Електропривод головного руху з астатизмом першого порядку для повздовжньо-стругального верстата 7А210

Ом

За таблицею 29 [40] знаходимо коефіцієнт використання вертикальних стрижнів групового заземлення без врахування впливу полоси зв'язку: в = 0,62.

За таблицею 28 [40] знаходимо коефіцієнт використання горизонтального полосового електрода, що з'єднує вертикальні електроди групового заземлення: г = 0,31.

Приймаємо вище згаданий план розміщення заземлювача, а саме прямокутник із периметром 130 м, та приєднаних до нього 26 вертикальних електродів довжиною 2,5 м із заглибленням 0,75 м та визначаємо розрахунковий опір заземлювача:

(7.2.8)

Підставивши у формулу всі вищерозраховані та вибрані значення будемо мати:

Ом.

Розрахований опір заземлювача R = 2,22 Ом < Rз = 4 Ом, значить приймаємо до виробництва вибрану конструкцію штучного заземлення.

7.3 Розрахунок занулення

Занулення призначається для захисту від ураження електричним струмом при дотику до неструмоведучих металевих частин електроустановки, що опинились під напругою, й застосовується в електроустановках напругою до 1000 В із глухозаземленою нейтраллю (трифазних чотирипровідних) або із глухозаземленим виводом джерела однофазного струму.

Фізична суть занулення полягає у тому, що, завдяки завчасно виконаного за допомогою нульового захисного провідника металевого зв'язку корпусів обладнання із глухозаземленою нейтраллю джерела живлення, будь-яке замикання на корпус перетворюється на однофазне коротке замикання із наступним автоматичним відключенням аварійної дільниці від мережі апаратами захисту (запобіжниками, автоматичними вимикачами та ін.). Принципова схема занулення приведена на рисунку 7.3.1.

Рис. 7.3.1. Принципова схема занулення.

Необхідно відмітити ще одну захисну властивість системи занулення. Металеві неструмопровідні частини електроустановок, що з'єднанні за допомогою нульового захисного провідника із глухозаземленою нейтраллю джерела живлення, опиняються одночасно заземленими через заземлюючий пристрій робочого заземлення нейтраллі. Це заземлення в аварійний період, тобто від момента замикання на корпус до автоматичного відключення ураженої дільниці від мережі, сприяє пониженню напруги корпуса відносно землі аналогічно тому, як це має місце при захисному заземленні.

Таким чином, на час роботи апаратів захисту робоче заземлення глухозаземленої нейтраллі виконує функції захисного заземлення, що знижує небезпеку ураження людини, що доторкнулась в цей момент до корпуса, що опинився під напругою.

Надійне спрацювання захисту можливо забезпечити за рахунок струму замикання шляхом зменшення опору ланцюга. Це досягається введенням в схему нульового захисного провідника, тобто зануленням. При цьому із ланцюга замикання виключається як опір заземлення нейтралі, так і опір заземлення електроприймача (рис. 7.3.1.).

Таким чином, в трьохфазних мережах напругою до 1000 В із глухозаземленою нейтраллю безпека при замиканні фази на корпус може бути забезпечена лише за допомогою занулення. Застосовувати в таких мережах захисне заземлення металевих корпусів електроприймачів без електричного зв'язку їх із нейтральною точкою джерела живлення, тобто без занулення, забороняється. Не можна також в мережі, де прийнято занулення одних елетроприймачів, застосовувати заземлення інших без з'єднання із глухозаземленою нейтраллю.

Занулення повинне виконуватись в електроустановках напругою до 1000 В змінного струму із глухозаземленою нейтраллю джерела живлення або постійного струму із глухозаземленою середньою точкою в наступних випадках:

при напрузі змінного струму 380 В й вище та постійного струму 440 В й вище - в усіх електроустановках;

при номінальних напругах змінного струму вище 42 В й постійного струму вище 110 В - в електроустановках, що розміщаються в приміщеннях із підвищеною небезпекою, особливо небезпечних та в зовнішніх установках;

у вибухонебезпечних установках - при будь-якій напрузі змінного й постійного струму.

