Курсовая / Прим / прим / 2 / Курсач2.5 1

2.5 Разработка схемы управления и описание ее работы

Схему разрабатываем в соответствии с предложениями по модернизации.

Схему электрическую принципиальную после модерниза­ции покажем на листе 1 графической части проекта.

Включаем автоматический воздушный выключатель QF2, подается напряжение на силовую часть схемы и на первичную обмотку трансформатора TV1.

Нажимаем на кнопку SB2, получает питание герконовое реле KV1 и становится на самопитание. Одновременно с этим, замыкая свои контакты в цепи управления тиристорного пускателя, подается напряжение на обмотку статора двигателя главного движения. Происходит пуск двигателя.

Для остановки двигателя нажимаем кнопку SB1. Катушка герконового реле KV1 теряет питание, одновременно теряет питание катушка реле времени KT, а получает питание катушка KV3. Замыкая свои контакты (в цепи динамического торможения) оно производит динамическое. Динамическое торможение происходит в течении выдержки времени реле KT.

Для пуска двигателя в обратную сторону нажимаем кнопку SB3.

Для пуска насоса смазочно-охлаждающей жидкости необходимо нажать на кнопку SB5, при этом получит питание катушка магнитного пускателя KM, , замыкаются ее герсиконовые контакты, подается напряжение на обмотку статора двигателя М2. Происходит пуск двигателя. При нажатии кнопки SB4 двигатель останавливается.

Покажем принцип действия тиристорного пускателя в одной фазе. При поступлении положительной полуволны из сети в фазе А, она поступает на анод тиристора VS1 и на его управляющий электрод через диод VD1, резистор R1 и контакт KV1.1 , следовательно тиристор VS1 открывается. При поступлении из сети отрицательной полуволны тиристор VS1 заперт, а тиристор VS2 работает в инверторном режиме, пропуская ток. Работа остальных тиристорных блоков аналогична.

2.6 Выбор элементов схемы управления

Выбор силовых тиристоров производим по условиям:

I_ном.т≥0,5·I_{max кр}/(2·K_о·K_Ө·K_α·K_ф), (12)

где I_ном.т - номинальный ток тиристора, А;

I_{max кр} - максимальный возможный ток через тиристор, А;

К_о - коэффициент, учитывающий условия охлаждения, К_о=0,5;

К_Ө - коэффициент, учитывающий загрузку тиристора в зависимости от температуры окружающей среды, К_Ө =1;

К_α - коэффициент, учитывающий угол проводимости тиростора, К =1;

К_ф - коэффициент, учитывающий форму тиристора, К_ф=1,1.

U_{обр.ном.т}≥1,1 ·√2·U_с , (13)

где U_{обр.ном.т} - обратное номинальное напряжение тиристора, В;

U_с - номинальное напряжение сети, В.

I_ном.т≥0,5 ·21,5/(2 ·0,5 ·1 ·1 ·1,1)=9,8 А

U_{обр.ном.т}≥1,1·1,41·380=591,1 В

Так как в схеме не предусмотрена защита от перенапряжения с помощью RC-цепей, то выбираем тиристоры по напряжению на два класса выше чем получается по расчету.

По [ ] выбираем тиристоры марки Т10-10-8 с I_ном.т=10 A, U_{обр.ном.т}=800 B, I_упр.т=40 mA, U_упр.т=3 B.

Выбор остальных тиристоров аналогичен, параметры выбранных тиристоров сводим в таблицу 3.

Таблица 3

Поз. обозначение	Марка тиристора	Iном.т , A	Uобр.ном.т , B	Iупр.т , A	Uупр.т , B.	Iтах.кр, А
VS1-VS10	Т10-10-8	10	800	0,04	3	21,5

Выбор диодов для тиристорного пускателя производим по условиям:

U_обр≥√2·U_с , (14)

где U_обр - обратное нормальное напряжение диода, В.

I_пр.доп≥I_упр.т , (15)

где I_пр.доп - допустимый прямой ток диода, А.

U_обр≥1,41·380=537 В

I_пр.доп≥ 0,04 А

По [ ] выбираем диоды марки КД105В с I_пр.доп=0,3 A, U_обр=600B.

Параметры выбранных диодов заносим в таблицу 4.

Таблица 4

Поз. обозначение	Марка диода	Iпр.доп , A	Uобр , B	Iупр.т , A
VD1-VD10	КД105В	0,3	800	0,04

Выбор резисторов для тиристорного пускателя и динамического торможения производим по условиям:

R_р≥(0,05·U_тах-U_упр.т)/1,1·I_упр.т , (16)

где R_р - активное сопротивление резистора, Ом;

U_тах - максимальное значение напряжения сети, В.

P_рас≥I²_упр.т·R_р , (17)

где P_рас - мощность рассеивания резистора, Вт.

