БОБРУЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕХАНИКОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ УТВЕРЖДАЮ Зам.

Работа добавлена на сайт samzan.net:

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«БОБРУЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

МЕХАНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора

по учебной работе

___________ Н.И.Селютина

«___»_______20__г.

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора

по учебной работе

___________ Н.И.Селютина

«___»_______20__г.

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора

по учебной работе

___________ Н.И.Селютина

«___»______20__г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

название

_________________________________________________________

Дисциплина Электрооборудование предприятий и гражданских зданий

_________________________________________________________________________

Специальность Монтаж и эксплуатация электрооборудования промышленных

предриятий____________________________________________________________

МП.2-36 03 31-01.07.01-2012

Разработал Кед О.С.

Ф.И.О. преподавателя

Рассмотрено на заседании

цикловой комиссии

Протокол №_____ от

«___ »_________20___г.

Председатель цикловой комиссии _____________

Рассмотрено на заседании цикловой комиссии

Протокол №_____ от

«____»__________20___г.

Председатель цикловой комиссии _____________

Рассмотрено на заседании цикловой комиссии

Протокол №_____ от «____»__________20___г.

Председатель цикловой комиссии _____________

СОДЕРЖАНИЕ

1 Общие положения 3

2 Введение 5

3 Технологическая часть 6

4 Выбор системы электропривода 7

4.1 Анализ недостатков существующей системы управления 7

4.2 Выбор рода тока и величины питающих напряжений 7

4.3 Выбор системы электропривода 8

4.4 Расчёт мощности и выбор приводного электродвигателя 8

4.5 Расчёт механических характеристик 15

4.6 Проверка выбранного электродвигателя 15

5 Описание принципиальной электрической схемы 15

6 Выбор элементов системы электропривода 15

6.1 Расчёт и выбор силового преобразователя 16

6.2 Выбор пусковых и тормозных устройств 19

6.3 Выбор электромагнитных муфт ..22

6.4 Выбор контакторов и магнитных пускателей…………………………….23

6.5 Выбор реле управления …..25

6.6 Выбор командоаппаратов …..25

6.7 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

Литература………..………………………………………………………………..35

Приложение А (обязательное). Форма титульного листа пояснительной

записки……………………………………………………………………………...36

Приложение Б (обязательное). Пример оформления ведомости

курсового проекта ……............................................................................................37

Приложение В (справочное). Передаточные числа механических передач.......38

Приложение Г (справочное). Рекомендации по применению преобразова-

телей частоты………………………………………………………………………40

Приложение Д (справочное). Основные правила изложения текста и

выполнения графической части 42

1 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;

Описание и техническая характеристика технологической установки;
Определение технологических усилий;
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:

Принципиальная электрическая схема установки на одном -двух листах;
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
1	2
0 (ноль)	Курсовой проект полностью не выполнен
1 (один)	Учащийся выполнил курсовой проект в объеме менее 50%, допустил грубые ошибки и не смог исправить их с помощью преподавателя
2 (два)	Учащийся выполнил курсовой проект с существенными ошибками и не смог их исправить сам и с помощью преподавателя
3 (три)	Учащийся выполнил курсовой проект с существенными ошибками, которые частично исправил с помощью преподавателя
4 (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
5 (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
6 (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
7 (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

Продолжение таблицы 1

1	2
	ранее теоретические знания
8 (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
9 (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
10 (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.

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.

ВЫБОР СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

4.1 Анализ недостатков существующей системы управления

При анализе недостатков системы 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].

Расчет мощности и выбор приводного электродвигателя

4.4.1 Правильный выбор мощности приводного электродвигателя обеспечивает заданную производительность механизма при надлежащей надёжности и экономичности работы.

Таблица 2-Регулируемый электропривод

Тип двигателя	Способ регулирования	Техническая реализация	Характерные признаки	Возможные области применения
1	2	3	4	5
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

1	2	3	4	5
		с непосредственной свяью; 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

1	2	3	4	5
		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

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)

, (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)

где ‒ потери мощности на каждом участке нагрузочной диаграммы, Вт;

ti ‒ длительность каждого участка нагрузочной диаграммы, с.

Метод средних потерь требует применения зависимости КПД от нагрузки двигателя. Поэтому в практике расчётов чаще используют метод эквивалентных величин.

Метод эквивалентного тока применяется при известном графике тока двигателя

, (4.5)

где Iэкв – эквивалентный по тепловому действию ток, А;

Ii – ток на каждом участке нагрузочной диаграммы, А.

Метод эквивалентного тока не всегда удобен. Практически для выбора мощности двигателя используют графики момента или мощности.

Метод эквивалентного момента может использоваться в тех случаях, когда магнитный поток двигателя остаётся постоянным в процессе работы. Эквивалентный момент Мэкв, Н∙м, определяется

, (4.6)

где Mi – момент на каждом участке нагрузочной диаграммы, Н·м.

Метод эквивалентного момента нельзя применять для двигателей постоянного тока с регулированием угловой скорости изменением магнитного потока, для пусковых и тормозных режимов двигателей с короткозамкнутым ротором и т. д.

Метод эквивалентной мощности применяется при постоянстве магнитного потока и скорости двигателя при работе. Эквивалентная мощность Рэкв, Вт, определяется

, (4.7)

где Pi – мощность на каждом участке нагрузочной диаграммы, Вт.

Для определения эквивалентных момента или мощности сначала строят нагрузочную диаграмму Рст=f(t) или Мст=f(t) для расчётного цикла работы или на основании технологической карты обработки наиболее энергоёмкой типовой детали. При построении нагрузочной диаграммы рассчитывают мощность или момент при выполнении каждой операции и время выполнения каждой операции. Расчётные формулы для определения статических нагрузок и времени зависят от вида технологической установки и приводятся в соответствующей справочной литературе. При построении нагрузочной диаграммы необходимо также учитывать мощность и время холостого хода двигателя.

После построения нагрузочной диаграммы определяется эквивалентное значение мощности или момента и выбирается двигатель по каталогу на двигатели длительного режима работы по условиям:

РномРэкв или МномМэкв, (4.8)

где Мном – номинальный момент двигателя, Н·м.

Для выбора двигателя необходимо также определить расчетную угловую скорость двигателя с использованием кинематической схемы механизма.

Выбранный двигатель проверяют на перегрузочную способность. Для этого по нагрузочной диаграмме определяют значение максимального момента нагрузки Ммакс.

Двигатель удовлетворяет условиям перегрузки, если выполняется условие

, (4.9)

где 0,8 – коэффициент, учитывающий для асинхронных двигателей возможное снижение напряжения сети на 10%;

– перегрузочная способность выбранного двигателя.

4.4.4 Расчёт мощности двигателя, работающего в повторно-кратковременном режиме, проводится в следующей последовательности:

1) предварительно выбирают мощность двигателя.

По построенной нагрузочной диаграмме Рст=f(t) или Мст=f(t) привода определяется фактическое значение продолжительности включения ПВфакт, эквивалентная мощность Рэкв (4.7) или эквивалентный момент Мэкв (4.6) для рабочего периода. При отличии фактической продолжительности включения ПВфакт от стандартного значения продолжительности включения ПВст предполагаемого к установке двигателя, необходимо привести эквивалентные величины Рэкв или Мэкв к стандартному значению ПВст=15, 25, 40, 60%. Тогда

Рэкв.ст.= Рэкв, (4.10)

Мэкв ст.= Мэкв. (4.11)

По рассчитанным значениям Рэкв ст(Мэкв ст), ПВст и ωрасч выбирают двигатель по каталогу на двигатели повторно-кратковременного режима работы;

2) выполняют проверку двигателя по перегрузочной способности по условию (4.9);

3) выполняют проверку выбранного двигателя по нагреву.

Для этого строят уточнённую нагрузочную диаграмму электропривода с использованием основного уравнения движения электропривода

Мдв= МстМдин, (4.12)

где Мдв – момент двигателя, Н·м;

Мдин – динамический момент электропривода, Н·м.

Динамический момент электропривода Мдин, Н∙м

Мдин=, (4.13)

где – приведенный к валу двигателя момент инерции электропривода, кг·м2;

– угловое ускорение электропривода, рад·с-2.

При установившемся движении (= 0), уравнение движения электропривода принимает вид

Мдв= Мст. (4.14)

В этом случае нагрузочные диаграммы исполнительного механизма и электропривода совпадают.

Для практических расчётов полагают, что момент двигателя во время пуска и торможения сохраняет некоторое среднее значение, определяемое после расчёта семейства механических характеристик в соответствии с принятой схемой управления. Тогда время пусков и торможений tпуск(торм), с, определяется

tпуск(торм)=, (4.15)

где – конечная (начальная) угловая скорость привода при пуске (торможении), рад·с-1;

– начальная (конечная) угловая скорость привода при пуске (торможении), рад·с-1;

Мср – средний момент двигателя при пуске (торможении), Н·м.

Знак «» зависит от взаимного направления моментов двигателя и сопротивления при выполнении рассчитываемой операции.

