Електропривід сільськогосподарських машин

Вступ

Курс «Електропривід с. г. машин агрегатів та потокових ліній» є одним із завершальних у підготовці інженерії електриків с. г. всіх спеціальностей.

В сучасний період у с. г. виробництві експлуатується більш ніж 300 типів робочих машин та агрегатів з електричним приводом і майже кожна з них має свої відмінності в провідних характеристиках, режимах роботи, схемах керування.

Викладання матеріалу за галузевим принципом (рослинництво, тваринництво, підсобні підприємства та ін.) неодмінно призведе до повторень, оскільки окремі типи машин, наприклад, вентилятори, насоси, транспортні засоби можуть застосовуватися у декількох галузях.

Тому автори виклали курс так, що окремі розділи висвітлюють ряд машин і механізмів із подібними привідними характеристиками, характером навантаження, засобом керування. На основі цього стало можливим у невеликому обсязі підручника висвітлити загальні питання їх електроприводу та автоматизації і звести розгляд численних схем керування до обмеженої кількості прикладів, які ілюструють як основні загальні питання, тип і особливості конкретних машин.

Тут наведено відомості новітніх електроустановок, що впроваджені у виробництво, рекомендовані до впровадження в найближчі роки.

1. Опис роботи функціональної схеми установки

Для роботи доїльних апаратів необхідний вакуум, який одержують за допомогою вакуумних насосів. Сучасні доїльні установки комплектуються ротаційними вакуумними насосами УВУ — 60/45.

Ротаційний лопатевий вакуум-насос (мал. 1) складається з ребристого чавунного корпуса 3, ротора 1 з текстолітовими лопатками 2, задньої та передньої ребристих кришок.

Рис. 1. Технологічна схема вакуумної установки:

1 — ротор вакуум-насоса; 2 — лопатки; 3 — корпус; 4 — вакуум-регулятор; 5 — вакуумметр; 6 — вакуум-балон; 7 — вакуум-провід; 8 — вихлопний пристрій Чотири текстолітові лопатки розміщені радіально в позах ротора і при його обертанні під дією від центрової сили притискаються до внутрішньої поверхні циліндричного корпусу. В наслідок ексцентричного розміщення ротора об'єм простору між кожною парою лопаток змінюється. З одного боку відбувається всмоктування повітря з трубопроводу, з іншого стискання і викидання його в атмосферу.

Таким чином, вакуум-насос перетворює механічну енергію на потенціальну енергію тиску (з від'ємним знаком), яка потім перетворюється в кінематичну енергію всмоктування молока з вимені і транспортування його до місця приймання та очищення.

До складу вакуумної установки входить також вакуум-регулятор 4, вакуумметр 5, вакуум-балон 6, та вакуум-провід 7.

Вакуум-насос з'єднується з електродвигуном за допомогою клинопасової передачі.

2. Розрахунок і побудова механічної характеристики робочої машини

Мс = Мо + (Мс.ном — Мо)()

Мо — момент опору, який не залежить від швидкості обертання робочого органа.

Мсном — момент опору номінальній частоті обертання робочого органа х — показник степеня, х — 2, 1

Wн.р.о. =; ? = 3,14; пн. р.о = 1320 ^об/_хв

Wн.р.о. = = 138,2

Мс.ном = = 138,2; Рвст.уст = 3 кВт = 3000 Вт

Мс.ном = = 21,7

Мс.поч = Мо = 0,1 * Мс.ном = 0,1 * 21,7 = 2,17

Тепер знаходимо 10 конкретних точок для побудови механічної характеристики робочої машини

