Конструирование электропривода

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

1. КОНСТРУИРОВАНИЕ НИЗКОВОЛЬТНЫХ УСТРОЙСТВ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ

2. ЕДИНАЯ СИСТЕМА КОНСТРУКТОРСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ (ЕСКД)

2.1. Общеполагающие стандарты

2.2. Текстовые конструкторские документы

2.3. Групповые и базовые конструкторские документы

2.4. Общие требования к выполнению схем

2.5. Условные графические обозначения (УГО) в схемах

2.6. Обозначения буквенно-цифровые в схемах

2.7. Правила выполнения электрических, кинематических,

гидравлических и пневматических схем

3. ПРИВОД КАНАТНОЙ ДОРОГИ С СИСТЕМОЙ Г-Д

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение 1

Приложение 2

ВВЕДЕНИЕ

Курсовая работа является составной частью в непрерывной подготовке по инженерному проектированию, представляющая собой важнейший практический выход приобретенных знаний в процессе изучения дисциплины «Инженерная графика и основы проектирования», а также стандартов и нормативно-технической документации на разработку, изготовление и эксплуатацию изделий электротехнической промышленности.

Задачи, решаемые инженерами электриками и электромеханиками, весьма разнообразны. Они возникают как при создании новых технических объектов, так и при их модернизации, анализе и выборе альтернатив из уже существующих решений, при решении конъюнктурных и коммерческих вопросов. Поэтому подготовка будущих инженеров требует привития обучаемым проектного мышления и овладения ими современными методами проектирования, нормативно-технической документацией и правилами эксплуатации электротехнических устройств, регламентируемых соответствующими государственными стандартами.

Настоящая курсовая работа ставит своей целью практическое усвоение и применение теоретических знаний по новым методам проектирования, связанных с человеческой деятельностью и человеко-машинными процедурами, а также знаний единой системы конструкторской документации (ЕСКД), отраслевых стандартов (ОС 1 ) и руководящих материалов па проектирование, изготовление и эксплуатацию электротехнических изделий и установок.

1. КОНСТРУИРОВАНИЕ НИЗКОВОЛЬТНЫХ УСТРОЙСТВ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ

1.1 Виды и классификация низковольтных комплектных устройств

Низковольтным комплектным устройством (НКУ) называется электротехническое устройство заводского изготовления с переменным напряжением до 1000 В и постоянным 1200В, представляющее собой совокупность электрических аппаратов, приборов и другого электрооборудования, смонтированных на одной конструктивной основе и предназначенных для выполнения хотя бы одной или нескольких следующих функций: управления, распределения, трансформации, защиты, измерения и сигнализации.

1.1.1. Подразделения НКУ

По конструктивным формам:

- станции и щиты из открытых рам и каркасов (открытые комплектные устройства);

- станции и щиты в напольных шкафах (защищенные комплектные устройства);

- посты, пульты, ящики навесные, щиты многоящичные (комплектные устройства, устанавливаемые вертикально на стене);

- пульты, столы напольные;

- панели сигнализации и управления (мнемосхемы, табло).

По составу комплектующих изделий составляющих основу НКУ:

- с релейно-контакторной аппаратурой

- с силовым электромагнитным оборудованием (трансформаторы, дроссели,

-

- реакторы);

- с бесконтактной слаботочной электронной аппаратурой (полупроводниковые приборы, интегральные компоненты);

- с бесконтактной сильноточной аппаратурой (силовые диоды, тиристоры).

По электрическим параметрам:

- по роду тока (постоянного, переменного, постоянного и переменного);

- по номинальному току силовой цепи (до 2500А, свыше 2500А);

- по номинальному напряжению силовой цепи (переменного до 360В и 660В частотой 50 и 60 Гц; постоянного до 440В и 1200В);

- по номинальному напряжению силовой цепи (переменного 24, 36, 42, 110, 127, 220, 380В частотой 50 и 60 Гц; постоянного 24, 42, 48, 60, 110, 220, 440В).

По исполнению щитов и шкафов: однорядные; двухрядные.

По способу обслуживания: одностороннего обслуживания; двустороннего

обслуживания.

По способу установки аппаратуры: на панелях и блок-панелях; на рейках и уголках; на неподвижных объемных блоках; на выдвижных блоках и ячейках.

По назначению для различных отраслей промышленности: металлургической промышленности; горнодобывающей; нефтедобывающей; химической; бумагоделательной; станкоинструментальной; сельского хозяйства и других отраслей промышленности.

1.2. Основные параметры, определяющие конструкцию НКУ

Конструктивный вид НКУ определяют следующие параметры: степень защиты оболочки; условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических и механических факторов внешней среды.

Степень защиты оболочек по ГОСТ 14254-80 характеризуется двумя показателями (таблица 1.1): степенью защиты персонала от соприкосновения с токоведущими или движущимися частями, находящимися внутри оболочки, а также степенью защиты встроенного в оболочку оборудования от попадания твердых посторонних тел (первая цифра в обозначении), степенью защиты электрооборудования, расположенного внутри, от проникновения воды (вторая цифра в обозначении).

Таблица 1.1. Исполнения НКУ по степени защиты оболочек.

Конструкция НКУ	Степень защиты по ГОСТ 14254-80
Блоки, панели, щиты открытые	IP 00
Щиты защищенные, шкафы напольные и навесные	IP 20, IP 31, IP 41, IP 54
Пульты	IP 31

Условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды выбираются по ГОСТ 15150-69, 15543-70, НКУ предназначаются для эксплуатации в одном или нескольких макроклиматических районах и изготавливаются в следующих климатических исполнениях: для районов с умеренным климатом У, для районов с холодным климатом ХЛ, для районов с влажным тропическим климатом ТВ, для районов с сухим тропическим климатом ТС, для районов с сухим и влажным тропическим климатом Т.

НКУ в разных климатических исполнениях в зависимости от места размещения при эксплуатации изготавливают по следующим категориям:

а) для работы на открытом воздухе (некоторые НКУ для сельского хозяйства, горнодобывающей промышленности и т.д.)

