Разработка электропривода бытового полотера
Описание промышленной установки электропривода бытового полотера. Расчет нагрузок механизмов установки и построение нагрузочной диаграммы. Проектирование и расчет силовой схемы электропривода. Конструктивная разработка пульта управления установки.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 23.04.2012 |
| Размер файла | 632,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
На пульте управления расположены два регулятора. С помощью первого регулятора, расположенным под большим пальцем правой руки, регулируется скорость вращения щетки. С помощью второго регулятора, расположенного под большим пальцем левой руки, регулируется удельная подача мастики.
На пульт управления вынесены соответствующие индикаторы, которые информируют оператора о режиме работы или об аварийной обстановке. По центру сверху расположен индикатор питания, который информирует о том, что на установку подано питание. Ниже индикатора питания расположен индикатор аварии в виде треугольника с вписанным в него восклицательным знаком. Загорание этого индикатора информирует о неисправности установки.
Справа от индикатора аварии над регулятором скорости вращения щетки расположен индикатор включения щетки в виде двух стрелок. Он информирует оператора о том, что щетка вращается и установка исправна. Слева от аварийного индикатора над регулятором подачи мастики расположен индикатор подачи мастики в виде двух капель, который загорается в режиме нанесения мастики. Это режим включается регулятором подачи мастики.
Под пультом управления на штанге расположен сетевой выключатель. С помощью последнего напряжение сети подается на установку.
10. Проектирование схемы электроснабжения установки и защиты
10.1 Выбор аппаратов и кабелей
электропривод полотер пульт схема
Для защиты силовой цепи от перегрузок, коротких замыканий применим предохранитель.
Выбор предохранителя производится исходя из условий:
(77)
где - номинальный ток плавкой вставки;
- максимальный ток потребителей;
- номинальный ток предохранителя.
В данном случае необходимо ограничить ток на уровне 10 А, так как установка питается от бытовой сети 220 В. Тогда примем , и ток срабатывания автомата будет равным:
Тогда условия выбора предохранителя:
На основании расчетных данных выберем предохранитель типа ПН-1 на номинальный ток 10 А и с плавкой вставкой на ток 10 А./5/.
Выбор сечения провода питания производится по следующим условиям:
по условию нагрева
(78)
по условию соответствия выбранному аппарату максимальной токовой защиты
(79)
где - кратность допустимого длительного тока для провода по отношению к номинальному току срабатывания защиты.
По первому условию
.
По второму условию
.
Таким образом, производим выбор провода по второму условию. Выберем провод марки ПВ-3 сечением 1,5 мм2.
10.2 Составление таблицы перечня элементов производственной установки
Таблица 7 - Таблица перечня элементов
|
Обозначение |
Наименование |
Количество |
|
|
Система автоматики |
|||
|
DD1 |
К561ФГ1 |
1 |
|
|
DD2 |