Максимальное значение напряжения сети U_тах , В находим по формуле:

U_тах=√2·U_с (18)

U_тах=1,41·380=537 В

R_р=(0,05·537-3)/1,1·0,04=542 Ом

P_рас=0,04²·542=0,87 Вт

По [ ] выбираем резисторы марки МЛТ с R_р=560 Ом, Р_рас=2 Вт. Параметры выбранных резисторов заносим в таблицу 5.

Таблица 5

Поз. обозначение	Марка резистора	Rp , Ом	Ррас ,Bт
R1-R6	МЛТ	560	2

Выбор герсиконовых контакторов производим по условиям:

U_{ном к.к.}≥U_ц.у. , (19)

где U_{ном к.к}- номинальное напряжение катушки контактора, В;

U_ц.у.- напряжение цепи управления, В;

I_{ном кон.}≥I_{дл к.ц.} , (20)

где I_{ном кон.}-номинальный ток контактов контактора, А;

I_{дл к.ц.}- длительный ток коммутируемой цепи, А;

U_{ном к.к.}≥24 В

I_{ном кон.}≥0,4 А

По [ ] выбираем контактор марки КМГ-13 с

I_{ном кон}=6,3 A, U_{ном к.к}=24 B, Р_{ном к.к}=4 Вт.

Выбор герконовых реле производим по условиям:

U_{ном к.р.}≥U_ц.у. , (21)

I_{ном кон.р}≥I_{дл к.ц.} , (22)

где U_{ном к.р.}- номинальное напряжение катушки реле, В;

U_ц.у.- номинальное напряжение цепи управления, В;

I_{ном кон.р} - номинальный ток контактов реле, А.

I_{дл к.ц.} - длительный ток коммутируемой цепи, А.

Длительный ток коммутируемой цепи I_{дл к.ц.} , А, рассчитываем по формуле:

I_{дл к.ц.}=Р_потр/U_ц.у. , (23)

где Р_потр - мощность потребителя коммутируемого контактами реле, Вт.

I_{дл к.ц.}=1,5+2,4/24=0,16 А

U_{ном к.к.}≥24 В

I_{ном кон}≥0,16 А

Выбор герконовых реле так же производим по количеству замыкающих и размыкающих контактов в схеме. По [ ] выбираем в качестве реле KV1 реле РПГ-10421 с 4 размыкающими контактами и РПГ-010611 с 6 замыкающими контактами.

Выбор остальных герконовых реле аналогичен, данные сводим в таблицу 6.

Таблица 6

Поз. обозначение	Марка реле	Тип контактов	Число контактов	Потребляемая мощность, Вт
KV1	РПГ-110421	размыкающие	4	1,5
	РПГ-010611	замыкающие	6	2,4
KV2	РПГ-110421	размыкающие	4	1,5
	РПГ-010611	замыкающие	6	2,4
KV3	РПГ-110421	замыкающие	4	1,5

Выбор реле времени производим по тем же условиям, что и герконовых реле и по величине выдержки времени.

Выбираем реле времени типа РВ-130, с выдержкой времени от1 до 12с.

Выбор кнопок управления производим по условиям:

U_{ном кн.}≥U_ц.у (24)

I_{ном кн}≥I_{дл к.ц.} (25)

где U_{ном кн.} - номинальное напряжение кнопки, В;

I_{ном кн} - номинальный ток контактов кнопки, А.

U_{ном кн.}≥24 В

I_{ном кн}≥0,16 А

По [ ] выбираем кнопку SB1 марки КЕ191У3 исполнение 2, кнопку «Стоп» выбираем с красным грибовидным толкателем.

Выбор остальных кнопок аналогичен, данные сводим в таблицу 7.

Таблица 7

Поз. обозначение	Марка кнопки	Вид управляющего элемента	Цвет управляющего элемента	Количество замыкающих контактов	Количество размыкающих контактов
SB1	КЕ191У3	грибовидный	красный	1	1
SB2	КЕ181У3	цилиндрич.	черный	1	-
SB3 5	КЕ181У3	цилиндрич.	черный	1	-
SB4	КЕ191У3	грибовидный	красный	-	1
SB5	КЕ181У3	цилиндрич.	черный	1	-

Выбор лампы местного освещения производим по условию:

U_{ном л.м.о.}≥U_ц.м.о. , (26)

где U_{ном л.м.о.} - номинальное напряжение лампы, В;

U_ц.м.о. - напряжение цепи местного освещения, В.

U_{ном л.м.о.}≥24 В

По [ ] выбираем лампу марки МО-24-40 с U_{ном л.м.о.}=24 В и Р_{ном л.м.о.}=40 Вт.