М_С1 = 2,17 + (21,7 — 2,17)()^2,1 = 2,2 Н. М

М_С2 = 2,17 + (21,7 — 2,17)()^2,1 = 2,5 Н. М

М _С3 = 2,17 + (21,7 — 2,17)()^2,1 = 3,7 Н. М

М_С4 = 2,17 + (21,7 — 2,17)()^2,1 = 4,9 Н. М

М_С5 = 2,17 + (21,7 — 2,17)()^2,1 = 8,2 Н. М

М_С6 = 2,17 + (21,7 — 2,17)()^2,1 = 9,9 Н. М

М_С7 = 2,17 + (21,7 — 2,17)()^2,1 = 11,9 Н. М

М_С8 = 2,17 + (21,7 — 2,17)()^2,1 = 14,2 Н. М

М_С9 = 2,17+ (21,7 — 2,17)()^2,1 = 16,7 Н. М

М_С10 = 2,17 + (21,7 — 2,17)()^2,1 = 21,6 Н. М Складаємо таблицю

Механічна характеристика робочої машини

3. Розрахунок і вибір електродвигуна

а) Потужність електродвигуна Р, Вт, для привода ротаційного вакуум-насоса визначається за формулою:

Р =, де

Qн — подача насоса, м³/с;

Нн — вакуум, який розвиває насос, Па;

п_н — коефіцієнт корисної дії передачі;

?н — коефіцієнт корисної дії вакуум-насоса;

Qн = 45 ^м3/_год = 0,0125 ^м3/_с

Р === 3,4 кВт б) Вибираємо двигун АИР 100 < 4, з ступенем захисту ІР 54 та категорією розміщення ІМ 2011

Двигун має такі характеристики:

Рн = 4 кВт; п_н = 1410 ^ОБ/_ХВ; Ін = 8,5 А; ККД = 85%; cos ? = 0, 84;

= 0,2; =1,6; = 2,2; =70; n_н = 1500 ^ОБ/_ХВ

4. Розрахунок і побудова механічної характеристики електродвигуна

1. Визначаємо Мн за формулою:

Мн = 9550 = 9550 = 27,1

2. Визначаємо Мах за формою:

Ммах = Мн * 2,2 = 27,1 * 2,2 = 60

3. Визначаємо Мін за формою:

Ммін = Мн * 1,6 = 27,1 * 1,6 = 43,4

4. Визначаємо Мпуск за формою:

Мпуск = Мн * 2,0 = 27,1 * 2,0 = 54,2

5. Визначаємо Мк' за формою:

Мк' = Ммах * Мн = 60 * 27,1 = 1626

6. Визначаємо номінальне ковзання:

Sн = = = 0,06

7. Визначити критичне ковзання:

Sк = = = ==0,6

Sмін приймаємо 0,8

M = =

q = =

M₁ =

M₂ =

M₃ =

M₄ =

M₅ =

По контрольних точках будуємо механічну характеристику електродвигуна

5. Визначити потужності, споживаної електродвигуном з електромережі

1. Визначаємо активну потужність споживану двигуном з електричної мережі

Рспож =; кВт, де Рн — номінальна потужність двигуна, кВт;

Кз — коефіцієнт завантаження двигуна дорівнює 0,8;

?_н — номінальний ККД двигуна

Рспож = = 3,76 кВт

2. Визначити реактивну потужність, яку споживає двигун

Qспож = Рспож * tq ?, кВт, де

Qспож = Рспож * tq ?, кВар, де

? — кут зсуву між напругою і струмом (соs? ->? -> tq ?)

84 соs? =0;? =32,86; tq? = 0,65

Qспож = 3,76 * 0,65 = 2,44 кВар

3. Визначаємо повну потужність

S = кВ*А

6. Розробка схеми керування установкою

Схемою керування для вакуум-насоса УВУ 60/45 буде прямий пуск електродвигуна.

Схема буде працювати так: при замикані кнопки SВ2 струм подається на катушку КМ1, в катушці виникає електромагнітна сила і вона втягує якір. Таким чином контакти КМ1:2 замикаються і струм подається на двигун. Після відпускання кнопки SВ2 струм продовжує текти через додатковий контакт КМ1:2. Для захисту від ненормальних режимів в схемі передбачено теплове реле КК. Теплове реле працює по принципу біметалевої пластинки. При короткому замикані або перекосі фаз, температура збільшується, біметалева пластина деформується і тим самим розмикає контакт КК1:1 і знеструмлюється двигун.