К561ТЛ1 |
1 |
|
|
DA1..DA4 |
К140УД6 |
4 |
|
|
VT1,VT2,VT7 |
КТ3102А |
3 |
|
|
VT3,VT5 |
КТ814А |
2 |
|
|
VT4,VT6 |
КТ815А |
2 |
|
|
VD1 |
АЛ307И |
1 |
|
|
VD2 |
ФД-155 |
||
|
VD3 |
АЛ307Г |
||
|
R1,R7 |
МЛТ 0,125 - 1,5 кОм 5% |
2 |
|
|
R2 |
МЛТ 0,125 - 220 Ом 5% |
1 |
|
|
R3 |
МЛТ 0,125 - 150 Ом 5% |
1 |
|
|
R4, R5, R8, R11, R13..R15, R17..R19,R22 |
МЛТ 0,125 - 10 кОм 5% |
10 |
|
|
R6 |
МЛТ 0,125 - 51 кОм 5% |
1 |
|
|
R9, R16 |
СПЗ-4М 10 кОм10% |
2 |
|
|
R10 |
МЛТ 0,125 - 1 кОм 5% |
1 |
|
|
R12 |
МЛТ 0,125 - 20 кОм 5% |
1 |
|
|
R20, R30 |
МЛТ 0,125 - 6,2 кОм 5% |
2 |
|
|
R21, R29 |
МЛТ 0,125 - 7,5 кОм 5% |
2 |
|
|
Обозначение |
Наименование |
Количество |
|
|
R23, R27 |
МЛТ 0,125 - 16 кОм 5% |
2 |
|
|
R24..R26, R28 |
МЛТ 0,125 - 3 кОм 5% |
4 |
|
|
C1, C2 |
К 73-17 - 820 нФ 10% |
2 |
|
|
Блок защит |
|||
|
DD1 |
К561ТМ2 |
1 |
|
|
DD2 |
К561ЛА3 |
1 |
|
|
VT1..VT5 |
КТ3102А |
5 |
|
|
VD1 |
КД522Б |
1 |
|
|
R1 |
МЛТ 0,125 - 10 кОм 5% |
1 |
|
|
R2, R4, R7..R9 |
МЛТ 0,125 - 5,1 кОм 5% |
5 |
|
|
R3 |
МЛТ 0,125 - 470 кОм 5% |
1 |
|
|
R5 |
МЛТ 0,125 - 1 кОм 5% |
1 |
|
|
C1 |
К10 - 7В - 0,02 мкФ |
1 |
|
|
C2 |
К50 - 35 - 200 мкФ16 В |
1 |
|
|
Система управления БДПТ |
|||
|
DA1 |
IN555N |
1 |
|
|
DA2 |
MC33035 |
1 |
|
|
DA3 |
IR2110 |
3 |
|
|
VT1 |
КТ604А |
1 |
|
|
VT2..VT5 |
КТ3102ГМ |
4 |
|
|
VD1..VD5, VD10 |
КД522А |
6 |
|
|
VD6..VD9 |
MUR160 |
1 |
|
|
VD11 |
АЛ307ГМ |
1 |
|
|
VD12, VD 13 |
2Д2999А |
2 |
|
|
Обозначение |
Наименование |
Количество |
|
|
VD14..VD16 |
ОН 104 - 1,5 |
3 |
|
|
VD17..VD19 |
КД247Б |
3 |
|
|
R1..R3 |
МЛТ 0,125 - 100 Ом 5% |
3 |
|
|
R4..R6 |
МЛТ 0,125 - 10 кОм 5% |
3 |
|
|
R7 |
МЛТ 0,125 - 1 МОм 5% |
1 |
|
|
R8 |
МЛТ 0,125 - 100 кОм 5% |
1 |
|
|
R9, C18..C20 |
МЛТ 0,125 - 20 кОм 5% |
4 |
|
|
R10 |
СП3-4М - 52 кОм |
1 |
|
|
R11 |
МЛТ 0,125 - 30 кОм 5% |
1 |
|
|
R12 |
МЛТ 0,125 - 10 кОм 5% |
1 |
|
|
R13, R15..R18, R20 |
МЛТ 0,125 - 1 кОм 5% |
1 |
|
|
R14 |
МЛТ 0,125 - 1 МОм 2,5% |
1 |
|
|
R19 |
ПЭВ - 20 - 24 Ом5% |
1 |
|
|
R21 |
МЛТ 0,125 - 1,5 кОм 5% |
1 |
|
|
R23..R25 |
МЛТ 0,125 - 5,1 кОм 5% |
3 |
|
|
R26..R31 |
МЛТ 0,25 - 1,5 кОм 5% |
6 |
|
|
R32..R34 |
МЛТ 0,25 - 22 Ом 5% |
3 |
|
|
C1..C3 |
К10 - 7В - 0,01 мкФ |
3 |
|
|
C4, C6, C8 |
КМ - 5А - М15 - 100 пФ |
3 |
|
|
С5, С10 |
К50 - 35 - 4,7 мкФ100 В |
1 |
|
|
С7 |
К73 - 17 - 0,02 мкФ |
1 |
|
|
С9 |
КМ - 6А - Н90 - 0,1 мкФ |
1 |
|
|
С11 |
К50 - 35 - 10 мкФ63 В |
1 |
|
|
С12 |
К50 - 35 - 47 мкФ63 В |
1 |
|
|
Обозначение |
Наименование |
Количество |
|
|
С13, С14 |
LQ(M) - 540B - 330 мкФ |
2 |
|
|
С15..С17, C21..25 |
КМ - 6А - Н90 - 1 мкФ |
6 |
11. Наладка и диагностика автоматизированного электропривода
Наладку электропривода начинают с настройки датчика положения ротора. Далее производят пробный запуск двигателя. При этом двигатель должен иметь правое направление вращения (обычное направление вращение двигателя в бытовой технике). Если же двигатель вращается влево, то необходимо изменить подключение двигателя, либо поставить перемычку на плате системы управления (рекомендуется).
Далее производят настройку датчика тока. Так как сигнал с датчика тока невелик (100 мВ), то измеряют ток, потребляемый двигателем во время пуска. Ток не должен превышать 10 А. Если ток превышает это значение, сопротивление шунта необходимо увеличить.
Далее проводится настройка регулятора скорости до получения осциллограммы скорости соответствующей настройке регулятора на модульный оптимум (перерегулирование в пределах 4-5%).
После настройки системы управления, необходимо проверить работу системы автоматического нанесения мастики.
Для этого необходимо убедится, что движок переменного резистора R16, связанного с клапаном, находится в крайнем нижнем (по схеме) положении, а верхний провод отключен от источника питания. Потом замыкают накоротко коллектор и эмиттер транзистора VT2. При этом двигатель должен вращаться в сторону открытия клапана. Если же нет, то необходимо поменять местами выводы двигателя. После того, как добились вращения двигателя в нужную сторону, проверяют как клапан закрывается. Для этого замыкают накоротко коллектор и эмиттер транзистора VT7. При этом двигатель должен вращаться в сторону закрытия клапана.
Далее при открытом клапане подают напряжение на верхний вывод резистора R16. При этом двигатель должен вращаться в сторону закрытия клапана и остановится при полностью закрытом клапане.
В конце можно провести испытание всей системы, вращая колесо датчика скорости с разной скоростью. При этом клапан должен открываться на определенное значение при различных скоростях.
Для поиска неисправности в коммутаторе диагностику начинают с оконечных каскадов. Сначала проверяют наличие и форму импульсов на обмотках двигателя. Если неисправность обнаружится, проверяют наличие и форму импульсов на выходах драйверов ключей (как можно ближе к затворам транзисторов). Таким образом проводят диагностику всей системы до обнаружения неисправности. Необходимо учесть, что на входы коммутатора необходимо подавать сигналы соответствующие исправной системе.
Диагностику системы автоматизации производят таким же методом.
12. Охрана труда
Все мероприятия по технике безопасности и охране труда преследуют одну цель - уменьшение или ликвидация травматизма и профессиональных заболеваний. Проведение мероприятий по улучшению условий труда дает ощутимый экономический эффект - повышается производительность труда, снижаются затраты на восстановление утраченной трудоспособности.
Все мероприятия по охране труда проводятся с целью защиты участников трудового процесса от воздействия опасных и вредных факторов, характеризующих условия его проведения. В дипломном проекте рассматривается разработка системы управления вентильным двигателем для полотера. В данной системе присутствуют такие опасные факторы как вращающиеся части двигателя (щетки), электрический ток, которым питаются устройства, шум (хотя его уровень значительно меньше, чем в наиболее распространенной бытовой технике).
Наиболее опасным фактором в разрабатываемой установке все же является электрический ток. Поражение электрическим током может вызвать временную или полную нетрудоспособность оператора или обслуживающего персонала.
Для уменьшения травматизма от электрического тока предусматривается ряд технических мероприятий. Это, во-первых, применение двойной изоляции, что является наиболее распространенным техническим мероприятием предотвращения поражения электрическим током в бытовых установках. Двойная изоляция представляет собой применение рабочей и дополнительной изоляции. При повреждении или пробое рабочей изоляции, которая рассчитывается исходя из напряжений на устройстве, от травмирования электрическим током защищает дополнительная изоляция. Дополнительной изоляцией в данном случае служит корпус установки, так как он изготовлен из изоляционного материала (пластмассы).
