РЕФЕРАТ

Курсовий проект по предмету “ Електрообладнання підприємств і цивільних споруд” виконано в обсязі розрахунково-пояснювальної записки і графічної частини.

Розрахунково-пояснювальна записка складається з текстового матеріалу на аркушах формату А4 і містить – 2 таблиці, - 8 рисунків.

Графічна частина проекту складається з креслення форматом А4.

Об'єкт розробки – схема електроприводу цикличної дії.

При виконанні курсового проекту здійснений попередній вибір потужності двигуна, приведення статичних моментів та моментів інерції до валу двигуна, розрахунок та будування механічних характеристик двигуна, перевірка двигуна за нагрівом, вибір тиристорного перетворювача та обрана релейно-контактна схема керування електроприводом

Результати проробленої роботи можуть бути використані в практичній діяльності студента, після закінчення навчального закладу, на підприємствах.

ЕЛЕКТРООБЛАДНАННЯ, ЕЛЕКТРОПРИВІД, ТИРИСТОРНИЙ

ПЕРЕТВОРЮВАЧ, ДВИГУН, МЕХАНИЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА

ЗМІСТ

ВСТУП ……………………………………………………………………..

1 ЗАГАЛЬНА ЧАСТИНА ………………………………………………..

1. Класифікація електроприводу промислових механізмів циклічної дії ………………………………………………………………………..

1.2 Основні положення по розрахунку та вибору потужності електродви­гунів ….……...……………………………………………………….

2 СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА……………………………………………….

2.1 Види електродвигунів для електроприводу промислових

механізмів …………………………………………………………………………..

2.2 Попередній розрахунок потужності електродвигуна …………….…..

2.3 Приведення статичних моментів та моментів інерції до вала електродвигуна... …………………………………………………………………………

2.4 Перевірка двигуна по перевантажувальній здатності ……………….

2.5 Розрахунок та побудова механічної характеристики електродвигуна

в різних режимах роботи ………………………………………….…………..….

2.6 Перевірка вибраного двигуна по нагріву ……………………………..

2.7 Вибір способу регулювання координат електродвигуна …………….

2.8 Вибір та описання перетворювачів для живлення електроприводу………………………………...……..…………………………….

2.9 Вибір та описання резервної РКС керування електроприводом ….…

ВИСНОВКИ ………………………………………………………………..

ЛІТЕРАТУРА ……………………………………………………………….

ВСТУП

Електроприводи механізмів циклічної дії працюють у повторно-короткочасному режимі, характерною особливістю якого є часті пуски та зупинки двигуна.

Втрати енергії у перехідних процесах безпосередньо залежать від моменту інерції електропривода , основну долю якого, не враховуючи інерційні механізми, складають момент інерції двигуна.

За умовами нагріву припустиме навантаження двигуна при повторно-короткочасному режимі вище, ніж при тривалому режимі. При пуску з підвищеним статичним навантаженням двигун повинен розвивати також підвищений пусковий момент, який перевищує значення статичного моменту на величину динамічного моменту. Тому у повторно-короткочасному режимі роботи необхідна більш висока перевантажувальна здатність двигуна, ніж при тривалому режимі. Необхідність високої перевантажувальної здатності обґрунтовується також і необхідністю подолання короткочасних механічних перевантажень.

Нарешті, умови нагріву та охолодження двигунів у повторно-короткочасному режимі відрізняються від аналогічних умов при тривалому режимі. Особливо сильно ця відмінність проявляється у двигунів з самовентиляцією, так як кількість охолоджуючого повітря, що надходить у двигун, залежить від частоти обертання його валу. Під час перехідних процесів і пауз тепловіддача двигуна погіршується, що робить істотний вплив на допустиме навантаження двигуна. Всі ці умови визначають необхідність використання в електроприводах механізмів циклічної дії спеціальних двигунів, номінальним режимом яких є повторно-короткочасний режим, що характеризується певною номінальною тривалістю включення:

де відповідно час роботи і час паузи.

1 Загальна частина

1.1 Класифікація електроприводу промислових механізмів циклічної дії

Ціллю рішення питання є визначення механізму циклічної дії та класифі­кація його згідно з діючими нормативами. Поставлені завдання – ви­значення електроприводу, класифікація електроприводів та класифікація ви­робничих механізмів.

Електроприводом називається машинний пристрій, який виконує пере­тво­рення електричної енергії у механічну та, який забезпечує електричне ке­ру­вання перетвореною механічною енергією.

З урахуванням історичного розвитку різноманітні електроприводи мо­жна розділити на три основні типи: груповий, одиночний та багатодвигун­ний.

