Целью курсовой работы по МДК 01.01 Электрические машины и аппараты является формирование умений по определению электроэнергетических параметров электрических машин и аппаратов и выбору

Введение

Целью курсовой работы по МДК 01.01 "Электрические машины и аппараты" является формирование умений по определению электроэнергетических параметров электрических машин и аппаратов и выбору электрических двигателей и схем управления для заданных условий, на основе знаний технических параметров, характеристик и конструктивных особенностей различных видов электрических машин.

Характерной чертой совершенствования, как отдельных рабочих машин, так и технологических комплексов в целом является автоматизация их работы, что позволяет повысить их производительность и качество выпускаемой продукции и обеспечить наилучшие показатели по экономичности и надежности при эксплуатации. Важным фактором является то, что автоматизация позволяет освободить человека от тяжелого и однообразного труда, а во многих случаях обеспечить управление технологическими процессами с показателями, недоступными человеку по его физиологическим возможностям.

Примерами автоматизации отдельных рабочих машин и технологических комплексов могут служить автоматические линии и гибкие автоматизированные производства, числовое программное управление станками, системы автоматического поддерживания угловой скорости вращения (далее в тексте - скорость вращения) двигателей, системы поддержания уровня жидкости в резервуаре и т.д.

Большое число рабочих машин и производственных механизмов: лифтов, конвейеров, насосов, подъемных кранов и т.д. - для выполнения технологических операций используют механическую энергию, которую они получают от ЭП. Приводя в движения исполнительные органы этих рабочих машин и механизмов: кабину лифта, ленту конвейера, рабочее колесо насоса, грузозахватное приспособление подъемного крана – и

управляя этим движением, ЭП становится важнейшей частью общей схемы автоматизации, от функционирования которой зависит в конечном итоге качество реализации технологических процессов.

Характерной чертой развития современного ЭП является постоянное расширение и усложнение выполняемых им функций, что в первую очередь достигается за счет все более широкого использования регулируемых и автоматизированных ЭП. Их применение позволяет повысить качественные и количественные показатели технологических процессов.

При реализации поставленной цели курсовой работы решаются следующие основные задачи:

- приобретение практических умений по расчету мощности и выбору электрических двигателей в соответствии с методическими рекомендациями для конкретных объектов управления и режимов работы электропривода.

- умение рассчитать и построить механическую характеристику выбранного двигателя.

- формирование умений по разработке схем управления электродвигателя конвейерной установки и выбору пускозащитной аппаратуры.

5 Заключение

На основе поставленной цели курсовой работы и решения, сформулированных для ее реализации задач, можно сделать следующие обобщения и выводы.

В соответствии с исходными данными, рассчитана мощность приводного двигателя электропривода (конвейерной установки) и по каталогу выбран асинхронный двигатель (с короткозамкнутым ротором), с учетом режима работы ЭП, величины расчетной мощности и других факторов со следующими электроэнергетическими параметрами:

Р_н= 15,0 кВт n_н= 1465 об/мин S_н=0,02

Рассчитана и построена механическая характеристика выбранного электродвигателя и график зависимости вращающего момента двигателя от скольжения. Для расчета параметров использована упрошенная формула Клосса. Графики приведены на рисунках 2,3.

Разработана схема управления АД электроприводом конвейера, реализующая условия разработки схемы управления заданного варианта. Разработанная схема реализует принципы управления, принятых проектных решений с учетом типа и мощности ЭД, схема нереверсивная.

В соответствии с заданием выбрана коммутационная и защитная аппаратура ЭП, (тельферной установки):

Реверсивный пускатель –ПМЕ622

Тепловое реле-ТРП-60

предохранители-ПР-2-60

автоматический выключатель-А3120

6 Список используемых источников

Глухова В.И. единые требования к содержанию и оформлению курсовых и дипломных проектов: методические указания для студентов сост. В.И. Глухова-3-е изд. Копейск, 2008-40с.

Данилов А.М. Автоматизация производства, учеб. пос./ А.М. Данилов- М.: УМК по горному, нефтяному и энергетическому образованию, 2009.- 246с.;ил.

Девочкин О.В. Электрические аппараты/ О.В. Девочкин, В.В. Лохнин, Р.В. Меркулов, Е.Н. Смолин – М.: Издат. Центр Академия, 2012- 240с.

Москаленко В.В. Электрический привод / В.В. Москаленко- М.: Академия, 2009.-368с.

Соколова Е.М. Электрическое и электромеханическое оборудование: общепромышленные механизмы и бытовая техника: учеб.пост. / Е.М. Соколова - 8^е изд., стер. – М.: Издат. Центр Академия, 2013- 224с.

Шеховцов В.П. Электрические и электромеханическое оборудование / В.П. Шеховцов. – М.:ФОРУМ: ИНФА –М, 2009. -419с.