б) для работы в помещениях, где колебания температуры и влажности воздуха не существенно отличаются от колебаний на открытом воздухе и имеется

в) сравнительно свободный доступ наружного воздуха (палатки, кузова, прицепы, металлические помещения без теплоизоляции, навесы);

г) для работы в закрытых помещениях с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий, где колебания температуры и влажности воздуха и воздействия песка и пыли существенно меньше, чем на открытом воздухе (металлические с теплоизоляцией, каменные, бетонные, деревянные помещения);

д) для работы в помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями (закрытые отапливаемые или охлаждаемые вентилируемые производственные и другие помещения);

е) для работы в помещениях с кондиционированным или частично кондиционированным воздухом;

ж) для работы в лабораторных, капитальных жилых и других подобного типа помещениях.

Номинальные значения климатических факторов внешней среды при эксплуатации и испытаниях, а также рабочие значения влажности воздуха.

НКУ общепромышленного назначения должны эксплуатироваться на высоте над уровнем моря не более 1000 м.

Испытания изделий проводятся при нормальных значениях факторов внешней среды при температуре от +15 до +35, относительной влажности воздуха 45-85% и атмосферном давлении 0.09-0.1 МПа.

Изделия исполнения ХЛ, предназначенные для наружного монтажа передвижных и переносных комплектных устройств, должны быть работоспособны при выпадании на изделия инея. Такие изделия должны допускать приложения номинального напряжения без пробоя или поверхностного перекрытия при выпадании на них инея с последующим его оттаиванием. В атмосфере, в которой эксплуатируются НКУ, содержатся коррозионно-активные агенты. Атмосфера типа I, примерно соответствующая атмосфере сельской, лесной, горной местности, содержит сернистого газа не более 0.02 мг/мЮ, хлористых солей выпадает в сутки до 0.3 мг на 1 м, атмосфера типа II, примерно соответствующая атмосфере промышленных районов, содержит сернистого газа 0.02-2 мг/м, хлористых солей выпадает в сутки до 0.3-2 мг на 1 м.

Условия эксплуатации по коррозионной агрессивности атмосферы для металлических деталей без покрытий, а также с металлическими и неметаллическими неорганическими покрытиями подразделяются на следующие группы: легкие (Л), средние (С), жесткие (Ж), особо жесткие (ОЖ). Выбор условий эксплуатации металлов, а также металлических и неметаллических неорганических покрытий в зависимости от климатического исполнения и категории размещения изделий производится по таблице 1.2.

Таблица 1.2. Выбор группы условий эксплуатации металлов, металлических и неметаллических неорганических покрытий.

Категории	Группы условий эксплуатации при исполнениях
	У, ХЛ	ТС	ТВ, Т
1	С3, Ж2	С1, С2	Ж1, Ж2
2	С3	С1	Ж1
3	Л, С3	Л, С1	С1, Ж1
4	Л	Л	Л
5	Л	Л	С1

Условия транспортирования являются такими же, как условия хранения на открытых площадках: для умеренного и холодного климатов - по группе условия хранения Ж1, для тропического климата и при морских перевозках - по группе условий хранения ОЖ1. Для изделий, транспортирование которых предусмотрено только в закрытом транспорте (железнодорожных вагонах, контейнерах, закрытых автомашинах, трюмах и т.д.), условия транспортирования в части воздействия климатических факторов являются такими же, как условия хранения: для умеренного и холодного климатов - по группе условий хранения Ж2, для влажного тропического климата - по группе условий хранения ОЖ2, для морских перевозок в трюмах - по группе условий хранения Ж3.

Условия эксплуатации и транспортирования в части воздействия механических факторов внешней среды определяются ГОСТ 16962-71 и 17516-72. При конструировании НКУ должны быть учтены условия их эксплуатации в зависимости от места их размещения и вида объектов. Связь между группой условий эксплуатации и степенью жесткости внешних механических воздействий обозначается буквой М и порядковым номером группы.

Рекомендуется в качестве унифицированных исполнений, пригодных для эксплуатации в местах, нормированных для нескольких групп, применять изделия, удовлетворяющие требованиям групп М7 (в стационарных установках машинных залов электростанций с турбогенераторами мощностью 2500кВт и выше) или УМ1 (унифицированная по механическим воздействиям).

1.3. Общие технические требования к НКУ

К общим техническим требованиям к НКУ относятся прочность изоляции электрических цепей, устойчивость конструкции к ударным токам короткого замыкания, безопасность при эксплуатации, удобство обслуживания и ремонта, надежность устройства.

Сопротивление электрической изоляции всех электрически изолированных цепей НКУ при нормальных климатических условиях должно быть не менее 1Мом. Изоляция элементов и аппаратов НКУ в холодном

состоянии должна в течении 1 мин выдерживать испытательное напряжение переменного тока частотой 50 Гц, указанное в таблице 1.3. НКУ, имеющие аппараты и электрические цепи с потенциалом относительно земли напряжением 1000-1300В, испытываются напряжением 3500В. Если в НКУ установлены аппараты и радиоэлектронные элементы, испытательное напряжение которых отличается от приведенного в табл.3, то такие цепи испытываются напряжением в соответствии с техническими условиями или стандартами на эти аппараты и элементы.

Таблица 1.3. Испытательное напряжение.

Номинальное напряжение цепи, в которой находятся элементы, В	Испытательное напряжение (действующее), В	Номинальное напряжение цепи, в которой находятся элементы, В	Испытательное напряжение (действующее), В
До 24	500	500-660	2500
24-60	1000	660-750	3000
60-220	1500	750-1000	3300
220-500	2000

Номинальный ток и наибольший допустимый ударный ток короткого трехфазного замыкания сборных шин открытых и защищенных НКУ приведены в таблице 1.4.

Конструкция НКУ в части соблюдения требований безопасности должна соответствовать ГОСТ 12.2.007.0-75 и 12.2.007.7-75.

Во всех видах НКУ при напряжениях цепей выше 36 В обязательно применение заземления.

Допускается не заземлять:

Аппаратуру, установленную на заземленных металлических конструкциях, если при этом на опорных поверхностях имеются зачищенные и незакрашенные места для обеспечения электрического контакта.

Таблица 1.4. Допустимый ударный ток.