Основною задечею розрахунку занулення в проекті виробництва робіт є розрахункова перевірка відключаючої здатності системи занулення. При замиканні на корпус занулення виконає свою головну захисну функцію - надійне відключення, якщо сила струму однофазного короткого замикання Ік задовільнить умові:

(7.3.1)

де Іном - номінальне значення сили струму спрацювання апарата захисту, А; К - коефіцієнт кратності сили струму однофазного замикання по відношенню до номінальної сили струму спрацювання апарата захисту. Приймаючи в якості апарата захисту запобіжник із плавкою вставкою за таблицею 4 [40] вибираємо К = 3.

Потужність живлячого трансформатора приймемо рівною 700 кВА, з'єднання обмоток - зіркою. Двигун асинхронний марки 4А225М4У3, Uн = 220 В, nном = 1500 об/хв, відношення Іпуск / Іном = 7, потужність Рном = 55 кВт.

Перевіряємо умову забезпечення відмикаючої здатності занулення:

(7.3.2)

(7.3.3)

де Uф - фазна напруга, В; Zт - опір трансформатора, Ом; Zп - опір петлі фаза-нуль, який визначається за наступною залежністю:

(7.3.4)

де Rн, Rф - активні опори нульового та фазного провідника, Ом; Хн, Хф - внутрішні індуктивні опори нульового та фазного провідників, Ом; Хи - зовнішній індуктивний опір петлі фаза-нуль, Ом.

За таблицею 6.1. [41] визначаємо опір трансформатора Zт, який буде дорівнювати Zт = 0,129 Ом.

Номінальний струм двигуна був розрахований у розділі 4.4 даного дипломного проекту і дорівнює І1н = 100,1 А.

Розраховуємо пусковий струм двигуна:

А;

Розраховуємо номінальний струм плавкої вставки:

(7.3.5)

де Іпуск - пусковий струм двигуна; - коефіцієнт режиму роботи.

А

Визначаємо значення струму короткого замикання:

(7.3.6)

де Іпл.вст - струм плавкої вставки запобіжника.

А

Задаємося стандартним перетином нульового провідника 6010 мм та розраховуємо щільність струму :

(7.3.7)

де S - площа поперечного перерізу провідника, мм2;

А/мм2

За таблицею 6.2 [41] знаходимо активні та індуктивні опори стальних провідників. Для цього задаємося перетином та довжиною нульового lн та фазового lф провідників, що виконані із сталі: lн = 50 м, перетину 6010 мм, S = 600 мм2, lф = 100 м, перетином = 16 мм, S = 201,1 мм2.

Активний опір фазового провідника береться із таблиці 6.2 [41] в залежності від площі поперечного перетину та щільності струму:

Ом

Аналогічно визначимо активний опір нульового провідника:

Ом

Визначимо внутрішні індуктивні опори фазного та нульового провідників Хф та Хн:

Ом

Ом

де Х - із таблиці 6.2 [41], Ом; l - довжина провідника, км.

Зовнішній індуктивний опір петлі фаза-нуль Хи = 0,6 Ом/км. Загальна довжина петлі фаза-нуль 50+100 = 150 м = 0,15 км, тоді Хи = 0,6 0,15 = 0,09 Ом.

Використовуючи отримані дані, розрахуємо Zп та визначимо струм короткого замикання за формулами (7.3.4) та (7.3.3):

Ом

А

Струм Ікз більш ніж у три рази перевищує номінальний струм плавкої вставки, тому при замиканні на корпус плавка вставка перегорить за 5…7 с та відімкне пошкоджену фазу. За номінльним струмом із табл. 6.4 [41] приймаємо плавку вставку серії ПН2-1000 із номінальним струмом 1000 А при напрузі мережі 220 В.

7.4 Технічні вказівки із забезпечення безпеки при обслуговаванні та

ремонті електрообладнання верстата

Безпека праці на верстаті забезпечується відповідністю його конструкції вимогам ГОСТ 7599-82 та ГОСТ 12.2.009-80, а також виконанням обслуговуючим персоналом вимог безпеки Руководства із експлуатації верстата, а також вимог інструкцій із техніки безпеки при холодній обробці металів для даного типу верстатів.

До роботи на верстатах допускається лише кваліфікований персонал (стругальщики не нижче 4 розряду, монтажники, наладчики, робочі-оператори та безпосередні керівники робіт), попередньо вивчивший правила техніки безпеки, конструктивні й технічні особливості верстата, правила ведення робіт по своїй спеціалізації та маючий документ, що затверджує право ведення робіт.