Груповим електроприводом називається такий привід, в якому від од­ного електродвигуна за допомогою однієї чи декількох трансмісій рух пере­дається групі робочих машин.

Одиночним електроприводом називається привід, який за допомогою од­ного електродвигуна приводить у рух окрему машину. Прикладами вико­рис­тання такого приводу є одношпиндельний свердлильний станок, різнома­нітні інструменти, та інші металооброблювальні станки.

Багатодвигунним електроприводом називається привід, зібраний з декіль­кох одиночних електроприводів, кожний з яких призначений для при­ведення в дію окремих робочих елементів виробничого агрегату.

Такі приводи використовуються, наприклад, у складних металооброблю­вальних станках, в металургійних прокатних станах та інших машинах.

По призначенню загально промислові установки діляться на:

1) підйомо-транспортні машини; 2) землерийні машини; 3) машини для транспортування рідкої середи та газів, а також для стискання газів. Кожна з цих груп має машини, різні по конструкційному виконанню. До підйомо-транспортних машин відносяться мостові, козлові та поворотні крани, пере­завантажувальні мости, стаціонарні вентилятори та нахиляючі підйомні установки дискретної дії, горизонтальні конвеєри, вертикальні ковшові транспортери. Машини для транспортування рідини та газів включають у себе центр обіжні та поршневі насоси, компресори та центр обіжні вентиля­тори.

В області використання розрізняють машинобудівні, металургійні, го­рні, будівні, суднобудівні та інші установки механізми яких можуть бути відне­сені до загально промислових.

По характеру технологічного процесу загально промислові механізми роз­діляються на дві великі групи: механізми циклічної дії, робочий процес яких складається з повторюваних однотипних циклів, і механізми безперер­вної дії, технологічний процес, котрих має безперервний характер. Типовими прикладами перших можуть бути крани, підйомні машини, ліфти, а других - ескалатори, землесоси, конвеєри.

Підйомні крани об’єднують велику групу підйомно-транспортних установок циклічної дії. Основні механізми таких установок, як правило, мають реверсивний електропривод, розрахований для роботи в інтенсивному повторно-короткочасному режимі. В кожному робочому циклі мають місце невстановлені режими роботи електроприводу: пуски, реверси, гальмування, оказуючи вагомий вплив на продуктивність механізму, на динамічні навантаження приводу та механізму, на ККД установи та ряд інших факторів.

До кількості загально промислових установок безперервної дії відноситься велика група машин та механізмів, що включає в себе різноманітні конвеєри, ескалатори, відцентрові насоси, вентилятори, компресори та інші.

Конвеєрами є найбільш розповсюджені механізми безперервного транспорту сипучих та штучних матеріалів. В залежності від типу тягового елемента конвеєри поділяються на три групи: стрічкові, ланцюгові та канатні.

Важливе місце серед установок безперервної дії займає група механізмів відцентрового та поршневого типу. До цих механізмів відносяться насоси вентилятори та компресори. Під загальним терміном насоси об’єднується численна група різних механізмів, призначена для транспортування рідин. Сюди ж відносяться, наприклад, насоси в системі водопостачання та каналізації, землесоси, спеціальні насоси для хімічних середовищ. Термін вентилятори об’єднує велику групу механізмів, які здійснюють транспортування газів (шахтні та промислові вентилятори, димососи, газодувки). Нарешті, під компресорами розуміються механізми, призначені для отримання та транспортування стиснутого повітря з метою використання його енергії для створення сильного дуття, для приводу пневматичних гальм, робочих машин (молотів, пресів), інструмента (відбійних молотків).

Таким чином, перші дві групи механізмів - насоси та вентилятори ма­ють одну спільну функцію - транспортувати рідини та гази при безперерв­ному характері роботи. Компресори виконують і іншу функцію, виконуючи акуму­лювання енергії у вигляді енергії стиснутого повітря. Виходячи з при­зна­чення та характеру роботи, насоси та вентилятори можна було б віднести до механізмів безперервного транспорту. Проте по принципу роботи та конс­трукції вони значно відрізняються від розглянутих раніше транспортних ме­ханізмів, тому виділені разом із компресорами в окрему групу механізмів безперервної дії.

По принципу дії насоси, вентилятори та компресори діляться на дві осно­вні категорії, а конкретно на механізми відцентрового та поршневого типів. Механізми відцентрових типів володіють високою подачею, прості по конс­трукції та надійні в експлуатації тому й знайшли широке використання.

Механізми поршневого типу більш складні по конструкції та умовам екс­плуатації, проте мають високий ККД та здатні здійснювати стискання га­зів до значно високого тиску (до 10⁵ кПа).

