Kурсовое проектирование по электрооборудованию

СОДЕРЖАНИЕ

2

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ВВЕДЕНИЕ

В пособии приведены перечень заданий для курсового проектирования по предмету «Электрооборудование промышленных предприятий и гражданских зданий» и основные методики расчета и выбора электрооборудования для различных станков, механизмов, машин и установок.

Курсовой проект по предмету «Электрооборудование промышленных предприятий и гражданских зданий» является самостоятельной работой расчетного характера.

Цель курсового проекта – получить навыки расчета и выбора электрооборудования станков и механизмов, составления технической документации, закрепить навыки чтения и составления электрических схем.

В соответствии с заданием необходимо рассчитать и выбрать электрические аппараты для схемы управления станком, составить спецификацию на выбранное оборудование, начертить принципиальную схему станка, описать порядок ее работы, разработать и начертить схему соединений и подключения.

При выполнении курсового проекта учащимся необходимо: полностью записывать текст задания и исходные данные; чертежи, условные обозначения элементов схем и сами схемы выполнять аккуратно согласно стандартам ЕСКД и ЕСТД; во всех расчетах сначала записывать пояснения, формулу, затем подставлять в нее числовые значения. Обязательно привести список литературы, дату выполнения работы и подпись учащегося.

При нарушении правил выбора варианта, а также при выполнении заданий не в полном объеме работа не рецензируется и возвращается учащемуся.

3

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

1. ПЛАН НАПИСАНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Пояснительная записка курсового проекта должна содержать 20 – 30 листов. Она должна состоять из следующих разделов:

Введение

1.Назначение и характеристика электрооборудования станка

2.Принципиальная схема станка и порядок ее работы

3.Выбор электродвигателей

4.Выбор электрических аппаратов и элементов схемы управления

5.Расчет параметров и выбор аппаратов защиты

6.Расчет трансформатора цепей управления.

7.Расчет и выбор проводов и кабелей.

8.Размещение элементов схемы управления

9. Таблицы соединений и подключения оборудования .

9.1.Таблица соединений

9.2.Таблица подключения

10. Охрана труда и техника безопасности Вывод

Приложение: Перечень элементов электрооборудования Список использованных источников

Все текстовые документы курсового проекта собирают в одну папку. Первым листом папки служит титульный лист. Пример выполнения титульного листа, форма задания курсового проекта, форма графика написания курсового проекта приведены в Приложениях 1

– 3.

Графическая часть курсового проекта состоит из двух чертежей: схемы электрической принципиальной и схемы соединений и подключения.

Принципиальная схема дает наиболее детальное представление о работе установки. На ней изображают все электрические элементы или устройства, необходимые для осуществления и контроля электрических процессов, все электрические связи между ними. На принципиальных схемах элементы необходимо изображать в виде условных графических обозначений, согласно ГОСТ 2.755-87 и ГОСТ 2.756-76. Принципиальная схема установки дана в качестве исходных данных курсового проекта. Требования по выполнению схемы электрических соединений и подключения приведены в методических указаниях.

4

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

3. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

НАЗНАЧЕНИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СТАНКА

В этом разделе указывается назначение и краткая характеристика станка, указывается назначение и технические данные электрических машин, электромагнитов, электронагревательных устройств и других силовых элементов, возможные режимы работы электрооборудования и применяемые напряжения для питания элементов электрооборудования. При написании раздела можно руководствоваться рекомендациями приведенными в литературе [1, 3, 6, 9, 13].

ОПИСАНИЕ И ПЕРЕЧЕНЬ ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Описание действия электрической схемы производится в последовательности, соответствующей порядку работы элементов электрооборудования для всех рабочих режимов, а также для наладочных режимов. При перечислении блокировок и защиты указывается их назначение и приводится изложение действия всех блокировок и защиты электрооборудования.

К принципиальной схеме прилагается (или выполняется на том же чертеже в соответствии с ГОСТ 2.702.-75) перечень элементов электрооборудования (спецификация), в который заносят краткие технические данные и позиционное обозначение всех элементов и устройств, используемых в схеме. Форма спецификации приведена в приложении. Кроме того, на схеме обычно приводятся диаграммы работы переключателей управления всех видов и назначений, циклограммы срабатывания и схематическое расположение путевых (конечных) выключателей и командоаппаратов.

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ВЫБОРА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Электрооборудование – это совокупность электротехнических устройств, предназначенных для выполнения определенных функций. Оно может обеспечивать безопасную и надежную работу, если конструкционное исполнение соответствует условию окружающей среды и режимам работы.

