"Электропривод" Измельчитель-смеситель кормов ИСК-3

 

3.3 Составление  чертежа "Кинематическая принципиальная схема электропривода"

 

Выбранная кинематическая и ее параметры изображаем на листе  №3 графической части по правилам выполнения кинематических схем (ГОСТ 2.703-68). Условные графические изображения элементов кинематических схем и обозначения регламентируются ГОСТ 2.770-63.

На схеме  показываем все элементы передачи (электродвигатель, шкивы, ремни), а также рабочий  орган (колесо измельчителя с ножами). Элементы передачи нумеруем и указываем  их тип, момент инерции или массу  и размеры. Нумеруем валы и указываем из скорости вращения.

 

 

3.4 Составление расчетной  приведенной схемы механической  части электропривода

 

Расчетная схема  механической части – это условная схема связи всех моментов инерции и движущихся поступательно масс с учетом жесткости элементов связи.

Составляем  четырехмассовую расчетную схему  и производим ее расчет:

Моменты инерции  вращающихся частей:

 

 (51)

 

где – коэффициент;

- масса шкива (или колеса  измельчителя с ножами), кг;

- наружный радиус шкива (или колеса измельчителя с ножами), м.

 

(кг )

(кг )

(кг )

 

Масса шкива:

 

 (52)

 

где - удельный вес стали, ;

d – диаметр шкива, м;

B – ширина шкива, м.

 

(кг)

(кг)

 

Масса колеса измельчителя с ножами:

 

 (53)

(кг)

 

Составляем  приведенную двухмассовую расчетную  схему и производим ее расчет:

Моменты инерции  на валу 1и 2:

 

 (54)

 (55)

(кг )

(кг )

 

Составляем  приведенную одномассовую расчетную  схему и производим ее расчет:

Моменты инерции  второго вала приводим к первому:

 

 (56)

(кг )

 (57)

(кг )

 

Момент сопротивления  приводим к валу электродвигателя:

 

 (58)

(Н м)

 

 

4. Расчет переходных процессов в электроприводе

 

4.1 Определение  электромеханической постоянной времени

 

Различают два  значения электромеханической постоянной времени для асинхронных электродвигателей: 1) - на рабочем участке механической характеристики (момент от нуля до номинального); 2) - на пусковом участке электромеханической характеристики (момент от пускового до номинального). Их определяем по формулам:

 

 (59)

 (60)

(мин)

(мин)

 

Значение  позволяет оценить время пуска без нагрузки электродвигателя до номинальной скорости: .

 

 

5. Разработка принципиальной электрической схемы управления электроприводом

 

5.1 Требования  к управлению машиной и пути  их реализации

 

В пункте 1.5 были предъявлены требования к управлению рабочей машиной, в данном пункте представим пути их реализации. Для обеспечения световой сигнализации применяем сигнальную лампу. Для обеспечения дистанционного ручного управления применяем электромагнитный пускатель и кнопочную станцию. Для усовершенствования технологического процесса – реле времени. Применяемые аппараты защиты и управления электродвигателя будут рассчитаны в последующих пунктах.

 

5.2 Описание  разработанной схемы управления  электроприводом

 

При включении  автоматического выключателя QF подается напряжение к цепи управления и на силовые контакты магнитных пускателей. При нажатии кнопки SB1 замыкается цепь магнитного пускателя KM1. О наличии напряжения в ящике управления сигнализирует лампа HL1. После завершения приготовления кормосмеси реле времени включает электродвигатель выгрузного транспортера M2, о чем свидетельствует лампа HL2. Выключение установки производиться нажатием кнопки SB2. Автоматический выключатель, аппараты защиты защищают электродвигатель от перегрузки и токов короткого замыкания. Для защиты цепей от токов короткого замыкания в данной схеме предусматриваем предохранитель.

 

 

5.3 Выбор аппаратов защиты  электрических цепей и аппарата  защиты электродвигателя в аварийных  состояниях по критерию эффективности

 

Выбор аппаратов  защиты электрических цепей. Автоматический выключатель выбираем по номинальному напряжению, номинальному току автомата, номинальному току расцепителей. Номинальное напряжение автомата должно соответствовать номинальному напряжению сети, В:

 

 (42)

 

Номинальный ток автомата должен соответствовать длительному току электроприемника, А:

 

 (43)

 

Номинальный ток  расцепителя должен соответствовать  длительному току электроприемника, А:

 

 (44)

 

Выбор автоматического  выключателя:

 

380=380

 В

 А

 А

 А

 

 

Выбираем автоматический выключатель ВА61F29-3K12,2NA-PH 380В, исполнения УХЛ2. Проверку выбранного автоматического выключателя производим по несрабатыванию от пусковых токов:

 

 (45)

 

где - минимальная кратность тока срабатывания электромагнитного расцепителя выбранной карактеристики;

- кратность пускового тока  электродвигателя.

 

 

Выбор типа защитного  аппарата электропривода проводим по критерию эффективности:

 

 

где – вероятность отказа данного электродвигателя i-го механизма по y причине; - вероятность срабатывания k-го устройства защиты при основных аварийных режимах АД i-ом механизме.