Вимоги безпеки при монтажі, пусконаладочних та ремонтних роботах:

забороняється проводити будь-які роботи по обслуговуванню електрообладнання без відключення верстата від мережі або не зробивши необхідних організаційних й технічних заходів при часових перевірочних підключеннях станції керування до мережі;

забороняється вести як пусконаладочні роботи, так і експлуатацію верстатів із підвісним пультом, що неврівноважений у вертикальному положенні або що довільно переміщується у горизонтальному напрямку;

забороняється робота на верстатах із порушеннями: в захисних, тобто блокуючих пристроях; пристроях, що обмежують переміщення рухомих вузлів; сигнальних пристроях й місцях заземлень. Ці пристрої повинні періодично перевірятись на сохранність й правильність дії;

забороняється при обробці виробу проводити на верстаті будь-які ремонтні роботи;

забороняється знаходитись на столі верстата під час роботи верстата в автоматичному циклі;

забороняється заходити оператору на стіл верстата до виробу, що оброблюється (при необхідності настройки ріжучого інструмента на припуск, контроля розмірів на виробі й інших подібних робіт) при ввімкненому перетворювачі або залишивши підвісний пульт керування в незручному для доступа місці;

при обробці на верстаті виробів, що мають значну висоту, робоче місце слід обладнати помостом відповідної висоти, але не вище дзеркала столу;

по закінченні робіт верстат повинен бути вимкнений від мережі живлення.

Вид основного оперативного обслуговування верстатів - постійний. Кількість обслуговуючого персонала - один верстатник із кваліфікацією стругальщика не нижче четвертого розряда. Наладка верстата здійснюється верстатником.

Показники ремонтної складності верстатів для побудови структури міжремонтних циклів й періодичності технічного обслуговування згідно Єдиній системі планово-запобіжних ремонтів (ЄСПЗР) мають наступні значення:

механічна частина верстата - 31;

електрична частина верстата (всього) - 56;

електрична частина верстата (в т.ч. електромашин) - 29.

До обслуговування автоматики й електропривода верстата допускаються працівники, що пройшли спеціальний технічний інструктаж, та вивчили руководство з експлуатації.

Для попередження ураження електричним струмом:

оглядові люки, коробки виводів та клемні коробки закрити передбаченими для цього кришками;

перевірити надійність заземлення верстата, шаф керування;

забороняється проводити будь-які роботи із огляду, регулювання та обслуговуванню електрообладнання без відключення від мережі, не прийнявши необхідних організаційних та технічних заходів;

Обслуговуючий персонал повинен суворо дотримуватись “Правил технічної експлуатації електроустановок споживачів й правила техніки безпеки при експлуатації електроустановок споживачів”.

Електрообладнання верстата виконано у відповідності із вимогами ГОСТ 12.2.009-80.

Перелік найважливіших вимог безпеки, що передбачені конструкцією верстата:

Елементи електрообладнання забезпечують безаварійну роботу верстата при зміні напруги мережі від 0,9 до 1,1 номінального значення й відповідні паспорту технічні характеристики при зміні напруги від 0,95 до 1,05 номінального значення;

Верстат має ввідний вимикач F1 ручної дії, що розміщений у шафі станції керування й призначений для підключення електрообладнання верстата до живлячої мережі, а також для відключення його від мережі на час перерви в роботі та в аварійних випадках;

Верхні контакти ввідного вимикача F1 на станції керування закриті кришками;

Дверцята шафи станції керування зблоковані із ввідним вимикачем;

Пульт керування оснащений кнопкою із грибовидним штовхачем червоного кольору для аварійного відключення верстата;

Біля кнопок керування маються знаки: “0” - відключення та “1” - вмикання;

Електрообладнання верстата має систему сигналізації про коротке замикання на землю в ланцюгах керування (сигнальні лампочки Н2, Н3, Н4, Н5 встановлені на дверцятах шафи керування);

Всі металеві частини верстата (станина, корпуса електродвигунів, каркас шафи, пульт керування та ін.) оснащені пристроями захисного заземлення;

Напруга ланцюгів місцевого освітлення верстата - 24 В;

Монтаж електропроводки на верстаті виконаний дротами наступних кольорів:

силові ланцюги змінного та постійного струму - чорний;

ланцюги керування змінного струму - червоний;

ланцюги керування постійного струму - синій;

ланцюги заземлення - зелено-жовтий;

На дверцятах станції керування мається пристрій для запирання ввідного автомата у відключеному стані.

