Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования

«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Агроэнергетический факультет

Кафедра ЭСХП

Курсовая работа

по дисциплине «Электропривод»

Тема: «Проектирование электропривода скребкового транспортера ТСН-160А»

Выполнил: студент 5 курса 22зэ группы

Волчков К.А.

Руководитель Прищепова Е.М.

Минск 2021



Обозначение	Наименование	Кол.	Примечание
03.43.214.21- ПЗ 03.43.214.21- ЭМ.П1 03.43.214.21-ЭМ.П2 03.43.214.21-ЭМ.П3 03.43.214.21-ЭМ1 03.43.214.21-ЭМ2 03.43.103.21-ЭМ3 03.43.214.21-ЭМ4 03.43.214.21-ЭМ5 03.43.214.21-ЭМ6	Текстовые документы Расчетно-пояснительная записка Чертежи 1 Механические характеристики и нагрузочная диаграмма рабочей машины 2 Механические и электромеханическая характеристики электродвигателя 3 Нагрев и охлаждение электродвигателя 4 Принципиальная электрическая схема управления электроприводом 5 Схема расположения аппаратов в ящике управления 6 Технические данные аппаратов ящика управления 7 Перечень надписей ящика управления 8 Схема соединений ящика управления 9 Схема внешних соединений элементов электропривода	54 с. 1 1 1 1 1 1 1 1 1	А4 А4 А4 А3 А4 А4 А4 А3 А4
						Проектирование электропривода скребкового транспортера ТСН-160А
Изм.	Кол.	Лист	№ док.	Подпись	Дата
Разраб.	Волчков		01.06.21	Телятник	Лит.	Лист	Листов
Руковод.					УП		1
Консульт.
Н. контр.				Ведомость комплекта проектной документации	БГАТУ,
Зав. каф.



Реферат

Курсовая работа выполнена в объеме: расчетно?пояснительная записка на 54 страницах машинописного текста, таблиц - 11, графическая часть на 7 листах формата А4 и 2 листах формата А3.

Ключевые слова: электропривод, электродвигатель, мощность, момент, рабочая машина, частота вращения.

Разработан электропривод скребкового транспортера ТСН-160А. Выбран электродвигатель для привода рабочей машины, произведена проверка выбранного электродвигателя по условиям пуска, перегрузочной способности и на нагрев за цикл нагрузочной диаграммы. Разработана принципиальная электрическая схема

управления электроприводом согласно задания.



Содержание

Введение

1. Технологическая характеристика рабочей машины

1.1 Назначение

1.2 Описание конструкции рабочей машины

1.3 Описание рабочих органов и параметров

1.4 Технологическая схема использования рабочей машины

1.5 Требования к управлению рабочей машиной

1.6 Характеристика условий окружающей среды и требований к электрооборудованию

2. Выбор электродвигателя для привода рабочей машины

2.1 Расчет и построение механических характеристик рабочей машины под нагрузкой и на холостом ходу

2.2 Расчет и построение нагрузочной диаграммы рабочей машины

2.3 Выбор предполагаемого электродвигателя по роду тока, напряжению, числу фаз, частоте вращения

2.4 Выбор кинематической принципиальной схемы электропривода

2.5 Приведение мощности, момента и скорости рабочей машины к валу электродвигателя и обоснование режима его работы

2.6 Окончательный выбор электродвигателя по мощности с учетом режима работы

2.7 Проверка выбранного электродвигателя по условиям пуска, перегрузочной способности и на допустимое число включений в час

2.8 Проверка выбранного электродвигателя на нагревание за цикл нагрузочной диаграммы

2.9 Построение механической и электромеханической характеристик электродвигателя

3. Выбор элементов кинематической принципиальной схемы

3.1 Выбор монтажного исполнения электродвигателя

4. Расчет переходных процессов в электроприводе

4.1 Обоснование способа пуска и торможения электропривода

5. Разработка принципиальной электрической схемы управления электроприводом

5.1 Требования к управлению машиной и пути их реализации

5.2 Описание разработанной схемы управления электроприводом

5.3 Выбор аппаратов защиты электрических цепей и аппарата защиты электродвигателя в аварийных состояниях по критерию эффективности

5.4 Выбор аппаратов управления электроприводом

6. Определение показателей разработанного электропривода

6.1 Расчет показателей надежности разработанного электропривода

6.2 Определение удельных и энергетических показателей разработанного электропривода

7. Разработка ящика управления электроприводом

7.1 Определение суммарной площади монтажных зон аппаратов и типа ящика управления

7.2 Пояснения о размещении аппаратов в ящике управления и составлению схемы соединений ящика управления

7.3 Выбор проводов для схемы соединения ящика управления и кабелей для схемы внешних соединений

Заключение по работе

Список использованных источников



Введение

Автоматизация и электрификация сельскохозяйственного производства приводит к облегчению труда рабочих, и уничтожение существенного различия между умственным и физическим трудом, и дальнейшему повышению материального благосостояния народа.

Современный электропривод определяет собой уровень силовой электровооружённости, является главным средством автоматизации рабочих машин и механизации производственных процессов.

Рост электрификации и автоматизации, создание на этой базе более современных машин ведут к огромному повышению производительности труда.

В настоящее время удаление и переработка навоза является важнейшим фактором, который оказывает существенное влияние на санитарно гигиенические условия содержания животных. От того, в каких условиях содержатся животные зависит их здоровье, следовательно, ухудшается качество продукции и прибыль сельскохозяйственного предприятия уменьшается.

Выбор способа и средств механизации уборки навоза из помещений для крупного рогатого скота определяется технологией содержания животных, планировкой помещений, объемно-планировочным решением фермы или комплекса и обеспеченностью подстилочными материалами.

Таким образом, целью данной работы является разработка электропривода скребкового транспортера ТСН-160А с учетом режима работы и характера изменения нагрузки.

Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи: провести анализ технологической характеристики рабочей машины, произвести выбор и проверку электродвигателя привода рабочей машины, определить показатели разработанного электропривода, разработать схему управления и спроектировать ящик управления.



1. Технологическая характеристика рабочей машины

1.1 Назначение

Скребковый транспортер для удаления навоза ТСН-160А кругового действия предназначен для удаления навоза из животноводческих помещений с привязным содержанием коров с одновременной погрузкой навоза в транспортные средства, а также из свинарников.

1.2 Описание конструкции рабочей машины

Рисунок 1.1 ? Скребковый транспортер ТСН-160А. Внешний вид.

В состав ТСН-160А входят два самостоятельных транспортера - горизонтальный и наклонный, приведение в действие которых осуществляется посредством индивидуальных электроприводов.

Принцип работы транспортера заключается в круговом движении цепи со скребками по замкнутому контуру, образуемому бетонными каналами в полу помещения. При попадании на наклонный участок происходит поднятие навоза из канала на высоту необходимую для его погрузки в транспорт.