По уточнённой нагрузочной диаграмме электропривода определяют эквивалентное значение момента (тока) и продолжительность включения привода. Если расчётная продолжительность включения выбранного двигателя отличается от стандартной, то эквивалентный момент приводится к стандартному режиму по (4.11).

Двигатель проходит по нагреву, если выполняется условие

МномМэкв, (4.16)

где Мном – номинальный момент предварительно выбранного двигателя, Н·м.

4.5 Расчёт механических характеристик

После того как стала известна мощность двигателя, приступают к расчёту его характеристик. Из нагрузочной диаграммы известно количество пусков и остановок двигателя, что накладывает определённые требования на метод разгона и торможения привода. Для получения пусковых и тормозных моментов двигателя, обеспечивающих соответствующее время разгона и торможения привода, необходимо эти моменты поддерживать в определённых пределах. При этом двигатель должен работать на различных характеристиках.

Для построения характеристик и определения величин сопротивлений существуют различные методы расчёта, приводимые в [3, 4, 5].

4.6 Проверка выбранного двигателя

Условия проверки двигателя зависят от режима его работы и изложены в подразделе 4.4 настоящего пособия.

ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

При описании схемы управления технологической установкой необходимо дать общую характеристику электрооборудования и принятых схемных решений. Далее приводят работу схемы управления во всех режимах, указывают внесённые изменения и их влияние на работу схемы. В заключение раздела описывают используемые защиты, блокировки и их работу.

ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

В этом разделе курсового проекта необходимо произвести расчёт и выбор аппаратуры управления, используемой в электрооборудовании технологической установки. При выборе аппаратуры следует руководствоваться положениями ПУЭ (гл. 5.3).

6.1 Расчет и выбор силового преобразователя

6.1.1 В настоящее время силовые преобразователи для регулируемых электроприводов выпускаются в виде комплектных устройств, включающих в себя все необходимые элементы для построения регулируемого привода, согласованные по всем своим техническим и конструктивным характеристикам и параметрам уже на стадии проектирования и изготовления.

При выборе комплектного преобразователя необходимо учитывать:

род тока нагрузки;
возможность обеспечения необходимых режимов работы регулируемого электропривода;
мощность, напряжение и ток нагрузки;
диапазон, плавность регулирования и закон регулирования выходного параметра;
точность поддержания выходного параметра;
перегрузочную способность преобразователя;
способ подключения и параметры питающей сети;
наличие режима энергосбережения.

6.1.2 Преобразователь регулируемого напряжения для электропривода постоянного тока выбирают по следующим условиям [6]

(6.1)

где Uвых.пр, Iвых.пр – выходные напряжение, В, и ток, А, преобразователя соответственно;

Iмакс.пр – максимальный ток преобразователя, А, при максимальной длительности тока перегрузки двигателя;

Uв.пр – напряжение источника питания возбуждения преобразователя, В;

Uном.дв, Iном.дв – номинальные напряжение, В, и ток, А, двигателя соответственно;

Iмакс.дв – максимальный ток двигателя, А;

Uв.ном.дв – номинальное напряжение возбуждения двигателя, В.

6.1.3 Выбор преобразователя частоты для регулируемого асинхронного двигателя основывается в первую очередь на возможности реализации всех технологических требований, предъявляемых к функционированию конкретного механизма. После этого можно переходить к выбору определенного типа преобразователя частоты, исходя из имеющейся питающей электрической сети, номинальных данных выбранного двигателя и максимальных значений момента и тока, определяемых нагрузкой электропривода. При выборе преобразователя частоты необходимо соблюдать условия

(6.2)

где Рном.пр, Iном.пр – номинальные мощность, кВт, и ток, А, преобразователя соответственно,

Pном.дв, Uном.дв – номинальные мощность, кВт, и напряжение, В, асинхронного двигателя соответственно;

Uвых.макс.пр – максимальное выходное напряжение преобразователя, В;

Iрасч – расчетный ток преобразователя, А;

Ммакс.пр – максимальный момент двигателя, допускаемый преобразователем, Н∙м;

Ммакс – максимальный момент двигателя при работе механизма, Н∙м.

Расчетный ток преобразователя Iрасч, А, определяется в зависимости от фактической загрузки двигателя, его перегрузочной способности, номинального напряжения питающей преобразователь сети и допустимой перегрузки инвертора по току

, (6.3)

где kI – коэффициент перегрузки инвертора по току, обычно принимаемый равным 1,36÷1,50;

λ – перегрузочная способность двигателя;

Iдв.Uс – расчетный ток двигателя, А, приведенный к напряжению питающей преобразователь сети:

, (6.4)

Uс – напряжение сети, питающей преобразователь частоты, В;

Iдв.Uном – расчетное значение тока статора асинхронного двигателя при номинальном напряжении Uном, А:

, (6.5)

, (6.6)

, (6.7)

, (6.8)

Iр, Iа – реактивная и активная составляющие тока статора асинхронного двигателя, А;

I1ном – номинальный ток статора асинхронного двигателя, А;

Мс.макс – наибольшее значение статического момента нагрузки, Н∙м;

Мном – номинальный момент двигателя, Н∙м;

cosφном – номинальный коэффициент мощности двигателя.

Рекомендации по применению частотных приводов приведены в приложении Г. При выборе комплектного частотного преобразователя необходимо привести таблицу параметров, которые необходимо запрограммировать для корректной работы преобразователя в составе электрооборудования технологической установки.

6.1.4 Выбор тиристоров для регулятора напряжения (ТРН) производится по напряжению (классу) и номинальному току и зависит от схемы включения, номинальной мощности, степени загрузки и режима работы асинхронного двигателя, способа охлаждения тиристоров.

Класс тиристоров определяет повторяющееся напряжение Uв.макс.доп, т. е. максимально допустимое мгновенное напряжение, прикладываемое к тиристору в процессе коммутации в каждый период напряжения сети. Рекомендуемое рабочее напряжение тиристора определяется амплитудой напряжения сети и равно 0,8Uв.макс.доп. Если учитывать возможность неравномерного распределения напряжения на тиристорах, включенных в фазы обмоток асинхронного двигателя, то независимо от силовой схемы ТРН напряжение на тиристоре может оказаться равным амплитуде Uл.макс линейного напряжения. Характерной особенностью работы тиристоров в статорных цепях является то, что при отключении асинхронного двигателя напряжение на тиристорах значительно повышается за счет ЭДС, наводимых в обмотках статора двигателя затухающим полем ротора. Это напряжение может достигнуть (1,4÷1,8)Uл.макс. С учетом этого класс тиристора можно определить [8, с.156]

, (6.9)

где k1 – коэффициент, учитывающий допустимое повышение напряжения в сети, принимаемый равным 1,05÷1,07;

k2 – коэффициент, учитывающий перенапряжения на тиристоре за счет затухающего магнитного потока ротора. Коэффициент k2можно принимать равным 1,4÷1,5 для асинхронных двигателей до5 кВт и 1,5÷1,8 для асинхронных двигателей большей мощности.

Выбор тиристоров по току для асинхронных двигателей значительно сложнее, так как он зависит от режима работы двигателя, характера пуска, способа охлаждения тиристоров и угла проводимости. Как правило, ТРН применяются для приводов с большим числом включений, поэтому при выборе тиристоров в основном следует учитывать пусковой ток. Предельный (номинальный) ток тиристора Iв доп, определяющий его типоразмер, в этом случае определяется как

, (6.10)

где kiпуск –кратность пускового тока двигателя по отношению к его номинальному току;

Iном – номинальный ток двигателя, А;

kcx – коэффициент, зависящий от схемы включения тиристоров. При встречно-параллельном включении kcx=2,22; для схемы треугольного коммутатора kcx=1,48 (рисунок 1); для симисторов kcx=1;

kо – коэффициент, зависящий от условий охлаждения и определяемый по каталожным данным тиристоров. При естественном охлаждении kо

с некоторым приближением может быть принят равным: для тиристоров на 50А – 0,5; на 100А – 0,4; на 160÷500А – 0,3.

Следует отметить, что поскольку тиристоры выбираются по пусковым токам, то в установившемся режиме работы асинхронного двигателя они будут работать с некоторой недогрузкой.

а) б) в) г)

а) встречно-параллельная схема; б) треугольный коммутатор; в) несимметричная реверсивная схема; г) симметричная реверсивная схема.

Рисунок 1 – Силовые схемы ТРН

Тиристоры, как и все полупроводниковые приборы, имеют малую перегрузочную способность, и для надежной работы электропривода следует предусмотреть соответствующую защиту, обеспечивающую такие значения тока и напряжения на тиристорах, которые по амплитуде и продолжительности не превосходили бы допустимых. Основными являются два типа защиты: от сверхтоков при коротком замыкании и перенапряжений.

При коротких замыканиях возможен выход из строя тиристора по двум причинам:

из-за превышения температуры полупроводникового кристалла во всем его объеме при длительном протекании тока больше предельного, когда мощность, рассеиваемая в кристалле, превысит допустимую;
из-за быстрого местного превышения температуры кристалла из-за кратковременном нарастании тока (высокое значение di/dt).