Для безвідмовної роботи електромашин слід регулярно проводити чистку від пилу та бруду електродвигунів та апаратури, а також змазку підшипників електромашин. Справна електроапаратура забезпечує виконання техніки безпеки при її експлуатації.

8. Розрахунок економічної ефективності

8.1 Техніко-економічне обгрунтування

Предметом вдосконалення в даній роботі є електропривод головного руху повздовжньо-стругального верстата моделі 7А210. У старій моделі вказаного верстата в якості електродвигуна головного руху використовувався двигун постійного струму із керуванням за допомогою тиристорного перетворювача частоти із застосуванням зворотного зв'язку за швидкістю. Використання двигуна постійного струму із великою потужністю пов'язане із виникненням деяких технологічних проблем. По-перше, він споживає більше електроенергії ніж асинхронний електродвигун, по-друге, він не забезпечує достатньої швидкодії із-за великого момента інерції на валу, по-третє, кількість браку перевищує допустиму норму.

На підставі вищеописаного було прийнято рішення про заміну двигуна постійного струму на асинхронний електродвигун із керуванням за допомогою тиристорного перетворювача частоти. Встановлений тиристорний перетворювач фірми “Danfoss” - це сучасний тиристорний перетворювач, який може задовільняти майже будь-яким умовам роботи та технологічним вимогам, він дозволяє привести у відповідність реальні та нормативні характеристики технологічного процеса, а також забезпечує економію засобів, що направляються на фінансування вказаних затрат.

В даній частині економічного обгрунтування проведемо розрахунок зміни річних експлуатаційних затрат споживача при використанні ним порівнюємих об'єктів. Головними елементами економії в результаті впровадження системи керування виступають:

зниження затрат електроенергії на виробництво деталей;

зменшення затрат на ремонт електричного обладнання;

зменшення на виході кількості бракованих деталей.

8.2 Визначення затрат на модернізацію системи керування

електроприводом головного руху повздовжньо-стругального верстата

8.2.1 Визначення затрат на придбання комплектуючих

Для знову створеної системи автоматичного керування закуплені комплектуючі, перелік яких зведений у таблицю 8.2.1.1.

Таблиця 8.2.1.1

Найменування	Кількість	Ціна, грн.
Двигун асинхронний 4А225М4У3	1	15600
Тиристорний перетворювач “Danfoss” VLT-5052	1	35300
Усього		50900

Таким чином, затрати на придбання комплектуючих для системи автоматичного керування головним електроприводом верстата дорівнюють:

Зк = 50900 (грн.)

8.2.2 Розрахунок заробітної платні з нарахуваннями

Для встановлення електрообладнання приводу головного руху верстата необхідно виконати роботи по його встановленню, монтажу системи керування, демонтажу старого обладнання, наладці та пуску системи. Вказані роботи будуть проводити два слюсарі КВПіА четвертого розряду на протязі двох днів.

Витрати на заробітну плату з нарахуваннями визначимо за формулою:

(8.2.2.1)

деКнз - коефіцієнт, який враховує накладні витрати на заробітну плату, Кнз = 1,3;

- коефіцієнт, який враховує премії, ;

- час виконання робіт, год;

Сti - часова тарифна ставка працівника і-го розряду,

Н - норма нарахування на заробітну плату, Н = 0,375;

в тому числі:

32% - відрахування у ПФ;

2,5% - відрахування у фонд соціального страхування;

1,5% - відрахування у фонд страхування безробіття;

1,5% - приймаємо усереднено відрахування у фонд страхування від нещасних випадків на виробництві;

m - кількість робочих, чол.