Горизонтальный транспортер устанавливают в навозных канавах в бетонный лоток, внутренняя часть дна которого армируется стальной полосой 4X20 мм, расположенных вдоль рядов стойл в помещениях КРС или внутри станков - в помещениях для свиней. Навоз в навозные канавы сбрасывается операторами вручную специальными скребками.

Такая механизация процесса удаления навоза дает возможность осуществлять уборку два раза в течение суток, причем задействуется только один оператор. Процесс продолжается не более 30 минут. Если правильно установить и отрегулировать скребковый транспортёр, то осадок, который он оставляет в каналах, составит не больше 0.7 миллиметра.

1.3 Описание рабочих органов и параметров

Горизонтальный транспортёр состоит из следующих составных частей:

Рисунок 1-2. Цепь со скребками.1 - цепь 14х80; 2 - уголок (приварен к цепи); 3 - скребок; 4 - болт М12х35; 5 - гайка М12. Цепи, рис.1-2; Поворотного устройства, рис.1-4.



Рисунок 1-3. Натяжное устройство скребкового транспортера ТСН-160А: 1 - поворотная звездочка; 2 - натяжной ролик; 3 - рычаг натяжного ролика; 4 - стойка; 5 - трос подвески груза; 6 - груз

Рисунок 1-4 Поворотное устройство ТСН-160А:

1 - скоба; 2, 6 - болты; 3 - пластина; 4 - ось; 5 - звездочка

Наклонный транспортёр состоит из следующих составных частей:

Корыта, рис.1-5 поз. 2

Рисунок 1-5. Наклонный транспортёр. 1 - привод; 2 - корыто; 3 - рама; 5 - гайка М10; 6 -шайба 1а; 7 - шайба 16.65Г; 8 - скат; 9 - поворотное устройство.

Транспортер имеет обозначение, которое соответствует длине контура термически обработанной цепи с укрепленными на ней металлическими скребками, горизонтального участка по уборке навоза, составляющей 160 метров, вращающий момент передается на цепь при помощи звездочки, автоматические натяжное и поворотного устройства и привод. В состав последнего входят электродвигатель, двухступенчатый мотор-редуктор. Наклонный транспортер имеет такую же круглозвенную цепь со скребками, металлический желоб с опорной стойкой, поворотное и натяжное устройства и привод, состоящий из электродвигателя и двухступенчатого цилиндрического редуктора с передаточным числом 27,85.

При температуре воздуха ниже 263 К помещение, в котором размещается наклонный транспортер, должно отапливаться. Он устанавливается под углом не более 30° к горизонту, что позволяет обеспечивать подачу навоза на высоту 2650 мм от нулевой отметки пола коровника. Высота помещения, в котором устанавливается транспортер, должна быть не менее 3350 мм.

Основные характеристики скребкового транспортера ТСН-160А приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Технические параметры рабочей машины

№ п/п	Наименование показателя качества и единица измерения	Величина показателя
1	2	3
	Тип	Стационарный скребковый, цепной
	Подача массовая за единицу основного времени, т/ч(кг/с)	4(1,11)-5,5(1,53)
	Количество обслуживаемых животных, голов	100
	Угол установки наклонного транспортера, не более, град	30
	Масса, мах, кг в том числе	2085
	- горизонтального транспортера	1532
	- наклонного транспортера	553
	мощность, кВт	2,2
	количество, шт.	1
	Количество обслуживаемого персонала, чел	1
	Зоотехнические показатели при работе	Очищает навозный канал в помещении, транспортирует по нему навоз и грузит в транспортное средство

1.4 Технологическая схема использования рабочей машины

Технологическая схема использования рабочей машины отображена на рисунке 1-6. Горизонтальный транспортер устанавливают внутри животноводческого помещения. Навозные каналы по всей длине животноводческого помещения, рядом со стойлами для коров, в навозных проходах соединяют поперечными каналами в замкнутый четырехугольник. В эти каналы укладывают цепь 5 со скребками горизонтального транспортера. При движении цепи скребки перемещают навоз в сторону наклонного транспортера 1. Навоз в навозные канавы сбрасывается операторами вручную специальными скребками.

Наклонный транспортер 1 представляет собой наклонно установленную стрелу с двумя желобами, в которых движется замкнутая скребковая цепь.

Нижний конец наклонного транспортера расположен внутри животноводческого помещения таким образом, что навоз, передвигаемый скребками горизонтального транспортера, падает на нижнюю часть стрелы наклонного транспортера. Верхний конец наклонного транспортера выходит из животноводческого помещения и поднят над землей так, чтобы под ним можно было расположить прицеп или другое транспортное средство.

Скребковая цепь наклонного транспортера перемещает навоз вверх по его стреле и сбрасывает в прицеп. Транспортер включают в работу 3...4 раза в сутки. Применение соломистой подстилки длиной более 100 мм не рекомендуется.

Натяжение цепи происходит автоматически путем поворота рычага 6 с подвижным роликом в интервале 60°, что соответствует удлинению цепи на 0,5 м. Сила натяжения цепи регулируется массой груза, помещенного в контейнер. В качестве груза рекомендуется применять камни, обломки бетона или железный лом. Нормальное натяжение цепи при длине 160 м и трехкратной уборке навоза обеспечивается при массе груза 100...120 кг. Цепь натянута нормально, если она свободно сходит с приводной звездочки. Предел автоматического поддержания натяжения цепи определяется расстоянием концов скребков холостой ветви цепи от наружного борта навозного канала, равного 20 мм. При зазоре 20 мм цепь должна быть укорочена.

Перед работой устанавливают под стрелой наклонного транспортера транспортное средство. Убеждаются в исправности транспортера и отсутствии посторонних предметов в навозном канале и снимают переходные мостики (при необходимости обеспечения свободного прохода транспортируемого навоза под ними). В холодное время года перед пуском транспортера убеждаются, что цепь и скребки наклонного транспортера не примерзли к желобам корыта.



Рисунок 1-6 - Технологическая схема транспортера скребкового ТСН-160А

1 - наклонный участок транспортера горизонтальный транспортер; 2 - шкаф управления; 3 - поворотное устройство; 4 - привод горизонтального участка; 5 - горизонтальная цепь 6 - натяжное устройство.

Управление транспортером осуществляется с пульта управления 2. Горизонтальный транспортёр включается только после включения наклонного транспортёра.

В холодное время года после выключения горизонтального транспортера дают проработать 2...3 мин вхолостую наклонному транспортеру.



1.5 Требования к управлению рабочей машиной

К управлению машиной предъявляются следующие требования: дистанционное ручное управление; световая сигнализация; защита цепей от токов короткого замыкания; защита электродвигателя в аварийных состояниях.

1.6 Характеристика условий окружающей среды и требований к электрооборудованию

Для рационального выбора привода необходимо учитывать условия окружающей среды и электроснабжения. Ряд сельскохозяйственных помещений отличается высоким содержанием химически активных веществ в сочетании с высокой влажностью окружающей среды.

Оборудование располагается в помещении телятника. Согласно приложения Б [1] помещения для содержания крупного рогатого скота, свиней, птицы и др.

животных при отсутствии в них установок по созданию микроклимата относятся к категории размещения ? особо сырые с химически активной средой. Температура среды 5…20°С, относительная влажность при 20°С достигает 75…100%, потолок, стены и предметы покрыты влагой. В воздухе содержаться пары аммиака, сероводорода и углекислого газа.

Наиболее агрессивное включение атмосферы помещений - аммиак, содержание которого в животноводческих помещениях колеблется в широких пределах. Углекислый газ, взаимодействуя с водой, образует слабую неустойчивую кислоту, существенно не влияющую на изоляцию, но усиливающую коррозию металлов.

Для привода машин работающих в животноводческих помещениях следует применять электродвигатели сельскохозяйственного назначения. Эти двигатели имеют специальную пропитку обмоток и окраску, поэтому меньше подвержены коррозии.

Исходя из этого согласно приложения Б [1] выбираем электродвигатель со степенью защиты электрооборудования ? IP44 и климатическим исполнением ? АИР…СУ1, АИР…ХУ3, 4А...СУ1, 4А...ХУ3.



2. Выбор электродвигателя для привода рабочей машины

2.1 Расчет и построение механических характеристик рабочей машины под нагрузкой и на холостом ходу

В задании на курсовую работу задана мощность Рсн = 4,7 кВт на валу рабочей машины и номинальная частота вращения nсн = 87 об/мин ее выходного вала при номинальной производительности.

Номинальная угловая скорость щсн рабочей машины и номинальный момент Мсн определяются по формулам:

0,1045nсн (2.1)

Величины щсн и Мсн определяем по (2.1) и (2.2) исходя из мощности Рсн и частоты вращения выходного вала nсн:

0,1045·87 = 9,1 рад/с

Механическая характеристика рабочей машины Мс = f(щc) под нагрузкой строится на основании уравнения:

где Мсо ? момент сопротивления механизма, не зависящий от скорости, Н·м;

Мс ? момент сопротивления механизма при скорости щ, Н·м;

щ ? текущая (задаваемая) угловая скорость, рад/с;

б ? показатель степени, характеризующий изменение момента сопротивления

от скорости.

Для нашего случая (скребковый транспортер) номинальные значения рабочей машины в относительных единицах определяем по таблице 2.1 [1], они следующие:

? под нагрузкой: б = 0; мco = 1; мтрог = 1,3

? на холостом ходу: бхх = 0; мсо.xx = 1,3; мтрог.xx = 1,4.

Для перевода в именованные единицы воспользуемся формулами:

мco

мтрог

При б = 0 момент сопротивления не зависит от угловой скорости и определяется в основном моментом трения. Такой характеристикой обладают подъемные краны, лебедки, транспортеры, вакуум-насосы, поршневые насосы, механизмы подачи металлорежущих станков и других сельскохозяйственных машин.

В таком случае, согласно формулы (2.3)

При пуске рабочей машины вхолостую ее механическая характеристика существенно отличается от механической характеристики под нагрузкой.

В этом случае номинальной скорости щсн соответствует момент сопротивления Мсн.хх, определяемый по мощности Рсн.хх рабочей машины на холостом ходу:

Поскольку Рсн. хх неизвестно, то условно принимаем Pсн. хх = 0,2Pсн

Pсн. хх = 0,2·4,7=0,94 кВт

Для перевода в именованные единицы воспользуемся формулами:

.хх мco.хх

мтрог.хх

Согласно формулы (2.3)

По рассчитанным выше моментам согласно уравнению (2.3) строим механическую характеристику рабочей машины на холостом ходу.

Механические характеристики рабочей машины под нагрузкой и на холостом ходу приведены в графической части работы, лист № 1.

2.2 Расчет и построение нагрузочной диаграммы рабочей машины

Для построения нагрузочной диаграммы необходимо знать мощность рабочей машины, время работы, характер изменения мощности во времени, время холостого хода и время паузы до следующего включения.

Горизонтальный транспортер начинает перемещать навоз одновременно по всему каналу. В первый момент мощность изменяется от холостого хода до максимальной нагрузки. Это происходит за короткое время:

где - скорость движения скребков, м/с. (согласно задания = 0,25м/с);

- расстояние между скребками, м; = 0,46 м.

В этот период происходит сдавливание навоза и образование тела волочения. Мощность будет увеличиваться до максимального значения и далее, в процессе работы, будет уменьшаться, поскольку часть навоза будет убираться из канала. В конце уборки скребки будут перемещаться вхолостую.

Максимальная мощность зависит от числа уборок в сутки. Чем меньше уборок, тем труднее транспортеру перемещать навоз по каналу, так как масса навоза увеличивается.

Время холостого хода принято считать 5% от времени работы.

Время работы горизонтального транспортера:

Время холостого хода:

Общее время работы транспортера:

Время пауз, с:

По результатам полученных и имеющихся данных: мощность на валу рабочей машины Рсн = 4,7 кВт (дано в задании), мощности рабочей машины на холостом ходу Рсн.хх = 0,94 кВт., время работы горизонтального транспортера tp=600 c, время холостого хода tхх=30 c, время пауз t0=20970 c. строим нагрузочную диаграмму. Нагрузочная диаграмма представлена в графической части работы, лист № 1.



2.3 Выбор предполагаемого электродвигателя по роду тока, напряжению, числу фаз, частоте вращения

Животноводческие и птицеводческие комплексы РБ в основном подключены к общей энергосистеме на переменное напряжение трехфазного синусоидального тока; поэтому выбираем двигатель асинхронный с короткозамкнутым ротором с Uн = 400/230 В.

Критерием выбора частоты вращения электродвигателя может быть удобство в эксплуатации. С точки зрения эксплуатации выгодно иметь электродвигатели на синхронную частоту вращения 1500 об/мин, поскольку из всего парка электродвигателей они составляют наибольшую долю, и в случае выхода из строя не возникает проблемы с заменой. Кроме того, такие электродвигатели имеют хороший коэффициент добротности, поскольку с уменьшением числа пар полюсов добротность увеличивается [1].

На основании вышеизложенного предварительно выбираем нерегулируемый электропривод переменного тока с асинхронным электродвигателем со следующими параметрами: напряжение питания ? 400 В; схема соединения обмоток ? Y; число фаз ? 3; модификация ? обычный КЗ ротор; синхронная частота вращения поля ? no=1500 об/мин; климатическое исполнение ? У; категория размещения ? 1; степень защиты ? IP44, сельскохозяйственного исполнения.

2.4 Выбор кинематической принципиальной схемы электропривода

Определим общее передаточное число:

где nн.дв ? номинальная частота вращения вала электродвигателя, об/мин;

nсн ? номинальная частота вращения вала рабочей машины, об/мин. (согласно задания nсн = 87 об/мин.).

Для определения nн.дв необходимо знать мощность электродвигателя.

Ориентировочная мощность электродвигателя Рґн.дв. определяется по формуле:

где Рсн ? мощность на валу рабочей машины при номинальной нагрузке, кВт;

Рґсн ? приведенная к валу электродвигателя мощность рабочей машины, кВт;

зобщ.пер - общий КПД передачи, о. е.;

Общее КПД передачи зависит от вида применяемых передач. зперд.общ = з1з2з3 и т.д.

В нашем случае используем двухступенчатый цилиндрический мотор-редуктор. КПД одной ступени механического редуктора з1 = 0,97 о.е. [1].

Тогда зобщ.пер. = з1з2= 0,97· 0,97 = 0,94 о.е.

Ориентировочно принимаем электродвигатель мощностью 5,5 кВт.?5 кВт

Номинальную частоту вращения вала электродвигателя определим по формуле:



где Sн ? номинальное скольжение электродвигателя, о. е. (приложение Г [1]).

Исходя из полученного передаточного числа и конструктивных особенностей рабочей машины наиболее рациональным будет использование мотор-редуктора. Выбираем мотор-редуктор 7МЦ2-90 с ближайшим к расчетному передаточным числом i = 16.

2.5 Приведение мощности, момента и скорости рабочей машины к валу электродвигателя и обоснование режима его работы

Приведенный к валу электродвигателя момент сопротивления рабочей машины вычисляется по формуле:

Приведенный к валу электродвигателя момент Mґc значительно отличается от момента Мс рабочей машины при большом передаточном числе. Однако вид нагрузочной диаграммы сохранится.

Приведение мощности рабочей машины к валу электродвигателя выполнялось в пункте 2.4 работы.

Приведение номинальной угловой скорости щсн рабочей машины к валу электродвигателя выполняется по формуле:

Режим работы электропривода определяется по нагрузочной диаграмме с учетом постоянной времени нагрева электродвигателя, времени его работы или времени цикла.

Поскольку электродвигатель окончательно не выбран, то ориентируемся приближенно на мощность Pґн.дв. По этой мощности ориентировочно выбираем постоянную времени нагрева Тн = 28,65 мин.

Так как время работы горизонтального транспортера tp=10,52 мин < 3Тн , а время пауз t0=349,5 мин > 6Тн, (для двигателей серий 4А и АИР) и электродвигатель за это время может остыть до окружающей температуры, то режим работы S2 - кратковременный [1].

2.6 Окончательный выбор электродвигателя по мощности с учетом режима работы

Если режим работы электродвигателя кратковременный S2, то выбирают электродвигатель продолжительного режима для кратковременной работы, кратковременно перегружая его.

Эквивалентная мощность за время работы:



Для учета допустимой перегрузки определяют коэффициент термической КТ и механической КМ перегрузки

где tр - время работы электродвигателя по нагрузочной диаграмме, мин; н - отношение постоянных потерь в двигателе к переменным; ?н взять по данным приложения К [1] для электродвигателя, мощность которого Рн ближайшая меньшая к Рэ.;

Тн - постоянная времени нагрева выбранного электродвигателя, мин
(приложение В[1]).

Электродвигатель выбирается из условия:

Исходя из полученных расчетов для привода рабочей машины выбираем асинхронный электродвигатель АИР100S4СУ1 номинальной мощность 3 кВт.

2.7 Проверка выбранного электродвигателя по условиям пуска, перегрузочной способности и на допустимое число включений в час

Выбранный по мощности электродвигатель проверяется по условиям пуска и на преодоление максимальной нагрузки.

1.Проверка по условиям пуска:

где Мп, Ммин ? пусковой и минимальный моменты электродвигателя, Н•м;

Мсо, Мсм ? момент, требуемый для вращения рабочей машины при скорости

щ = 0; щ = щмин, определяется по механической характеристике рабочей машины с учетом передаточного числа.

tп.нагр, tп.доп ? время пуска электродвигателя под нагрузкой и допустимое время пуска, с;

u ? относительное снижение напряжения в сети при пуске, принимаем u = 0,9 [1].

Допустимое время пуска определяется по выражению:



где V ? скорость роста температуры при пуске, °С/с, определяется по приложению Г [1], принимаем V = 7,8°С/с;

фраб ? расчетная рабочая температура превышения, принимаем фраб = 100 °С [1]. монтажный торможение электропривод

Время пуска электродвигателя под нагрузкой определяют по выражению:

где Jпр - приведенный к валу электродвигателя момент инерции электропривода, кг·мІ, в рамках курсовой работы принимаем Jпр = 2Jрот. дв.

Мс.ср. ? средний приведенный момент сопротивления рабочей машины по ее механической характеристике, Н?м.

Так как M'с=f(?) неизменный во время пуска, то М'с. ср=М'с=34,34 Н·м

Проводим проверку Рн = 3 кВт:

Электродвигатель не удовлетворяет условиям пуска, поэтому необходимо выбрать электродвигатель на одну ступень выше.

Электродвигатель с Рн = 4 кВт также не прошел проверку по условиям пуска.

Выбираем электродвигатель АИР112М4СУ1 с Рн = 5,5 кВт.

Таблица 2.1 - Технические данные выбранного электродвигателя

Двигатель	Рн, кВт	з,о.е	cosц,о.е	sн,ое.	мп	ммах	мmin	ki	Jрот.дв.,кг?м2	m,кг
АИР112М4 СУ1	5,5	0,855	0,86	0,045	2	2,5	1,6	7	0,017	41

Проводим повторный расчет:



Проводим проверку Рн = 5,5 кВт:

2. Проверка на преодоление максимальной нагрузки Pмах.нагр из нагрузочной диаграммы проводится по условию:

где M'max.нагр - максимальный момент нагрузки, упрощенно определяется по формуле [1]:

Проводим проверку для двигателя Рн = 5,5 кВт:

Все условия соблюдаются. Следовательно, электродвигатель по вышеперечисленным условиям выбран правильно.

2.8 Проверка выбранного электродвигателя на нагревание за цикл нагрузочной диаграммы

Кривая нагрева и охлаждения электродвигателя рассчитывается по следующей формуле:

где фуст - установившееся превышение температуры электродвигателя, °С;

t - время (от начала действия данной ступени нагрузки), мин;

Тн - постоянная времени нагревания электродвигателя, мин;

То - постоянная времени охлаждения электродвигателя, мин;

фнач - превышение температуры в начале участка, °С.

Установившаяся температура превышения фуст определяется по уравнению:

где ДPx - потери мощности в электродвигателе при нагрузке на валу Рс, Вт;

Ан - номинальная теплоотдача электродвигателя, Вт/°С.

Потери мощности в электродвигателе ДPx определяются по формуле:

где Рэкв - эквивалентная мощность нагрузки на валу электродвигателя, Вт;

зэ ? эквивалентный КПД, определяемый по формуле:

где зн - номинальный КПД электродвигателя;

х - коэффициент нагрузки, о. е;

бн - отношение постоянных потерь в двигателе к переменным. Согласно приложения К [1] для нашего двигателя бн =0,36 о.е.

Номинальная теплоотдача электродвигателя определяется по формуле:

где ?Рн - номинальные потери мощности в электродвигателе, Вт, определяются по следующей формуле:

Постоянная времени нагревания определяется по формуле:



где С - теплоемкость электродвигателя, Дж/°С. С ? 400m, (для электродвигателей с осью вращения до 132 мм включительно; m - масса электродвигателя, кг.

Поскольку высота оси вращения равна 112 мм, то согласно [1]:

С =400·41=16400 Дж/°С

Кривую нагрева строим по выражению:

Задаемся значениями t и, вычисляя величину превышения температуры электродвигателя, строим кривую нагрева двигателя.

Приведем расчет для одной из точек, а именно для времени t = 1 мин. Тогда формула (2.42) примет вид:

=2,7



Таблица 2.2 - К расчету кривой нагревания электродвигателя

t, мин	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10,52
фн, °С	2,7	5,3	7,8	10,2	12,6	14,9	17,07	19,2	21,2	24,2

Кривую охлаждения строим по выражению:

где t ? время от начала охлаждения электродвигателя, мин;

То ? постоянная времени охлаждения, мин, определяем по выражению:

где в0 = 0,45 ? коэффициент ухудшения теплоотдачи при неподвижном роторе.

Задаемся значениями t и вычисляя величину превышения температуры электродвигателя, строим кривую охлаждения двигателя. Результаты расчетов сводим в таблицу 2.3.

Таблица 2.3 - К расчету кривой охлаждения электродвигателя

t, мин	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90
фохл, °С	24,2	19,9	17,7	14,6	12,5	10,8	9,2	7,9	6,8	5,8

Полученная по расчетам кривая нагрева и охлаждения электродвигателя приведена в графической части проекта, лист № 3.

Из расчетов видно, что максимальная температура превышения за цикл работы не превышает предельно допустимую для данного класса изоляции, следовательно, электродвигатель выбран правильно.

2.9 Построение механической и электромеханической характеристик электродвигателя

Механическую характеристику асинхронного электродвигателя рассчитываем по формуле Клосса:

где М, Ммаx ? рассчитываемый и максимальный моменты, Н•м;

s, smax ? задаваемое значение скольжения и максимальное скольжение, о. е.;

Е ? коэффициент, который находится в сложной зависимости от s, E = f(s).

Коэффициент Е определим по следующему выражению:

Значение коэффициента Е по формуле (2.46) определим в четырех характерных точках:

1. При s = sн имеем мн =1, E = Eн;

2. При s = sмах имеем м =ммах, E = 0;

3. При s = smin =0,85имеем м =мmin, E = Emin;

4. При s = 1 имеем м =мпуск, E = Eпуск.

smax определим по следующей формуле:

Приведем расчет коэффициента Е для точки №1:

Результаты расчетов коэффициента Е в остальных точках сводим в таблицу 2.4:

Таблица 2.4 - Результаты расчетов коэффициента E

№ точки	s	м	Е
1	0,045	1	0,24
2	0,25	2,5	0
3	0,85	1,6	0,5
4	1	2	3,5

По результатам расчетов строим графическую зависимость Е = f(s) (рисунок 2.1).



Рисунок 2.1 ? Графическая зависимость Е =f (s)

Задаваясь значением скольжения s находим по графику Е = f(s) значение коэффициента Е и вычисляем момент М, результаты расчета сводим в таблицу 2.7

Таблица 2.5 - К расчету механической характеристики электродвигателя

	Значение расчетной величины при скольжении s
	sн	2sн	4sн	sмах	0,4	0,6	0,7	0,85	0,9	1
Расчетные величины	0,045	0,09	0,18	0,25	0,4	0,6	0,7	0,85	0,9	1
Е по графику	0,24	0,17	0,08	0	0,15	0,29	0,36	0,5	0,5	3,5
1 + Е	1,24	1,17	1,08	1	1,15	1,29	1,36	1,5	1,5	4,5
2Е	0,48	0,34	0,16	0	0,3	0,58	0,72	1	1	7
s/sмах	0,18	0,36	0,72	1	1,6	2,4	2,8	3,4	3,6	4
sмах/s	5,5	2,7	1,38	1	0,63	0,42	0,36	0,3	0,27	0,3
s/sмах + sмах/s+ + 2Е	6,16	3,4	2,26	2	2,53	3,4	3,88	4,7	4,87	11,3
2Ммах(1 + Е)	227,5	214,7	198,2	183,5	211,03	236,7	249,6	275,25	275,25	825,8
М	36,9	63,1	87,7	91,75	83,4	69,6	64,3	58,6	56,5	73,1
щ = щ0(1 ? s)	149,7	142,6	128,5	117,6	94,05	62,7	47,03	23,5	15,7	0
М ґ =0,81М	29,9	51,1	71,04	74,3	67,6	56,4	52,1	47,5	45,8	59,5

По полученным данным строим механические характеристики асинхронного электродвигателя при номинальном Uн и пониженном до 0,9 Uн напряжениях.

Построение электромеханической характеристики щ = f (I) производим по четырем характерным точкам:

1) щн при Iн; 2) щ0 при I0; 3) щк при Isk; 4) щ = 0 при Iп.

Ток холостого хода (в относительных единицах) определяется по выражению:

Ток при максимальном скольжении (в относительных единицах):

Номинальный ток электродвигателя определим по следующей формуле:

Производим перерасчет токов в именованные единицы по формулам:



Строим электромеханическую характеристику по точкам: 1) I0 = 3,7 А, щ0 = 156,7 рад/с; 2) Iн = 10,8 А, щн= 149,7 рад/с; 3) Iк = 38,02 А, щк = 117,6 рад/с; 4) Iп = 75,6 А, щп = 0.

График электромеханической характеристики строим совместно с механической характеристикой электродвигателя и приводим в графической части проекта, лист № 2.



3. Выбор элементов кинематической принципиальной схемы

3.1 Выбор монтажного исполнения электродвигателя

Конструктивное исполнение электродвигателя по способу монтажа определяется местом установки электродвигателя в механизме или машине, наличием передачи, ее видом и регламентируется в публикации МЭК 34-7 и СТ СЭВ 264-76.

Так как в нашем случае используется мотор-редуктор и, исходя из расположения электродвигателя, выбираем электродвигатель исполнения IM 3001 ? без лап, с фланцем большого диаметра, доступным с обратной стороны, с крепящими отверстиями без резьбы, с одним цилиндрическим концом вала, расположенным горизонтально [1].



4. Расчет переходных процессов в электроприводе

4.1 Обоснование способа пуска и торможения электропривода

В электроприводах с односкоростными асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором возможен прямой пуск и пуск с переключением обмоток со схемы «звезда» на схему «треугольник» в сети 400 В. Последний способ пригоден для электродвигателей с высотой оси вращения 132 мм и более при щ0 = 314 рад/с и щ0 = 157 рад/с, а также для электродвигателей с высотой оси вращения 160 мм и более при щ0 = 104,5 рад/с и щ0 = 78,5 рад/с. Эти электродвигатели имеют мощность 11 кВт и выше.

Поскольку мощность электродвигателя не превышает 11 кВт, то запуск электродвигателя производим прямым включением в сеть.

Электрическое торможение применяют в случаях, когда требуется быстро и точно остановить электропривод. Иногда его применяют для повышения производительности труда, например, на деревообрабатывающих станках, когда остановка электропривода после отключения без торможения продолжительная.

Так как по технологическому процессу электродвигатель не нуждается в быстрой остановке, то применяем способ торможения ? самоторможение.



5. Разработка принципиальной электрической схемы управления электроприводом

5.1 Требования к управлению машиной и пути их реализации

Требования к управлению рабочей машиной были представлены в п. 1.5, в данном пункте представим пути их реализации.

Для обеспечения дистанционного ручного управления применяем электромагнитный пускатель и кнопки управления. Для обеспечения световой сигнализации применяем светосигнальную арматуру.

Применяемые аппараты управления и защиты электродвигателя будут рассчитаны в последующих пунктах.

5.2 Описание разработанной схемы управления электроприводом

Схема управления установкой предусматривает ручной режим работы.

Включаем автоматический выключатель QF1, тем самым подавая напряжение на устройства защитного отключения QF2,QF3 и на автоматический выключатель QF4. Включая QF4, подаем питание на цепь управления, при этом должна загореться сигнальная лампа HL1 «Сеть». Нажимаем на пусковую кнопку SB2 двигателя наклонного транспортёра при этом запитывается катушка пускателя КМ1, замыкаются силовые контакты КМ1 и электродвигатель М1 наклонного транспортёра включается в работу. О его работе сигнализирует лампа HL2. Затем нажимаем пусковую кнопку SB4 двигателя горизонтального транспортёра. При этом запитывается катушка пускателя КМ2, замыкаются силовые контакты КМ2 и электродвигатель М2 горизонтального транспортёра включается в работу. О его работе сигнализирует лампа HL3.

Для отключения электродвигателей транспортёров достаточно нажать стоповую кнопку SB1.

При необходимости отключения электродвигателя только горизонтального транспортёра надо нажать на его стоповую кнопку SB3.

Автоматический выключатель QF1 защищает электродвигатель от токов коротких замыканий и перегрузок, QF4 защищает цепь управления от сверхтоков. Для защиты людей от поражения электрическим током и для предотвращения опасной утечки тока, которая может привести к пожару в результате повреждения изоляции электропроводки устройства защитного отключения QF2 и QF3.

Особенностью устройства защиты СиЭЗ-8-25 являются: питание его от токовых цепей защищаемого электродвигателя и отсутствие выходного реле (включение и выключение катушки пускателя производится встроенным тиристором). Режим перегрузки отслеживается по оптическому индикатору при превышении уставки тока электродвигателя в 1,5 раза. Режимы работы двигателя отслеживаются по светодиодному индикатору:

* если электродвигатель работает в номинальном (рабочем) режиме, свечение индикатора зеленое;

* при увеличении тока электродвигателя в 1,5 раза от номинального свечение индикатора будет оранжевое, свыше 3,5 раз - красное.

При возникновении аварийной ситуации СиЭЗ-8-25 отключает электродвигатель.

5.3 Выбор аппаратов защиты электрических цепей и аппарата защиты электродвигателя в аварийных состояниях по критерию эффективности

Защиту от сверхтоков рекомендуется выполнять с помощью автоматического выключателя с комбинированным расцепителем.

Для защиты электрических цепей электродвигателя и цепей управления от сверхтоков применяем автоматические выключатели.

Выбор автоматических выключателей производится по следующим условиям:

1. По номинальному напряжению автоматического выключателя:

(5.1)

где Uн.авт ? номинальное напряжение автоматического выключателя, В;

Uс ? номинальное напряжение сети, В:

? для силовой цепи: 400 В ? 400 В. Выбираем автоматический выключатель с номинальным напряжением 400 В;

? для цепи управления: 400 В > 230 В. Выбираем автоматический выключатель с номинальным напряжением 400 В.

2. По номинальному току автоматического выключателя:

(5.2)

где Iн.авт - номинальный ток автоматического выключателя, А;

Iн.уст. - номинальный ток установки, А.

Так как ТСН-160А содержит два электродвигателя значит общий длительный ток будет равен:

где Iм1 - ток двигателя наклонного транспортера, принимаем двигатель мощностью Р = 2,2 кВ и номинальным током Iн = 5,2 А.;

Iм2 - ток двигателя горизонтального транспортера Iн = 10,8 А (пункт 2.9).

? для силовой цепи: 63 А > 16 А. Выбираем автоматический выключатель с током главных контактов 63 А;

? для цепи управления: 63 А>1 А. Выбираем автоматический выключатель с током главных контактов 63 А.

3. Номинальный ток теплового расцепителя модульного автоматического выключателя выбирается по условию:

где Iн.расц.30°С - номинальный ток теплового расцепителя (указанный на маркировке) при температуре настройки +30 °С, А;

Iраб - рабочий (расчетный эквивалентный или номинальный) ток цепи, А;

KN - коэффициент, зависящий от числа полюсов. Например, для ВА47-29 KN = 1 при 1 полюсе; KN = 0,875 при 2 полюсах; KN = 0,83 при 3 полюсах; KN = 0,81 при 4 полюсах;

Kt - коэффициент, зависящий от температуры окружающей среды. Например, для ВА47-29 при +50 °С Kt = 0,97; при +40 °С Kt = 0,99; при +10 °С Kt = 1,04; при -10 °С Kt = 1,1:

? для рассчитываемой силовой цепи:

Выбираем автоматический выключатель с током срабатывания теплового расцепителя 25 А;

? для цепи управления:

Выбираем автоматический выключатель с током срабатывания теплового расцепителя 2 А.

4. По классу электромагнитного расцепителя, для защиты электродвигателя предпочтителен класс электромагнитного расцепителя D, для цепей управления ? В.

5. По числу полюсов. Для защиты электродвигателя выбираем четырехполюсный автоматический выключатель, для цепи управления ? двухполюсный.

6. По степени защиты от воздействия окружающей среды и от соприкосновения людей с токоведущими частями. Так как монтаж производится внутри шкафа управления, то принимаем степени защиты ? IP00 зажимов и IP20 оболочки.

7. По климатическому исполнению и категории размещения. Принимаем для умеренного и холодного климата и третьей категории размещения (УХЛЗ).

Проверим выбранный автоматический выключатель для силовой цепи рассчитываемого электродвигателя по условию несрабатывания от пусковых токов:

где Кэм.min ? минимальная кратность тока срабатывания электромагнитного расцепителя выбранного класса. Для класса «D» Кэм.мin = 10;

Котс ? коэффициент надежности отстройки от пускового тока, для модульного выключателя Котс = 1,25 (внутренние сети предприятий);

ki ? кратность пускового тока.

- условие соблюдается

По условию надежного отключения наибольшего тока КЗ и по чувствительности к однофазному току КЗ выбранный автоматический выключатель не проверяем, поскольку в задании не указаны токи однофазного и трехфазного КЗ.

Таким образом, для защиты рассчитываемого электродвигателя выбираем автоматический выключатель BA47-29-4D25УХЛ3 с номинальным током выключателя 63 А, током срабатывания теплового расцепителя, равным 25 А и классом электромагнитного расцепителя D; для защиты цепей управления выбираем автоматический выключатель ВА47-29-2В2УХЛ3 с номинальным током выключателя 63 А, током срабатывания теплового расцепителя, равным 2 А и классом электромагнитного расцепителя В.

В электроприводах рабочих машин рекомендуется использовать устройства защитного отключения (УЗО). УЗО рекомендуется использовать на всех мобильных электрических установках и там, где электроустановка находится под постоянным управлением оператора.

При выборе УЗО руководствуются следующим:

1. Uн ? Uсети

400 В = 400 В.

2. Iн ? Iн.уст-ки;

32 А > 10,8 А .

При выборе Iн.УЗО надо обращать внимание на ток стоящего выше (по направлению подачи энергии) автоматического выключателя. Необходимо, чтобы номинальный ток УЗО был на 1 ступень больше номинального тока теплового расцепителя автоматического выключателя.

3. Согласно ПУЭ (п. 7.1.83) [8]:

(5.6)

где IД - суммарный ток утечки защищаемой цепи электроустановки, мА

При расчете IДn в мА пользуются формулой:

+0,01l) (5.7)

где Iн - номинальный ток двигателя, А;

l - длина фазного проводника от места установки УЗО до клемм потребителя, м (согласно задания l = 12 м ).

4. По условию реагирования на форму тока: выбираем УЗО для синусоидального тока (тип АС).

5.По числу полюсов: в данной курсовой работе выбираем 4-полюсное УЗО.

6. По степени защиты: для размещения в шкафу достаточна степень защиты IP20.

Проверка выбранного УЗО производится исходя из того, что номинальный ток УЗО In должен быть на 1 ступень больше, чем номинальный ток теплового расцепителя Iн.расц.QF автоматического выключателя, т. е.:

32 А > 25 А - условие выполняется

Таким образом, выбираем УЗО серии ВД1: ВД1-63/4/32/30.

Выбор аппарата защиты по критерию эффективности сводится к расчету коэффициента эффективности k-го устройства защиты электродвигателяна i-м механизме (для всех известных устройств защиты) и выбором устройства защиты с максимальным значением Эkj:

где Pij ? вероятность отказа данного электродвигателя i-го механизма по j причине (таблица 5.1);

gkj ? вероятность срабатывания k-го устройства защиты при основных аварийных j-х режимах (таблица 5.2).

N ? число устройств защиты.



Таблица 5.1 - Значение вероятностей отказа установки по различным причинам

Машины и механизмы	Средний срок службы, год	Интенсивность отказа л,год-1	Вероятность отказа Pij по j -й причине
			Неполнофазный режим	Неподвижный ротор	Перегрузка	Увлажнение обмотки	Нарушение охлаждения
Навозоуборочные транспортеры	2,8	0,36	0,23	0,41	0	0,26	0,1

Таблица 5.2 - Значение вероятностей срабатывания защиты по различным причинам

Устройство защиты	Вероятность gkj срабатывания при аварийных режимах
	Неполнофазный режим	Неподвижный ротор	Перегрузка	Увлажнение обмотки	Нарушение охлаждения
Тепловые реле РТЛ и РТТ	0,6	0,45	0,75	0	0
Реле контроля напряжения неполнофазного режима, тип ЕЛ-8...ЕЛ-13	0,80	0	0	0	0
Реле защиты по току при неполно-фазном режиме плюс защита от токов перегрузки, тип РЗД-3М	0,80	0,90	0,7	0	0
Реле защиты по току при неполно-фазном режиме плюс защита от токов перегрузки, тип БСЗД-1	0,80	0,90	0,65	0	0
Система электронной бесконтактной защиты СиЭЗ-4А, СиЭЗ-8-25, СиЭЗ-20-80	0,95	0,95	0,66	0	0
Устройство температурной защиты УВТЗ- 5 с контролем неполнофазного режима	0,80	0,67	0,95	0	0,90

Находим критерий эффективности для каждого из устройств защиты:

Этепл.реле = 0,6·0,23+0,45·0,41+0,75·0+0·0,26+0·0,1=0,32

ЭЭЛ-8 = 0,8·0,23+0·0,41+0·0+0·0,26+0·0,1=0,18

ЭРЗД-3М = 0,80·0,23+0,90·0,41+0,7·0+0·0,26+0·0,1=0,55

ЭБСЗД-1 = 0,80·0,23+0,90·0,41+0,65·0+0·0,26+0·0,1=0,55

ЭСиЭЗ = 0,95·0,23+0,95·0,41+0,66·0+0·0,26+0·0,1=0,61

ЭУВТЗ-5 = 0,80·0,23+0,67·0,41+0,95·0+0·0,26+0,9·0,1=0,55

Как показал расчет, наиболее подходящей защитой является защита типа СиЭЗ. Устройство защиты СиЭЗ-8-25 рассчитано на ток 8…25 А. (Iн = 10,8 А, пункт 2.9 записки).

Устройство защиты бесконтактное электронное СиЭЗ-8-25 предназначено для защиты трехфазных асинхронных электродвигателей при следующих аварийных режимах:

- обрыв любой из фаз;

- увеличение тока двигателя сверх номинального (рабочего) значения вследствие электрических или технологических перегрузок;

- затормаживание (заклинивание) ротора электродвигателя.

5.4 Выбор аппаратов управления электроприводом

Аппараты управления ? это кнопки, переключатели, контакторы или магнитные пускатели, реле промежуточные, реле времени и т. п. Электромагнитные пускатели (контакторы) выбирают:

? по номинальному напряжению:

где Uн. п - номинальное напряжение пускателя (контактора), В;

Uн. с - номинальное напряжение сети, В;

? по номинальному току:

где Iн. п. - номинальный ток пускателя (контактора), А;

Iдл - длительный расчетный ток линии, в которой установлен пускатель (контактор), А;

? по номинальному напряжению обмотки (катушки) электромагнитного пускателя (контактора):

где Uн.к - номинальное напряжение обмотки (катушки) пускателя (контактора), В;

Uн.у - номинальное напряжение цепи управления, в которую включается обмотка (катушка) магнитного пускателя (контактора), В.

Выбираем магнитный пускатель ПМЛ-2100О4 с Uн.п= 400 В, Uн.к= 230 В, Iн.п = 25 А и проверяем его по условиям (5.10), (5.11) и (5.12):

400 = 400;

25 ? 10,8;

230 = 230 - Магнитный пускатель проходит по условиям.

Управление схемой обеспечиваем кнопками управления. Выбираем кнопки КЕ-011. Кнопки имеют электрически не связанные замыкающие и размыкающие контакты с двойным разрывом. Номинальное напряжение переменного тока 660 В, частота 50 Гц переменного тока, номинальный ток контактов ? 10 А.

В качестве сигнальной арматуры выбираем лампы светосигнальные на напряжение 230 В, 50 Гц нормальной яркости, зеленые с плоским светофильтром СКЛ-12-А 23-230 [1].



6. Определение показателей разработанного электропривода

6.1 Расчет показателей надежности разработанного электропривода

Повышение надежности сокращает простои, упрощает организацию ремонта, сокращает потребность в запчастях и т. д., т. е. в конечном итоге приводит к положительному экономическому эффекту.

Электропривод относится к восстанавливаемым системам и характеризуется следующими показателями надежности:

1.Вероятность наработки между отказами

где Т3 ? заданное время работы (в часах);

Л ? параметр потока отказов.

2. Параметр потока отказов

где лi ? интенсивность отказа базового элемента.

3. Наработка на отказ

Показатели ремонтопригодности:

1. Среднее время восстановления системы

2. Вероятность восстановления системы в заданное время

где ? минимальное время, заданное техническими условиями для восстановления системы с целью не нарушить технологический процесс, это время может быть принято равным допустимому времени простоя оборудования, ч;

? минимальное время, заданное на восстановление системы.

3. Коэффициент готовности:

Результаты расчета для основных элементов принципиальной схемы, которые влияют на общую надежность системы, сводим в таблицу 6.1, которую рассчитаем согласно методике, изложенной в [1].

Пользуясь полученными данными, по таблице 6.1 можно определить:

? среднее время восстановления системы:

? параметр потока отказов:

? вероятность наработки между отказами R (Tз) где Tз - время работы в году, ч.

Tз = (631,1·4)·365=255,9 ч.

? наработка на отказ:

? среднее время восстановления системы в заданное время

? коэффициент готовности КГ:

6.2 Определение удельных и энергетических показателей разработанного электропривода

Удельную энергоемкость электропривода а (кВт? ч/т) определяют с учетом нагрузочной диаграммы по формуле:

где Р1экв ? эквивалентная подводимая мощность, кВт;

Q ? производительность рабочей машины, т/ч., согласно таблицы 1 Q=5 т/ч

Эквивалентная подводимая мощность определяется по формуле:

где Р2экв ? эквивалентная мощность на валу за время работы, кВт;

з2 ? коэффициент полезного действия электродвигателя при мощности Р2экв

где Kн - средний коэффициент загрузки электродвигателя определяется по формуле:

ан - коэффициент потерь, определяется по таблице приложения К [1] для выбранного электродвигателя рабочей машин ан=0,36

Средний коэффициент мощности определяется по формуле



где Uср - среднее линейное напряжение, принимаем равным 400 В;

Iср ? средний линейный ток за время работы электродвигателя, А, соответствует мощности на валу Р2экв и находится по электромеханической характеристике для выбранного электродвигателя по моменту Тогда по электромеханической характеристике находим Iср = 11 А.

Общее время установки в году определяется из условий работы: 255,9 ч (рассчитано в пункте 6.1.)

Расход электроэнергии за год, кВт•ч:

(6.11)



7. Разработка ящика управления электроприводом

7.1 Определение суммарной площади монтажных зон аппаратов и типа ящика управления

Габариты ящика управления определяются количеством и размерами аппаратов управления, защиты и сигнализации, размещенными в ящике, а следовательно, площадью, занимаемой монтажными зонами аппаратов. Размеры аппаратов и их монтажных зон принимаем из [3]. При определении необходимой площади стенки и двери ящика в расчетах используем размеры монтажных зон аппаратов. Однако при составлении чертежа «Ящик управления. Чертеж общего вида» для наглядности вычерчиваем аппараты не по размерам их монтажных зон, а по размерам аппаратов по фланцу.

Для размещения аппаратов управления и защиты электропривода выбираем ящик управления электроприводом серии ЯУЭ, который обеспечивает степень защиты IP54, имеет сальники, специальные замки для фиксации двери.

Расчет площадей монтажных зон аппаратов производим в таблице 7.1.

Таблица 7.1 - Определение монтажных зон и размеров аппаратов

Позиционное обозначение аппарата	Высота монтажной зоны Н, мм	Ширина монтажной зоны В, мм	В·Н, ммІ	Высота аппарата h,мм	Ширина аппарата b, мм	Позиционное обозначение аппарата	Высота монтажной зоны Н, мм	Ширина монтажной зоны В, мм	В·Н, ммІ	Высота аппарата h,мм	Ширина аппарата b, мм
На рейках задней стенки	На двери ящика управления
QF1	120	72	8640	81	72	SB1	62	60	3720	42	40
QF2	120	72	8640	82	72	SB2	62	60	3720	42	40
QF3	120	72	8640	82	72	SB3	62	60	3720	42	40
QF4	120	36	4320	81	36	SB4	62	60	3720	42	40
КМ1	116	87	10092	76	47	HL1	40	40	1600	30	30
КМ2	117	96	11232	77	56	HL2	40	40	1600	30	30
А	115	125	14375	75	85	HL3	40	40	1600	30	30
КК1	84	96	8064	44	56
ХТ1	90	116	10440	50	96
ХТ2	73	130	9490	32,5	110
?B·H=	93933			?B·H=	19680

Необходимая площадь стенки и двери, на которой монтируются аппараты, должна быть больше суммарной площади с учетом площади, занимаемой проводами:

Для управления электроприводом выбираем ящик ЯУЭ-0643 с габаритными размерами 600Ч400Ч350. Размеры выбранного ящика позволяют обеспечить установку всей требуемой аппаратуры.

7.2 Пояснения о размещении аппаратов в ящике управления и составлению схемы соединений ящика управления

Элементы принципиальной электрической схемы размещаются как внутри ящика управления, так и вне его. Внещитовые приборы изображают на схеме внешних соединений, которая показывает электрическую связь ящика управления электроприводом с электродвигателем и другими аппаратами.

На верхней рейке задней стенки размещаем автоматические выключатели, ниже размещаем электромагнитные пускатели, ещё ниже ? аппарат защиты электродвигателя от аварийных состояний. Такое расположение, в первую очередь, удобно для монтажа. Другие аппараты размещаются на свободных местах (на рейках). Расстояния указываем между осями аппаратов, начиная от левого края (отметка «0»). На двери располагаем светосигнальную арматуру (в верхнем ряду), ниже её ? кнопки управления. На чертеже указываем расстояние между осями аппаратов. На двери ящика управления изображаем таблички надписей для каждого аппарата в виде прямоугольников. Производим их нумерацию.