Расчет и выбор электроприводов установки металлоуловителя

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

РАСЧЕТ И ВЫБОР ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ УСТАНОВКИ — МЕТАЛЛОУЛОВИТЕЛЯ

Введение

Современная автоматизация производства невозможна без использования электрических двигателей и средств управления ими или, точнее, без применения электрического привода. Использование автоматизированного и автоматического электропривода позволяет повышать производительность труда.

Практически все предприятия в своем производстве имеют хотя бы небольшие и незначительные электропривода, предназначенные для решения различных задач (начиная от подъема некоторого груза или системы вентиляции, заканчивая большим производством, в котором связаны множество компонентов).

Современные предприятия представляют собой промышленные комплексы с большим потреблением электрической энергии. Следовательно, рациональное использование электроэнергии может быть обеспечено только при правильном выборе электрооборудования и грамотной его эксплуатации.

Каждый из электроприводов требует тщательный подход для определения электродвигателя, который обеспечит требуемые особенности, аппаратуры защиты и управления. При этом необходимо рассчитать и выбрать электродвигатель, подобрать аппаратуру защиты и управления, рассчитать и выбрать провода и кабеля.

1 Расчет и выбор типа электродвигателя производственной установки

1. 1 Расчет мощности и выбор электродвигателя привода ленточного конвейера

М1 — электродвигатель привода ленточного транспортера асинхронный Зх-фазный к.з.р., нереверсивный.

Мощность электродвигатель для привода ленточного транспортера рассчитывается по формуле:

(2. 1)

электродвигатель металлоуловитель ленточный конвейер

где Q — подача транспортера, м3/ч;

L — длина транспортера, м;

— опытный коэффициент;

K3 — коэффициент запаса;

— КПД передачи.

Выбираем двигатель основного исполнения, т.к. у электродвигателя маленькая мощность и использование электродвигателя специального исполнения было бы не целесообразно. Номинальная частота вращения 1500 об/мин. Степень защиты IP44.

Таблица 1 — Технические и пусковые данные двигателя 4АА50А4У3

Тип двигателя

P, кВт

, %

cos

iп

4АА50А4У3

0. 06

40. 0

0. 41

2. 5

Подставляя значения в формулу (2. 2), получаем:

; (2. 2)

;

; (2. 3)

;

.

1.2 Расчет мощности и выбор электродвигателя привода подвижной траверсы электромагнитной плиты

М2 — электродвигатель привода подвижной траверсы плиты, асинхронный Зх-фазный с к.з.р., реверсивный.

Мощность электродвигателя привода подвижной траверсы плиты рассчитывается по формуле:

(2,3)

где — коэффициент, учитывающий трение реборд колес о рельсы;

— максимальная масса траверсы, Н;

— коэффициент трения скольжения;

— коэффициент трения качения;

— радиус шейки оси колеса, м;

— радиус колеса, м;

— скорость перемещения, м/с

— КПД механизма передвижения.

Выбираем двигатель основного исполнения, т.к. у электродвигателя маленькая мощность и использование электродвигателя специального исполнения было бы не целесообразно. Номинальная частота вращения 1500 об/мин. Степень защиты IP44.

Таблица 2 — Технические и пусковые данные двигателя 4АА63В4У3

Тип двигателя

P, кВт

, %

Cos

iп

4А100S4У3

3. 0

82. 0

0. 83

6. 0

; (2. 2)

; (2. 3)

.

2. Разработка принципиальной схемы управления электроприводами

Принципиальная схема управления (рисунок № 5) обеспечивает:

— дистанционное управление электроприводами;

— наличие двух режимов работы установки: 1 режим — рабочий режим (режим очистки сыпучей смеси), 2 режим — режим наладки;

— пуск привода транспортёра М1 в 1 режиме только при нахождении электромагнитной плиты (траверсы) в рабочей позиции и наличии напряжения питания на электромагнитной плите;

— возможность установки плиты в рабочее положение в случае её нахождения в каком-либо другом пространственном положении в обоих режимах;

останов привода транспортёра в 1 режиме по истечении времени? t1 (время одного цикла очистки) после дистанционного включения оператором при первом цикле очистки;

— автоматическое включение и перемещения траверсы в зону сброса металлических деталей по истечении времени? t1 по циклу: ход в зону сброса металла, останов в крайней точке зоны сброса в функции пути (контроль по положению) на время? t2, возврат в рабочее положение (нахождение над конвейером) с контролем в функции пути (положения);