(грн)

8.2.3 Визначення загальної суми затрат на модернізацію

Витрати на модернізацію системи автоматичного керування електроприводом визначимо як суму витрат на купівлю комплектуючих та витрат на заробітну плату з нарахуваннями робітникам, які проводять модернізацію:

Зм = Зк + Ззпм (8.2.3.1)

Зм = 50900 + 183,04 = 51083,04 (грн)

8.3 Розрахунок річного фонду часу роботи повздовжньо-стругального

верстата

Розрахунок річного фонду часу роботи верстата проведемо за формулою:

(8.3.1)

де ТФ - річний фонд робочого часу, ТФ = 256 (днів);

tсм - тривалість зміни в машиночасах, tсм = 8;

Ксм - коефіцієнт змінності роботи устаткування, Ксм = 2;

Др - простої в машино-днях у всіх видах технічного обслуговування і ремонту, який приходиться на один машиночас, визначимо за формулою:

(8.3.2)

де n - число різновидів технічних обслуговувань та ремонтів за міжремонтний період, n = 1;

- тривалість перебування в і - му ремонті або технічних обслуговувань, dpi = 0,5 (год);

- час міжремонтного циклу, = 4096 (год) ;

- кількість ремонтів або технічних обслуговувань за міжремонтний період - 24.

Річний фонд часу роботи до і після модернізації дорівнює:

(год)

8.4 Розрахунок річної експлуатаційної продуктивності

Річна експлуатаційна продуктивність центрифуги визначається за формулою:

(8.4.1)

де ВЕ.Г.П - годинна експлуатаційна продуктивність, (од.прод./год),

КПР - коефіцієнт, що враховує простоювання, не враховані в часовій експлуатаційній продуктивності.

Таким чином, річна експлуатаційна продуктивність склала:

(од.прод./рік)

8.5 Визначення поточних річних затрат в процесі експлуатації верстата

Поточні річні експлуатаційні затрати визначаються для системи автоматичного керування до і після модернізації.

8.5.1 Розрахунок заробітної платні з нарахуваннями

Заробітна плата працівників, що приймають участь в експлуатації повздовжньо-стругального верстата визначається за формулою (8.2.2.1). До та після модернізації верстата число працівників не змінилося й складає один стругальщик, що має четвертий розряд. Витрати на заробітну плату до та після модернізації склали:

(грн)

8.5.2 Визначення витрат на технічне обслуговування і поточний ремонт

системи автоматичного керування електроприводом

Витрати на технічне обслуговування і поточний ремонт системи автоматичного керування електроприводом визначимо за формулою:

SТО = SТОЗ + SТОМ (8.5.2.1)

де SТОЗ - витрати на заробітну плату ремонтників з нарахуваннями;

SТОМ - витрати на матеріали та запасні частини.

Витрати на заробітну плату ремонтних робітників з нарахуваннями визначаються за формулою:

(8.5.2.2)

де СР - середня тарифна ставка ремонтного робітника, що обслуговують верстат, грн/год;

арі - кількість техобслуговувань і поточних ремонтів без капітального ремонту;

чрі - трудоємкість і - го технічного обслуговування та поточного ремонту, чрі =1,57.

Витрати на матеріали та запасні частини визначаються за формулою:

(8.5.2.3)

де КІП - норма накладних розходів по всім видам витрат, крім заробітної плати, КІП = 1,1;

КЗР - коефіцієнт переходу від витрат на заробітну плату до витрат на матеріали та запасні частини, КЗР = 1,25.

До та після встановлення на верстат частотного перетворювача технічне обслуговування буде проводити один слюсарь КВПіА четвертого розряду. Таким чином, витрати на заробітну плату ремонтних робітників дорівнюють:

до та після модернізації:

(грн)

Відповідно витрати на матеріали та запасні частини до та після модернізації:

(грн)

Таким чином, витрати на технічне обслуговування і поточний ремонт до та після модернізації складають:

(грн)

8.5.3 Визначення витрат на електроенергію

Величину витрат на електроенергію визначимо за формулою:

(8.5.3.1)

де ЦЕЛ - ціна 1 кВт/год електроенергії коштує 0,25 грн;

WЕЛ - витрата за годину енергії, кВт/год.

На модернізованому верстаті було встановлено асинхронний електродвигун потужністю 55 кВт, та впроваджена система групового збереження електроенергії у цеху, що дозволяє значно зменшити витрати на електроенергію шляхом значного підвищення коефіцієнта потужності cos майже до одиниці.