По потужності діляться на двигуни малої потужності (до 35 кВт); двигуни середньої потужності (35-100 кВт); двигуни великої потужності (вище 100 кВт).

Висновок: Згідно з визначенням електроприводу, він являє собою ком­плекс, що складається з перетворювача, системи керування та робочого ор­гана.

Механізм циклічної дії являє собою пристрій, який працює в повторно-ко­роткочасному режимі. Прикладом такого пристрою є підйомно-транспор­тні механізми, зокрема, головні приводи механізмів підйому, опускання ван­та­жів.

1.2 Основні положення по розрахунку та вибору потужності

електродви­гунів

Ціллю даного питання є вибір методики для визначення виду електродви­гунів для приводу механізму циклічної дії.

Поставлені задачі:

Особливості вибору та розрахунку електродвигунів для різних режимів роботи виробничих механізмів;

Вплив виду ізоляції на вибір електродвигуна.

Потужність електродвигуна вибирається, виходячи з необхідності забез­печити виконання даної роботи електроприводу, при дотриманні норма­ль­ного теплового режиму та припустимого механічного пере навантаження двигуна.

Вибір потужності електродвигуна вимагає також розрахунку наванта­ження приводу не тільки при встановленій роботі, але й у періоди перехідних режимів. З цією метою, звичайно, будуються так званні навантажувальні ді­аграми, під якими розуміють залежність обертаючого моменту, потужності та струму двигуна та часу, тобто

(1.1)

В кожному окремому випадку двигун, вибраний в відповідності з зада­ною діаграмою, повинен бути повністю завантажений та при цьому працю­вати, не перегріваючись вище допустимих норм. Таким чином він повинен забезпечу­вати нормальну роботу при можливих тимчасових перевантажен­нях та мати достатній пусковий момент для забезпечення необхідної трива­лості пуску робочого механізму.

В більшостівипадків вибір потужності двигуна виконується по нагріву, а потім перевіряється по перевантажувальній здатності, як показано нижче.

Нагрів двигуна виникає за рахунок втрат, виникаючих в ньому при пере­творенні електричної енергії в механічну.

Втрати енергії в сталі, міді та втрати на тертя викликають нагрів різних частин машини; при цьому виникає також взаємний нагрів окремих частин машини. Ці втрати можуть бути записані в загальному виді одним з наступ­них рівнянь

, (1.2)

де Р₁ та Р₂ – відповідно потужність, прикладена до двигуна, та потужність на його валу;

 - ККДдвигуна;

k-так звані постійні втрати (в сталі, під­шипниках та вентиляційні), практично незалежні від навантаження;

v_н-змінні втрати (втрати в міді) при номінальному навантаженні;

a=k/v_н -ко­ефіцієнт постійних втрат;

x = Р₂ / Р_н; Р_н-номінальна потужність двигуна.

Внаслідок виділення тепла при навантаженні температура двигуна посту­пово підвищується, та якщо б двигун не віддавав тепло навколишнє се­редо­вище, вона могла б досягти безкінечно великого значення. Однак розсі­яння тепла поверхнею двигуна (тепловіддача) в навколишню середу зроста­юче зі зростанням температури двигуна, обмежує нагрів, і підвищення тем­ператури по закінченню деякого часу завершується. Це виникає тоді, коли кількість тепла, віддаваємого двигуном в навколишню середу за одиницю часу, дорів­нює кількості тепла, виділеного двигуном за той же час.

В відповідності до цього, при виборі потужності двигуна по умовам на­гріву розрізняють три основних режими роботи:

Тривалий режим роботи. В цьому режимі робочий період настільки великий, що температура двигуна досягає свого встановленого зна­чення. В якості прикладів тут можуть працювати двигуни вентиля­торів, насосів, перетворювальних установок та таке інше, де періоди роботи вимірюються годинами та навіть днями. Спрощений графік роботи для цього (дивись рисунок 1.1)

Потужність

Втрати

Температура

Час

Рисунок 1.1 – Тривалий режим роботи

Короткочасний режим роботи. Цей режим роботи характерний тим, що в робочий період температура двигуна не встигає досягти встановленого рівня, а пауза настільки велика, що температура дви­гуна знижується до температури навколишньої середи. Такий режим роботи зустрічається, наприклад, в приводах поворотного залізнич­ного круга, розвідних мостів, де пауза в роботі значно перевищує тривалість робочого періоду (дивись рисунок 1.2)

Потужність

Втрати

Температура

Час

Рисунок 1.2 – Короткочасний режим робити

Повторно-короткочасний режим роботи. При цьому режимі в жод­ному з періодів температура двигуна не досягає встановленого зна­чення, а під час паузи двигун не встигає охолонути дотемператури навколишнього середовища. Прикладом такого режиму роботи є крани, ліфти та інші пристрої (дивись рисунок 1.3)

Потужність

Втрати

Температура

Час

Рисунок 1.3 – Повторно-короткочасний режим роботи

Методики вибору потужності двигунів для кожного з трьох вказаних ре­жимів роботи декілька відрізняються, оскільки умови нагрівання для них рі­зні.

Допустиме нагрівання двигунів визначається нагрівостійкістю викорис­то­вуваних ізоляційних матеріалів.

Всі ізоляційні матеріали, використовувані в електричних машинах, ді­ляться по нагрівостійкістійкості на наступні класи:

Клас А. До нього належать бавовняні тканини, бумага та волокнисті ма­теріали з целюлози та шовку. Гранично допустима температура 105° С.

Клас Е. Деякі синтетичні органічні плівки та інші. Гранично допустима температура 120° С.

Клас В. До нього входять матеріали із слюди, азбесту та скловолокна. Гранично допустима температура 130° С.

Клас F. Ті ж, що й в класі В, використовувані в комбінації з синтетич­ними зв’язуючими составами. Гранично допустима температура 155° С.

Клас Н. Ті ж, що й в В, в комбінації з кремнеорганічними зв’язуючими со­ставами.

Клас С. Слюда, керамічні матеріали, скло, кварц, використовувані без зв’язуючих составів. Гранично допустима температура 180° С.

Перевищення вказаних температур неприпустимо, так як це призведе до руйнування ізоляції та скороченню строку служби двигунів.

Використання для роботи в короткочасному режимі двигунів нормаль­них серій, призначених для тривалої праці, є небажаним.

Перш за все оказується, що нормальні двигуни можуть бути викорис­тані з повним навантаженням по нагріву лише в деяких випадках відносно великих значень t_р/Т_н, так як майже завжди границі використання обмежу­ються пере­вантажувальною здатністю двигуна. Крім того не всі частини дви­гуна мають однакові постійні часу нагріву.

Всі ці обставини приводять до того, що електричні двигуни для корот­ко­часної роботи розраховуються заводами-виробниками інакше, як двигуни для тривалого режиму роботи.

Тривалість їх роботи нормується стандартними значеннями 15, 30, та 60 хвилин; вони повинні вибиратися по спеціальним каталогам серії двигу­нів, призначених для короткочасного режиму роботи.

Для двигунів повторно-короткочасного режиму роботи в каталогах вка­зу­ється потужність, яку двигун може розвивати при кожному з нормованих значеннях ТВ% (15, 25, 40 ти 60%), чи відповідно в відносних величинах ɛ (0,15; 0,25; 0,4 та 0,6).

Висновок: Правильний вибір потужності двигунів має велике народ­но­господарське значення, в більшості визначаються початкові затрати та вар­тість експлуатаційних затрат в електроприводі. Використання двигунів недо­статньої потужності може привести до порушення нормальної роботи меха­нізму, до зниження його продуктивності, виникненню аварій та передчас­ному виходу з ладу. В свою чергу використання двигунів завищеної потуж­ності знижує економічні показники установки, веде до подорожчання та ве­ликим затратам енергії. В цьому випадку не тільки підвищується початкова вартість електроприводу, але й підвищується втрати енергії за рахунок зни­ження к. п. д. двигуна, а в установках змінного струму, крім цього, погіршу­ється коефіцієнт потужності, величина якого безпосередньо впливає на не­продуктивне завантаження розподільчих мереж та генераторів електричних станцій, що виробляють електричну енергію.

Завдання на курсову роботу приведене в таблиці 1.1.

Таблиця 1.1 – Завдання на курсовий проект

№ вар	Мс1, Н·м	Мс2, Н·м	Jр1, кг·м2	Jр2, кг·м2	ωр, 1/с	ηn	ТВм %	tр1, с	tр2, с	Режим роботи
17	800	2200	1760	376	5,2	0,65	46	36,8	36,8	Повторно-коро­ткочасний

Перелік вихідних даних до курсового проекту приведений у таблиці 1.2.

Таблиця 1.2 – Перелік вихідних даних до курсового проекту

Найменування величини	Позначення	Розмірність
Моменти опору на валу механізму	Мс1, Мс2	Н·м
Моменти інерції робочого механізму	Jр1 , Jр2	кг·м2
Швидкість обертання робочого механізму	р	1/с
ККД передачі механізму	ηn
Продовження включення механізму	ТВ м	%
Час роботи	tр1, tр2	с

Рисунок 1.4 – Кінематична схема електроприводу