МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ЗАПОРОЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ИНЖЕНЕРНАЯ АКАДЕМИЯ
Кафедра энергетического менеджмента
Расчетно-пояснительная записка
к курсовому проекту
по курсу: «Основы автоматизированного электропривода»
на тему: «Разработка разомкнутого релейно-контакторного электропривода»
Вариант № 17
Выполнил:
Проверил:
Запорожье
2011
РЕФЕРАТ
Курсовой проект направлен на разработку разомкнутого электропривода с релейно-контакторным управлением. Курсовой проект содержит расчет мощности и выбор электродвигателя, проверку выбранного электродвигателя по температурному нагреву и разработку схемы управления электроприводом. Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту содержит 27 страниц, приложение – 1 чертеж на листе формата А1.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: электродвигатель, асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, тахограмма, нагрузочная диаграмма, электропривод, релейно-контакторное управление.
СОДЕРЖАНИЕ
|
Введение…………………………………………………………….......4 |
|
|
1 Расчет мощности и выбор двигателя………………………………..6 2 Проверка выбранного двигателя в условиях пуска и перегрузки..13 3 Проверка двигателя по нагреву……………………………….…….19 4 Описание релейно-контакторной схемы .……….………….……...21 5 Выбор элементов схемы …………………………………...………..24 Заключение……………………………………………….…………….25 Список используемой литературы……………………………….…...26 Приложение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ВВЕДЕНИЕ
В данном курсовом проекте представлена разработка разомкнутого электропривода с релейно-контакторным управлением.
Курсовой проект состоит из расчёта эквивалентной мощности, выбора электродвигателя и проверки его в условиях пуска, перегрузки и по нагреву. Разработана электрическая схема управления электроприводом, а также представлено описание работы схемы.
Электропривод это устройство для приведения в движение механизма или машины, в котором источником механической энергии служит электродвигатель. Электропривод занимает первое место во всех отраслях промышленности. Он состоит из электродвигателя, передаточного механизма к рабочей машине и аппаратуры управления двигателем. Электроприводы, применяемые в производстве, делятся на три основных типа: групповой, одиночный, многодвигательный. В групповом электроприводе движение передается от одного двигателя с помощью одной или нескольких трансмиссий к группе рабочих машин. В настоящее время групповой электропривод почти везде уступил место одиночному и многодвигательному вследствие технического несовершенства. В одиночном электроприводе каждая рабочая машина приводится в движение отдельным двигателем. В многодвигательном электроприводе отдельные рабочие органы машины приводятся в движение различными электродвигателями. Различают регулируемый и нерегулируемый электропривод. Для нерегулируемого электропривода чаще всего применяются асинхронные и синхронные двигатели. В электроприводе с плавным регулированием скорости вращения чаще применяют двигатели постоянного тока.
Преимущественное применение в качестве электропривода находят асинхронные двигатели. Асинхронные двигатели существуют в двух конструктивных исполнениях: асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором (АДКР) и с фазным ротором (АДФР). АДКР является более надежным двигателем, по сравнению с АДФР, вследствие простоты исполнения и применяется в электроприводах, не предъявляющих высоких требований к регулированию скорости вращения (электропривод насосов, компрессоров и т.д.). АДФР применяется при наличии тяжелых условий пуска (подъемно-транспортные машины и механизмы и т.д.).
Автоматическое управление электроприводом является основным условием повышения производительности труда, качества продукции, улучшения условий труда, рационального использования электроэнергии.
Одной из основных частей каждой электроустановки является аппаратура управления и защиты, под которой понимают электротехническое устройство, предназначенное для управления, зашиты электроустановок, контроля различных параметров, блокировок и т.п. Электрические аппараты можно классифицировать по назначению: коммутационные, пускорегулирующие, защиты, контроля, управления и регулирования; по принципу действия: электромагнитные, полупроводниковые, электротепловые; по способу переключения цепей: контактные, бесконтактные; по роду тока: постоянного и переменного тока; по способу управления: аппаратура непосредственного, дистанционного автоматического управления; величине рабочего напряжения: до 1000 и свыше 1000 В; способу исполнения и защиты от воздействия окружающей среды и т.п.
К аппаратуре управления предъявляется ряд общих требований, основными из которых являются: надёжность, безотказность в работе, быстродействие, чувствительность, малое собственное потребление энергии, небольшие размеры и масса, удобство монтажа и эксплуатации, минимальная потребность в уходе и др.
1 Расчет мощности и выбор двигателя
Выбор двигателя в математическом значении составляет задачу синтеза, в результате решения которой может быть найден такой двигатель, который обеспечивает заданный технологический цикл рабочего механизма, отвечает условиям окружающей среды и совместимостью с механизмом рабочей машины, и при этом будет иметь нормативный нагрев.
Выбор двигателя проводится обычно в такой последовательности:
1) расчет мощности и предварительный выбор двигателя;
2) проверка выбранного двигателя по условиям пуска и перегрузки;
3) проверка избранного двигателя по нагреву.
Если выбранный двигатель не отвечает условиям п.2) или п.3), тогда выбирается другой двигатель (большей мощности) и проверка повторяется.
Основой для расчета мощности и выбора двигателя является нагрузочная диаграмма и диаграмма скорости (тахограмма) механизма (рис. 1 и рис. 2)
Рисунок 1 - Нагрузочная диаграмма механизма
Рисунок 2 - Тахограмма механизма
Представленные на рис.1 и 2 тахограмма и нагрузочная диаграмма отвечают циклическому режиму работы механизма с постоянной скоростью на интервалах работы, как при прямом направлении вращения, так и при обратном направлении.
Исходные данные:
t1 = 1,8 c |
t6 =60 c |
M1 =2 кН·м |
t2 = 70 c |
t7 =1,5 c |
М2 = -1 кН·м |
t3 = 1,5 c |
t8 = 100 c |
JM = 600 кг·м2 |
t4 = 25 c |
nм ном = 45 об/мин |
Пуск -Ω |
t5 = 1,5 c |
M0 (-M0) = 0,3 кН·м |
|
Сначала определяется эквивалентная мощность механизма:
где n - количество участков работы механизма в пределах цикла тахограммы;
tрі- продолжительность і-го участка работы, с; tрΣ – суммарное время работы на протяжении цикла, с; Ммі- значение моментов механизма на участках, Н·м;
wмi=pni /30 – значение угловой скорости механизма на і-м участке, с-1. Значение скорости на участках пуска и торможения равняется среднему значению скорости между значением скоростей на предшествующем и следующем участках тахограммы.
Определяем значения скорости вращения механизма на всех участках работы механизма в пределах цикла тахограммы:
об/мин;
об/мин.;
об/мин;
об/мин;
об/мин;
об/мин;
об/мин;
об/мин.
Определяем суммарное время работы на протяжении цикла:
с.
Определяем значение угловой скорости механизма на і-м участке:
;
;
;
;
;
;
;
;
.
Подставляем найденные величины в выражение для определения эквивалентной мощности механизма.
.
Эквивалентную мощность двигателя определяем по выражению:
Оценим условия пуска для определения коэффициента запаса Кз, который учитывает динамические нагрузки:
, 
;
; 
;
Т.к.
;
то
пуск двигателя является легким.
Поэтому
принимаем значение
.
Определяем фактическую продолжительность включения двигателя для определения режима работы двигателя:
;
;
=
4
мин
21 сек;
.
Так как значение 10%<52%<80% при времени tц<10 мин, то это соответствует повторно кратковременному режиму работы (ПКР).
Так как режим двигателя с ПКР, для расчета Рпред эквивалентную мощность пересчитываем к номинальной продолжительности включения ПВном, которая составляет 60% как наиболее близкая к 52%:
Поскольку имеем ПКР, то выбираем двигатель ближайшей большей мощности по приложению Б – 4АС160S8У3 с синхронной скоростью вращения n0= = 750 об/мин, ориентируясь на скорость вращения приводимого механизма, со следующими данными:
Рном=9 кВт;
nном = 690 об/мин;
n0 = 750 об/мин;
КПД = 81,5%;
cos
=0,8;КП =
;КМАХ =
КМIN =
=
1,5;КПТ =
= 6;Момент инерции
кг м2.
Для более точного расчета мощности двигателя учитываются динамические режимы его работы в составе привода механизма. При этом сначала моменты сопротивления и моменты инерции приводятся к валу двигателя. Для этого необходимо определить передаточное число привода:
;
Приведенный к валу двигателя момент сопротивления механизма (без учета КПД передачи) определяется на каждом участке нагрузочной диаграммы по выражению:
;
;
;
;
;
;
;
.
Приведенный к валу двигателя момент инерции привода:
;
где Jд, Jм – соответственно, моменты инерции ротора механизма, кг·м2.