Кроме того, в системе управления применяется защита от коротких замыканий, так как это не только вызывает аварию на оборудовании, но и может привести к поражению оператора током.
В установке также имеются вращающиеся части. Это ротор двигателя. В установке ротор двигателя прикрыт кожухом. При поднятии кожуха происходит отключение двигателя, что уменьшает травматизм от вращающихся частей.
Далее предусмотрена нулевая защита, которая предотвращает самопроизвольный запуск установки без оператора при пропадании напряжения в сети или после срабатывания защиты.
Для предотвращения травматизма предусмотрим отключение установки при отпускании ручек. Для этого на ручках имеются сенсоры. Только при касании сенсоров возможен запуск двигателя. При отпускании сенсоров, хотя бы одного, происходит торможение двигателя.
Кроме применения конструктивных мер обеспечения безопасности, необходимо также соблюдение техники безопасности оператором при работе на установке.
Психо-эмоциональное состояние оператора также сильно влияет на производительность труда. Удобное расположение органов управления, так же мягкий приятный цвет и скругленные формы установки положительно влияют на эмоциональное состояние оператора, снижают утомляемость. Эти требования учитывались при проектировании пульта управления. Для этого в установке, кроме того, предусмотрено регулирования положения рукояток под каждого человека индивидуально.
13. Технико-экономические показатели
На основании технико-экономического обоснования выбора рациональной схемы электропривода (пункт 3), в таблице приведем основные технико-экономические показатели проекта.
Таблица 8 - Технико-экономические показатели проекта
|
Наименование |
Обозначение |
Численное значение |
|
|
Капиталовложения, руб. |
К |
228456 |
|
|
Отчисления на реновацию, руб. |
САР |
14300 |
|
|
Плата за электроэнергию в год, руб. |
СЗЭ |
115833 |
|
|
Заработная плата работников, руб. |
СЗП |
10449 |
|
|
Стоимость материалов для ремонта, руб. |
СМ |
9414 |
|
|
Общецеховые расходы, руб. |
СЦ |
10450 |
|
|
Общезаводские расходы, руб. |
СОЗ |
5225 |
|
|
Эксплуатационные расходы, руб. |
165672 |
||
|
Срок окупаемости установки, лет |
tОК |
1,7 |
Заключение
В процессе работы над дипломным проектом был рассчитан и разработан электропривод бытового полотера с использованием бесконтактного двигателя постоянного тока. При этом, рабочий орган (в данном случае щетка) приводится в движение двигателем без передаточного механизма, так как номинальная частота двигателя соответствует максимальной частоте вращения щетки.
Экономическими расчетами было доказана целесообразность применения именно этого типа электропривода, причем сравнение производилось с приводом, который на сегодняшний день считается самым перспективным (частотное управление асинхронным короткозамкнутым двигателем).
Моделирование системы управления показало высокие динамические показатели при достаточно жестких ограничениях. Полотер питается от бытовой сети, где вся электроарматура рассчитана на максимальный ток 10 А. При максимальной нагрузке двигатель разгоняется до максимальной скорости всего за 0,68 с. Этих показателей удалось достичь за счет разгона двигателя по предельной скоростной диаграмме.
Установка, как и все бытовые электроприборы, имеет двойную изоляцию, что предотвращает травмирование электрическим током. Кроме того, применяется ряд защит, которые не допускают возникновения аварийных режимов.
Система автоматики позволяет с помощью того же полотера наносить на обрабатываемую поверхность мастику, причем наносимое количество мастики можно регулировать с пульта управления.
Пульт управления был разработан с учетом эргономических требований с удобно расположенными регуляторами. На пульте расположены индикаторы, которые информируют оператора о режиме работы или об аварии. Количество органов управления сведено к минимуму.
Таким образом, спроектированная установка отвечает не только техническим и технологическим требованиям, но и требованиям безопасности и эргономики.
Список использованных источников
1. Лебедев Н.И., Гандшу В.М., Явдошак Я.И. Вентильные электрические машины. СПб.: Наука, 2008.