Перегрузки по току могут возникать и в установившемся режиме из-за несимметричного распределения тока между параллельно включенными тиристорами вследствие различий в их характеристиках. Чтобы избежать таких перегрузок, применяют специальные делители.

Защита тиристоров от токов короткого замыкания осуществляется с помощью быстродействующих предохранителей и автоматических выключателей. Для ограничения влияния скорости нарастания тока (di/dt) применяются насыщающиеся реакторы, включаемые между сетью и ТРН.

6.2 Выбор пусковых и тормозных устройств

6.2.1 Величины пусковых или тормозных сопротивлений определяют одновременно с расчётом механических или скоростных характеристик электродвигателя.

Выбор резисторов по нагреву производят для каждой ступени по эквивалентному длительному току Iэ.дл, А, который рассчитывают по выражению [10, с.137]

Iэ.дл= kнI2ном, (6.11)

где kн – коэффициент, который для ступеней ускорения принимается равным 1,25, для ступени противовключения 1,00, для предварительной ступени 0,80;

I2ном – номинальный ток ротора, А;

Iдоп – длительно допустимый ток резистора, А.

6.2.2 Величина сопротивления динамического торможения двигателя постоянного тока может быть рассчитана аналитическим методом [9].

Для определения сопротивления добавочного резистора Rд, Ом, необходимо задаться максимальным тормозным моментом Мторм или током Iторм, который обычно принимают не более (2-3)Мном или (2-3)Iном:

Rд=, (6.12)

где nторм – частота вращения двигателя в начале торможения, мин-1;

n0 – частота вращения холостого хода, мин-1;

Uном – номинальное напряжение якоря двигателя, В;

Rя – сопротивление обмотки якоря, Ом.

6.2.3 Основным параметром кранового тормозного устройства является гарантированно развиваемый им тормозной момент [11]. Тормозной момент определяется усилием на измерительном рычаге, при котором начинается проскальзывание шкива или дисков тормоза.

Согласно правилам Госгортехнадзора каждый из установленных на механизме механических тормозов должен удерживать груз, составляющий 125% номинального, при его остановке только с помощью этого тормоза. С учётом того что коэффициент трения асбестовых материалов может меняться в зависимости от температуры поверхностей до 30%, тормоз в холодном состоянии должен развивать тормозной момент, составляющий не менее 150% от номинального, т.е. коэффициент запаса тормозного момента должен быть не ниже 1,5 расчётного момента Мт.р, Н∙м, который определяется формулой

Мт.р= 94mномvномном/nном, (6.13)

где Мт.р – расчётный момент тормоза, Н·м;

mном – номинальная грузоподъёмность механизма подъёма, кг;

vном – номинальная скорость подъёма, м·с-1;

ном – КПД механизма при номинальной нагрузке;

nном – номинальная частота вращения тормозного шкива, соответствующая скорости vном, мин-1.

С учётом режимов работы механизмов тормозные моменты тормозов Мт, Н∙м, должны быть равны

Мт= kз.тМт.р, (6.14)

где kз.т – коэффициент запаса тормоза, принимаемый по таблице 3.

Таблица 3 – Коэффициенты запаса тормозов

Группа режимов	Механизм подъёма
один тормоз	два тормоза
1М – 3М(Л) 4М(С) 5М(Т) 6М(ВТ)	1,50 1,75 2,00 2,50	1,25 1,25 1,25 1,25
Примечание:1) при двух тормозах на каждом приводе и двух приводах и более у механизма коэффициент запаса каждого тормоза должен быть не менее 1,1. 2) если применяются два тормоза и более, то запас торможения устанавливается в предположении, что весь груз удерживается одним тормозом.

Тормозной момент тормозов, устанавливаемых на механизмах горизонтального перемещения, определяется исходя из условий обеспечения удержания механизма при наибольших внешних нагрузках с учётом задаваемого выбега и отсутствия нарушения сцепления колёс с рельсами

, (6.15)

где G – масса передвигающегося механизма (моста, тележки), кг;

vг – номинальная скорость горизонтального перемещения, м·с-1;

S – установленный допустимый выбег, м;

tм – время от момента срабатывания конечного выключателя до начала механического торможения, с;

i – число механизмов с тормозами;

nр – расчётная частота вращения электродвигателя, соответствующая vг, мин-1;

Мст.макс – максимальный момент статической нагрузки, Н·м, для проверки выбега действующий в направлении движения (-); для проверки по сцеплению (+) на один двигатель;

‒ коэффициент трения колёс о рельсы;

‒ отношение числа тормозящихся колёс к общему числу колёс.

tM= 0,12+tТ, (6.16)

где tТ – время срабатывания тормоза, принимается для электромагнитов 0,15-1,60с, электрогидравлических толкателей – 0,35-0,60с.

При несоблюдении неравенства должны быть увеличены либо устанавливаемый выбег S, либо отношение числа тормозящихся колёс к общему числу колёс.

6.2.4 Расчёт параметров источника постоянного тока для динамического торможения асинхронного двигателя [4]. Основные схемы включения статора в цепь постоянного тока приведены на рисунке 2. Наиболее предпочтительна схема, требующая самого меньшего тока при наиболее высоком напряжении.

а) б) в)

Рисунок 2- Схемы питания обмоток статора постоянным током при динамическом торможении.

Ток источника Iи, А, определяется

Iи= kIном, (6.17)

где k – коэффициент эквивалентного тока из таблицы 4;

Iном – номинальный ток двигателя, А.

Напряжение источника постоянного тока Uи, В

Uи=, (6.18)

где sном – номинальное скольжение двигателя;

Рном – номинальная мощность двигателя, Вт.

Мощность источника постоянного тока Ри, Вт, определяется

Ри= UиIи, (6.19)

Таблица 4 – Значения коэффициента эквивалентного тока

Схемы по рисунку 2

Коэффициент эквивалентного тока k

1,22

1,41

2,12

Выбор электромагнитных муфт

При расчёте и выборе муфт учитывают как статические, так и динамические нагрузки. Статические нагрузки определяются передаваемым крутящим моментом в установившемся режиме работы при условии, что Мс=const. При подключении муфтой кинематической цепи к приводному двигателю или при изменении режима его работы муфта воспринимает и передаёт динамические нагрузки, возникающие при переходных процессах [7].

Крутящий момент, передаваемый муфтой, определяют от ведущего звена. При выборе электромагнитных муфт определяют крутящий момент Мкрi, Н∙м, на i-том валу кинематической цепи, где установлена муфта

(6.20)

где Рном – номинальная мощность двигателя, Вт;

i ‒ КПД передачи от вала двигателя до i-того вала кинематической цепи, при отсутствии данных КПД элементов могут приниматься в соответствии с рекомендациями таблицы 5;

ni – частота вращения i-того вала, мин-1.

Условиями выбора муфты являются

Мвр > Мкр i, nмакс ≥ ni, (6.21)

где Мвр – вращающий момент муфты, Н·м;

nмакс – максимальная частота вращения муфты, мин-1.

При выборе тормозных электромагнитных муфт тормозной момент муфты Мторм, Н∙м, определяется из условия торможения вращающихся инерционных масс за требуемый интервал времени

, (6.22)

где ‒ момент инерции механизма, приведенный к i-тому валу, на котором установлена муфта, кг·м2;

‒ угловая скорость i-того вала, рад·с-1;

tторм – требуемое время торможения, с.

Таблица 5 – Значения КПД механических передач (без учета потерь трения в подшипниках)

Тип передачи	Закрытая	Открытая
Зубчатая: с цилиндрическими колесами с коническими прямозубыми колесами	0,96 – 0,98 0,95 – 0,97	0,93 – 0,95 0,92 – 0,94
Червячная: самотормозящая несамотормозящая при: z1=1 (z1 – число заходов червяка) z1=2 z1=3 z1=4	0,30 – 0,40 0,65 – 0,70 0,70 – 0,75 0,80 – 0,85 0,85 – 0,90	― 0,45 – 0,55 0,55 – 0,65 ― ―
Цепная	0,95 – 0,98	0,94 – 0,95
Фрикционная	0,90 – 0,94	0,70 – 0,85
Ременная с плоским ремнем	―	0,93 – 0,98
Ременная с клиновым ремнем	―	0,92 – 0,97
Винт-гайка скольжения	0,50 – 0,70	―
Винт-гайка качения	0,80 – 0,95	―
Муфта соединительная	―	0,98 – 0,99
Примечание: Трение в опорах учитывается введением условного КПД подшипников: для одной пары подшипников качения ηп.к.= 0,990 – 0,995, скольжения ηп.с.= 0,98 – 0,99.

Кроме этого при выборе муфты учитывают:

- назначение муфты;

способ токоподвода;
напряжение питания;
максимальную частоту вращения, которую она может обеспечить;
время срабатывания и отпускания;
габаритные размеры муфты.

6.4 Выбор контакторов и магнитных пускателей

При выборе аппаратов управления следует учитывать в первую очередь режим работы, для которого они предназначены. В зависимости от области применения аппаратов ГОСТ 12434 – 83Е устанавливает для них категории применения (таблица 6).

