Розробка розімкнутого релейно-контакторного електроприводу

 

 

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ЗАПОРІЗЬКА ДЕРЖАВНА ІНЖЕНЕРНА АКАДЕМІЯ

                                            Кафедра ЕЕМ    

 

 

 

 

 

 

Курсова робота

 

з курсу: «Основи автоматизованого електроприводу»

 

на тему: «Розробка розімкнутого релейно-контакторного електроприводу»

 

 

Варіант № 13

 

 

 

 

 

Виконала:                                                           ст. гр.

                                                      

 

Прийняв:  доцент каф. ЕЕМ

Лохматов А. Г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Запоріжжя,  2014 р.

РЕФЕРАТ

 

Курсовий проект спрямований на розробку розімкнутого електроприводу з релейно-контакторним управлінням. Курсовий проект містить розрахунок потужності і вибір електродвигуна, перевірку обраного електродвигуна по температурному нагріванню і розробку схеми управління електроприводом. Розрахунково-пояснювальна записка до курсового проекту містить 22 сторінки, додаток - 1 креслення на аркуші формату А3.

 

 

 

 

 

 

          КЛЮЧОВІ СЛОВА: електродвигун, асинхронний двигун з короткозамкненим ротором, тахограма, електропривод.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗМІСТ

 

         Вступ                             4

1. Розрахунок потужності і вибір двигуна             5
2. Перевірка обраного двигуна в умовах пуску і перевантаження        10
3. Перевірка двигуна по заданій кількості ввімкнень                                  12
4. Перевірка двигуна по перегріву                                                                  14             
5. Вибір елементів схеми                                                                                 16
6. Опис роботи схеми                                                                                       18

Висновок                                                                                                       20

     Список використаних джерел                                                                     21

     Додаток                                                                                                         22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВСТУП

 

Автоматичне управління електроприводом є основною умовою підвищення продуктивності праці, якості продукції, поліпшення умов праці, раціонального використання електроенергії.

Однією з основних частин кожної електроустановки є апаратура керування і захисту, під якою розуміють електротехнічний пристрій, призначений для управління, захисту електроустановок, контролю різних параметрів, блокувань і т.п. Електричні апарати можна класифікувати за призначенням: комутаційні, пускорегулюючі, захисту, контролю, управління і регулювання; за принципом дії: електромагнітні, напівпровідникові, електротеплові; за способом перемикання ланцюгів: контактні, безконтактні; по роду струму: постійного і змінного струму; за способом управління: апаратура безпосереднього, дистанційного автоматичного управління; величиною робочої напруги: до 1000 і понад 1000 В; способом виконання та захисту від впливу навколишнього середовища і т.п.

До апаратури управління пред'являється ряд загальних вимог, основними з яких є: надійність, безвідмовність в роботі, швидкодія, чутливість, мале власне споживання енергії, невеликі розміри і маса, зручність монтажу та експлуатації, мінімальна потреба у догляді та ін.

Переважне застосування асинхронні машини знаходять у вигляді асинхронного двигуна, який існує у двох конструктивних виконаннях: асинхронний двигун з короткозамкненим ротором і з фазним ротором.

 

 

 

 

 

 

 

 

1. РОЗРАХУНОК ПОТУЖНОСТІ І ВИБІР ДВИГУНА

 

Вибір двигуна в математичному значенні становить задачу синтезу, в результаті рішення якої має бути знайдений такий двигун, який забезпечує заданий технологічний цикл робочого механізму, відповідає умовам навколишнього середовища і компонуванню з механізмом робочої машини і при цьому матиме нормативний нагрів.

Вибір двигуна проводиться звичайно в такій послідовності:

1 ) розрахунок потужності і попередній вибір двигуна;

2 ) перевірка обраного двигуна  за умовами пуску і перевантаження;

3 ) перевірка обраного двигуна по нагріванню.

Основою для розрахунку потужності і вибору двигуна є навантажувальна діаграма і діаграма швидкості ( тахограма ) механізму (рис. 1, 2 ).

Представлені тахограма і навантажувальна діаграма відповідають циклічному режиму роботи механізму з постійною швидкістю на інтервалах роботи, як у прямому напрямку обертання, так і за зворотнього напрямку.

Вихідні дані:

 

  t1 = 4 c;   t5 = 2,5 c;   nм ном = 50 об/мин

t2 = 60 c;   t6 = 120 c;    M0 (-M0) = 0,6 кН*м;

t3 = 1 c;   t7 = 3 c;   M1 = 1,5 кН*м;

t4 = 35 c;   t8 = 60 c;   М2 = -2 кН*м;

JM = 2000 кг*м2;

Пуск в функції – Т (часу).

 

  Еквівалентна потужність механізму:

    

де n - кількість ділянок роботи механізму в межах циклу тахограми;

tрі - тривалість і-ої ділянки роботи, с;

tрΣ - сумарний час роботи протягом  циклу, с;

Ммі - значення моментів механізму на ділянках, Н•м; 

 

wмi=pni /30 – значення кутової швидкості механізму на і-ій ділянці, с-1. Значення швидкості на ділянках пуску і гальмування дорівнює середньому значенню швидкості між значенням швидкостей на попередньому і наступному ділянках тахограми:

 

    Еквівалентна потужність двигуна:

                              

   

 

де Кз - коефіцієнт запасу, який враховує динамічні навантаження.

Приймаємо Кз=1,16.

  Фактична тривалість включення двигуна дозволяє визначити режим роботи двигуна:

    

Значення 10% <ПВФ <80% при часі tц <10 хв відповідає повторно короткочасному режиму роботи (ПКР).