— повторное автоматическое включение привода М1 при выполнении условия, изложенного в пункте 3;

— автоматическое включение напряжения питания плиты при нахождении (достижении) исходного рабочего положения при работе в 1 режиме;

— автоматическое отключение напряжения питания с электромагнитной плиты при достижении траверсы крайней точки зоны сброса при работе в 1 режиме;

— возможность независимой работы электроприводов во 2 режиме со снятием действия всех электрических блокировок;

— звуковая сигнализация минимального значения величины питающего напряжения электромагнитной плиты;

— световая сигнализация включенного состояния силового электрооборудования;

— наличие соответствующих электрических защит электроприводов и схемы управления в соответствии с режимами и условиями работы электрооборудования;

наличие защит и блокировок, обеспечивающих безопасные условия работы персонала и технологического оборудования;

— предусмотреть АВР (автоматическое включение резерва) при выходе из строя основного источника питания электромагнитной плиты;

— световая и звуковая сигнализация включения АВР.

Силовая схема

Рисунок 1 — Главные цепи электроприводов

М1 — электродвигатель привода ленточного транспортера

Рн=0. 06 кВт

n=1500 об/мин.

QF1 — автоматический выключатель.

М2 — электродвигатель привода масляной станции

Рн=3 кВт

n=1500 об/мин.

QF2 — автоматический выключатель.

YB — плита электромагнитная.

Рн=1 кВт

QF3 — автоматический выключатель.

Рисунок 2 — Цепи управления и сигнализации

Схема управления

Рисунок 3 — Схема управления АВР

3. Расчет и обоснование выбора аппаратуры

3.1 Расчет и обоснование выбора аппаратуры управления электрическими цепями

Выбор магнитных пускателей

Магнитные пускатели выбираются из условия

,

где — номинальный ток пускателя,

— длительный рабочий ток электроустановки.

Пускатели электромагнитные серии ПМЛ предназначены для дистанционного пуска непосредственным подключением к сети, остановки и реверсировании трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

Таблица 3 — Пускатели серии ПМЛ

380 В

IP00

Тип

Величина пускателя

Номинальный ток пускателя, А

Номинальный рабочий ток, А, при напряжении и степени защиты

KM1

ПМЛ-1100

1

10

10

KM2

ПМЛ-4103

2

63

63

KM3

ПМЛ-4103

2

63

63

КМ4

ПМЛ-1100

1

10

10

КМ5

ПМЛ-4103

2

63

63

КМ6

ПМЛ-4103

2

63

63

Выбор промежуточных реле

Промежуточные реле серии РПЛ применяются в схемах управления электроприводами при напряжении до 660 В переменного тока частотой 50, 60 Гц:

Таблица 4 — Промежуточные реле серии РПЛ

Тип

Uн, В

Число замыкающих контактов

Число размыкающих контактов

KL1

РПЛ-1−2-1 О4-А

220

2

1

KL1

РПЛ-1−2-1 О4-А

220

2

1

Выбор реле времени

Реле времени ВЛ-40 для периодического включения и отключения электрических цепей с определенными, предварительно установленными длительностями включенного (импульс) и отключенного (пауза) состояний.

Таблица 5 — Реле времени ВЛ-40

Обозначение

Род тока

Uн, В

Iн, А

Частота коммутаций, 1/ч

Импульс, с

Пауза, с

КТ1−4

переменный

220

5

500

3

10

КТ1−4

переменный

220

5

500

3

10

Выбор выключателей путевых

Выключатели путевые серии ВП63 предназначены для коммутации электрических цепей управления переменного тока частоты 50 и 60 Гц напряжением до 380 В и постоянного тока напряжением до 220 В под воздействием управляющих упоров (кулачков) в определённых точках пути контролируемого объекта.

Таблица 6 — Выключатели путевые серии ВП63

Тип

Uном, В

Iном, А

Рабочий ход, мм

Усилие срабатывания, Н

SQ1 — SQ4

ВП63−1 011 117−100УХЛ33

220

1,0

2,2

4,5

Выбор кнопок управления

Выключатели кнопочные серии КЕ предназначены для коммутации электрических цепей управления переменного напряжения до 660 В частоты 50 и 60 Гц.