Одним из главных элементов электропривода являются контакторы. Это аппараты дистанционного действия, предназначенные для частых включений и отключений силовых электрических цепей при нормальных режимах работы. С их помощью подается напряжение на электродвигатели, включаются и выключаются другие цепи. Контакторы работают в сетях постоянного и переменного тока основной промышленной частоты.

Контакторы и пускатели выбирают с учетом:

мощности и рода тока коммутируемой нагрузки;
тока и напряжения главных контактов;
числа и рода главных контактов;
числа и рода вспомогательных контактов;
рода тока и напряжения катушки;

Таблица 6 – Категория применения аппаратов в зависимости от рода тока и режима работы (области использования)

Категория применения при токе	Область применения
переменном	постоянном
АС1	ДС1	Электропечи сопротивления, неиндуктивная и малоиндуктивная нагрузка
АС2	―	Пуск и торможение противовключением двигателей с фазным ротором
АС3	―	Пуск и отключение вращающихся двигателей с короткозамкнутым ротором
АС4	―	Пуск и торможение противовключением двигателей с короткозамкнутым ротором
―	ДС2	Пуск и отключение вращающихся двигателей с параллельным возбуждением
―	ДС3	Пуск, отключение неподвижных или медленно вращающихся двигателей и торможение противовключением двигателей с параллельным возбуждением
―	ДС4	Пуск и отключение вращающихся двигателей с последовательным возбуждением
―	ДС5	То же, что и ДС3, но двигателей с последовательным возбуждением
АС11	ДС11	Управление электромагнитами
АС20	ДС20	Коммутация электрических цепей без тока или с незначительным током
АС21	ДС21	Коммутация активных нагрузок, включая умеренные перегрузки
АС22	ДС22	То же, что АС21 и ДС21, на смешанных нагрузках
АС23	ДС23	Коммутация двигателей или других высокоиндуктивных нагрузок

наличия теплового реле;
конструктивного исполнения по степени защиты от воздействия окружающей среды и случайных прикосновений (при установке в шкафах управления может приниматься исполнение IP00);
способа монтажа.

При большом числе контакторов приводят подробный выбор одного, а результаты выбора остальных заносят в таблицу по форме таблицы 7.

Таблица 7 – Выбор контакторов

Поз. обозначение

Тип

Категория применения

Напряжение главных контактов, В

Ток главных контактов, А

Число главных контактов, зам./

разм.

Число вспомогательных контактов, зам/разм

Род тока катушки

Напряжение катушки, В

Мощность катушки, пуск/

ном, В·А (Вт)

Наличие теплового реле

Конструктивное исполнение

Способ монтажа

Способ присоединения внешних проводов

Габариты, мм

Треб.

Выбр.

6.5 Выбор реле управления

Основным видом реле, применяемого в системах управления, является электромагнитное, которое представляет собой аппарат, предназначенный для передачи команд из одной электрической цепи в другую.

Выбор реле управления производится по следующим условиям:

роду тока и виду коммутируемой нагрузки;
частоте коммутаций;
току и напряжению контактов;
числу и роду контактов;
числу и роду катушек, роду тока катушек;
напряжению (току) катушек;
способу присоединения внешних проводов;
конструктивному исполнению по способу монтажа и степени защиты;
механической и коммутационной износостойкости.

Для реле времени необходимо дополнительно учитывать выдержку времени и направление её действия, число и род контактов с выдержкой времени.

Ток контактов реле принимают для наиболее тяжёлого режима работы – при разрыве тока индукционной нагрузки.

При эксплуатации реле в условиях, отличных от каталожных, необходимо произвести перерасчет на реальные условия эксплуатации. Перерасчёт производят исходя из постоянства коммутационной мощности контактов реле.

В пояснительной записке приводят подробный расчёт одного реле, а остальные заносят в таблицу 8.

Таблица 8 – Выбор реле управления

Поз. обозначение

Тип

Категория применения

Род коммутируемой нагрузки

Ток контактов, А

Напряжение контактов, В

Число контактов, зам/

разм.

Род тока катушки

Род катушки

Напряжение (ток) катушки, В(А)

Мощность катушки пуск/

ном, В∙А(Вт)

Выдержка времени, с

Направление действия выдержки времени

Контакты с выдержкой времени, зам/

разм.

Способ присоединения внешних проводов

Способ монтажа

Конструктивное исполнение

Габариты, мм

Треб.

Выбр.

6.6 Выбор командоаппаратов

Командными называются аппараты ручного управления, с помощью которых подаются команды на включение, переключение, регулировку скорости и отключение. К командным аппаратам относят кнопки управления, конечные выключатели, тумблеры и переключатели.

Кнопочные выключатели выбирают по следующим условиям:

току и напряжению контактов;
числу и роду контактов;
конструктивному исполнению, цвету и виду толкателя.

Конечные выключатели выбирают исходя из следующих показателей:

1) тока и напряжения контактов;

числа и рода контактов;
вида движения и величины хода толкателя;
конструктивного исполнения по степени защиты от воздействия окружающей среды.

Переключатели выбирают по следующим условиям:

току и напряжению контактов;
числу полюсов и позиций, диаграмме коммутации;
конструктивному исполнению.

При выборе бесконтактных выключателей учитывают:

напряжение питания и его род;
допустимый ток нагрузки;
расстояние срабатывания;
конструктивное исполнение по способу монтажа и степени защиты от воздействия окружающей среды.

В пояснительной записке приводят подробный выбор одного аппарата каждого используемого вида, а результаты выбора остальных помещают в соответствующую таблицу по форме таблиц 9, 10, 11.

Таблица 9 – Выбор кнопочных выключателей

Поз. обозначение, тип	Ток контактов, А	Напряжение контактов, В	Число контактов, зам./разм.	Вид толкателя	Цвет толкателя	Степень защиты
	Треб.
Выбр.

Таблица 10 – Выбор конечных выключателей

Поз. обозначение, тип	Ток контактов, А	Напряжение контактов, В	Число контактов зам./разм.	Ход толкателя, мм	Степень защиты
	Треб.
Выбр.

Таблица 11 – Выбор переключателей

Ток контактов, А

Напряжение контактов, В

Число полюсов

Число позиций

Исполнение по виду рукоятки

Степень защиты

Треб.

Выбр

6.7 Расчет и выбор трансформаторов и выпрямителей управления

6.7.1 Выбор трансформатора, питающего цепь управления переменного тока, производится по двум условиям [8]:

1) Мощность трансформатора Sтр, В∙А, должна быть не меньше суммарной мощности, потребляемой максимальным числом одновременно включенных аппаратов в длительном режиме работы

(6.23)

где k – максимальное число одновременно включенных аппаратов;

Sномi, – номинальная мощность катушки i-того аппарата, В∙А.

2) Падение напряжения в трансформаторе во всех режимах работы не должно превышать допустимой величины, для чего должно выполняться условие

Sтр ≥ ( соsφпуск∙ + cosφном∙), (6.24)

где ек – напряжение короткого замыкания, %;

U – падение напряжения в трансформаторе, %;

cosпуск – коэффициент мощности катушки аппарата при включении;

m – число одновременно включаемых аппаратов;

Sпускi – мощность, потребляемая катушкой аппарата при включении, В·А;

cosном – коэффициент мощности работающего аппарата;

n – число включенных аппаратов.

Приняв для трансформаторов ОСМ ек=5%, U =5%; для катушек аппаратов управления cosпуск ≈ 0,7, cosном ≈ 0.3, получаем

(6.25)

Если трансформатор имеет несколько вторичных обмоток, то рассчитывают мощность каждой вторичной обмотки, а мощность трансформатора Sтр, В∙А, определяется

Sтр ≥ S21 + S22 +…+ S2j, (6.26)

где S21, S22, S2j – мощность соответствующей вторичной обмотки трансформатора, В·А;

j – число вторичных обмоток трансформатора.

Выбранный трансформатор должен удовлетворять следующим условиям

Sном.тр Sтр, Sном21 S21, Sном22 S22, Sном2j S2j,

Uном21U21, Uном22U22, Uном2jU2j,

где Sном.тр – номинальная мощность выбранного трансформатора, В·А;

Sном21, Sном22, Sном2j – номинальные мощности вторичных обмоток трансформатора, В·А;

Uном21, Uном22, Uном2j – номинальные напряжения вторичных обмоток трансформатора, В;

U21, U22, U2j – требуемые напряжения вторичных обмоток трансформатора, В.

6.7.2 Расчёт выпрямителя включает в себя [7]:

а) выбор схемы выпрямления;

б) расчёт и выбор вентилей;

в) расчёт и выбор согласующего трансформатора.

Выбор схемы выпрямления определяется мощностью нагрузки, диапазоном регулирования напряжения и требованиями к пульсациям выпрямленного напряжения.

Исходными данными для выбора тиристоров и диодов являются номинальный ток нагрузки Idном и номинальное напряжение нагрузки Udном.