Выбор сигнальной лампы производим по условию:

U_{ном с.л..}≥U_ц.с.. , (27)

где U_{ном с.л..}- номинальное напряжение сигнальной лампы, В;

U_ц.м.о. - напряжение цепи сигнализации, В.

U_{ном с.л..}≥5 В

По [ ] выбираем сигнальную лампу марки КМ-24-40 с U_{ном л.м.о.}=5 В и Р_{ном л.м.о.}=2,5 Вт.

Выбор переключателя в цепи освещения производим по условиям:

U_{ном пер.}≥U_ком , (28)

I_{ном к.пер.}≥I_{дл к.ц.} (29)

где U_{ном к.пер.} - номинальное напряжение переключателя, В;

I_{ном к.пер.} - номинальный ток переключателя, А;

U_{ном к.пер.} - номинальное напряжение коммутируемой цепи, В;

U_{ном к.в.}≥24 В

I_{ном к.в.}≥1,67 А

По [ ] выбираем переключатель SА1 марки ПЕ133 с U_{ном к.пер.}=36 В, I_{ном к.пер.}=4 А.

Выбор диодов мостового выпрямителя для питания цепи управления производится по условиям:

U_обр≥1,57·U_ц.у , (30)

I_{пр.доп..}≥0,5·I_d , (31)

где I_d - ток нагрузки диодов, А.

Ток загрузки диодов I_d , А, определяется по формуле:

I_d=∑Р_потр/U_ц.у. , (32)

где ∑Р_потр - сумма активных мощностей потребителей цепи управления, Вт.

I_d=7,9/24=0,27 А

U_обр≥1,57·24=37,68 В

I_{пр.доп..}≥0,5·0,27=0,135 А

По [ ] выбираем диоды марки КД106А с I_пр.доп.=0,3А и U_обр=100В.

Выбор диодов для динамического торможения производится по условиям:

U_обр≥2,1·U_d , (33)

U_d =1,17·U₂ , (34)

где U_d - напряжение нагрузки сети, В;

U₂- напряжение сети 220В;

I_{пр.доп..}≥ I_{упр.тир} /3, (35)

U_d =1,17·220=257,4 В

U_обр≥2,1·257,4=540,54 В

I_{пр.доп..}≥40∙10^-3/3 =0,013 А

По [ ] выбираем диоды марки КД109В с I_пр.доп.=0,3А и U_обр=600В.

Выбор понижающего трансформатора для питания цепей управления, местного освещения производим по условиям:

U_{ном 1 тр} ≥ U_с , (37)

U_{ном 2 тр} ≥ U_ц.в , (38)

U_{ном 2 м.о.}=U_ц.м.о. , (39)

U_{ном 2 с} ≤ U_ц.с.. , (40)

S_ном.тр ≥ S_расч.1 , (41)

где U_{ном 1 тр} - номинальное напряжение первичной обмотки трансформатора, В;

U_{ном 2 тр} - номинальное напряжение вторичной обмотки питания трансформатора, В;

U_{ном 2 м.о.} - номинальное напряжение обмотки питания местного освещения, В;

U_{ном 2 с.} - номинальное напряжение вторичной обмотки питания сигнализации, В;

S_ном.тр - номинальная мощность трансформатора, В·А;

S_рас2.1 - полная расчетная нагрузка первичной обмотки трансформатора, ВА.

Полную расчетную нагрузку первичной обмотки трансформатора S_рас2.1 , В·А, определяем по формуле:

S_рас2.1=S₂/η_тр , (42)

где S₂ - суммарная полная мощность нагрузки вторичных обмоток, ВА;

η_тр - коэффициент полезного действия трансформатора, о.е.

Суммарную мощность нагрузки S₂ , В·А, определяем по формуле:

S₂=I_d·U_ц.у.+I_л.м.о ·U_{ном.л.м.о}+ I_с.л.·U_ц.с. , (43)

S₂=0,27·24+1,67·24+0,5·5=49,78 В·А

S_рас2.1=49,78 /0,89=55,9 В·А

U_{ном 1 тр}≥380 В

U_{ном 2 тр}≥29 В

U_{ном 2 м.о.}≥24 В

U_{ном 2 с} ≤ 5 В

S_ном.тр≥55,9 В·А

По [ ] выбираем трансформатор марки ОСМ-0,063 с U_{ном 1 тр}=380 В, U_{ном 2 тр}=29 В,U_{ном 2 м.о.}=24 В, U_{ном 2 с}=

=5 В, S_ном.тр=63 В·А

2.7 Выбор защитных аппаратов и питающих проводов

Выбор вводного автоматического выключателя производим по условиям:

I_ном.р.≥I_дл , (44)

где I_ном.р. - номинальный ток теплового расцепителя автоматического воздушного выключателя, А;

I_дл - длительный ток нагрузки цепи, А.