Для правильного выбора электрооборудования следует учесть следующие условия:

1.Климатическое исполнение.

2.Место (категория) размещения.

3.Степень защиты от проникновения твердых тел и жидкости.

4.Специфические условия эксплуатации (взрывоопасность, химически агрессивная

среда).

Климатическое исполнение определяется ГОСТ 15150-69. В соответствии с климатическими условиями обозначается следующими буквами:

У(N) – умеренный климат, ХЛ(NF) – холодный климат,

ТВ(TH) – тропический влажный климат,

6

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ТС(ТА) – тропический сухой климат,

О(U) – все климатические районы, на суше, реках и озерах, М – умеренный морской климат, ОМ – все районы моря,

В– все макроклиматические районы на суше и на море.

Категории размещения:

1.На открытом воздухе,

2.Помещения, где колебания температуры и влажности не существенно отличаются от колебаний на открытом воздухе,

3.Закрытые помещения с естественной вентиляцией без искусственного регулирования климатических условий. Отсутствуют воздействия песка и пыли, солнца и воды (дождь),

4.Помещения с искусственным регулированием климатических условий. Отсутствуют воздействия песка и пыли, солнца и воды (дождь), наружного воздуха,

5.Помещения с повышенной влажностью (длительное наличие воды или конденсированной влаги)

Климатическое исполнение и категория размещения вводится в условное обозначение типа электротехнического изделия.

Например: 4А200М2 У3, где У – климатическое исполнение, 3 – категория размещения.

Степень защиты от проникновения твердых тел и жидкости определяется ГОСТ 14254-80.

В соответствии с ГОСТ устанавливается 7 степеней от 0 до 6 от попадания внутрь твердых тел и от 0 до 8 от проникновения жидкости.

Для обозначения степени защиты используется аббревиатура «IP». Например: IP54. Применительно к электродвигателям существуют следующие виды исполнения:

1.Защищенные IP21, IP22 (не ниже).

7

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

2.Брызгозащищенные, каплезащищенные IP23, IP24

3.Водозащищеные IP55, IP56

4.Пылезащищеные IP65, IP66

5.Закрытое IP44 – IP54, у этих двигателей внутренние пространство изолированно от внешней среды

6.Герметичное IP67, IP68. Эти электродвигатели выполнены с особо плотной изоляцией от окружающей среды.

Конструктивное исполнение электродвигателей по способу монтажа (IM).

Условные обозначения установлены ГОСТ2479-79.

1-ая цифра обозначает группу по способу монтажа от IM1 до IM9, наиболее распространена IM1на лапах и с подшипниковыми щитами.

IM2 – на лапах с двумя подшипниковыми щитами и фланцами IM3 – без лап с фланцами на щитах

2-ая цифра обозначает более детально

0 – обычные или приподнятые лапы

3-ая цифра обозначает характер направления конца вала 4-ая цифра обозначает исполнение конца вала (цилиндрический или конический)

Способ охлаждения электродвигателей (IC).

Система охлаждения может включать в себя одну или две цепи циркулярного хладореагента. Она регламентируется ГОСТ 20459-75.

Для каждой цепи циркуляций вводится группа знаков . Буква обозначает вид охлаждения: А – воздух,

W – вода.

1-ая цифра от 0 до 9 обозначает устройство цепи циркуляции. 0 – свободная циркуляция.

2-ая цифра от 0 до 9 обозначает способ перемещения хладореагента 0 – свободная циркуляция.

Большинство взрывозащищенных двигателей имеют две цепи охлаждения.

ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Двигатель производственного механизма должен наиболее полно отвечать техникоэкономическим требованиям, т. е. отличаться простотой конструкции, надежностью в эксплуатации, наименьшей стоимостью, небольшими габаритами и массой, обеспечивать простое управление, удовлетворять особенности технологического процесса и иметь высокие энергетические показатели при различных режимах работы. Конструкцию двигателя выбирают, исходя из условий окружающей среды.

Правильный выбор мощности двигателя в соответствии с нагрузкой на его валу обеспечивает надежную и экономичную работу электропривода, минимальную стоимость оборудования и наименьшие потери энергии при эксплуатации производственного механизма. Недостаточная мощность двигателя приводит к его перегрузке, вызывает недопустимые превышения температуры отдельных частей, сокращающие срок службы изоляции обмоток, влечет собой быстрый выход двигателя из строя. Если мощность двигателя излишняя, повышаются первоначальные затраты, увеличиваются габариты, масса и стоимость двигателя, возрастают эксплуатационные расходы в связи со снижением таких энергетических, таких как к. п. д. и коэффициент мощности двигателя.