Вид НКУ	Номинальный ток, А	Наибольший допустимый ударный ток трехфазного короткого замыкания, кА
Открытый на каркасе глубиной, мм: а) 1300, 1800, 2000 (без стеллажей) б) 600, 2000 (со стеллажами)	2500	До 50
	1200	До 50
Защищенные	1000	До 30

На НКУ напряжением выше 660 В наносится знак высокого напряжения по ГОСТ 12.4.027-76.

1.3.1. Требования к расположению аппаратов и электрическому монтажу

Аппараты должны устанавливаться, как правило, на высоте не менее 400 мм от пола. Аппараты оперативного управления (переключатели, кнопки и т.п.) должны быть легко доступны и их следует устанавливать не выше 1800 мм и не ниже 600 мм от пола. Измерительные приборы устанавливаются на высоте от пола 800-2200 мм, малогабаритные - на высоте до 1800 мм. Ниже уровня 400 мм от пола допускается устанавливать устройства, не требующие оперативного обслуживания (трансформаторы тока и напряжения, стабилизаторы, нерегулируемые резисторы, шунты и т.п.). Аппараты, приборы, блоки, включенные в цепь напряжением выше 500 В, рекомендуется располагать в верхней части НКУ. Расположение аппаратов, блоков и других устройств, а также их крепление в НКУ должны обеспечивать: удобство, безопасность обслуживания и доступность к внутреннему электрическому монтажу; удобство подключения внешних соединений к НКУ; исключение возможности взаимного влияния (переброс электрической дуги, передача механических воздействий, вызывающих ложные срабатывания и разрегулировку, взаимную индуктивность и паразитные электрические связи); доступ к контактным соединениям; удобство ремонта и замены; возможность взаимозаменяемости однотипных аппаратов и устройств.

Монтаж цепей управления должен выполняться проводами с медными жилами, для сечений выше 10 мм допускается применение проводов с алюминиевыми жилами с выполнением контактных соединений по ГОСТ 10434-76. Присоединение одножильными проводами допускается только для фиксированного монтажа и неподвижных элементов аппаратуры.

Рекомендуется монтаж цепей выполнять проводом с расцветкой изоляции: силовые цепи постоянного и переменного тока - черной (темно-коричневой); цепи управления переменного тока - красной (оранжевой, розовой), цепи управления постоянного тока - синей (фиолетовой), цепи заземления - зелено-желтой; цепи, соединяемые с нулевым проводом и не предназначенные для заземления - голубой (серой, белой). Цвета, указанные в скобках, являются дополнительными.

Зажимы, а также концы проводников должны иметь маркировку в соответствии с монтажной схемой, при этом используется принцип адресной встречной маркировки.

Число маркировочных знаков не должно превышать шести.

1.4. Система типовых конструкций НКУ

1.4.1. Основные размеры

Составные части конструкций НКУ находятся в иерархической соподчиненности и группируются в отдельные порядки в зависимости от уровня их входимости.

Конструкции нулевого порядка: плиты изоляционные, перфоплиты монтажные металлические, крепления реечные для установки релейно-контакторной и другой аппаратуры; платы монтажные предназначенные для установки и электрического объединения электро- и радиоэлементов, в том числе и интегральных.

Размеры плит изоляционных и перфоплит должны соответствовать ГОСТ 14932-69.

Материал изоляционных плит: доска асбестоцементная электротехническая (дугостойкая) обработанная марки 400 по ГОСТ 4248-78 со сквозной пропиткой; гетинакс марки I по ГОСТ 2718-74; стеклотекстолит марки КАСТ-В по ГОСТ 10292-74.

На изоляционных плитах устанавливается в основном аппаратура с задним присоединением.

Материал перфоплит - сталь 1ОКП ГОСТ 16523-70, толщиной не более 3 мм.

Система конструкций для реечного крепления аппаратов позволяет значительно снизить трудоемкость изготовления НКУ по сравнению со станциями на изоляционных плитах, снижаются габариты устройств в следствие полного использования полезной площади, упрощается перемонтаж НКУ на объекте.

Платы монтажные блочной унифицированной конструкции (БУК), входящие в конструкции первого порядка, имеют размеры: Н(высота) - 170, В(ширина) - 100; 150; 225, S(толщина) - 1.5 мм.

Платы монтажные вспомогательных исполнений, входящие в каркасы блочные вставные, имеют размеры: Н(высота) - 100;200, В(ширина) - 20n, где n = 1,…,20, S(толщина) - 1.5; 2; 3 мм.

Платы изготавливаются из изоляционного материала: для навесного монтажа гетинакс IV по ГОСТ 2718-74 и стеклотекстолит СТЭФ по ГОСТ 12652-74; для печатного монтажа стеклотекстолит СФ-1 по ГОСТ 10316-78 для односторонних и СФ-2 - для двусторонних печатных плат.

Конструкции первого порядка: рамы по ГОСТ 15064-69 предназначены для установки на них аппаратуры собранной на плитах или рейках. Рамы свариваются из сортовой угловой стали 4063 мм.

К конструкциям первого порядка относятся также платы монтажные вдвижные защищенные и незащищенные, собранные из плат нулевого порядка, выходного разъема и лицевой панели.

Защищенные платы имеют металлическое обрамление.

Конструкции второго порядка. Блоки управления с релейно-контакторной аппаратурой собираются на изоляционных или металлических перфоплитах и представляют собой устройства, собранные по функциональным схемам управления.

Каркасы блочные вставные имеют три исполнения: I - для установки плат выдвижных; II - для установки и электрического монтажа электро- и радиоэлементов; III - комбинированные, для установки плат вдвижных, электро- и радиоэлементов.

Конструкции третьего порядка. Рамы с установленной на ней аппаратурой, смонтированной по определенной электрической схеме, представляют собой панель управления открытого исполнения.

К конструкциям третьего порядка относятся каркасы встраиваемые, в которые устанавливаются вдвижные блоки.

Конструкции четвертого порядка. К ним относятся оболочки защищенных и каркасы открытых НКУ.

Оболочка - это часть НКУ, предназначенная для защиты человека от случайного прикосновения к токоведущим или подвижным частям устройства и для предохранения находящегося внутри оборудования от внешних воздействий.

По назначению конструкции и габаритным размерам оболочки имеют исполнения: для напольных шкафов; для ящиков; напольных пультов.