Таблица 7 — Выключатели кнопочные серии КЕ

Тип

Uн, В

Управляющий элемент

Степень защиты

Контактный элемент

замыкающих

размыкающих

SB1

КЕ021УЗ

220

Толкатель грибовидный

IP40

1

1

SB2

КЕ011У3

220

Толкатель цилиндрический

IP40

2

_

SB3

КЕ021УЗ

220

Толкатель грибовидный

IP40

1

1

SB4

SB5

SB6

КЕ011УЗ

Толкатель цилиндрический

2

-

SB7

SB8

3.2 Расчет и обоснование выбора аппаратуры защиты

Выбор автоматического выключателя

Выключатели серии ВА предназначены для проведения тока в нормальном режиме, для защиты электрических цепей и электродвигателей при токах короткого замыкания, перегрузках и недопустимых снижений напряжения (нулевая защита), а также для нечастых (не более 30 в час с интервалом не менее 2 мин) включений и отключений электрической цепи.

Определение тока уставки электромагнитного расцепителя

(4. 1)

где — пусковой ток двигателя,

(1,5−1,8) — коэффициент, учитывающий условия пуска. Меньший берём, если нормальные условия пуска, больший, если тяжёлые условия пуска.

QF1:

QF2:

QF3:

Определение тока уставки теплового расцепителя

(4. 2)

где — номинальный ток двигателя,

— коэффициент, учитывающий температурные условия работы электродвигателя (предполагается, что установка будет работать при)

(4. 3)

QF1:

QF2:

QF3:

Таблица 8 — Выключатели серии ВА

Автомат

Тип выключателя

Iн, А

авт. выкл.

Iн, А

Uн, В

, А

, А

QF1

ВА52Г-25−34−0010-Р-00УХЛ

0. 56

380

2. 1

0. 5

QF2

ВА52Г-25−34−0010-Р-00УХЛ

8. 5

380

76. 5

1. 25

QF3

ВА52Г-25−34−0010-Р-00УХЛ

0. 74

380

4. 44

0. 66

Выбор предохранителей

Предохранители предназначены для защиты от коротких замыканий.

,

где — номинальный ток предохранителя,

— номинальный ток плавкой вставки.

Для защиты электроприёмников или участков электросети, которые имеют небольшие пусковые токи, за расчётные токи плавких вставок принимают номинальные токи этих электроприёмников или расчётные токи элекетросети.

Для предохранителей FU1, FU2, FU3, FU4, FU7:

(4. 4)

По формуле (4. 4):

FU1: FU11:

FU2: FU12:

FU3: FU13:

FU4: FU14:

FU5: FU15:

FU6: FU16:

FU7: FU17:

FU8: FU18:

FU9: FU19:

FU10:

Таблица 9 — Характеристики предохранителей

Тип

Iном, А

Uном, В

Iвст, А

Конструктивное исполнение

FU1 — FU19

НПН-15

15

500

15

Патрон неразборный с наполнителем

Выбираем предохранитель (FU) для защиты цепи управления электропривода. Для выбора плавкой вставки предохранителя необходимо рассчитать номинальный ток, потребляемый схемой управления, который равен сумме токов, потребляемых каждым элементом схемы:

(4. 6)

где Iпотр.л.  — ток потребляемый одной лампой сигнализации

Составим таблицу потребителей (реле) цепи управления при номинальном напряжении ~220 В.

Таблица 10 — Потребители тока цепи управления

Реле

KM1

KM2

KМ3

KL1

KL2

KT1

KT2

Iкатушки, А

0,14

0,14

0,14

0,05

0,05

0,05

0,05

Максимальный ток цепи управления:

Расчет тока плавкой вставки предохранителя:

(4. 7)

Таблица 11 — Характеристика предохранителя FU9

Тип

Iн, А

Uн, В

Номинальный ток плавкой вставки, А

Конструктивное исполнение

FU9

НПН-15

15

220

15

Патрон неразборный с наполнителем

3.5 Расчет и обоснование выбора проводов и кабелей

Для силовой схемы:

При номинальном токе двигателя 8.5 А, по условию плотности тока для меди, 7 А на 1 мм2 выбираем кабель с сечением 5 мм2.

Тип кабеля КГ 310+11.5. 4 жилы: 3 по 10 мм2 основные и 1 по 1.5 мм2 на зануление.

Выбираем кабель четырехжильный с алюминиевой жилой с ПВХ изоляцией исходя из плотности тока 5 А/мм2 и номинальных токов двигателя 1.2 А, 0. 56 А:

Для управляющей схемы:

С учетом плотности тока для алюминия 5 А/мм2 и током управляющей цепи получаем сечение 0. 18 мм2. Т.к. сечение мало, то выбираем провод ПВ11мм2, исходя из механической прочности.