Для зупинки двигуна в схемі передбачена розмикаюча кнопка SВ1. При її розмиканні знеструмлюється катушка КМ, розмикається контакт КМ1:1 і двигун знеструмлюється.

Схема керування установкою установка механічний електродвигун керування потужність

7. Вибір пускозахисної апаратури

1. Автоматичний вимикач — QF

2. Магнітний пускач — КМ1

3. Кнопковий пост — SВ1, SВ2

4. Теплове реле — КК

1. Вибираємо автоматичний вимикач QF марки АЕ 20.

Вибираємо по умовах

И_нав ? И_мер 380 ? 380

І_н.ав ? 1,1 (І_н1 +І_н2 +І_н3) 10,5 ? 1,1 * 8,5 =9,35 А

І_Т.р ? 1,1 (І_н1 +І_н2 +І_н3) 10 ? 9,35

І_н.ав ? І_т.р І_{пуск. двиг} = І_н * К_і = 8,5 * 2 = 1,7

І_{неспр.раз} ? І_к.з І_{неспр.ер} =1,25 * І_{пуск. двиг} = 1,25 * 1,7 = 21,25

І_{неспр.ер} = 1,25 (І_пуск1 + І_пуск2 + І_пуск3)

І_к.з = 1,2 * І_н.двиг = 1,2 * 8,5 = 102

І_к.з = 12 * І_н.двиг 21,25 ? 102

Остаточно вибираємо автоматичний вимикач серії АЕ 20 — 46 М-200−54УЗ

2. Вибираємо магнітний пускач

И_н.м.п ? И_мер. 380 ? 380

І_н.м.п ? І_н.дв 10 ? 8,5

6 * І_н.м.п ? І_пуск 640 = 240 ? 102

И_п.ком = И_{кола.кер} 220 = 220

Остаточно вибираємо магнітний пускач ПМЛ 1200 СУЗВ

4. Вибираємо кнопковий пост SВ за умовами

И_н.к ? И_р 220 В ? 220 В

И_н.к ? І_р 2А ? 0,38 А

І_р =

де И_н.к — номінальна напруга кнопки

І_н.к — номінальний струм кнопки

І_р — розрахунковий струм кнопки

S_ном — потужність, яку споживає котушка під час вмикання і яку 14−04 вибирають по величині магнітного пускача Вибираємо кнопковий пост ПКЕ 722−293

5. Вибираємо теплове реле КК

1) вибираємо марку, яка відповідає електромагнітному пускачу — РТЛ

2) вибираємо по умовах

І_{неспр.m.р} ? І_н.дв 10 ? 8,5 A

Остаточно вибираємо РТЛ -1014−04

8. Вибір силової проводки

Вибирають вид електропроводи, марку та спосіб прокладання в залежності від умов навколишнього середовища, характеристики та режиму електроприймачів, вимог техніки безпеки та протипожежної безпеки.

Від довговічності і надійності електропроводок залежить безперебійність роботи електроспоживачів, безпека людей і тварин.

Вид електропроводки, марку та спосіб прокладання проводу або кабелі вибирають залежно від призначення цінності та архітектурних особливостей будівлі умов навколишнього середовища, характеристики режиму роботи електроприймачів, вимог техніки безпеки тощо.

Ізоляція проводів і кабелів в усіх випадках повинна відповідати номінальній напрузі електроустановки, а захисні оболонки активності навколишнього середовища та способу прокладання.

В с. г. установках здебільшого використовують проводи і кабелі з алюмінієвими жилами перерізу 2,5 мм² та вище. При цьому, як правило, треба застосовувати такі види електропроводок, які потребують стальних труб, електропроводу в стальних трубах застосовують лише тоді, коли за умовами зовнішнього середовища або місця прокладання, інша проводка недопустима або недоцільна.