Каркас открытый - объемная металлическая сборная конструкция, предназначенная для установки в специальных электрических помещениях, каркасы имеют ряд конструктивных исполнений по габаритам, способу установки и обслуживания: одностороннего с проходом вне щита; двустороннего с проходом внутри щита; одностороннего прислонного с проходом внутри щита.

Размеры каркасов: высота 2400 мм; длина 400 - 2700 мм (через каждые 100 мм); глубина 600, 1300, 1800, 2000 мм.

Пульты управления электроприводами (ОСТ 16.0.684.115-74) имеют девять конструктивных исполнений:

I - пульт с наклонной приставкой для работы сидя;

II - то же для работы стоя;

III - пульт с наклонным столом для работы сидя;

IV, V - то же для работы стоя;

VI, VII - пульт с горизонтальным столом для работы стоя;

VIII - пульт с наклонным столом и горизонтальной приставкой для

работы стоя;

IX - пульт с горизонтальным столом и горизонтальной приставкой для работы стоя;

X - пульт навесной;

XI - вставка угловая напольная.

В промышленности находит применение и новая серия пультов из модульных объемов, которая имеет лучший эстетический вид, дает возможность из ограниченного количества модулей набирать более 60 различных видов пультов. В пульт-стойку устанавливается поворотная рама с встраиваемыми каркасами.

Конструкции пятого порядка. Отдельные функциональные устройства

- реакторы);

управления электроприводами объединяются в комплектное устройство, собранное в единый крупноблочный щит.

Из рам и каркасов собираются открытые щиты, из шкафов управления - защищенные, из ящиков - многоящичные щиты.

При длине щита более 4 м щит изготавливается виде отдельных секций, максимальная длина которых до 4 м.

1.5. Выбор сечений и типов проводов и шин. Конструирование электрического монтажа

Выбор сечений проводов производится по допустимому нагреву по таблице 1.5 и условиям их механической прочности.

При выборе по нагреву для проводов с резиновой или пластмассовой изоляцией применяется условие при котором нагрев жил не должен превышать, как правило, +65 при окружающей температуре воздуха 25.

В качестве расчетной токовой нагрузки для проверки сечения проводников по нагреву следует принимать токовую нагрузку, приведенную к продолжительному режиму.

При этом для медных проводников сечением до 6 мм токовые нагрузки принимаются, как для установок с продолжительным режимом работы. Для сечений более 10 мм при кратковременном, повторно-кратковременном и тому подобных режимах работы электроприемников токовые нагрузки принимаются путем умножения на коэффициент 0.875/, где ПВ - продолжительность включения, выраженная в относительных единицах. При длительности включения более 4 мин, а также при перерывах недостаточной длительности

между включениями наибольшие допустимые токовые нагрузки следует определять, как для установок с продолжительным режимом работы.

При отклонении температуры окружающего воздуха от +25 токовые

нагрузки принимаются с учетом поправочного коэффициента (таблица 1.6).

Таблица 1.5.

Сечение токопроводящей жилы, мм	Токовые нагрузки, А
	Провода, проложенные открыто	Провода, проложенные в комплектном устройстве
		по панели	в клицах	в коробе	в жгуте
0.5	11	10.3	9.5	8.7	7.8
0.75	15	14	13	11.8	10.7
1.00	17	16	14.8	13.4	12
1.50	23	21	20	18	16.5
2.50	30	28	26	24	21.5
4	41	38	36	32	29
6	50	47	43	40	35
10	80	75	70	63	57
16	100	94	87	79	71
25	140	130	120	-	-
35	170	160	-	-	-
50	215	200	-	-	-
70	270	250	-	-	-
95	330	-	-	-	-
120	385	-	-	-	-

При выборе сечения проводов необходимо также учитывать допустимые

падения напряжения в проводах. Так, для цепей измерения напряжения они не должны превышать - 1.5%, для цепей питания - 3%, для цепей оперативноготока - 10%. Завышение сечения провода, особенно в устройствах с бесконтактными полупроводниками и интегральными элементами, может привести к возникновению паразитных емкостных связей.

Таблица 1.6. Поправочный коэффициент.

Отклонения от температуры среды,	Поправочный коэффициент
-5	1.32
0	1.27
+5	1.22
+15	1.12
+25	1.00
+35	0.87
+45	0.71

По условиям механической прочности медные жилы кабелей и проводов, непосредственно присоединяемые к винтовым зажимам аппаратов и приборов способом образования кольца из жилы, должны иметь сечения не менее 1.5 мм,

для неответственных цепей - не менее 1 мм. К аппаратам, имеющим втычное подсоединение прямой жилой провода, допускается монтаж сечением до 0.75 мм. Присоединение к винтовым зажимам проводов и кабелей сечением менее 0.75 мм допускается только с помощью наконечников, обжимающих провод по изоляции.

Для НКУ с бесконтактной электронной аппаратурой, где соединения выполняются пайкой или с помощью наконечников, монтаж может выполняться многожильным медным проводом сечением до 0.35 мм. Монтаж электронных блоков допускается выполнять проводом до 0.2 мм.

Электрический монтаж в НКУ может быть выполнен одним из следующих способов:

- панельный - одножильным проводом с раскладкой виде плоского жгута, закрепленного скобами к панели;

- объемный - пучками многожильных проводов, связанных в жгуты, закрепленные скобами к металлоконструкции;

- с прокладкой в коробках или клицах;

- свободный - хаотичный монтаж проводов между аппаратами и блоками (Х-монтаж);

- шинами.

При жгутовом монтаже провода укладываются в пучки и связываются перешивалками.

Выбор сечений шин по нагреву длительной токовой нагрузкой производится из расчета допустимой температуры их нагрева до +70 при

температуре окружающего воздуха +25. За длительную токовую нагрузку при выборе шин выводных цепей, сборных шин полупроводниковых преобразовательных устройств принимаются номинальное значение выпрямленного тока, а для релейно-контакторных устройств - значение тока коммутационного аппарата, установленного в данной цепи.

Нагрузки приведены для шин прямоугольного сечения, расположенных на ребро. При расположении их плашмя токовые нагрузки должны быть уменьшены на 5% для шин шириной до 60 мм и на 8% для шин шириной более 60 мм.

Устойчивость шин к динамическим воздействиям токов короткого замыкания оказывает влияние на прочность конструкции, выбор расстояний между шинами, их взаимное расположение и способ механического крепления.

В комплектных устройствах напряжением до 1000 В из-за небольшой

длительности токов короткого замыкания расчет шин на термическую стойкость не производится.

Расчет шин на электродинамическую стойкость должен производится из условий, что максимальные механические напряжения в медных шинах не будут превосходить 140 МПа.

Расчет однополостных медных шин производится по формулам. От взаимодействия токов короткого замыкания между фазами усилие в шине, Н,

,

где l - длина пролета шин между точками их опоры, м; a - расстояние между осями фаз, м; - ударный ток трехфазного короткого замыкания.

Максимальный изгибающий момент шины, ,

.

Напряжение в материале шин, Па,

,

где W - момент сопротивления шин, равный для прямоугольного сечения, м:

.

Максимально допустимая длина пролета для медных шин, м

.

Динамическое усилие, возникающее в шинах при токах короткого замыкания, передается на изоляторы, которые также должны быть рассчитаны на это усилие.

В соответствии с ПУЭ допустимое усилие на изоляторы должно

составлять не более 60% разрушающей нагрузки изолятора, которая задается в

ГОСТ или ТУ на тот или иной изолятор. Обычно применяются как стандартные фарфоровые изоляторы, армированные крепежными болтами или резьбовыми втулками, так и специальные прессованные из пластмассы.

При конструировании шинных сборок на номинальные токи свыше 1600 А должны быть предусмотрены меры, обеспечивающие наименьшие индуктивные сопротивления (например, путем спаривания фаз) и наименьшие потери энергии (например, путем исключения замкнутых магнитных контуров).

Присоединение шин прямоугольного сечения к электрическим аппаратам должно производиться в соответствии со следующими требованиями.

а) Медные шины при малых токах как к плоским, так и к стержневым резьбовым контактным выводам аппаратов должны присоединяться непосредственно.

б) Ширина шины в месте присоединения к плоскому выводу аппаратов должна быть не менее ширины этого вывода, а при присоединении к стержневому выводу - не менее двойного диаметра стержня.

в) Шины прямоугольного сечения при присоединении к стержневому выводу аппарата зажимаются между двумя медными или латунными гайками.

г) Установившиеся температуры нагрева контактных соединений зажимов с внешними проводниками из меди, алюминия и их сплавов при номинальном режиме не должны превышать +95. При применении покрытия контактной поверхности кадмием, оловом, никелем или цинкооловянистым сплавом допускается повышение температуры на +10. При протекании токов короткого замыкания температура нагрева не должна превышать 200 у соединений алюминиевых проводников с медными и 300 у соединений медных проводников.

д) Электрическое сопротивление контактного соединения после сборки на длине нахлестки должно составлять не более 1.2 от сопротивления целого проводника той же длины.

е) Контактное давление, определяемое расчетом, должно быть не менее 10 МПа.

ж) При токах более 400 А плоские зажимы рекомендуется выполнять не менее чем с двумя отверстиями под болты.

Сварные соединения шин обладают малым электрическим переходным сопротивлением контакта, устойчивостью электрических и механических характеристик, устойчивостью к электродинамическим и термическим воздействиям токов короткого замыкания. Сварные соединения не требуют какого-либо обслуживания в процессе эксплуатации, уменьшают расход цветных металлов. Однако сварные соединения не позволяют создать разборных конструкций, т. е. перевести изготовление НКУ на поток, сложны в оперативном демонтаже силовой ошиновки на объекте.

Шины незначительных длин не должны закрепляться наглухо, так как под действием изменения температуры окружающей среды, токов нагрузки и токов короткого замыкания происходит изменение длины шин, поэтому они должны иметь некоторую степень свободы для возможного перемещения вдоль трассы ошиновки.

В шинодержателях, применяемых в установках при переменных токах

более 1000 А, необходимо использование болтов и крепящих деталей из немагнитных материалов.

Шины должны окрашиваться в отличительные цвета фаз и полюсов. При переменном токе фаза А окрашивается в желтый цвет, фаза В - в зеленый, фаза С - в красный, нулевая шина - в фиолетовый. При постоянном токе положительная шина окрашивается в красный цвет, а отрицательная - в синий цвет. Шины переменного тока должны располагаться в следующей последовательности: фаза

А - слева, фаза В - посередине, фаза С - справа, если смотреть со стороны обслуживания ошиновки. Окраску шин следует производить термостойкими красками, выдерживающими температуру нагрева шин +70.

Материал шин: медных - медь голая мягкая или твердая марки МГМ или МГТ, сортамент по ГОСТ 434-78; алюминиевых - алюминий марки АДО и алюминиевый сплав марки АДЗ1, сортамент по ГОСТ 15176-70.

Силовой монтаж внутри преобразовательных устройств рекомендуется

выполнять медными шинами.

1.6. Конструирование НКУ

1.6.1. Обеспечение теплового режима

В защищенных НКУ установленная внутри оболочки аппаратура выделяет значительное количество тепла, которое может нарушать тепловой режим устройства.

Перенос тепловой энергии от одной части НКУ в другую ее часть или в окружающую среду называют теплообменом. Теплообмен осуществляется теплопроводностью (кондукцией), конвекцией и излучением. В реальных условиях все эти три способа переноса энергии существуют одновременно и в совокупности определяют тепловой режим устройства.

Относительно точный расчет теплового режима возможен только для простых устройств; для сложных НКУ с большим количеством источников тепла, расположенных в различных точках оболочки, расчет носит оценочный характер, необходимый для установления исходных параметров конструкции.

При нормальных климатических условиях и при естественном охлаждении от наружных поверхностей оболочки конвекцией отводится более 80% тепла, приблизительно 10% излучением и 10% теплопроводностью.

По тепловому режиму НКУ можно разделить на теплонагруженные и нетеплонагруженные. Оценка тепловой нагруженности проводится по тепловому потоку, проходящему через единицу поверхности. Нагрузка до 0.05 характеризует малую нагрузку, свыше 0.05- большую.

Системы охлаждения по физическому состоянию охлаждающей среды могут быть:

естественно-воздушные……………….…….…………

принудительно-воздушные…………………………….…...