Відповідно, витрати на електроенергію до модернізації становлять:

(грн)

Після модернізації витрати на електроенергію складають:

(грн)

8.5.4 Визначення витрат внаслідок браку продукції

Після впровадження нової системи автоматичного керування електроприводом головного руху повздовжньо-стругального верстата було проведено експериментальне дослідження, внаслідок чого було встановлено, що процент бракованих деталей зменшився від 1,5 до 0,35. Визначимо витрати від браку за формулою:

(8.5.4.1)

де КБ - процент браку, ;

Ц - ціна деталі, яка становить 450 грн/од.

Таким чином, витрати на брак до модернізації становили:

(грн)

Витрати на брак після модернізації становлять:

(грн)

8.5.5 Розрахунок загальної суми річних витрат

Розрахунок суми річних витрат на експлуатацію системи автоматичного керування електроприводом головного руху повздовжньо-стругального верстата зведений у таблицю 8.5.5.1.

Таблиця 8.5.5.1.

Найменування статті витрат	Величина витрат, грн
	до модернізації	після модернізації
ЗП з нарахуваннями	15298,80	15298,80
ТО і ПР	225,18	225,18
Електроенергія	172153,52	118355,54
Брак	21127,50	4929,75
Всього	208805	138809,27

8.6 Розрахунок вартості машино-години роботи системи

автоматичного керування

Розрахунок вартості машино-годин системи автоматичного керування електроприводом головного руху верстата розрахуємо за формулою:

(8.6.1)

До модернізації вартість однієї машино-години складала:

(грн/год)

Після модернізації вартість однієї машино-години змінилась і складає:

(грн/год)

8.7 Розрахунок вартості технологічної операції для одиниці продукції

Вартість технологічної операції для одиниці продукції визначається за формулою:

(8.7.1)

До модернізації вартість складала:

(грн)

Після модернізації вартість складає:

(грн)

8.8 Визначення економічного ефекту від проведення модернізації

Річний економічний ефект від проведення модернізації визначається за формулою:

(8.8.1)

(грн/рік)

Термін окупності витрат по модернізації розрахуємо за формулою:

(8.8.2)

(року)

Якщо перевести 0,73 року у місяці, то отримаємо 8 місяців та 26 днів.

8.9 Висновки

Виходячи із проведених розрахунків можна зробити наступні висновки:

витрати на модернізацію склали 51083,04 грн;

витрати на заробітну плату робітників, які експлуатують верстат не змінилися;

витрати на ТО і ПР після проведення модернізації не змінилися;

витрати на електроенергію після проведення модернізації зменшились на 45,45;

вартість машино-години роботи системи після модернізації знижена на 50,42;

вартість технологічної операції для одиниці продукції після модернізації знижена на 50,42;

економічний ефект від проведення модернізації склав 69986,80 гривень на рік;

термін окупності витрат для модернізації склав майже 9 місяців.

Висновки

У результаті виконання дипломного проекту був модернізований електропривод головного руху повздовжньо-стругального верстата, та отримані наступні результати:

Розрахована кінематична схема верстата та зусилля, що потрібні для різання металевих деталей на повздовжньо-стругальному верстаті;

Замість застарілого та ненадійного двигуна постійного струму у верстаті запропоновано використання асинхронного двигуна серії 4А225М4У3 потужністю 55 кВт;

Керування приводним двигуном проводиться методом квазівекторного керування, для чого застосовується тиристорний перетворювач серії VLT 5052 німецької фірми “Danfoss”;

Теоретично визначена структурна схема асинхронного двигуна, що складається із двох паралельно ввімкнених аперіодичних ланок. На ПЕОМ розраховані залежності коефіцієнтів передачі та постійних часу асинхронного двигуна у діапазоні частот 20-80 Гц та диапазоні напруг 180-260 В;

Вибрана система автоматичного керування електроприводом із застосуванням зворотного зв'язку за швидкістю, на основі якої був змодельований перехідний процес системи. Проведені дослідження якості перехідного процесу при зміні коефіцієнта зворотного зв'язку за швидкістю, приведені графічні залежності зміни значення часу регулювання та перерегулювання, вибрані значення, що найбільше задовільняють умовам завдання до дипломного проекту. Перерегулювання системи автоматичного керування складає 9,6%, час регулювання - 0,028 с.

Проведена перевірка стійкості системи автоматичного керування за допомогою критеріїв Гурвіца та Найквіста, побудовані логарифмічні амплітудно-частотні та фазо-частотні характеристики, визначені запаси за амплітудою та фазою. Запас за амплітудою фактично необмежений, запас за фазою 380.

Розрахована лінія енергопостачання енергії у цех та вибране відповідне обладнання.

Запропонована сучасна система економії електроенергії керованих асинхронних електроприводів шляхом рекуперації енергії у мережу групового споживання та підвищення значення коефіцієнта потужності cos практично до одиниці.

Сформульовані основні вимоги до обслуговуючого персоналу верстату, описані основні положення із техніки безпеки при експлуатації останнього. Розраховані захисне заземлення та занулення, приведені правила безпечної експлуатації електроелементів верстата.

Проведений розрахунок економічної ефективності модернізації приводу головного руху повздовжньо-стругального верстата. Термін окупності складає дев'ять місяців, економічний ефект від модернізації складає 69986,80 грн/рік.

Таким чином, завдання на дипломний проект виконано повністю.

верстат електропривод двигун економічний ефективність

Література

1. “Металлорежущие станки” Под ред. В.К. Тепинкичиева. Москва. “Машиностроение”. 1973. - 374 с.

2. “ Металлорежущие станки и автоматы ”. Под ред. А.С. Проникова. Москва. “Машиностроение”. 1981. - 321 с.

3. Станки универсальные продольно-строгальные моделей 7А110, 7А112, 7А116, 7А210, 7А212, 7А216. Руководство по эксплуатации. Часть 1.

4. “Справочник нормировщика машиностроения”. Т.2. Москва. “Машиностроение”. 1961.

5. Станки универсальные продольно-строгальные моделей 7А110, 7А112, 7А116, 7А210, 7А212, 7А216. Руководство по эксплуатации. Часть 2. “Электрооборудование станка”.

6. Копылов Р.Б. “Работа на строгальных и долбежных станках”. Москва. “Машиностроение”. 1985. - 211 с.

7. Асинхронные двигатели серии 4А. Справочник. А.Э. Кравчик, М.М. Шлаф. - М: Энергоатомиздат, 1982, - 504 с.

8. Сандлер А.С. “Автоматическое частотное управление асинхронными двигателями”. М.: “Энергия”. 1974.

9. Преобразователи частоты серии VLT 5000. Руководство по эксплуатации. Danfoss Corp. 1995.

10. Сандлер А.С. Регулирование скорости вращения мощных асинхронных двигателей. М.-Л. «Энергия». 1966.

11. Онушко В.В., Галай В.М. Передавальна функція асинхронного двигуна при частотному керуванні. Вісник КДПУ “Проблематика вищої школи. Електромеханічні системи та автоматизація. Енергетика та енергозбереження. Діагностика в електромеханічних та енергетичних системах. Моделювання та методи оптимізації”. Кременчук: 2003 (19), вип. 2, с. 131 - 135.

12. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода: Учебник для студентов электромеханических и энергетических вузов. М. Энергоиздат. 1981.

13. Онушко В.В., Галай В.М. Аналіз передавальної функції асинхронного двигуна при частотному керуванні. Вестник НТУ «ХПИ». Серия «Электротехника, электроника и электропривод» - Харьков, 2003. вып. 10, Т.2. с. 364 - 366.

14. Копылов И.П. “Электрические машины”. - М.: Высшая школа: Логос, 2000. - 607 с.

15. Онушко В.В., Галай В.М. Дослідження моделей асинхронних двигунів при частотному керуванні. Вестник НТУ «ХПИ», серия «Электротехника, электроника и электропривод», вып. 43, Харьков, 2004 г. с. 101 - 102.

16. Якимчук Г.С., Крупица П.А., Клименко Д.С. Структурная схема системы управления частотно-регулируемым электроприводом навивающего устройства. Вестник НТУ «ХПИ», серия «Электротехника, электроника и электропривод», вып. 43. Харьков. 2004 г. с. 127 - 130.

17. Галай М.В. Теорія автоматичного керування: Навчальний посібник для технічних вузів. - Полтава.: Видавництва “Полтава”. 1998. - 470 с.

18. Чиликин М.Г., Ключев В.И., Сандлер А.С. Теория автоматизированого электропривода. М. Энергоиздат. 1979.

19. Сандлер А.С. Электропривод и автоматизация металлорежущих станков. Учебное пособие для вузов. М.: Высшая школа. 1972.