Дополнительные источники

Шишмарёв В.Ю. Автоматизация технологических процессов / В.Ю. Шишмарёв. – М.:Академи, 2009. -352с.

Шиховцов В.П. Справочное пособие по электрооборудованию и электроснабжению / В.П. Шеховцов. – М.: ИНФРА – М: ФОРУМ, 2011 – 136с.

Кацман М.Н. Сборник задач по электрическим машинам / М.М.

Кацман- М.: Издат. Центр Академия, 2012- 160с.

Данилов А.М. Электрические машины и аппараты: методические указания для студентов по выполнению практических работ: / А.М. Данилов – Копейск, 2012-53с.

1 Расчет мощности и выбор электродвигателя тельферной установки

1.1 В соответствии с исходными данными строим нагрузочную диаграмму ЭП конвейерной установки

Таблица 1 Заданные исходные данные для проектирования

Момент Нм	М1=60	М2=80	М3=100
Время С	t1=20	t2=30	t3=20

рисунок 1 Рисунок 1 Нагрузочная диаграмма для длительного режима с переменной нагрузкой ЭП.

1.2 Методика расчёта мощности и выбора электродвигателя.

Мощность ЭД для продолжительного режима работы электропривода с переменной нагрузкой вычисляем по формуле:

(1) 2 Выбираем по каталогу АЭД с короткозамкнутым ротором, исходя из условия > принимаем для установки двигатель типа 4А160S4У3 с

= 15 кВт.

Основные электроэнергетические параметры выбранного двигателя приведены в таблице 2.

Таблица 2. Основные электроэнергетические параметры выбранного ЭД

тип эл.двигателя	Рн кВт	При номинальной нагрузке	Ммах Мн	Mn Mн	Мп Мн	In Mn
nн об/мин	ηн	Cos φ
4А160S4У3	15,0		88,5	0,88	2,3	1,4	1,0	7,0

3 Расчёт и построение механической характеристики и графика зависимости вращающего момента М от скольжения S выбранного электродвигателя.

1.3.1 Определяем номинальное скольжение двигателя

= , (2)

где - синхронная скорость вращения вала двигателя = 1500 об/мин

Sн =0,02

1.3.2 Критическое скольжение на естественной характеристике

Sкр=Sн(l+ )=0,02 0,02 * (2,3+ )=0,09 (3)

1.3.3 Определяем номинальный вращающий момент двигателя, с учётом того, что

w_н = = 153,4 ^рад/_с ; Мн = =97,78Нм (4)

1.3.4 Рассчитаем критический момент

Мкр = l*Мн = 2,3 *97,78=224,89 Нм (5)

1.3.5 Пусковой момент двигателя определяется по формуле

Мп = lп*Мн = 1,4 *97,78 = 136,89 Нм (6)

1.3.6 Рассчитаем критический (максимальный) момент

Мкр = l*Мн = 2,3 *97,78=224,89 Нм (7)

1.3.7 Определяем частоту вращения вала двигателя при S =

= (1-Sкр) = 1500(1-0,09) =1499,09 ^об/_мин (8)

1.3.7 Упрощённая формула для расчёта электромагнитного момента АД (ф. Класса) может быть использована для расчёта и построения механической характеристики.

М = , (9)

При расчёте механической характеристики по формуле (9) следует иметь в виду, что при значениях скольжения, превышающих критическое, точность расчётов резко снижается. Это объясняется изменением параметров схемы замещения асинхронного двигателя, вызванного магнитным насыщением зубцов статора и ротора, и увеличением частоты тока в обмотке ротора.

С учётом изложенного, задавая различные значения S, определим по формуле (9) соответствующие им величины моментов. Результаты расчётов сводим в таблицу 3 и по ним строим в масштабе естественную механическую характеристику (рисунок 2) и график зависимости вращающего момента М от скольжения S (рисунок 3) выбранного электродвигателя для конвейерного агрегата (установки).

2 Расчет и построение механической характеристики выбранного электропривода и график зависимости вращающегося момента скольжения

Таблица 3

S		0,02	0,09	1,0	0,02	0,03	0,04
М		97,78	224,89	136,89

График зависимости М=¦(s) (см рисунок 3) рекомендуется построить по

четырем точкам, используя данные рисунок 2 (S=0; S=S_н;S=Sкр;S=Sп=1,0)

Рисунок 2механическая характеристика Рисунок 3.график зависимости

Электродвигателя тельфера вращающего момента М

Двигателя от скольжения S.

3 Разработка схемы управления двигателя электропривода тельферной установки.

Рис.4.Схема управления двигателем тельфера

Начнём изучение электроприводов крановых механизмов с простой схемы тельфера. Тельферы широко применяются особенно в тех случаях, когда необходимо перемещать грузы и дели машин в период монтажных и ремонтных работ внутри производственных помещений и на открытых территориях. Таким образом тельфер осуществляет функции и подъёма и перемещения. В электроприводе тельферов используются АД с короткозамкнутым ротором небольшой мощности (до7,5кВт).Рассмотрим типовую схему электропривода тельфера (рис. 4). Трёхфазное напряжение сети через рубильник и плавкие предохранители подводится к приводным двигателям АД1 тали (с помощью контактов магнитных пускателей подъёма КП или спуска КС) и механизма передвижения АД2 тельфера (с помощью контактов пускателей вперёд КВ

или назад КН). К выводам статора АД1 подключается электромагнит ТМ, который разводит тормозные колодки, как только на статор подаётся напряжение. Движение грузовой подвески вверх ограничивается конечным выключателем КВП. В схеме предусмотрена блокировка от одновременного включения реверсивных пускателей каждого двигателя двухцепными кнопками и размыкающими контактами. Механизмами тельфера управляют с пола с помощью подвешенного к тельферу кнопочного поста. Для работы двигателей необходимо непрерывно нажимать на соответствующую кнопку, что не позволяет оператору отходить от кнопочной станции и требует внимательного наблюдения за работой тельфера.

Из-за отсутствия низкой скорости, необходимой для плавной посадки грузов или точной остановки тельфера, оператору приходится периодически включать и отключать его двигатели, а это увеличивает число включений и вызывает нагрев обмоток, а так-же снижает износостойкость контакторов. Поэтому на некоторых тельферах имеются электроприводы подъёма и передвижения с двумя рабочими скоростями: номинальной и пониженной, которые обеспечиваются использованием двухскоростных асинхронных двигателей вместо односкоростных или дополнительного микропривода.

4 Выбор пускозащитной аппаратуры для разработки схемы управления двигателем электропривода

Управление приводами включает в себя пуск электродвигателя в работу, регулирование скорости вращения, изменение направления вращения, торможение и останов электродвигателя. Для управления приводами применяются электрические коммутационные аппараты, такие как автоматические и неавтоматические выключатели, контакторы и магнитные пускатели. Для защиты электродвигателей от ненормальных режимов (перегрузок и коротких замыканий) применяются автоматические выключатели, предохранители и тепловые реле

Рисунок 5. Схема управления асинхронным двигателем с использованием магнитного пускателя.

Основой для выбора аппаратов для коммутации, управления и защиты ЭП являются номинальные данные выбранного приводного двигателя, режимы и условия его работы. Главное требование к выбираемой аппаратуре - обеспечение эффективного функционирование ЭП во всех режимах и полностью соответствовать условиям его работы.

Согласно заданиям на проектирование необходимо: определить параметры и выбрать тип автоматического выключателя; реверсивный пускатель защищенного исполнения с тепловым реле защиты; выбрать тип (марку) плавких предохранителей.

Автоматический выключатель рекомендуется применять в ответственных установках при необходимости быстрого восстановления напряжения питания. Дистанционного управления и комплексной защиты.

Предохранители предназначены для защиты электрических сетей, электроустановок, электродвигателей от коротких замыканий.

Реверсивные пускатели с контактными системами находят наибольшее применение с электромагнитным приводом. Пускатель предназначен для управления двигателем. Выбор контакторов и пускателей осуществляется по номинальному напряжении, сети, номинальному напряжению питания катушек контакторов и пускателей, по номинальному коммутируемому току

В данной установке применяем:

реверсивный пускатель-ПМЕ222

предохранители-ПР-2-60

Тепловое реле- ТРП-60

Типовая схема управления асинхронным двигателем с коротко - замкнутым ротором. Двигатели этого типа малой и средней мощ­ности обычно запускаются прямым подключением к сети без огра­ничения пусковых токов. В этих случаях они управляются с помо­щью реверсивных пускателей, которые одновременно обеспечивают и некоторые виды их защиты.

Схема управления асинхронным двигателем с использованием реверсивного пускателя (рис.5) включает в себя магнитный пуска­тель,

состоящий из контактора КМ и двух встроенных в него теп­ловых реле защиты КК. Такая схема обеспечивает прямой (без ог­раничения тока и момента) пуск АД, отключение его от сети, а так­же защиту от коротких замыканий (предохранителиFA) и перегруз­ки (тепловые реле КК).

Для пуска двигателя замыкается выключатель QF\\ нажимается кнопка пускаSB1. При этом получает питание катушка контакто­ра КМ, который, включившись, своими главными силовыми кон­тактами в цепи статора подключает двигатель к источнику пита­ния, а вспомогательным контактом шунтирует кнопкуSB1. Проис­ходит разбег асинхронного двигателя по его естественной характе­ристике. При нажатии кнопки остановкиSB2 контактор КМ теря­ет питание и отключает АД от сети. Начинается процесс торможе­ния асинхронного двигателя выбегом под действием момента на­грузки на его валу.

Дата добавления: 2015-09-29