жидкостные…………………………………………….…

испарительные…………..…………………………

Превышение температуры внутри оболочки над температурой окружающей среды не должно нарушать работоспособность установленной аппаратуры.

Ориентировочно в устройствах с малой тепловой нагрузкой при естественной конвекции такое превышение допускается: до 30 - в НКУ с релейно-контакторной аппаратурой и до 20 - в устройствах с бесконтактными элементами.

Для обеспечения теплоотвода с помощью естественного охлаждения конструкция должна отвечать следующим требованиям:

а) Обеспечивать хорошее обтекание холодным воздухом всех элементов, особенно теплонагруженных.

б) Теплонагруженные элементы должны располагаться ближе к стенкам.

в) Теплочувствительные элементы должны быть защищены от обтекания нагретым воздухом.

г) От воздействия лучистой энергии теплочувствительные элементы должны защищаться экранами.

д) Теплонагруженные блоки, аппараты, приборы должны отстоять от основания и стенок оболочки и друг от друга не менее чем на 20 мм для

свободного протекания воздушных потоков.

е) Теплонагруженные элементы должны иметь хорошие тепловые контакты с несущими узлами конструкции.

Жалюзи в вертикальных, нижних и боковых частях оболочки способны отвести до 60-80% выделяемого тепла. Коэффициент перфорации (отношение площади перфораций к площади кожуха) не должен быть меньше 20%. В верхней части оболочки в крышке часто делают окно, занимающее до 70% всей

площади верхней поверхности. Окно закрывают крышкой, оставляя зазор 10 мм.

Условия охлаждения НКУ, расположенных в оболочках со степенью защиты IP 54 на 25-30% хуже, чем в оболочках IP 22.

Системы охлаждения принудительной вентиляцией делятся на приточные и вытяжные. Приточные системы позволяют создать хороший воздушный напор, но не всегда удается избежать аэродинамических теней и застойных зон. Вытяжная система значительно улучшает равномерность обтекания воздухом всех элементов, однако здесь вентилятор работает в неблагоприятных условиях, для такой системы требуются более мощные (на 30-45%) вентиляторы. Необходимо учитывать, что при значительных скоростях воздуха (выше 12 м/c) в вентиляционных каналах возникают шумы, которые создают ненормальные условия для работы обслуживающего персонала. Стремление уменьшить эти шумы до 65-75дБ на расстоянии 1 м заставляет снизить скорость потока до 8 м/с.

1.6.2. Экранирование и заземление

Устойчивость работы любой бесконтактной схемы управления зависит от паразитных монтажных связей, которые могут возникнуть при неудачном расположении элементов и соединяющих их проводников. Паразитная генерация может возникнуть в очень широком спектре частот: от единиц герц до нескольких мегагерц, что затрудняет борьбу с ней. Причиной низкочастотных колебаний являются паразитные утечки в конденсаторах, блуждающие токи в конструкциях, токи, возникающие под действием нескомпенсированных магнитных полей, и т. д.

Паразитные наводки разделяют на электромагнитные, электростатические и кондуктивные.

Электромагнитные наводки возникают из-за протекания тока по проводам и катушкам индуктивности; электростатические вызываются

электростатическими полями, создаваемыми паразитными емкостями или разностью потенциалов между различными близкорасположенными элементами;

кондуктивные возникают из-за наличия общей нагрузки полезного и наводимого сигналов.

Для устранения влияния паразитных наводок рекомендуется применять конструктивные меры, показанные ниже. Каждый электронный узел (ячейка, блок, кассета), подверженный опасности наводок, должен иметь только одно соединение с шиной заземления. Провода, по которым проходят импульсные сигналы с крутыми фронтами или сигналы от источников с большим внутренним сопротивлением, должны быть экранированными.

Для уменьшения помех частотой свыше 1 кГц экраны проводов заземляются с двух концов, при частотах ниже 1 кГц - с одного конца, со стороны источника сигнала.

Если устройство управления, например регулятор электропривода, состоит из нескольких блоков, кассет, то провода между ними, по которым проходят сигнальные цепи, цепи обратной связи, должны быть объединены в один жгут или кабель. Благодаря этому токи, протекающие в прямом и обратном направлениях, будут скомпенсированы и их результирующее магнитное поле будет нулевым. Провода от переменного источника питания должны быть переплетены. Несущие конструкции должны быть соединены с общей шиной заземления, но не должны служить сами такой шиной. Шина заземления должна

быть изолирована от металлических частей конструкции и проходить через всю конструкцию. Электрическое сопротивление переходных контактов между соединенными частями конструкции должно быть не менее , а общее сопротивление на любом участке конструкции от одной до другой точки соединения не должно превышать .

1.6.4. Уплотнение оболочек

Для обеспечения требуемой степени защиты оболочек используют

следующие способы уплотнения:

Уплотнение без резинового шнура……………………………Для IP 34

Уплотнение на плоскость…………………………………...…Для IP 41

Уплотнение на нож……………………………………………..Для IP 54

Уплотнение лабиринтное………………………………………Для IP 54

1.6.5. Установка аппаратуры

Релейно-контакторные аппараты, полупроводниковые приборы и

интегральные компоненты устанавливаются следующими способами: на изоляционных плитах; на металлических перфоплитах; на рейках; в блочных конструкциях.

Силовые полупроводниковые приборы (при сборке их в панельные блоки) и релейно-контакторные аппараты с задним присоединением электрического монтажа устанавливаются на изоляционных плитах. По шаблонам в плитах сверлятся и фрезеруются установочные отверстия.

Такой способ монтажа аппаратуры используется в НКУ с двусторонним обслуживанием.

В навесных шкафах, пультах и НКУ одностороннего обслуживания с панельными блоками используется способ установки аппаратуры на перфоплитах.

Аппараты переднего присоединения монтируются на перфорированных покрытиях металлических плит с помощью плавающих гаек.

2. ЕДИНАЯ СИСТЕМА КОНСТРУКТОРСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ (ЕСКД)

2.1. Общие полагающие стандарты

2.1.1. ГОСТ 2.001-70 Общие положения

Настоящий стандарт устанавливает назначение, область распространения, классификацию и пра-вила обозначения межгосударственных стандартов, входящих в комплекс стандартов Единой систе-мы конструкторской документации (ЕСКД), а также порядок их внедрения.