4. Логическая схема управления электроприводом производственной установки

Рисунок 4 — Логическая схема управления

Рисунок 5 — Логическая схема управления элнктромагнитной плитой

Рисунок 6 — Логическая схема включения АВР

5. Расчет объема памяти и обоснование выбора модели универсального логического модуля.

В логической схеме используются блоки:

1 Задержка включения (2 шт.)

2 Реле с самоудержанием (5 шт.)

Остальные элементы логической схемы памяти не занимают и поэтому они не участвуют в расчете объема памяти.

Таблица 12 — Объемы памяти для блоков LOGO

Блок

Память

PAR

RAM

Timer

Rem

Задержка включения

1

1

1

Реле с самоудержанием

-

1

-

-

Для данной схемы использование памяти получается:

1 PAR -2;

2 RAM — 7;

3 Timer — 2;

4 Rem — 0

В логической схеме используются блоки:

Реле с самоудержанием (2 шт.)

Остальные элементы логической схемы памяти не занимают и поэтому они не участвуют в расчете объема памяти.

Таблица 13 — Объемы памяти для блоков LOGO

Блок

Память

PAR

RAM

Timer

Rem

Задержка включения

1

1

1

Реле с самоудержанием

-

1

-

-

Для данной схемы использование памяти получается:

1 PAR -0;

2 RAM — 2;

3 Timer — 0;

4 Rem — 0

В логической схеме используются блоки:

Реле с самоудержанием (3 шт.)

Остальные элементы логической схемы памяти не занимают и поэтому они не участвуют в расчете объема памяти.

Таблица 14 — Объемы памяти для блоков LOGO

Блок

Память

PAR

RAM

Timer

Rem

Задержка включения

1

1

1

Реле с самоудержанием

-

1

-

-

Для данной схемы использование памяти получается:

1 PAR -0;

2 RAM — 3;

3 Timer — 0;

4 Rem — 0

Из подсчета объема памяти логического модуля и исходя из логической схемы можно выбрать блок LOGO! удлиненной модели.

Для подключения схемы управления установкой выбираем модуль LOGO! 230RCL, он имеет 12 дискретных входов и 8 дискретных выходов с используемым напряжением 230 (В). Питается напряжением 230 (В).

Универсальные логические модули LOGO! являются компактными функционально законченными изделиями, предназначенных для решения простых задач автоматизации с логической обработкой информации.

5.1 Разработка принципиальной схемы подключения аппаратуры управления, защиты к логическому модулю LOGO

Рисунок № 7 — Схема подключения к LOGO! 230RCL

Рисунок № 8 - Схема подключения к LOGO! 230RCL

Рисунок № 9 - Схема подключения к LOGO! 230RCL

Заключение

В данной курсовой работе рассчитаны и выбраны электродвигатели.

Осуществлен выбор аппаратуры по напряжению, энергетическим характеристикам.

Согласно функциональным возможностям, была разработана схема управления электроприводами установки-металлоуовителя, подобрана аппаратура защиты и управления. Найдено сечение проводов обеспечивающих питание приводов и системы управления.

Список использованных источников

1 Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник / А. Э. Кравчик, М. М. Шлаф, В. И. Афонин, Е. А. Соболенская. — М.: Энергоиздат, 1982. — 504 с.

2 Большам Я. М. Справочник по проектированию электропривода силовых и осветительных установок. — М.: Энергия, 1975. — 728 стр.

3 Васин В. М. Электрический привод: Учеб. пособие для техникумов. — М.: Высш. шк., 1984. — 231 с.

4 Алиев И. И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию: Учеб. Пособие для вузов. — 2-изд., доп. — М.: Высш. шк., 2000. — 255 с., ил.

5 Москаленко В. В. Электрический привод: Учеб. для электротехн. спец. техн. — М.: Высш. шк., 1991. — 430 с.

6 Справочник электрика деревообрабатывающего предприятия / А. А. Пижурин, М. В. Алексин, В. А. Яковенко — М.: МГУЛ, 2002. — 340 с.

7 Техника чтения схем автоматического управления и технологического контроля / Клюев А. С., Глазов Б. В., Миндин М. Б. — М.: Энергоиздат, 1983, 376 с.

8 Чиликин М. Г., Сандлер А. С. Общий курс электропривода: Учебник для вузов. — М.: Энергоиздат, 1981. — 576 с.

9 Чунихин А. А. Электрические аппараты: Учеб. для вузов. — М.: Энергоатомиздат, 1988. — 720 с.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой