициент мощности двигателя />
– Кратность максимального момента />
– Кратность минимального момента />
– Кратность пускового момента />
– Момент инерции ротора двигателя />кгм2
Рассчитываем механическую характеристику рабочей машины /> по формуле:
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/> 10,24 20,48 25,6 30,72 35,84 40,96 46,08 51,2
/> 255 255 255 255 255 255 255 255 255
Рассчитываемприведенный момент сопротивления рабочей машины /> поформуле:
/>
/>
Расчетныеданные сводим в таблицу 1.2.
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/> 10,24 20,48 25,6 30,72 35,84 40,96 46,08 51,2
/> 96,59 96,59 96,59 96,59 96,59 96,59 96,59 96,59 96,59
Дляпостроения механической характеристики электродвигателя проведем расчеты поформуле Клосса:
/>
/>-текущее скольжение;
/>-синхронная угловая скорость;
/> – текущаяугловая скорость.
/>
/>
/> – номинальноескольжение,
/> – критическоескольжение,
/>
/>
/>
Результатырасчетов сводим в таблицу 1.3.
В эту жетаблицу сводим приведенный момент сопротивления рабочей машины /> и определяем динамическиймомент системы />.
Таблица 1.3
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/> 1 0,93 0,87 0,84 0,8 0,77 0,12 0,019
/> 200,49 207,71 214,3 217,75 222,52 226,23 328,9 227,7
/> 96,59 96,59 96,59 96,59 96,59 96,59 96,59 96,59 96,59
/> 103,9 111,12 117,71 121,16 125,93 129,64 232,3 131,2 -96,6
Строиммеханические характеристики /> и />.
Задание 2.Определить время разбега системы до номинальнойскорости вращения tp и построить кривую разбега.
Решение.
Время разбегасистемы определяем на основе уравнения движения электропривода:
/>, />.
/> — динамический момент системы, />;
/>-приведенный момент инерции движущихся частейсистемы, />.
Времяразбега системы определим графоаналитическим способом. Для этого на рис. 1.2.,строим график />. Разбиваемкривую динамического момента /> на ряд участков, в которыхприращение времени разбега на каждом из участков определяется выражением:
/>,
где: />;
/>,принимаем />
/>
Прирасчетах значение />выбираетсясредним на участках />.
Общее времяразбега будет определятся как сумма приращений на всех участках:
/>
Разбиваемдинамическую характеристику на 5 участков (рис. 1.2.). Результатывычислений сводим в таблицу 2.1.
Таблица 2.1№ уч-ка 1 2 3 4 5
/> 31,4 31,4 31,4 43,96 15,857
/> 115 140 170 209 181
/> 0,026 0,021 0,017 0,020 0,008
/> 0,026 0,047 0,064 0,084 0,092
Строимкривую разбега />.
Общее времяразбега системы равно />с.
Задание 3. Определить:
- времяторможения системы при отключенном двигателе от сети от номинальной скорости дополного останова под нагрузкой />;
- времяразбега двигателя па холостом ходу />;
- времяторможения двигателя отключенного от сета на холостом ходу/>;
- времяторможения противовключением />
Решение.
Времяторможения системы при отключенном двигателе от сети от номинальной скорости дополного останова под нагрузкой />:
/>
Время разбега двигателя на холостом ходу />:
/>
Время торможения двигателя отключенного от сети на холостомходу/>:
/>
Времяторможения противовключением />:
/>
Задание4. Определитьпотери энергии:
- вцепи ротора при пуске под нагрузкой />;
- в цепиротора электродвигателя при пуске без нагрузки />;
- вцепи ротора при торможении под нагрузкой />
- вцепи ротора электродвигателя при динамическом торможении />;
- вцепи ротора электродвигателя при торможении противовключением />
Решение.
Потери энергии в цепи ротор а электродвигателя при пуске безнагрузки/>:
/>
Потериэнергии в цепи ротора при пуске под нагрузкой />:
/>
Потериэнергии в цепи ротора при торможении под нагрузкой />:
/>
Потериэнергии в цепи ротора при динамическом торможении />:
/>
Потериэнергии в цепи ротора при торможении противовключением />:
/>
Задание 5. Определить:
- КПДдвигателя при нагрузках составляющих 0,5; 0,75; 1,0 и 1,25 номинальной;
- потеримощности в Вт при нагрузках составляющих 0,5; 0,75; 1,0 и 1,25 номинальной;
Решение.
Дляопределения КПД двигателя при различных нагрузках используем соотношение:
/>
/>
/>-дляасинхронных двигателей (0,5…0,7), принимаем />
/>
Потеримощности при различных нагрузках определяем по формуле:
/>
Потеримощности на холостом ходу:
/>
Задание 6.Произвести выбор мощности электродвигателя для режима работы /> методом средних потерь наосновании нагрузочной диаграммы:
Параметры периоды 1 2 3 4
Нагрузка на валу ЭД по периодам />, кВт
/>
/>
/>
/>
Продолжительность работы по периодам, /> мин 20 40 30 50
Решение:
Для выборамощности ЭД для режима работы /> методомсредних потерь рассчитаем значение средней мощности по формуле:
/>
Выбормощности ЭД проведем из условия:
/>
ВыбираемЭД:
/>
Находим КПДдля каждой нагрузки из нагрузочной диаграммы по формуле:
/>
/>-дляасинхронных двигателей (0,5…0,7), принимаем />
/>
/>
Определяемпотери мощности для каждого участка:
/>
Определяем среднее значение потерь:
/>
Определяемэквивалентную мощность:
/>
Проведемпроверку двигателя на выполнение условий:
/>
3. Методические рекомендации по выбору пускозащитнойаппаратуры
3.1Общая методика выбора пускозащитной аппаратуры
Основнойаппаратурой включения и защиты электродвигателей являются:
- Предохранители;
- Автоматическиевыключатели;
- Магнитныепускатели.
Предохранителипредназначены для защиты электрических установок в основном от токов короткогозамыкания. Простая конструкция, небольшие размеры и сравнительно малаястоимость обусловили широкое применение предохранителей в сельскихэлектроустановках. Однако им присущи и серьезные недостатки, к числу которыхотносятся большой разброс срабатывания плавкой вставки – до 50% по току,необходимость замены плавкой вставки или всего предохранителя послеоднократного срабатывания, возможность работы двигателя на двух фазах приперегорании предохранителя в одной фазе и др.
Для защитыэлектродвигателей и питающих их сетей могут быть использованы предохранителирезьбовые серии ПП24 на токи до 100 А, с наполнителями серии НПН2–60 на токи до63 А, с закрытым патроном с наполнителем ПН2 на токи до 600 А и др.
Предохранители выбирают по следующим параметрам:
номинальному напряжению
/>
где /> – номинальноенапряжение сети, В;
предельно отключаемому току предохранителя
/>
где /> – ток трехфазногокороткого замыкания в месте установки предохранителя, А;
номинальному току плавкой вставки
номинальныйток плавкой вставки 1вст должен быть по возможности наименьшим присоблюдении следующих условий:
/>
где /> – максимальный рабочий токцепи, защищаемой предохранителем, А; /> – максимальныйток цепи при включении электроприемника, у которого пусковой ток значительнопревышает номинальный, А. Для электродвигателей />, /> и /> – соответственнономинальный и пусковой токи электродвигателя, A; /> – кратность пусковоготока; /> – коэффициент, значениекоторого зависит от условий работы электродвигателя. Для двигателей с легкимиусловиями пуска (нечастые пуски до 15 в час, длительность пуска 5…10 с) />= 2,5; для двигателей стяжелыми условиями пуска (более 15 пусков в час, длительность пуска от 10 до 40с) />= 1,6…2.
Номинальныйток предохранителя для защиты группы электродвигателей должен быть равен сумменоминальных токов одновременно работающих двигателей или превышать его. Приэтом предохранитель должен обеспечивать нормальный пуск одного из двигателейгруппы с наибольшим пусковым током при работающих остальных двигателях.
Для группы двигателей,если число их не превышает пяти, ток плавкой вставки определяют по формуле:
/>
где /> – сумма номинальных тоководновременно работающих электродвигателей без двигателя с наибольшим пусковымтоком, А; /> – пусковойток двигателя с наибольшим пусковым током, А.
Приколичестве электродвигателей больше пяти рекомендуется пользоваться формулой:
/>
Стандартнуюплавкую вставку выбирают на ток, равный определенному по вышеприведеннымформулам или ближайший к нему.
При установкев цепи последовательно двух и более предохранителей выбранные предохранителиследует проверять по селективности защиты. Селективность обеспечивается, еслипри каждом нарушении режима работы сети отключается только поврежденныйучасток, но не срабатывают защитные аппараты в высших звеньях сети. Дляпроверки селективности действия предохранителей, а также для согласования ихработы с работой релейной защиты необходимо составить в одних координатахампер-секундные характеристики защитных аппаратов, приведенные к низшей ступенинапряжения (карты селективности).
С достаточнойдля практики точностью можно считать, что при установке однотипныхпредохранителей напряжением до 1000 В селективность будет соблюдена, еслиплавкие вставки каждых двуx последовательно включенных предохранителей отличаются одна отдругой не менее чем на две ступени по шкале номинальных токов плавких вставок.
Воздушные автоматическиевыключатели (автоматы) предназначены для коммутации тока при распределенииэлектроэнергии между отдельными токоприемниками и защиты электроустановок откоротких замыканий и перегрузок.
Автоматымогут быть также использованы для нечастых оперативных включений и отключенийтокоприемников и пуска электродвигателей (для большинства типов 2…6 в час, дляАЕ-2000 до 30 в час).
Для защитыэлектроприемников и питающих их сетей, от токов короткого замыканияавтоматические выключатели снабжают максимально-токовыми расцепителями, оттоков перегрузки – комбинированными расцепителями, содержащимимаксимально-токовый и тепловой расцепители.
В некоторыетипы автоматических выключателей могут быть встроены расцепители минимальногонапряжения, отключающие автомат при понижении напряжения в сети, а такженезависимый расцепитель для дистанционного отключения.
Автоматическиевыключатели характеризуются следующими параметрами:
номинальнымнапряжением />, соответствующимнаибольшему номинальному напряжению сетей, в которых разрешается применятьвыключатель, В;
номинальнымтоком /> – наибольшим током, накоторый рассчитаны токоведущие и контактные части выключателя, равнымнаибольшему из номинальных токов расцепителя, А;
номинальнымтоком расцепителя />(/>– электромагнитного, /> –теплового или /> –комбинированного) – наибольшим током, на который рассчитан расцепитель придлительной работе, не вызывающим срабатывания расцепителя, А;
номинальнымтаком уставки теплового расцепителя /> – током, на которыйотрегулирован тепловой расцепитель и при котором тепловой расцепитель несрабатывает, А;
током срабатывания (уставки) расцепителя /> (/>, />) – наименьшим током, прикотором срабатывает расцепитель автоматического выключателя. Обычно /> – длявыключателей с электромагнитным или комбинированным расцепителем, А (токсрабатывания электромагнитного расцепителя часто называют током отсечки); />– для выключателей степловым расцепителем с регулировкой тока, А;
предельнымтоком отключения /> – наибольшим значениемтока короткого замыкания сети, при котором гарантируется надежное отключениеавтоматического выключателя, А.
В сельскихэлектроустановках наибольшее распространение получили трехполюсные автоматы серийАЕ-2000, АЕ-2000М, А3700 и ВА-51. Автоматические выключатели АЕ-2000 и АЕ-2000Мрассчитаны на номинальные токи 16 А (АЕ-2020М), 63 (АЕ-2040М), 100 (АЕ-2050М),160 А (АЕ-2060) и могут быть снабжены комбинированными (электромагнитными итепловыми) или только электромагнитными расцепителями. Они имеют регулировкутока срабатывания тепловых расцепителей в пределах (0,9…1,15)/>, а для тепловыхрасцепителей, ток которых равен номинальной силе тока выключателя, от 0,9/> до номинальной.Выключатели с электромагнитным расцепителем имеют кратность тока отсечки поотношению к номинальной силе тока 3, 5 и 12, а трехфазные автоматическиевыключатели с комбинированным расцепителем – 12., Степень защиты автоматическихвыключателей IР00и IP20.
Автоматическиевыключатели серии А3700 выпускают на номинальные токи 160 A (A37JQ), 250 A (A372Q), 630 А (А3730),токоограничивающими с тепловыми или электромагнитными расцепителямимаксимального тока и селективными с полупроводниювыми расцепителямимаксимальною тока. Селективность создается выдержкой времени в пределах 0,1…0,4с регулировкой полупроводникового расцепителя.
Выключателитокоограничивающего исполнения имеют в условном обозначении букву Б (например,А3710Б), а селективного исполнения – букву С (например, A3730С).
Автоматическиевыключатели серии ВА51 рассчитаны на токи до 630 А (ВА51–25 –25 А, ВА51–31 – 100,ВА51–33 – 160, ВА51–35 – 250, ВА51–37 – 400, ВА51–39 – 630 А). Выключателитипоразмеров ВА51Г-25 и ВА51Г-31 предназначены для пуска и остановкиасинхронных электродвигателей с частотой включений до 30 в час, а также длязащиты электродвигателей от токов короткого замыкания и перегрузки. Степеньзащиты оболочки выключателей IР30, зажимов для присоединения внешних проводников – IР00, IP20. Ток срабатывания тепловыхрасцепителей выключателей ВА51 регулируют в пределах (0,8… 1) />.
Автоматическиевыключатели ВА51–25 имеют ток срабатывания тепловых расцепителей 1,35/>, ток отсечки 10/>, а выключатели ВА51Г-25 – соответственно1,2/> и 14/>.
Автоматическиевыключатели ВА51–31 имеют кратность тока отсечки 3,7 (ВА51Г-31–14) и 10 (ВА51–33–10).Ток срабатывания тепловых расцепителей выключателей с номинальной силой токарасцепителей до 100 А 1,35/>, асвыше 100 А – 1,25/>.
Автоматические выключатели выбирают по следующим условиям:
/>
где/>, />– соответственнономинальные значения напряжения (В) и тока (А) автоматическою выключателя; /> – номинальный токтеплового расцепителя, А; /> – максимальныйток теплового расцепителя, А; />максимальныйток электродвигателя, А; />–предельное значение тока автоматического выключателя, A; />и />–соответственно номинальноенапряжение (В) и ток (А) электроустановки; /> –коэффициент надежности, учитывающий разброс по току срабатывания тепловогорасцепителя, принимается в пределах от 1,1 до 1,3; /> –ток срабатывания (отсечки) электромагнитного расцепителя, А; /> – коэффициент надежности,учитывающий разброс по току электромагнитного расцепителя и пускового токаэлектродвигателя (для автоматических выключателей АЕ – 2000 и А3700 />); /> – максимальный токкороткого замыкания в месте установки автоматического выключателя, А.
/>
где U – напряжение питающейсети, В; /> – сопротивлениетрансформатора, приведенное к напряжению 400 В, Ом; /> –: сопротивлениелинии от шин 0,4 кВ подстанции до места установки автоматического выключателя,Ом.
Автоматическиевыключатели также выбирают по исполнению и наличию дополнительных расцепителей.
Обычно припрактических расчетах по выбору автоматических выключателей для защиты одногоэлектродвигателя ток отсечки электромагнитного расцепителя выбирают не менее1,5…1,6 пускового тока электродвигателя />,т.е. коэффициент /> принимают 1,5…1,6.
При выбореавтоматического выключателя для защиты линии, которая питает несколькоэлектродвигателей, номинальный ток выключателя, как и номинальный токрасцепителя, должен быть равен сумме номинальных токов одновременно работающихэлектродвигателей или превышать ее. Ток отсечки электромагнитного расцепителя вданном случае
/>
где /> – сумма номинальных тоководновременно работающих электродвигателей; /> – разность междупусковым и номинальным токами для двигателя, у которого они наибольшие.
От перегрузки защищают каждый электродвигатель отдельно.
Пускателиэлектромагнитные предназначены для дистанционного пуска, остановки иреверсирования трехфазных АД с короткозамкнутым ротором при напряжении до 660 Впеременного тока. Все типы магнитных пускателей защищают управляемые двигатели,отключая их при снижении напряжения в питающей сети до (03…0,4) UC и предотвращая ихсамопуск после восстановления напряжения.
При наличиитепловых реле или аппаратов резисторной защиты пускатели защищают управляемыеэлектродвигатели от перегрузок недопустимой продолжительности.
Основные видымагнитных пускателей, изготовляемых промышленностью, – пускатели серий ПМЛи ПМА.
Пускателисерии ПМЛ впускают на номинальные токи 10 А (ПМЛ – 1000), 25 (ПМЛ-2000), 40(ПМЛ-3000), 63 (ПМЛ-4000), 80 (ПМЛ-5000), 125 (ПМЛ-6000) и 200 А (ПМЛ-7000).Пускатели серии ПМЛ комплектуют трехполюсными тепловыми реле РТЛ, а такжеснабжают приставками контактными ПКЛ (для увеличения количества коммутируемыхвспомогательных цепей), реле промежуточными РПЛ, приставками выдержки времениПВЛ и приставками памяти ППЛ (по Заказу). Степень защиты оболочек – IP00 и IP54.
Пускатели ПМАвыпускают на номинальные токи 40 А (ПМА-3000), 63 (ПМА-4000), 100 (ПМА-5000) и160 А (ПМА-6000). Для комплектования пускателей ПМА используют трехполюсныетепловые реле серии РТТ, они могут работать также с аппаратами резисторнойзащиты электродвигателей (например, У ВТЗ). Степень защиты оболочек пускателей– IP00, IP40, IP54.
Изготовляюттакже магнитные пускатели серии ПМА-0000, рассчитанные на номинальный ток 6,3А, которые комплектуют тепловым репеРТТ-89.
Магнитныепускатели выбирают в зависимости от условий окружающей среды и схемы управленияпо номинальному напряжению, номинальному току, току нагревательного элемента,теплового реле и напряжению втягивающей катушки:
/>
где /> – номинальное напряжениепускателя, В; /> и /> – соответственнономинальный ток пускателя и расчетный ток управляемой цепи, А; /> – номинальный токтеплового реле, А.
Количествоконтактов главных цепей пускателя определяется его назначением (нереверсивный,реверсивный, переключатель со звезды на треугольник), количество замыкающих иразмыкающих контактов вспомогательных цепей (блок контактов) зависит от схемыуправления и необходимости сигнализации о положении пускателя и управляемого имэлектроприемника.
В отношениинапряжения втягивающей катушки можно руководствоваться следующими положениями,вытекающими из Правил устройства электроустановок. Если нет особых требований вотношении необходимости включать катушку на пониженное напряжение, то призащите электродвигателя предохранителями катушка должна включаться на линейноенапряжение сети, а при защите двигателя автоматическим выключателем катушкаможет включаться как на линейное, так и на фазное напряжение.
3.2 Расчет и выбораппаратов защиты электродвигателя
Расчет и выбор предохранителя
Расчет и выбор автоматического выключателя
Расчет ивыбор магнитного пускателя
Выбираемпредохранитель, с соблюдением требований, приведенных в методических указанияхпо выбору ПРА:
– Номинальноенапряжение предохранителя:
/>
– Предельно отключаемый ток предохранителя:
/>
– Номинальный ток плавкой вставки:
/>Тип предохранителя Технические данные предохранителя Номинальное напряжение, В Предельная разрывная способность, кА Номинальный ток, А Предохранителя Плавкой вставки ПРС-100-П, ПРС-100-З 380 42 100 100
Автоматические выключатели выбирают по следующим условиям:
/>
Даннымусловиям удовлетворяет автоматический выключательАЕ2040М – номинальныйток 63 А, однополюсные с электромагнитными и тепловыми расцепителямимаксимального тока.
– Номинальныйток теплового расцепителя (IНОМ.Р) 40 А.
– Номинальныйток срабатывания теплового расцепителя />
– Номинальныйток срабатывания электромагнитного расцепителя />
3.3.3.Магнитные пускатели выбирают в зависимости от условий окружающей среды и схемыуправления по номинальному напряжению, номинальному току, току нагревательногоэлемента, теплового реле и напряжению втягивающей катушки:
/>
Следовательно,выбираем магнитный пускатель:Тип пускателя Наибольшая мощность управляемого ЭД (кВт) при напряжении 380 В Тип теплового реле Номинальный ток нагревательного элемента теплового реле, А ПАЕ-400 28 ТРП-60 50
Заключение
Данныйкурсовой проект включает в себя:
1. теоретическую часть, в которой рассмотрен вопрос автоматизациинасосных установок;
2. расчетную часть, состоящую из 6 заданий:
Задание 1. Длясистемы электродвигатель – рабочая машина подобрать электродвигатель,рассчитать и графически изобразить: механическую характеристику рабочей машины />; приведенный моментсопротивления рабочей машины />;механическую характеристику электродвигателя />.
Задание 2.Определить время разбега системы до номинальнойскорости вращения tp и построить кривую разбега.
Задание 3. Определить: время торможения системы приотключенном двигателе от сети от номинальной скорости до полного останова поднагрузкой />; время разбега двигателяпа холостом ходу />; времяторможения двигателя отключенного от сета на холостом ходу/>; время торможения противовключением/>.
Задание 4. Определитьпотери энергии: в цепи ротора при пуске под нагрузкой />; в цепи ротораэлектродвигателя при пуске без нагрузки />;в цепи ротора при торможении под нагрузкой/>;в цепи ротора электродвигателя при динамическом торможении />; в цепи ротораэлектродвигателя при торможении противовключением />.
Задание 5. Определить: КПДдвигателя при нагрузках составляющих 0,5; 0,75; 1,0 и 1,25 номинальной; потеримощности в Вт при нагрузках составляющих 0,5; 0,75; 1,0 и 1,25 номинальной;
Задание 6. Произвести выбор мощности электродвигателя для режима работы /> методом средних потерь наосновании нагрузочной диаграммы.
3. Методические рекомендации по выбору пускозащитной аппаратуры:Общая методика выбора пускозащитной аппаратуры; Расчет и выбор аппаратов защитыэлектродвигателя.
Рекомендуемая литература
1. Ковчин С.А., Сабинин Ю.А. Теорияэлектропривода – С. Пб.: Энергоиздат Санкт-Петербургское отделение, 2000.
2. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общийкурс электропривода. – М.: Энергоиздат, 1981.
3. Фоменков А.Л. Электроприводсельскохозяйственных машин, агрегатов и поточных линий. – М.: Колос, 1984.
4. Ильинский Н.Ф., Козаченю В.Ф. Общийкурс электропривода. – М.: Энергоатомиздат, 1992.
5. Ключев В.И. Теорияэлектропривода. – М. Энергоатомиздат, 1985.
6. Мусин A.M. Электроприводсельскохозяйственных машин и агрегатов. – М. Агропромиздат, 1985.
7. Кондратенков Н.Л., Антони В.И.,Ермолин М.Я. Электропривод сельскохозяйственных машин. – Челябинск,1999.
8. Шичков Л.П., Коломиец А.П.Электрооборудование и средства автоматизации сельскохозяйственной техники, –М. Колос, 1995.
9. Савченко П.И., Гаврилюк И.А.,Земляной И.Н., Худобин Н.В. Практикум по электроприводу в сельском хозяйстве. –М.: Колос, 1996.