 

Таблица 4 Значение вероятностей отказа установки по различным причинам

Неполнофазный режим	Заторможенный режим	Перегрузка	Увлажненная изоляция	Нарушение охлаждения
0,28	0,24	0,1	0,28	0,17

 

 

Таблица 5 Значение вероятностей срабатывания защиты по различным причинам

Тип аппарата защиты	Неполнофазный режим	Заторможенный режим	Перегрузка	Увлажненная изоляция	Нарушение охлаждения
Тепловое реле РТЛ и РТТ	0,6	0,45	0,75	0	0
Реле контроля напряжения неполнофазного режима типа ЕЛ-8…13	0,8	0	0	0	0
Реле защиты по току при неполнофазном режиме плюс защита от токов перегрузки типа РЗД-ЗМ, БСЗД-1	0,8/0,8	0,9/0,9	0,7/0,65	0	0
Устройство  температурной защиты УВТЗ-5	0,8	0,67	0,95	0	0,9
Устройство  защиты электродвигателя при неполнофазном  режиме, при перегрузке по току, температуре и при снижении сопротивления изоляции, типа УЗ	0,8	0,9	0,8	0,5	0,9
УЗО	0,6	0,67	0,95	0	0,9

 

Эффективность проверяют для всех защит:

1. тепловое реле:

Э=0,28*0,6+0,24*0,45+0,1*0,75=0,17+0,1+0,075=0,34

2. реле контроля напряжения ЕЛ:

Э=0,28*0,8=0,22;

3. реле защиты по току РЗД-ЗМ/БСЗД-1:

Э=0,28*0,8+0,24*0,9+0,1*0,7(0,65)=0,22+0,21+0,07(0,065)=0,5(0,49)

4. УВТЗ:

Э=0,28*0,8+0,24*0,67+0,1*0,95+0,17*0,9=0,22+0,16+0,095+0,15=0,62

5. устройство защиты УЗ:

Э=0,28*0,8+0,24*0,9+0,1*0,8+0,28*0,5+0,17*0,9=0,22+0,21+0,08+0,14+0,15=0,8

6. УЗО:

Э=0,28*0,6+0,24*0,67+0,1*0,95+0,17*0,9=0,17+0,16+0,095+0,15=0,57

 

Таблица 6 Результаты расчета критерия эффективности

Тип аппарата защиты	Тепловое реле РТЛ	Реле контроля напряжения ЕЛ	Реле защиты по току РЗД-ЗМ/БСЗД-1	УВТЗ	Устройство  защиты УЗ	УЗО
Эффективность	0,34	0,22	0,5/0,49	0,62	0,8	0,57

 

Как показал  расчет наиболее эффективной защитой  является устройство защиты электродвигателя при неполнофазном режиме, при  перегрузке по току, при перегрузке по температуре и при снижении сопротивления изоляции типа УЗ. Принимаем УЗ-25-44-У2.

 

5.4 Выбор аппаратов  управления электроприводом

 

Для дистанционного управления электроприводом выбираем электромагнитный пускатель. Магнитный пускатель выбирается по номинальному току и номинальному напряжению:

 

 (47)

 (48)

 

Выбираем магнитный  пускатель ПМЛ-21002БР2В исходя из условий:

 

380=380

25>10,8

=380В

=220В

=25А

 

Для управления схемой выбираем пост управления кнопочный  типа ПКЕ-122-2У2. Кнопки имеют электрически несвязанные замыкающие и размыкающие контакты с двойным разрывом. Номинальное напряжение 500В, 50-60Гц переменного и до 220В постоянного тока. Номинальный ток контактов 10А.

В качестве сигнальной арматуры выбираем АЛС-12У2 на напряжение 220В.

 

 

6. Определение показателей разработанного электропривода

 

6.1 Расчет показателй  надежности разработанного электропривода

 

Под показателями надежности понимают количественные характеристики одного или нескольких свойств, составляющие надежность устройства. Показатели надежности восстанавливаемых и невосстанавливаемых устройств различны. Основными показателями безотказности элементов в невосстанавливаемых системах являются: вероятность безотказной работы, интенсивности отказов, средняя наработка до отказа.

Таблица 7 Перечень элементов схемы, условия их эксплуатации, поправочные коэффициенты и параметры надежности

Наименование  и тип элемента	Электродвигатель	Магнитный пускатель		УЗ	Пост кнопочный	Автоматический  выключатель	Предохранитель
Условное обозначение  на схеме	М	КМ контакты	КМ катушка	А	SB	QF	FU
Номинальные параметры (по паспорту)	5,5кВт	25А	220В	25А	220В	63А 380В	6А
Номинальный коэффициент  надежности	64	15	10	10	2,8*2	4,6*3	1
Фактические параметры	4,9 кВт	10,8А	220В	10,8А	220В	10,8А	6А
Коэффициент электрической  нагрузки	0,91	0,6	1	0,76	1	0,76	1
Температура окружающей среды,	15	15	15	15	15	15	15
Поправочный коэффициент		1	1	1	1	1	1
		10	10	10	10	10	10
		0,6	1	0,58	1	1	0,7
		1	0,5	1	1	1	1
Коэффициент надежности с учетом поправочных коэффициентов	384	37,5	125	116	2300	56	96,6
Коэффициент использования  элемента	1	1	0,5	0,5	1	1	1
Результирующий  коэффициент надежности	384	37,5	62,5	58	2300	56	96,6
Количество  элементов	1	1	2	2	1	1	1
	384	37,5	125	116	2300	56	96,6
	0,11	0,011	0,036	0,033	0,66	0,016	0,028
Среднее время  восстанавливания , ч	3,28	1,83	1,83	1,83	1,83	1,83	0,66
	0,36	0,02	0,066	0,06	1,2	0,029	0,018
Примечание