Длительный ток нагрузки цепи, I_дл , А, находим по формуле:

I_дл=∑I_ном.д.+I_{1ном.тр.} , (45)

где ∑I_ном.д. - сумма номинальных токов электродвигателей, А;

I_{1ном.тр.} - номинальный ток первичной обмотки понижающего трансформатора, А.

Номинальный ток первичной обмотки понижающего трансформатора, I_{1ном.тр.} , А, находим по формуле:

I_{1ном.тр.}=S_ном.тр/U_{ном 1 тр} , (46)

I_{1ном.тр.}=63/380=0,17 А

I_дл=(4,3+0,4)+0,17=4,87 А

I_ном.р.≥ 4,87 А

По [ ] выбираем автоматический воздушный выключатель QF2 марки ВА51-25 с I_ном.р.=6,3 А.

Выбранный автоматический воздушный выключатель проверяем по условию:

I_ср.э.р.≥1,25I_кр , (47)

где I_ср.э.р. - ток срабатывания электромагнитного расцепителя, А;

I_кр - наибольший возможный кратковременный ток в защищаемой цепи, А.

Ток срабатывания электромагнитного расцепителя, I_ср.э.р., А, находим по формуле:

I_ср.э.р.=10I_ном.р , (48)

I_ср.э.р.=10·6,3=63 А

Наибольший возможный кратковременный ток в защищаемой цепи, I_кр , А, находим по формуле:

I_кр=I_п.д1+I_ном.д2+I_1ном.тр , (49)

где I_п.д1 - пусковой ток первого электродвигателя, А.

I_ном.д2 - номинальный ток второго электродвигателя, А;

I_кр=21,5+0,4+0,17=22,07 А

63 А≥1,25·22,07=27,59 А

Так как условие соблюдается, то выключатель выбран правильно.

Для защиты питающей линии выбираем автоматический воздушный выключатель, устанавливаемый в распределительном устройстве, по селективности на одну ступень выше, чем вводной.

Выбор автоматических воздушных выключателей сводим в таблицу 8.

Таблица 8

Поз. обозначение	Марка выключателя	Iном.р. , А	Iдл , А	Iкр , А
QF1	ВА51-25	6,3	4,87	22,07
QF2	ВА51-25	8	4,87	22,07

Тепловые реле для защиты электродвигателей от перегрузок выбираем по условиям:

I_{ном.т.р.}≥I_ном , (50)

I_{ном.т.э.р.}≥I_ном , (51)

где I_{ном.т.р.} - номинальный ток теплового реле, А;

I_{ном.т.э.р.} - номинальный ток теплового элемента реле, А.

I_{ном.т.р.}≥4,3 А

I_{ном.т.э.р.}≥4,3 А

По [ ] выбираем тепловое реле КК1 марки 101204 с I_{ном.т.р.}=25 А, I_{ном.т.э.р.}=5 А и пределами регулирования (5,5-8) А.

Выбор остальных теловых реле аналогичен, данные заносим таблицу 9.

Таблица 9

Поз. обозначение	Марка	Iном.т.р. , А	Iном.т.э.р. , А	Предел регулирования, А	Iном. , А
КК1	РТЛ-101204	25	5	4-8	4,3
КК2	РТЛ-100404	25	0,52	0,38-0,65	0,4

Выбор плавких предохранителей производим по условию:

I_вст≥I_{ном.з.ц.} , (52)

где I_вст - номинальный ток плавкой вставки, А;

I_{ном.з.ц.} - номинальный ток защищаемой цепи, А.

I_вст≥1,7 А

По [ ] выбираем плавкий предохранитель FU2 марки ПРС-6-3 с I_вст=2 А. Выбор остальных плавких предохранителей аналогичен, данные заносим таблицу 12.

Таблица 10

Поз. обозначение	Марка	Iвст. , А	Iном.з.ц.. , А
FU1	ПРС-6-3	1	0,135
FU2	ПРС-6-3	2	1,7

Выбор сечения проводов питающей линии производим по условиям:

I_доп≥I_дл/K_попр , (53)

I_доп≥K_защ·I_{ном.р.РУ}/K_попр , (54)

где I_доп - длительно допустимый ток проводника стандартного сечения при нормальных условиях прокладки, А;

К_попр - поправочный коэффициент на фактическую температуру окружающей среды, о.е., принимаем K_попр=1;

I_{ном.р.РУ} - номинальный ток расцепителя автоматического выключателя, установленного в РУ, А.

K_защ - защитный коэффициент, принимаем K_защ=1;

I_доп≥4,87/1=4,87 А

I_доп≥1·8/1=8 А

По [7] выбираем провод марки АПВ-3(1х2)+1х2,5 с I_доп=18 А, для прокладки в пластмассовой трубе.