Площу поперечного перерізу струмоведучих жил проводу або кабелі в кожному випадку треба вибирати так, щоб тривало допустимий для нього за нагріванням, струм навантаження Ідоп був не меншим максимального тривалого робочого електричного кола Імах.р тобто Ідоп? Іmах.р,

Для установки вакуум-насоса відповідають вологі приміщення з несталим та важко сталим приміщенням.

АВРБГ — кабель з алюмінієвими жилами, гумовою ізоляцією полівінілхлоридній оболонці, захисне покриття типу БГ.

Застосовують для прокладання в приміщеннях, каналах, тунелях, якщо кабель не зазнає значних розтягувальних зусиль, кількість жил — 3, площа поперечного перерізу 2,5 мм².

Вибираємо за умовою Ідоп? Ін 19? 8,5А Остаточно вибираємо АВРБГ (3×2,5).

9. Вибір комплексного пристрою керування

Вибираємо комплексний пристрій керування по кількості живлячих фідерів (груп).

Для установки УВУ 60/45, в якій шість живлячих фідерів нам підходить по цій умові розподільчий пункт марки ПР 11−71 192 УЗ.

Розподільчі пункти ПР-11 призначені для розподілу електроенергії захисту електрообладнання напругою 220 В постійного струму від коротких замикань і перевантажень, а також нечітких комутацій і пусків асинхронних електродвигунів.

10. Перелік вибраного електрообладнання

11. Міроприємства по охороні праці

1) При роботі пересувних електрифікованих машин з кабельним живленням стежить за тим, щоб не натягувався кабель, а також не наїхали на нього машини. Переміщаючи машини на нове місце для роботи, живильний кабель чи провід від'єднують, щоб запобігти його обриву, пошкоджені ізоляції та обриву заземлюючого провідника, якщо електродвигун знаходиться на відстані понад 5 м від механізму який він приводить у рух, або вони розміщені в різних приміщеннях, треба передбачити можливість його зупинки кнопкою або іншим пристроєм біля механізму. Для приєднання пересувних електродвигунів до повітряної мережі напругою 380/220 В можна застосовувати контакти, які накладають на проводи ізоляційними штангами. Конструкція контактів повинна забезпечувати безпечне проведення робіт, кількість їх накладання та зміщення, а також надійний електричний контакт, наявність накладних контактів не вимагає необхідності встановлення вимикача біля електродвигуна.

2) Підключати кілька машин до одного рубильника або вимикача, розміщеного на опорі забороняється. Пересувні електроустановки, які використовуються сезонно, в інший період року відключають від електромережі.

3) До обладнання електроустановок на зерноочисних пунктах допускаються особи з кваліфікаційною групою з електробезпеки не нижче III.

До електротехнічного персоналу, який має групу з електробезпеки II—V вв.ключно пред’являють вимоги:

Осіб що не досягли 18-річного віку, неможна допускати до робіт в електроустановках, працівники не повинні мати каліцтва і хвороб, які заважали роботі і після відповідної теоретичної і практичної підготовки, вони повинні пройти перевірку знань і отримати посвідчення на допуск в електроустановках.

Стан здоров’я персоналу визначають під час медичного огляду на роботу та періодично так, персонал який обслуговує діючі електроустановки проходять періодичний медичний огляд раз у два роки.

Результати огляду заносять в особисті картки працівників.

Перед призначенням на самостійну роботу, пов’язану з електроустановками, а також при перервах у роботі більше одного року персонал повинен пройти навчання на новому місці роботи.

4) При експлуатації електрообладнання потрібно застосовувати спеціальні засоби, що захищають людей від ураження електрострумом та дії електричної дуги або електромагнітного поля. До електрозахисних засобів ізолюючі читальні прилади для ремонтних робіт, що виконують під напругою понад 1000 В, слюсарно-монтажний інструмент з ізолюючими рукоятками діелектричні рукавиці, боти, калоші, килимки, ізолюючі підставки, переносні заземлювачі, огороджувальні пристрої та діелектричні ковпаки плакати й знаки безпеки.