ЕСКД -- комплекс стандартов, устанавливающих взаимосвязанные нормы и правила по Разработке, оформлению и обращению конструкторской документации, разрабатываемой и при-меняемой на всех стадиях жизненного цикла изделия (при проектировании, изготовлении, эксплу-атации, ремонте и др).

Основное назначение стандартов ЕСКД состоит в установлении единых оптимальных правил выполнения, оформления и обращения конструкторской документации, которые обеспечивают:

а) применение современных методов и средств при проектировании изделий;

б) возможность взаимообмена конструкторской документацией без ее переоформления;

в) оптимальную комплектность конструкторской документации;

г)механизацию и автоматизацию обработки конструкторских документов и содержащейся в них информации;

д) высокое качество изделий;

е) наличие в конструкторской документации требований, обеспечивающих безопасность использования изделий для жизни и здоровья потребителей, окружающей среды, а также предотвращения причинения вреда имуществу;

ж) возможность расширения унификации и стандартизации при проектировании изделий;

з) возможность проведения сертификации изделии;

и) сокращение сроков и снижение трудоемкости подготовки производства;

к) правильную эксплуатацию изделий;

л) оперативную подготовку документации для быстрой переналадки действующего производства.

м) упрощение форм конструкторских документов и графических изображений;

н) возможность создания единой информационной базы автоматизированных систем (САПР)

о) гармонизацию с соответствующими международными стандартами.

Стандарты ЕСКД распространяются на изделия машиностроения и приборостроения. Об-ласть распространения отдельных стандартов расширена, что оговорено во введении к ним.

Установленные стандартами ЕСКД нормы и правила по разработке, оформлению и обра-щению документации распространяются на следующую документацию:

1) все виды конструкторских документов;

2) учетно-регистрационную документацию для конструкторских документов;

3) документацию по внесению изменений в конструкторские документы;

4) нормативно-техническую, технологическую, программную

документацию, а также науч-но-техническую и учебную литературу, в той части, в которой они могут быть для них применимы и не регламентируются другими

стандартами и нормативами, например, форматы и шрифты для печаизданий и т. п.

2.1.2. ГОСТ 2.101-68 Виды изделий

Настоящий стандарт устанавливает виды изделий всех отраслей промышленности при вы-полнении конструкторской документации. Стандарт соответствует СТ СЭВ 364--76.

Изделием называется любой предмет или набор предметов производства, подлежащих изго-товлению на предприятии.

Изделия, в зависимости от их назначения, делят на изделия основного производства и на изделия вспомогательного производства.

К изделиям основного производства следует относить изделия, предназначенные для поставки (реализации). К изделиям вспомогательного производства следует относить изделия, предназначенные толь-ко для собственных нужд предприятия (объединения), изготовляющего их.

Изделия, предназначенные для поставки (реализации) и одновременно используемые для собственных нужд предприятием, изготовляющим их, следует относить к изделиям основного про-изводства.

Устанавливаются следующие виды изделий:

- детали;

- сборочные единицы;

- комплексы;

- комплекты.

Изделия, в зависимости от наличия или отсутствия в них составных частей, делят на:

а) неспецифицированные (детали) -- не имеющие составных частей;

б) специфицированные (сборочные единицы, комплексы, комплекты) -- состоящие из двух и более составных частей.

2.1.3. ГОСТ 2.102-68 Виды и комплектность КД

Настоящий стандарт устанавливает виды и комплектность конструкторских документов на изделия всех отраслей промышленности. Стандарт соответствует СТ СЭВ 4768-84.

К конструкторским документам (именуемым в дальнейшем словом «документы») относят графические и текстовые документы, которые в отдельности или в совокупности определяют состав и устройство изделия и содержат необходимые данные для его разработки или изготовления, контроля, приемки, эксплуатации и ремонта.

Документы подразделяют на виды.

Вид документа:

1) Чертеж детали

2) Сборочный чертеж

3) Чертеж общего вида

4) Теоретический чертеж

5) Габаритный чертеж

6) Электромонтажный чертеж

7) Монтажный чертеж

8) Упаковочный чертеж

9) Схема

10) Спецификация

11) Ведомость спецификаций

12) Ведомость ссылочных документов

13) Ведомость покупных изделий

14) Ведомость разрешения применения покупных изделий

15) Ведомость держателей подлинни-ков

16) Ведомость технического предложе-ния

17) Ведомость эскизного проекта

18) Ведомость технического проекта Пояснительная записка

19) Технические условия

20) Программа и методика испытаний

21) Таблица

22) Расчет

23) Эксплуатационные документы

24) Ремонтные документы

25) Инструкция

Документы в зависимости от стадии разработки подразделяются на

проектные (техническое предложение, эскизный проект и технический проект) и рабочие (рабочая документация)

Наименования конструкторских документов в зависимости от способа их выполнения:

1) Оригиналы

2) Подлинники

3) Дубликаты

4) Копии

При определении комплектности конструкторских документов на изделия следует различать:

основной конструкторский документ;

основной комплект конструкторских документов;

полный комплект конструкторских документов.

За основные конструкторские документы принимают:

для деталей -- чертеж детали; для сборочных единиц, комплексов и комплектов -- спецификацию.

Полный комплект конструкторских документов изделия составляют (в общем случае) из следующих документов:

основного комплекта конструкторских документов на данное изделие;

основных комплектов конструкторских документов на все составные части данного изделия, примененные по своим основным конструкторским документам.

2.1.4. ГОСТ 2.103-68 Стадии разработки

Настоящий стандарт устанавливает стадии разработки конструкторской документации изделий всех отраслей промышленности и этапы выполнения работ. Стандарт соответствует СТ СЭВ 208--75.

Этапы:

Техническое предложение - Подбор материалов.

Разработка технического предложения с присвоением документ литеры «П».

Рассмотрение и утверждение технического предложения

Эскизный проект - Разработка эскизного проекта с присвоением документам литеры «Э».

Изготовление и испытание макетов (при необходимости).

Рассмотрение и утверждение эскизного проекта.

Технический проект - Разработка технического проекта с присвоением документам литеры «Т».