Выбор тиристоров производится в следующей последовательности:

определяют среднее значение тока вентиля Iв, А

Iв= kiвIdном, (6.27)

где kiв – схемный коэффициент тока вентиля;

рассчитывают максимальную величину обратного напряжения, прикладываемого к запертому вентилю Uобр. макс, В

Uобр.макс= ke0kckpEdном, (6.28)

где ke0 – отношение максимального обратного напряжения к выпрямленной Э.Д.С.;

kc – коэффициент запаса по напряжению, принимаемый равным 1.1;

kp – отношение типовой мощности трансформатора к мощности на стороне переменного тока;

Edном – выпрямленная Э.Д.С. преобразователя, принимаемая равной 1.05Udном, В;

условия выбора тиристоров

Iв.допIв, (6.29)

Uв.макс.допUобр.макс, (6.30)

где Iв.доп и Uв.макс.доп – допустимые ток, А, и обратное напряжение, В, соответственно.

Если невозможно подобрать тиристоры по требуемым условиям, то можно применить последовательное и параллельное включение предварительно принятых к установке вентилей.

Число параллельных ветвей в плече выпрямителя а определяется

, (6.31)

где ‒ допустимый ток принятого вентиля, А.

Требуемое число последовательно включённых вентилей в одной ветви плеча n

, (6.32)

где ‒ допустимое обратное напряжение принятого вентиля, В.

Выбор диодов производится по тем же условиям, что и тиристоров

Iв≥ kiвIdном, Uобр.макс≥ ke0Edном.

Значения схемных коэффициентов приводятся в таблице 12.

Таблица 12 – Расчётные величины для выпрямительных схем

Наименование схемы	ke	ke0	kiв	ki1	ki2	kp	число пульсаций m
Однофазная мостовая	1.110	1.570	0.500	1.110	1.110	1.23	2
Трёхфазная нулевая	0.855	2.090	0.333	0.471	0.577	1.35	3
Трёхфазная мостовая	0.427	1.045	0.333	0.816	0.816	1.05	6

Для выбора согласующего трансформатора необходимо определить требуемое напряжение вторичной обмотки трансформатора и мощность трансформатора:

а) выбор трансформатора для управляемого выпрямителя.

Фазная Э.Д.С. вторичной обмотки трансформатора Е2, В, определяется

Е2= kekckaEdном, (6.33)

где ke – схемный коэффициент вторичного напряжения;

kc – коэффициент запаса, учитывающий возможное снижение напряжения сети, принимаемый равным 1.1;

ka – коэффициент, учитывающий неполное открытие вентилей при максимальном управляющем сигнале. Для нереверсивных электроприводов принимают ka=1.0, для реверсивных ka=1.2.

Если Э.Д.С. Е2 близка или совпадает с напряжением сети, то можно использовать бестрансформаторную схему включения (для мостовых схем).

Действующее значение тока вторичной обмотки I2, А

I2= kiki2Idном, (6.34)

где ki – коэффициент непрямоугольности, учитывающий отклонение формы тока от прямоугольной, принимаемый равным 1.05-1.10;

ki2 – схемный коэффициент вторичного тока.

Действующее значение тока первичной обмотки I1, А

I1=, (6.35)

где ki1 – схемный коэффициент первичного тока;

kтр – коэффициент трансформации трансформатора.

Типовая мощность трансформатора Sт, В∙А

Sт= kpPdном, (6.36)

где Pdном – мощность нагрузки постоянного тока, Вт.

б) выбор трансформатора для неуправляемого выпрямителя.

Для выбора трансформатора необходимо определить требуемые напряжение вторичной обмотки U2, В, и мощность трансформатора Sт, В∙А

U2= keEd, Sт= kpPd (6.37)

6.8 Выбор аппаратов защиты

6.8.1 В электроприводах применяют следующие виды защит:

а) защиту при коротких замыканиях в силовых цепях и при недопустимо больших бросках тока двигателя;

б) защиту двигателя от перегрева, от самозапуска, от обрыва цепи обмотки возбуждения, от перенапряжений, от затянувшегося пуска синхронных двигателей и выпадения их из синхронизма;

в) защиту цепей управления при коротких замыканиях.

6.8.2 Защита при коротких замыканиях обеспечивает немедленное отключение повреждённой цепи. В силовых цепях защита осуществляется плавкими предохранителями, автоматическими выключателями с электромагнитными и комбинированными расцепителями, максимально-токовыми реле. Цепи управления защищают либо теми же аппаратами, что и силовые цепи (обычно при мощности двигателя до 5кВт), либо своими плавкими предохранителями и автоматическими выключателями. Максимально-токовые реле осуществляют также защиту двигателя от недопустимо больших толчков тока.

6.8.3 Ток плавкой вставки предохранителей Iном.вст, А, определяется:

а) для защиты двигателей с короткозамкнутым ротором с пусковым током Iпуск и номинальным током Iном

при нормальном пуске (tпуск 10c)

Iном.вст ; (6.38)

при тяжёлом пуске (tпуск > 10с)

Iном.вст .; (6.39)

независимо от условий пуска

Iном.вст ; (6.40)

б) для защиты асинхронных двигателей с фазным ротором и двигателей постоянного тока с номинальным током Iном, А

Iном.вст= (1,00-1,25)Iном . (6.41)

При выборе предохранителей также учитывают напряжение защищаемой цепи и наличие сигнальных контактов.

6.8.4 Номинальный ток электромагнитного или комбинированного расцепителя автоматического выключателя Iном.расц, А, выбирается по длительному расчётному току Iдл, равному при защите одиночного двигателя номинальному току, а при защите группы двигателей – наибольшему суммарному току одновременно работающих двигателей

Iном.расц, (6.42)

где 0,85 – коэффициент, учитывающий ухудшение условий охлаждения автоматического выключателя при установке в шкафу управления.

Ток срабатывания (отсечки) электромагнитного или комбинированного расцепителя Iсраб, А, проверяется по максимальному значению кратковременного тока

Iсраб 1,25Iмакс.кр., (6.43)

где 1,25 – коэффициент, учитывающий неточность определения характеристик автоматических выключателей;

Iмакс.кр – максимальный кратковременный ток линии, А.

При защите одиночного двигателя максимальный кратковременный ток Iмакс.кр, А, принимается равным пусковому току двигателя Iпуск, а при защите группы двигателей определяется следующим образом

Iмакс.кр= Iпуск.наиб+, (6.44)

где Iпуск.наиб – пусковой ток наибольшего двигателя в группе или группы одновременно пускаемых двигателей, А;

‒ сумма номинальных токов остальных двигателей группы, А.

При выборе автоматических выключателей необходимо дополнительно учитывать:

напряжение цепи;
род тока цепи;
число полюсов;
необходимое число вспомогательных контактов.

После приведения в пояснительной записке примера выбора автоматического выключателя, может быть приведена таблица 13 с результатами выбора автоматических выключателей.

Таблица 13 – Выбор автоматических выключателей

Поз. обозначение,

тип

Вид расцепителя

Род тока цепи

Число полюсов

Напряжение цепи, В

Ток расцепителя, А

Ток автоматического выключателя, А

Ток срабатывания (уставки), А

Число и род дополнительных контактов, зам/разм

Габариты, мм

Треб.

Выбр.

6.8.5 Ток уставки (срабатывания) максимально-токовых реле Iуст, А:

а) для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором

Iуст= (1,3-1,5)Iпуск ; (6.45)

б) для асинхронных двигателей с фазным ротором и двигателей постоянного тока

Iуст= (1,2-1,3)Iпуск (6.46)

6.8.6 При защите цепей управления плавкими предохранителями и автоматическими выключателями с электромагнитными расцепителями

Iном.вст= Iсраб= 2,5, (6.47)

где k – максимальное число одновременно включенных аппаратов;

Iномi – номинальный ток катушки i-того аппарата, А.

6.8.7 Защита двигателей от перегрева, вызванного перегрузкой по току, осуществляется:

а) при продолжительном режиме работы – тепловыми реле или автоматическими выключателями с тепловыми или комбинированными расцепителями;

б) при повторно-кратковременном режиме – с помощью максимально-токовых реле, т. к. в этом режиме возможно срабатывание тепловых реле из-за дополнительного нагрева при пусках и торможениях.

От перегрузок защищают электродвигатели переменного тока мощностью 0,55кВт и выше. При необходимости применяют защиту от перегрузок и для двигателей мощностью менее 0,55кВт. Электродвигатели приводов насосов охлаждения и смазки, магнитных сепараторов шлифовальных станков и прочих легко загрязняющихся механизмов должны иметь защиту от перегрузок независимо от их мощности.

Номинальный ток нагревательного элемента Iном.нагр, А, теплового реле и теплового или комбинированного расцепителя автоматического выключателя Iном.расц, А, выбирают из условия

Iном.нагр= Iном.расц Iном . (6.48)

Ток уставки максимально-токовых реле Iуст, А, выбирается

I3ф< Iуст< I2ф, (6.49)

где I3ф и I2ф – токи двигателя при работе на трёх и двух фазах соответственно, А.

Наиболее надёжная защита двигателей от перегрева – температурная защита с использованием заложенных в обмотки терморезисторов.

6.8.8 Защита катушек электромагнитных аппаратов от коммутационных перенапряжений. При отключении катушек электромагнитов, электромагнитных муфт и электромагнитных реле по закону электромагнитной индукции в катушках наводится ЭДС самоиндукции, которая может вызвать перенапряжения в цепи, приводящие к ускоренному изнашиванию контактных групп, пробою электрической изоляции обмоток катушек и других элементов электрических цепей.

Для снижения коммутационных перенапряжений применяют различные схемные решения, которые заключаются в разряде возникающей ЭДС самоиндукции через электрические цепи, подключенные параллельно катушке. Для этого параллельно катушке электромагнитного аппарата включают RC-цепочку, конденсатор, резистор, диод или диод и резистор (рисунок 3). Последние два схемных решения (рисунок 3, б и в) применяют в цепях постоянного тока: диод при этом включают в непроводящем направлении относительно источника питания.

а) б) в) г) д)

Рисунок 3 – Схемы защиты обмоток электромагнитных аппаратов.

ВЫБОР ТИПА И СЕЧЕНИЯ ПРОВОДОВ И КАБЕЛЕЙ

Области применения кабелей и проводов должны соответствовать требованиям стандартов и технических условий на кабели и провода, а также правил устройства электроустановок.

Допускается использовать контрольные кабели для подключения до двух электроприёмников напряжением до 1 кВ и мощностью до 10 кВт, относящихся к одному агрегату или одной технологической линии.

Для присоединения к неподвижным электроприёмникам, как правило, следует применять кабели и провода с алюминиевыми жилами. Кабели и провода с медными жилами следует применять для присоединения к переносным, передвижным и установленным на виброизолирующих опорах электроприёмникам, а также в случаях, оговоренных ПУЭ. Кабели и провода, присоединяемые к переносным, передвижным и установленным на виброизолирующих опорах электроприёмникам, должны быть гибкими.

Электропроводки станков и машин выполняют проводами и кабелями преимущественно в полихлорвиниловой изоляции. Согласно общим техническим условиям для проводок станков и машин могут применяться медные провода сечением не менее 1 мм2, и лишь в цепях усилительных устройств разрешается применять непосредственно на станках и машинах провода сечением 0,75 мм2, а на панелях и в блоках – 0,5 и 0,35 мм2. На кранах не допускается сечение проводов меньше 2,5 мм2 и с изоляцией на напряжение ниже 500 В.

Выбор сечения проводов и кабелей производится:

а) по условию нагрева длительным расчётным током

(7.1)

где Iдоп – длительно допустимый ток провода, А;

Iдл – длительный ток линии, А;

kпопр – поправочный коэффициент на условия прокладки проводов и кабелей;

б) по условию соответствия выбранному аппарату максимально-токовой защиты

(7.2)

где kз – коэффициент защиты или кратность защиты;

Iз – номинальный ток или ток срабатывания защитного аппарата, А.

Величины коэффициентов принимаются: kпопр по таблице 1.3.3 [11, с.19], kз по таблице 2.10 [13, с.46].

Изоляция выбранного провода или кабеля должна соответствовать условиям эксплуатации и уровню применяемого напряжения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении необходимо перечислить основные результаты, характеризующие степень достижения целей проекта и подытоживающие его содержание:

а) краткие выводы по итогам выполненной работы;

б) примененные технические решения и ожидаемые результаты их внедрения;

в) оценка полноты решений поставленных задач.

Результаты следует излагать в форме констатации фактов, используя слова: «изучены», «разработана», «предложена», «подготовлены», и т. п.

Объем заключения не должен занимать более одной-двух страниц пояснительной записки.

После заключения приводится список литературы, использованной при выполнении курсового проекта. Ссылки на литературу в тексте пояснительной записки обязательны.

На курсовой проект выполняется ведомость курсового проекта (согласно приложению Б) и вшивается в записку после задания на курсовое проектирование. Ведомость курсового проекта в записке не нумеруется.

ДОКЛАД К ЗАЩИТЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Доклад к защите курсового проекта необходимо составить заранее.

Примерный план доклада:

тема курсового проекта;
назначение технологической установки и особенности ее работы;
требования к электроприводам;
примененные системы привода и критерии их выбора;
основные расчеты, произведенные в проекте;
общая характеристика электрооборудования;
режимы работы установки;
работа установки в одном из возможных режимов (предпочтительнее – в автоматическом);
пояснение принципов разработки схемы соединений.

Доклад к защите должен отражать суть курсового проекта и его продолжительность должна составлять до 15 минут.

ЛИТЕРАТУРА

Гурин, Н.А., Янукович, Г.И. Электрооборудование промышленных предприятий и установок. – Минск: Вышэйшая школа, 1990.
Электротехнический справочник: в 4 т. Т.4. Использование электрической энергии/Под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г.Герасимова и др. – М. : Издательство МЭИ, 2004.
Москаленко, В.В. Электрический привод. – М.: Высшая школа, 1991.
Гейлер, Л.Б. Основы электропривода. – Минск: Вышэйшая школа, 1972.
Вешеневский, В.В. Характеристики двигателей в электроприводе. – М.: Энергия, 1977.
Фираго, Б.И. Расчеты по электроприводу производственных машин и механизмов. – Минск: Техноперспектива, 2012.
Анхимюк, В.Л., Опейко, О.Ф. Проектирование систем автоматического управления электроприводами. – Минск: Вышэйшая школа, 1986.
Тиристорные преобразователи напряжения для асинхронного электропривода/ Петров, Л.П., Андрющенко, О.А., Капинос, В.И. и др. – М.: Энергоатомиздат, 1986.
Вараксо, Л.С., Родионов, А.С. Основы проектирования электрооборудования металлорежущих станков. – М.: Машиностроение, 1984.
Дьяков, Р.И. Типовые расчёты по электрооборудованию. – М.: Высшая школа, 1991.
Зимин, Е.Н., Преображенский, В.И., Чувашов, И.И. Электрооборудование промышленных предприятий и установок. – М.: Энергоиздат, 1981.
Правила устройства электроустановок. – М.: Энергоатомиздат, 1986.
Липкин, Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок.– М.: Высшая школа, 1990.

Приложение А

(обязательное)

Форма титульного листа пояснительной записки

Пробельная строка – 12 пт

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Шрифт – 16 пт

Пробельная строка – 16 пт

ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

Пробельная строка - 6 пт

«БОБРУЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

Пробельная строка - 6 пт

МЕХАНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

Пробельная строка - 16 пт

ДИСЦИПЛИНА: ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ

Пробельная строка - 6 пт

И ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ

Пробельная строка - 6 пт

Пробельная строка - 16 пт

Тема курсового проекта

Шрифт – 24 пт,

междустрочный -36 пт

Пробельная строка - 16 пт

ПРОЕКТИРОВАНИЕ

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

ГЛАВНОГО ПРИВОДА

УНИВЕРСАЛЬНОГО КАЛАНДРА

3×710×1250

Пробельная строка – 24 пт

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Шрифт – 16 пт

Пробельная строка - 16 пт

КП.2-36 03 31-01.065.1234.ПЗ

Пробельная строка - 16 пт

РАЗРАБОТАЛ И.С. ИВАНОВ

Пробельная строка - 16 пт

РУКОВОДИТЕЛЬ О.С.КЕД

Пробельная строка - 16 пт

2011

Пробельная строка - 12 пт

Приложение Б

(обязательное)

Пример оформления ведомости курсового проекта

№ строки	Формат	20 Обозначение	Наименование	Кол. листов	№ экз.	Примечание
1		КП.2-36 03 31-01.064.3855.ПЗ	Пояснительная записка	80
2	А1	КП.2-36 03 31-01.064.3855.01.Э3	Схема электрическая	2
			принципиальная
3	А1	КП.2-36 03 31-01.064.3855.02.Э4	Схема электрических
			соединений
4		КП.2-36 03 31-01.064.3855.ПЭ	Перечень элементов	2











	8	70	64	8	8	20







						КП.2-36 03 31-01.064.3855

Изм.	Лист	№ докум.	Подпись	Дата
Разраб.	Климович			Ведомость курсового проекта	Лит.	Лист	Листов
Провер.	Кед				У		-	1
				ГУО «БГМТК»
Н. контр.
Утв.

Приложение В

(справочное)

Передаточные числа механических передач

Таблица 1 – Рекомендуемый диапазон значений передаточных чисел u механических понижающих передач

Тип передачи	u
Зубчатая закрытая цилиндрическая передача	3÷6
Зубчатая закрытая коническая передача	2÷3
Зубчатая открытая передача	3÷7
Червячная закрытая передача	10÷80
Червячная открытая передача	40÷80
Фрикционная передача	2÷4
Цепная передача	2÷3
Плоскоременная передача	2÷3
Клиноременная передача	2÷3

Таблица 2 – Значения передаточных чисел u механических передач

Тип передачи	Ряд значений u
Зубчатая передача	Ряд 1: 1,00;1,25;1,60; 2,00;3,15; 4,00; 5,00; 6,30; 8,00; 10,00
Ряд 2: 1,12; 1,40; 1,80; 2,24; 2,80; 3,55; 4,50;5,60; 7,10; 9,00
Червячная передача	Ряд 1: 8,0; 10,0; 12,5; 16,0; 20,0; 25,0; 31,5; 40,0; 50,0; 63,0; 80,0
Ряд 2: 9,0; 11,2; 14,0; 18,0; 22,4; 28,0; 35,5; 45,0; 56,0; 71,0
Ременная передача (плоским и клиновым ремнем)	1,00; 1,12; 1,25; 1,40; 1,60; 1,80; 2,00; 2,24; 2,50; 2,80; 3,00; 3,15; 3,55; 4,00; 4,50; 5,00; 5,60; 6,30
Цепная передача	1,0; 1,6; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0
Примечание: при выборе передаточных чисел зубчатых и червячных передач значения первого ряда предпочтительны.