Крім того, використовують також захисні окуляри, каски, протигази, рукавиці, запобіжні монтерські пояси та страхувальні канати.

5) Основними заходами запобігання пожежам в електроустановках є правильне вмонтовування, монтаж і експлуатація електрообладнання та електропроводки.

Небезпека виникнення пожежі, в електроустановках виникає в разі неправильного вибору марок проводів, способу їх прокладання та монтажу, відстань від трубопроводів до проводів що їх перетинають повинні бути не менше 50 мм, а якщо трубо провід з гарячою рідиною 100 мм. У місцях проходження не занижених ізольованих проводів через стіни використовують ізоляційні напівтверді трубки, які закінчуються збоку сухих приміщень ізолюючими втулками, а збоку вогких — лійками, які заливають компазидом, при нагріванні вище допустимих температур ізоляції матеріали можуть, загорітися. Електромашини найчастіше перегріваються при перевантажені, порушені вентиляції, роботі на двох фазах, недостатньому контакті у з'єднані обмотки іскрині у щитковому апараті при виборі електрообладнанні для роботи в пожежонебезпечних зонах необхідно враховувати умови навколишнього середовища.

12. Пропозиції по енергозбереженню при експлуатації електроприводу

Втрати енергії у розподільчих мережах та трансформаторах залежить від коефіцієнта реактивної потужності, якщо визначається як відношення реактивної потужності до активної величини цього коефіцієнта треба зменшити і в ідеальному випадку він дорівнює нулю.

Зменшити споживання реактивної потужності можна:

— забезпечення нормального завантаження електродвигуна;

— забезпечення тривалості роботи електроприймачів на холостому ході за рахунок впорядкування технологічних процесів холостого ходу;

— застосування синхронних двигунів замість асинхронного, це можливо за умовами технологічного процесу.

Висновок

Працюючи над цією роботою я поглибив свої знання. А також набув практичних навичок по розрахунку і побудові механічної характеристики робочої машини, розрахунку і вибору електродвигуна, розрахунку і побудові механічної характеристики електродвигуна, визначення потужність споживана електричним двигуном з електромережі.

Також я навчився розробляти схему керування установкою, розрахувати і вибрати елементи схеми, вибирати силову проводку, вибрати комплексний пристрій керування, робити перелік вибраного електрообладнання. В цій роботі я ознайомився з міроприємством по охороні праці.

Завдяки цій роботі я повторив і закріпив знання з електричного приводу сільськогосподарських машин.

Список використаної літератури

1. Кудрявцев Н. Ф., Калинин Н. А., Карасенко В. А. Електрооборудованье и автоматизация с. х агрегатов и установок. — М., 1988.

2. Марченко А. С. Справочник по механизации и животноводства и птицеводстве. — К.: Ворожай, 1990.

3. Фолянков А. А. Електропривод с.х. машин, агрегатов и поточних линий. — М.: Колос.

4. Олійник В.С., Галідун Д.М., Гончар В. Ф. Довідник сільського електрика.

5. Марченко О. С., Лавриненко Ю. М., Савченко П.І., Жулай Є.Л Механізація та автоматизація у тваринництві і птахівництві.

6. Гончар В. Ф., Тищенко М. П. Електрообладнання і автоматизація с.г. агрегатів і установок. Курсове та дипломне проектування. — К.: Вища школа, 1985.

7. Гончар В. Ф. Електроустаткування та автоматизація с.г. агрегатів і установок. Курсові та дипломні проектування. — К.: Вища школа, 1995.

8. Електропривід с. г машин, агрегатів та потокових ліній/ За ред. Є.Л Жулая. — К.: Вища школа, 2001.

9. Чміль А.І. Електробезпека в с.г. — К.: Урожай, 1989.