2. Афанасьев П.С. Конструкции и расчеты деревообрабатывающего оборудования. М.: Машиностроение, 2003.
3. Лепаев Д.А. Ремонт электропылесосов и электрополотеров. М.: Легпромбытиздат, 2001.
4. Балатьев П.К. Паркетные работы. М. 2005.
5. Справочные данные по электрооборудованию, т. 3. Электрическая аппаратура низкого напряжения общего применения. М.-Л., «Энергия», 2005.
6. Документация: Motorola MC33035.
7. Документация: International Rectifier IR2110.
8. Башарин А.В., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами. Л.: Энергоиздат, 2007.
9. Бокуняев А.А., Борисов Н.М., Варламов Р.Г. и др., Справочная книга радиолюбителя-конструктора. М.: Радио и связь, 1998.
10. Журнал «Радио», №6 1998.
11. Фираго Б.И. Учебно-методическое пособие к курсовому проектированию по теории электропривода для студентов специальности 21.05. Минск: БГПА, 2003.
12. Справочник по автоматизированному электроприводу. Под редакцией В.А. Елисеева и А.В. Шинянского. М., 2003.
13. С.В. Якубовский, Л.И. Ниссельсон, В.И. Кулешова и др. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник. М.: Радио и связь, 2009.
14. М.И. Богданович и др. Цифровые интегральные микросхемы: Справочник. Мн., Полымя, 2006.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Выбор системы электропривода и автоматизации промышленной установки. Расчет нагрузок, построение нагрузочной диаграммы механизма. Анализ динамических и статических характеристик электропривода. Проектирование схемы электроснабжения и защиты установки.
дипломная работа [3,0 M], добавлен 18.10.2013Механические буровые установки глубокого бурения. Выбор двигателя, построение уточненной нагрузочной диаграммы. Расчет переходных процессов в разомкнутой системе, динамических показателей электропривода и возможности демпфирования упругих колебаний.
дипломная работа [4,5 M], добавлен 30.06.2012Описание металлической заготовки детали, выбор станка. Расчет и построение нагрузочной диаграммы главного электропривода. Проверка электродвигателя главного электропривода по нагреву. Построение нагрузочной диаграммы и тахограммы привода подачи.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 12.04.2015Передаточное число редуктора и расчет участков длин лент конвейера. Расчет основных нагрузок механизма установки. Построение нагрузочной диаграммы с учетом регулирования координат электропривода. Моделирование динамики технологической установки.
дипломная работа [314,4 K], добавлен 25.11.2010Определение параметров и проектирование расчетной схемы механической части электропривода. Выбор комплектного преобразователя и датчика координат электропривода. Разработка программного обеспечения для компьютерного моделирования электропривода.
курсовая работа [845,8 K], добавлен 25.04.2012Предварительный выбор двигателя, его обоснование и проведение необходимых расчетов. Построение тахограммы и нагрузочной диаграммы. Проверка двигателя по нагреву и на перегрузочную способность. Разработка принципиальной электрической схемы электропривода.
курсовая работа [823,5 K], добавлен 10.05.2014Описание системы автоматической стабилизации температуры каменных материалов на выходе сушильного барабана асфальтосмесительной установки. Выбор электродвигателя, расчёт нагрузок и построение механической характеристики и нагрузочной диаграммы механизма.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 18.05.2012Расчет и выбор элементов силовой части электропривода. Построение статических характеристик разомкнутого электропривода. Синтез и расчет параметров регуляторов, моделирование переходных процессов скорости и тока электропривода с помощью MATLAB 6.5.
курсовая работа [903,7 K], добавлен 10.05.2011Описание промышленной установки, анализ кинематической схемы, определение параметров и проектирование расчётной схемы механической части электропривода. Расчёт и построение оптимальной тахограммы движения скоростного лифта и нагрузочные диаграммы.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 16.03.2012Физико-механические свойства растительного сырья. Выбор типа электропривода механизма и предварительный расчет мощности электродвигателей. Оценка статических и динамических режимов электропривода. Схема включения и выбор частотного преобразователя.
дипломная работа [3,4 M], добавлен 06.09.2012