Изготовление и испытание макетов (при необходимости).

Рассмотрение и утверждение технического проекта.

Рабочая конструкторская докумен-тация:

а) опытного образца (опытной партии) изделия, предназначенного для серийного (массового) или еди-ничного производства (кроме разово-го изготовления);

б) серийного (массового) произ-водства.

Техническое предложение - совокупность конструкторских документов, которые должны содержать технические и технико-экономические обоснования целесообразности разработки доку-ментации изделия на основании анализа технического задания заказчика и различных вариантов, возможных решений изделий, сравнительной оценки решений с учетом конструктивных и эксплуатационных особенностей разрабатываемого и существующих изделий и патентные исследования.

Эскизный проект - совокупность конструкторских документов, которые должны содержать принципиальные конструктивные решения, дающие общее представление об устройстве и принципе работы изделия, а также данные, определяющие назначение, основные параметры и габаритные размеры разрабатываемого изделия.

Технический проект -- совокупность конструкторских документов, которые должны содержать окончательные технические решения, дающие полное представление об устройстве разрабатываемого изделия, и исходные данные для разработки рабочей документации.

2.1.5. ГОСТ 2.118-73 Техническое предложение

Настоящий стандарт устанавливает требования к выполнению

технического предложения на изделия всех отраслей промышленности.

1) Техническое предложение разрабатывается в случае, если это предусмотрено техническим заданием.

2) Техническое предложение разрабатывается с целью выявления

дополнительных или уточнен-ных требований к изделию (технических характеристик, показателей качества и др.), которые не могли быть указаны в техническом задании, и это целесообразно сделать на основе предваритель-ной конструкторской проработки и анализа различных вариантов изделия.

3) В техническое предложение включают конструкторские документы, предусмотренные техническим заданием, в соответствии с ГОСТ 2.102--68. Конструкторские документы, разрабатывае-мые для изготовления макетов, в комплект документов технического предложения не включают.

4) На рассмотрение, согласование и утверждение представляют копии документов технического предложения, скомплектованные по ГОСТ 2.106-96. Допускается по согласованию с заказчи-ком представлять подлинники документов технического предложения.

2.1.6. ГОСТ 2.119-73 Эскизный проект

Настоящий стандарт устанавливает требования к выполнению эскизного проекта на изделиях всех отраслей промышленности.

1) Эскизный проект разрабатывают, если это предусмотрено техническим заданием или про-токолом рассмотрения технического предложения.

Эскизный проект разрабатывают с целью установления принципиальных (конструктивных, схемных и др.) решений изделия, дающих общее представление о принципе работы и (или) уст-ройстве изделия, когда это целесообразно сделать до разработки технического проекта или рабочей документации.

2) При разработке эскизного проекта выполняют работы, необходимые для предъявляемых к изделию требований и позволяющие установить принципиальные решения.

3) В комплект документов эскизного проекта включают конструкторские документы в соответствии с ГОСТ 2.102-68 предусмотренные техническим заданием и протоколом рассмотрения технического предложения.

Конструкторские документы, разрабатываемые для изготовления макетов, в комплект документов эскизного проекта не включают.

4) На рассмотрение, согласование и утверждение представляют

копии документов эскизного проекта, скомплектованные по ГОСТ 2.106-96. Допускается по согласованию с заказчиком представлять подлинники документов эскизного проекта.

2.1.7. ГОСТ 2.120-73 Технический проект

Настоящий стандарт устанавливает требования к выполнению технического проекта на изделия всех отраслей промышленности.

1) Технический проект разрабатывают, если это предусмотрено техническим заданием, про-токолом рассмотрения технического предложения или эскизного проекта.

Технический проект разрабатывают с целью выявления окончательных технических решений дающих полное представление о конструкции изделия, когда это целесообразно сделать до разработки рабочей документации.

При необходимости технический проект может предусматривать разработку вариантов отдельных составных частей изделия.

2) При разработке технического проекта выполняют работы,

необходимые для обеспечения предъявляемых к изделию требований и позволяющие получить полное представление о конструкции разрабатываемого изделия, оценить его соответствие требованиям технического задания, технологичность, степень сложности изготовления, способы упаковки, возможности транспортирования и монтажа на месте применения.

3) Макеты должны быть предназначены для проверки (в необходимых случаях - на объекте заказчика или потребителя) конструктивных и схемных решений разрабатываемого изделия.

4) На рассмотрение согласование и утверждение представляют копии документов технического проекта скомплектованные по ГОСТ 2.106-96. Допускается по согласованию с заказчиком представлять подлинники документов технического проекта.

2.2. Текстовые конструкторские документы

2.2.1. ГОСТ 2.105-95 Общие требования к текстовым документам

Текстовые документы подразделяют на документы, содержащие, в основном, сплошной текст (технические условия, паспорта, расчеты, пояснительные записки, инструкции и т. п.) и документы содержащие текст, разбитый на графы (спецификации, ведомости, таблицы и т. п.).

2.2.1.1. Общие положения

Текстовые документы выполняют на формах, установленных соответствующими стандартами Единой системы конструкторской документации (ЕСКД) и Системы проектной документам для строительства (СПДС).

Подлинники текстовых документов выполняют одним из следующих способов:

машинописным, при этом следует выполнять требования ГОСТ 13.1.002. Шрифт пишущей машинки должен быть четким, высотой не менее 2,5 мм, лента только черного цвета;

рукописным -- чертежным шрифтом по ГОСТ 2.304 с высотой букв и цифр не менее: 2,5 мм. Цифры и буквы необходимо писать четко черной тушью;

с применением печатающих и графических устройств вывода ЭВМ (ГОСТ 2.004);

на магнитных носителях данных (ГОСТ 28388).

Копии текстовых документов выполняют одним из следующих способов: - типографским -- в соответствии с требованиями, предъявляемыми к изданиям, изготовляемым типографским способом;

ксерокопированием -- при этом рекомендуется размножать способом двустороннего копирования;

светокопированием;

микрофильмированием;

на магнитных носителях данных.

Вписывать в текстовые документы, изготовленные машинописным способом, отдельные слова, формулы, условные знаки (рукописным способом), а также выполнять иллюстрации следует черными чернилами, пастой или тушью.