При большом значении общего передаточного числа привода его целесообразно реализовать посредством нескольких передач. При этом общее передаточное число uΣ равно произведению передаточных чисел последовательно присоединенных передач (ступеней)

где u1, u2, ui – передаточные числа последовательно включенных передач.

При выборе типа передач для привода следует учитывать, что передачи с гибкой связью (ременные и цепные) нецелесообразно применять, если межосевое расстояние не определяется условиями компоновки. Габаритные размеры передач с гибкой связью больше, чем у зубчатых и червячных передач, а оптимальное значение передаточного числа не превышает четырех. Ременные передачи целесообразны тогда, когда заданы большие межосевые расстояния и не предъявляются жесткие требования взаимного расположения ведущего и ведомого валов. Замена зубчатых передач цепными передачами эффективна, если от одного ведущего вала необходимо привести в движение несколько параллельно расположенных валов, находящихся на значительных расстояниях.

По сравнению с зубчатыми передачами у червячных передач имеются следующие недостатки: низкий КПД, повышенный износ, более высокая стоимость, значительные эксплуатационные расходы. Потери на трение в червячных передачах в 3÷4 раза превышают потери в заменяющих их двухступенчатых зубчатых передачах. Поэтому червячные передачи применяют тогда, когда это необходимо по условиям компоновки, при повышенных требованиях к плавности и бесшумности, а также при использовании эффекта самоторможения.

От распределения общего передаточного числа по ступеням в значительной степени зависят масса, габаритные размеры и условия эксплуатации.

Если механическая передача состоит из ременной передачи и одноступенчатого редуктора, то на ременную передачу рекомендуется выделять максимально возможное рекомендуемое передаточное число, а оставшуюся часть – на редуктор. В случае, если вместо одноступенчатого редуктора используется двухступенчатый редуктор, то передаточное число разбивают на две ступени – быстроходную и тихоходную. Для цилиндрических редукторов рекомендуется следующее соотношение между передаточными числами ступеней

где uр – передаточное число редуктора;

uт, uб – передаточные числа тихоходной и быстроходной ступеней редуктора соответственно.

Для коническо-цилиндрических редукторов

Зубчато-червячные редукторы применяют при передаточных числах uр=150 и из условия оптимальной компоновки редуктора uб=2,0-2,5 (быстроходной является цилиндрическая передача). Червячно-зубчатые редукторы применяются при передаточных числах uр≤250, при этом передаточное число тихоходной цилиндрической зубчатой ступени uт≤4.

В двухступенчатых червячных редукторах при общих передаточных числах uр≤2500 распределение общего передаточного числа по ступеням приблизительно одинаковое: .

При выборе частоты вращения двигателя нужно учитывать следующее. Разные двигатели могут иметь одинаковую номинальную мощность при различных частотах вращения. Чем больше число пар полюсов, тем меньше коэффициент мощности, частота вращения вала двигателя и больше его размеры, масса и стоимость. В то же время применение высокооборотных электродвигателей приводит к увеличению передаточного числа, а следовательно, стоимости и габаритов механической части привода.

Приложение Г

(справочное)

Рекомендации по применению преобразователей частоты

Системы автоматического управления (САУ) частотными приводами переменного тока можно разделить на скалярные и векторные. Скалярные САУ формируют в обмотке статора амплитуду и частоту напряжения или тока. В случае управления по вольт-частотной характеристике (U/f) САУ формирует в обмотке статора напряжение с амплитудой U и частотой f. В случае частотно-токового управления в обмотке статора формируются амплитуда тока I и частота f.

САУ с векторным управлением предполагает формирование в обмотке статора амплитуды напряжения или тока, частоты напряжения или тока и угла между вектором магнитного потока асинхронного двигателя и вектором тока или напряжения. Т.е. в обмотке статора формируется не амплитуда тока или напряжения, а их мгновенные значения.

Векторные САУ можно подразделить на САУ с регулированием напряжения (преобразователь частоты (ПЧ) в режиме источника напряжения) и с регулированием тока (ПЧ работает режиме источника тока). Наиболее часто на практике используют векторные САУ с регулированием тока.

По типам используемых в САУ обратных связей для определения магнитного потока и скорости вращения ротора векторные САУ можно разделить:

САУ с обратными связями по магнитному потоку и скорости вращения ротора (прямой метод измерения потока, прямой метод измерения скорости);
САУ с обратной связью по скорости вращения ротора (косвенный метод определения магнитного потока, прямой метод измерения скорости);
бессенсорные САУ (косвенный метод измерения магнитного потока и косвенный метод определения скорости вращения ротора).

Самые лучшие динамические характеристики при прочих равных условиях, могут быть получены в САУ с прямым определением магнитного потока и скорости ротора, но из-за того, что прямое измерение магнитного потока сопряжено с определенными трудностями (встраивание датчиков Холла в обмотки статора) эти САУ используются только для высокоточных электроприводов.

Самыми распространенными САУ в настоящее время являются системы с использованием косвенных методов определения магнитного потока, причем более динамично развиваются бессенсорные САУ.

ПЧ устанавливаются для достижения следующих целей:

энергосбережение (центробежные насосы, вентиляторы, компрессоры);
замена регулируемого привода с двигателем постоянного тока на регулируемый привод с ПЧ и асинхронным двигателем;
замена регулируемого привода с механическим вариатором на регулируемый привод с ПЧ.

Если ПЧ используется в качестве регулятора производительности насосной, вентиляторной или компрессорной установки, то в этом случае нужно использовать ПЧ работающий по вольт-частотной характеристике U/f. Т.е. для этих устройств не требуется векторное регулирование, более того при использовании в ПЧ векторного регулирования энергосберегающий эффект ПЧ уменьшается. Исключением является случай использования ПЧ в качестве регулятора производительности винтового насоса для перекачивания легко затвердевающих веществ, например, серы. Для такого насоса необходимо использовать ПЧ с высоким стартовым моментом практически с 0 Гц, а это возможно только в ПЧ с векторным регулированием.

При небольших диапазонах регулирования (16:1 и менее) можно использовать ПЧ, работающий по вольт-частотной характеристике. При этом частота на выходе инвертора будет меняться от 3 Гц до 50 Гц (от 180 до 3000 об/мин). При диапазонах регулирования 50:1 можно использовать бессенсорное векторное регулирование (от 60 до 3000 об/мин). При диапазонах регулирования больше 50:1 необходимо использовать обратную связь по скорости. Возможны два варианта:

использование тахогенератора и встроенного в ПЧ ПИД-регулятора;
использование импульсного датчика положения (скорости) и дополнительной платы.

Для установок с тяжелыми условиями пуска желательно использовать ПЧ в режиме векторного регулирования.

Статические характеристики производственных механизмов влияют на выбор преобразователя частоты следующим образом:

а) постоянный момент при изменении скорости (подъемные механизмы, конвейерное оборудование, прокатные станки, насосы и др.) – необходимо обеспечить высокий пусковой момент, ПЧ должен иметь резерв по перегрузке. Если привод будет работать на малых частотах в продолжительном режиме, двигатель должен иметь независимое охлаждение;

б) момент увеличивается пропорционально скорости (бумагоделательные машины) – выбор инвертора определяется максимальной скоростью, пусковой момент можно не учитывать;

в) момент нагрузки увеличивается пропорционально квадрату скорости (вентиляторы, центробежные насосы, центрифуги, смесители) – выбор инвертора определяется максимальной скоростью, пусковой момент можно не учитывать;

г) постоянная мощность при изменении скорости (намоточные машины, сверлильные станки, резательные машины) – инвертор выбирается по моменту при минимальной скорости. Если низкая скорость используется для продолжительного режима, то необходима принудительная вентиляция.

Основная функция ПЧ – это регулирование скорости приводов. Чтобы ускорить привод до большей скорости, двигатель должен обеспечить как статический момент нагрузки, так и дополнительный динамический момент для ускорения привода. Параметры, которые влияют на увеличение момента на валу двигателя при ускорении:

высокий статический момент нагрузки;
большой момент инерции;
большой перепад скорости;
малое время ускорения.

При задании скорости и времени ускорения необходимо ограничивать ток двигателя не выше, чем максимальный ток инвертора. В противном случае это может привести к поломке привода или инвертор выдаст ошибку перегрузки или перейдет в режим токоограничения. Необходимо вводить коэффициент безопасности при динамическом процессе.

Приложение Д

(справочное)

Основные правила изложения текста и выполнения графической части

1.1 Текст пояснительной записки должен быть четко и логично изложен, не должен допускать различных толкований.

1.2 Текст излагают с соблюдением правил орфографии и пунктуации. Следует обратить внимание на абзацы, перечисления, употребление чисел, символов и размерностей.

1.3 Небольшие по объему обособленные по смыслу части текста выделяют абзацами.

1.4 В пояснительной записке часто используют перечисления, например в тех случаях, когда необходимо назвать состав технической системы или отдельной ее части, указать предъявляемые требования, установить порядок испытаний, наладки и т.п.

1.5 При перечислении каждый элемент необходимо записывать с новой строки, начиная с абзацного отступа и знака «тире», а в конце ставить точку с запятой.

Например:

В состав устройства считывания визуальной информации входят следующие блоки:

– датчик расстояния;

– фотодиодная матрица размером 32×32 элемента;

– задающий генератор и устройство автоматической регулировки чувствительности фотоматрицы.

1.6 Перечисление допускается писать в подбор с текстом, отделяя слова или словосочетания друг от друга запятой.

Например:

В системе управления приводом подач применены четыре вида датчиков: датчик момента, датчик фазного напряжения на входе тиристорного преобразователя, датчик угловой скорости вала двигателя и цифровой датчик перемещения.

1.7 Если в пояснительной записке необходимо сделать ссылки на элементы перечисления, их обозначают строчными буквами русского алфавита со скобкой.

Например:

1.7 К системе автоматического управления предъявляются следующие требования:

а) динамическая установившаяся погрешность управления δу должна быть не более12 угл. мин при постоянной скорости ω = 0,16рад/с и ускорении = 0,24рад/с2;

б) моментная составляющая погрешности δм должна быть не более 1,2 угл. мин при Мн = 104Н·м;

в) время переходного процесса tп.п не более 0,32с;

г) перерегулирование должно быть не более 24%.

1.8 При ссылке в тексте на элемент перечисления следует писать без сокращения слово «пункт» или «подпункт» и после номера или буквы опускать скобку.

Например:

В соответствии с заданной в пункте 1.7 б моментной погрешностью определяем добротность системы управления.

1.9 Все элементы перечисления должны подчиняться вводной фразе. Не допускается обрывать вводную фразу перед перечислениями на предлогах или союзах «из», «на», «то», «как» и т. д.

Например:

Неправильно писать:

Силовой следящий привод состоит из: электродвигателя, электромашинного усилителя и измерительного преобразователя.

Следует писать:

В силовой следящий привод входят: электродвигатель, электромашинный усилитель и измерительный преобразователь.

1.10 В пояснительной записке следует применять единицы физических величин, их наименования и обозначения в соответствии с ГОСТ 8.417–81.

Применение других систем обозначений физических величин не допускается.

Если в пояснительной записке необходимо использовать сведения из литературных источников, в которых применены иные системы обозначений, то их нужно перевести в систему СИ.

1.11 Не следует помещать обозначения единиц физических величин в одной строке с формулами, выраженными в буквенной форме.

Например:

Неправильно писать:

Приведенный к валу двигателя момент инерции нагрузки

(кг·м2)

Следует писать:

Приведенный к валу двигателя момент инерции нагрузки Jпр, кг∙м2, вычисляем по формуле

В тех случаях, когда в формулу подставляют численные значения и вычисляют результат, обозначение единицы физической величины пишут за результатом с пробелом, равным одному знаку или 3-4мм при рукописном способе.

Например:

Приведенный к валу двигателя момент инерции привода

1.12 Применяемые в пояснительной записке условные буквенные обозначения, в том числе индексы, изображения или знаки, должны соответствовать принятым в нормативной документации и действующих стандартах.

Чтобы указать различие нескольких физических величин, обозначенных одной и той же буквой, применяют верхние и нижние индексы.

В качестве верхних индексов рекомендуется применять следующие знаки: прим (′), звездочку (*).

Например:

а) – коэффициент линеаризации;

б) – регулируемый коэффициент усиления.

Нижними индексами при буквенных обозначениях могут быть:

– цифры, обозначающие порядковые номера, например порядковые номера переменных, передаточных функций и т.п.;

– буквы греческого и латинского алфавитов, указывающие на связь с физическими величинами, обозначенными соответствующими символами;

– буквы русского алфавита, соответствующие одной или нескольким начальным буквам термина, например Uвх–входное напряжение усилителя.

Индексы, составленные из двух-трех сокращенных русских слов, пишут прямым шрифтом с точками между сокращениями.

Например:

а) Ко.с – коэффициент усиления в цепи обратной связи;

б) Рдв.ном – номинальная мощность двигателя (сокращение слова «номинальный» – только «ном»).

1.13 Математические формулы должны быть вписаны отчетливо с точным размещением знаков, цифр и букв. Каждую букву в формулах и тексте необходимо записывать в точном соответствии с алфавитом.

На протяжении всей пояснительной записки необходимо соблюдать следующие размеры в формулах: 4-5мм для строчных и 6-8мм для прописных букв и цифр. Все индексы и показатели степени должны быть в 1,5-2 раза меньше.

Знаки сложения, вычитания, корня, равенства и т. д. необходимо размещать так, чтобы их середина была расположена строго против горизонтальной черты дроби.

1.14 Запрещается переписывание общих сведений из учебников, учебных пособий, статей и других источников без соответствующей ссылки.

1.15 Графическая часть курсового проекта выполняется и оформляется или только с использованием графических устройств вывода ПЭВМ (если указано в задании на проектирование), или только рукописным способом на листах чертежной бумаги формата А1. Общий объем и состав графической части указывается в задании на проектирование.

При ручном способе графическое изображение должно выполняться чертежными инструментами (циркулем, лекалом, линейкой и т. п.) черной тушью либо простым конструкторским карандашом средней твердости. Причем все линии изображений, все надписи должны иметь одинаковую интенсивность по цвету.

1.16 Графический материал одного вида, для выполнения которого необходим формат, превышающий формат А1, размещается на нескольких листах формата А1.

Графический материал одного вида должен иметь рамку и основную надпись. Его форматы, масштабы и правила выполнения должны соответствовать требованиям ЕСКД.

1.17 Формат листа и его расположение выбирают в зависимости от вида графического материала, его объема, сложности и необходимости обеспечить на всех листах графической части курсового проекта единообразие выполнения условных графических и позиционных обозначений, линий связи. Формат А4 используют, как правило, для оформления текстовых документов, например, ведомости курсового проекта, перечней и др.

1. тема имеет и притом единственное решениеТеорема3
2. і. Усі предмети які сприймає організм є їх копіями знімками зліпками а не абстрактними символами або знака
3. Эргономические основы безопасности жизнедеятельности.html
4. век исследования внутренних частей континентов
5. В то время когда александрийский престол занимал святейший патриарх Иоанн Милостивый в Александрию
6. на тему- ldquo;Социологическое исследование экологического состояния окружающей среды
7. чиков Т. А. Борисовская
8. От средневековья - к новому времени
9. Статья 19. Налогоплательщики и плательщики сборов Налогоплками и плками сборов признаются оргции и физ
10. способ ОМД при котором течение металла при деформации ограничено полостью штампа
11. Тема- Нормы произношения и ударения Теоретическая часть- 1
12. Политическая корректность, или языковой такт
13. Рак почки
14. Декларация промышленной безопасности термического цеха
15. на тему- Философия сестринского дела
16. Японский самурайский меч
17. Петербурга Совместная деятельность учителядефектолога с детьми старшего дошкольного возраста с заде
18. Спорт альтернатива пагубным привычкам, положение о школьном этапе 9-ой Всероссийской акции
19. Население в районе 45000 в том числе в возрасте 5559 лет ~1350
20. Гражданское право На тему - Общие положения договора поставки

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе

БОБРУЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕХАНИКОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ УТВЕРЖДАЮ Зам.

2 Введение 5

3 Технологическая часть 6

4 Выбор системы электропривода 7

4.1 Анализ недостатков существующей системы управления 7

4.2 Выбор рода тока и величины питающих напряжений 7

4.3 Выбор системы электропривода 8

4.4 Расчёт мощности и выбор приводного электродвигателя 8

4.5 Расчёт механических характеристик 15

4.6 Проверка выбранного электродвигателя 15

5 Описание принципиальной электрической схемы 15

6 Выбор элементов системы электропривода 15

6.1 Расчёт и выбор силового преобразователя 16

6.2 Выбор пусковых и тормозных устройств 19

6.3 Выбор электромагнитных муфт ..22

6.4 Выбор контакторов и магнитных пускателей…………………………….23

6.5 Выбор реле управления …..25

6.6 Выбор командоаппаратов …..25

6.7 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

1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Таблица 9 – Выбор кнопочных выключателей

Таблица 11 – Выбор переключателей

Обозначение

Наименование

Кол. листов

КП.2-36 03 31-01.064.3855

Основные правила изложения текста и выполнения графической части