Расчет мощности двигателей для разных видов механизмов и станков имеет существенные отличия. Ниже в краткой форме приведены соответствующие упрощенные расчеты по определению мощности двигателей наиболее типовых установок.

8

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Номинальная мощность электродвигателя называется мощность, развиваемая на валу двигателя при номинальном режиме. При этом двигатель развивает номинальный вращающий момент Мн при номинальной скорости вращения nн. Поэтому, если исходя из технологических условий и режимов работы механизма известен номинальный вращающий момент, то найти мощность двигателя можно по формуле:

мощность электродвигателя определяется требуемой мощностью резания.

Мощность двигателей для металлорежущих станков рассчитывается по следующей формуле:

где, Р – мощность двигателя, кВт ;

Fc – удельное сопротивление резанию, H/м ; q с– сечение стружки, м² ;

vр – скорость резания , м/с .

Обычно Fc = (2 – 5,5) Fразр, где Fразр – удельное сопротивление разрыву, Н/м, Удельное сопротивление резанию принимают для стали: Fc = (2,5 – 3,5) Fразр,

Fразр = (294 – 1180)х 106 Н/м2, для чугуна: Fc = (4 – 5,5) Fразр, Fразр = (147 – 197)х 106 Н/м2

В случае наличии в паспорте станка номинальной мощности резанья Рzном мощность на валу двигателя:

Рном = Рzном / hст. ном., где Рzном и hст. ном, соответственно номинальная мощность резания и номинальный КПД станка (обычно составляет 0,6 – 0,75).

Мощность двигателя пилорам и круглопильных станков можно рассчитать по

где К – коэффициент резания, равный 11 – 20 в зависимости от породы дерева: для сосны –

11, ели – 12, березы – 13, дуба – 20;

S– толщина пилы, мм;

åh - общая высота пропила, мм;

D – скорость подачи, мм (обычно принимается 3 – 8 мм); Н = 2 r ( r – радиус кривошипа), мм.

Общая высота пропила равна:

åh = 0,75Zd , мм (Z – число пил; d – диаметр бревна, мм).

Более подробно вопросы расчета и выбора электродвигателей приведены в [1, 5, 6, 13, 14, 17].

Пример оформления результатов выбора электродвигателей приведен ниже:

Электродвигатель главного привода М1

Для осуществления главного движения станка выбираем асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором типа 4АН160М4У3 нормального, защищенного исполнения на лапах.

9

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Характеристика электродвигателя.

Электродвигатель установлен на плитке, внутри левой части станины и соединен с приводным шкивом передней бабки клиноременной передачей.

Электронасос охлаждения М2

Для подачи охлажденной жидкости к инструменту выбираем электронасос типа ПА-22 погружаемый производительностью 22 л/мин.

Характеристика электродвигателя насоса.

Электронасос установлен внутри правой части станины станка.

ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ И ЭЛЕМЕНТОВ СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

При выборе аппаратов управления предпочтение необходимо отдавать наиболее современным и совершенным типам аппаратов. Основные технические данные электрических аппаратов, электрических машин постоянного и переменного тока, силовых полупроводниковых приборов и т. д. приведены в литературе [15, 16, 19].

Выбор аппаратов управления в системах электропитания приборов и средств автоматизации производится с учетом следующих требований:

1.Напряжение и номинальный ток аппаратов должны соответствовать напряжению и допустимому длительному току цепи. Номинальные токи аппаратов защиты следует выбирать по возможности наименьшими по расчетным токам отдельных электроприемников, при этом аппараты не должны защиты отключать цепь при кратковременных перегрузках (например, при пусках электродвигателей);

2.Аппараты управления должны без повреждений включать пусковой ток

электроприемника и отключать полный рабочий ток.

Для определения рабочего тока схемы необходимо первоначально выбрать все элементы схемы, которые создают этот ток – магнитные пускатели, промежуточные реле, реле времени, резисторы и т. д., т. е. все элементы, которые потребляют мощность из сети.

Для того, чтобы найти максимальный рабочий ток схемы, выбирают момент, когды включено максимальное количество таких элементов схемы.

Магнитные пускатели выбирают по следующим условиям:

1.току и напряжению главных контактов

2.числу и роду главных контактов

3.напряжению катушки

4.числу и роду вспомогательных контактов

5.конструктивному исполнению

Ток главных контактов рассчитывается по формуле:

10

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com