 

 

Для двигунів з ПКР для розрахунку еквівалентна потужність перераховується до найближчої номінальної тривалості включення ПВном, яка складає 60%:

Процедура попереднього розрахунку потужності завершується вибором двигуна найближчої більшої потужності за каталогом (довідником) - 4АС180М8У3 з наступними даними:

• Рном=14 кВт;
• Ковзання s=7%;
• nном=700 об/хв;
• КПД – 83,5%;
• cos =0,83;
• n0=750 об/хв;
• ;
• ;
• ;
• Момент інерції кг×м2.

Для більш точного розрахунку потужності двигуна враховують динамічні режими його роботи у складі приводу механізму. При цьому спочатку моменти опору і моменти інерції приводяться до валу двигуна. Для цього необхідно визначити передаточне число приводу:

,

де wд ном, wм ном - номінальна кутова швидкість двигуна і механізму, відповідно.

 

Приведений до валу двигуна момент опору механізму (без урахування ККД передачі) визначається на кожній ділянці навантажувальної діаграми за виразом:

  Приведений до вала двигуна момент інерції приводу:

   

де Jд - момент інерції ротора двигуна, кг·м2;

   Jм - момент інерції механизму.

 

 

 

 

 

 

 

2. ПЕРЕВІРКА ОБРАНОГО ДВИГУНА В УМОВАХ ПУСКУ І ПЕРЕВАНТАЖЕННЯ

 

Для початкової перевірки відповідності обраного двигуна заданим режимом роботи необхідно визначити середні пускові Мпср та середні гальмувальні моменти Мгср, які забезпечують розгін двигуна до швидкості nном за час t1 і до швидкості    (-nном) за час t5, а також гальмування за час t3 і t7:

 

 

Отримання позитивного значення Мгср1 або Мгср2 значить, що для забезпечення заданого часу гальмування на даному інтервалі необхідне застосування електродинамічного гальмування.

Придатність обраного двигуна визначається за умови, що його середній пусковий момент

(де  , - каталожні дані двигуна) дорівнює або перевищує найбільший з потрібних пускових моментів.

 

Додатково двигун повинен бути перевірений за пусковим моментом:

Перевірка за пусковим моментом:

, то за пусковим моментом двигун підходить.

та за максимальним моментом:

Перевірка за максимальним моментом:

, то за максимальним моментом двигун підходить.

де Ммном –  найбільше значення моменту механізму на інтервалах роботи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ПЕРЕВІРКА ДВИГУНА ПО ЗАДАНІЙ КІЛЬКОСТІ ВВІМКНЕНЬ

    

  Допустима для АДКР кількість циклів за годину для двигуна з незалежною вентиляцією при заданій формі навантажувальної діаграми визначається за формулою:

 

де ΔРном, ΔР – номінальні витрати потужності двигуна і витрати при роботі з постійною потужністю згідно з навантажувальною діаграмою (на інтервалах t2, t6), відповідно:

wм ном=p×nном/30=3,14×50/30=5,23 с-1;

Р2= М1×wм ном =1,5×5,23=7,845 кВт – при прямому обертанні;

  Р2= М2×wм ном =2×5,23=10,46 КВт – при зворотньому обертанні.

 

При різних значеннях Р2 для прямого і зворотнього обертання при розрахунку ΔР слід використовувати середнє арифметичне значення Р2:

Р2=(7,845+10,46)/2=9,15  кВт;

де  DАП , DАГ – витрати енергії при пуску і гальмуванні, відповідно:

 

 

де w0 – кутова швидкість ідеального ХХ обраного двигуна:

 

Враховуючи, що витрати енергії при пуску в прямому напрямку DАппр і в зворотному - DАпоб, не рівні, то для підстановки в формулу слід використовувати середньоарифметичне значення DАп :

DАп=(

+ )/2=76135,009 Дж;

 

 Для підстановки в формулу слід в якості DАГ підставляти середнє арифметичне значення DАГ  з двох значень DАГпр або DАГзв, обчислених за формулами для інтервалів гальмування при прямому і зворотньому напрямках обертання відповідно:

DАГ=(60815,597+53606,468)/2=57211,033 Дж;

Якщо обчислене значення hдоп перевищує задане тахограмою значення hм- число циклів роботи за 1год:

            

не менш ніж в К=1,2-1,3 рази (К – коефіцієнт запасу), тоді, відповідно, обраний АДКР допускає задану частоту включень.

21,059 16,392, значить двигун пройшов перевірку допустимості заданої кількості включень.

 

4. ПЕРЕВІРКА ДВИГУНА ПО ПЕРЕГРІВУ

 

 DАП, DАГ – витрати енергії при пуску і гальмуванні, відповідно. Остаточна перевірка двигуна за припущеним нагрівом визначається порівнянням його номінального моменту (Мном) з еквівалентним моментом приводу , перерахованим до стандартного режиму= .

 

  Для повторно-короткочасного режиму:

 

В формулах значення Меп визначають з урахуванням наведених до валу двигуна моментів опору відповідно і динамічних моментів, визначених за формулами, що діють в перехідних режимах роботи приводу.

 

Відповідно спочатку знаходяться наведені моменти приводу на ділянках роботи:

На ділянці t1: M1еп=Mп ср1= 234,34 Н×м;

На ділянці t2: M2еп=Mс2 = 107,143 Н×м;

На ділянці t3: M3еп=-MГср1= - 723,076 Н×м;

На ділянці t4: M4еп=0 Н×м;

На ділянці t5: M5еп=Mп ср2= 349,23 Н×м;

На ділянці t6: M6еп=Mс6 = 142,857 Н×м;

На ділянці t7: M7еп=-MГ ср2= - 212,454 Н×м;