20. Ключев В.И., Терехов В.М. Электропривод и автоматизация общепромыщленных механизмов. М.: Энергия. 1980.

21. Зимин Е.Н. Электрооборудование промышленных предприятий и установок. М.: Энергоиздат. 1981.

22. Соколов М.Н. Автоматизированый электропривод общепромышленных установок. М.: Энергия. 1976.

23. Попов В.С., Мансуров М.М., Ніколаєв С.О. “Електротехніка”. Київ. Державне видавництво технічної літератури УРСР. - 1959. - 372 с.

24. Федоров А.А., Каменева В.В. Основы электроснабжения промышленных предприятий: Учебник для вузов. - М.: Энергия. 1979. - 408 с.

25. Мельников Н.А. Электрические сети и системы. Учебное пособие для вузов. М.: Энергия. - 1975.

26. Колб А.А. Энергосберегающая система частотно-регулируемого асинхронного электропривода. Вестник НТУ «ХПИ», серия «Электротехника, электроника и электропривод», вып. 43. Харьков. 2004 г. с. 161 - 164.

27. Колб А.А. Энергосберегающая система группового питания электроприводов с общим преобразователем с двухсторонней проводимостью и емкостным накопителем энергии. // Вестник Кременчугского политехнического университета. - 2003, вып. 1 - с.135 - 139.

28. Воробьев А.А., Колб А.А. Групповое питание электроприводов с общим накопителем энергии как новое направление энергосбережения. // Вестник Харьковского политехнического университета. Проблемы автоматизированного электропривода. - Харьков.: НТУ, 2003, №10. - Т.1. - с. 224-228.

29. Волков А.В. Анализ электромагнитных процессов и совершенствование регулирования активного фильтра. // Электротехника, 2002, №12, - с. 40 - 48.

30. Ковач К.П., Рац И. Переходные процессы в машинах переменного тока: Пер. с нем. - М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963. - 744 с.

31. Колб А.А. Повышение энергетической эффективности ЭМС на базе емкостных накопителей энергии. // Гірнича електромеханіка та автоматика: - Наук. техн. зб. - 2002. - Вып. №69. - с. 61 - 70.

32. Онушко В.В. Методичні вказівки по виконанню контрольної роботи для студентів всіх форм навчання на тему “Вибір та розрахунок монтажних розмірів для однополосних шинних ліній електропередач електроустановок напругою 1 - 220 кВ” - Полтава: ПНТУ імені Юрія Кондратюка, 2005 - 23 с.

33. Правила устройств электроустановок / Минэнерго СССР. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 648 с.

34. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок - М.: Высшая школа, 1981. - 376 с.

35. Справочник по проэктированию электроснабжения / Под ред. В.И. Круповича и др. - М.: Энергия, 1980. - 456 с.

36. Пястолов А.А. и др. Монтаж, эксплуатация и ремонт электрооборудования. - М.: Колос, 1981. - 355 с.

37. Справочник по проэктированию электрических сетей и электрооборудования / Под ред. Ю.Г. Барыбина и др. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 464 с.

38. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий: Проэктирование и расчет / Под ред. А.С. Овчаренко и др. - Київ.: Техніка, 1985. - 279 с.

39. Ануре Анго. Математика для электро- и радиоинженеров. - М.: Наука, 1965. - 778 с.

40. Электробезопасность в строительстве / В.Н. Бергельсон, Л.И. Бржезицкий. - К.: Будівельник, 1987. - 208 с.

41. Инженерные решения по охране труда в строительстве / Г.Г. Орлов, В.И. Булыгин, Д.В. Виноградов и др.: Под ред. Г.Г. Орлова. - М.: Стройиздат, 1985. - 278 с.

Додатки

Додаток 1

У таблиці Д.1 наведені розрахункові дані для побудови тривимірних залежностей коефіцієнта Кu від керуючих частоти f1 та напруги U у диапазонах, вказаних у завданні до дипломного проекту.

Таблиця Д.1.

Значення частоти f1	Значення напруги U	Значення коефіцієнта Ku(f1,U)	Значення частоти f1	Значення напруги U	Значення коефіцієнта Ku(f1,U)
20	180	0,00874	20	240	0,00193
30	180	0,0221	30	240	0,004425
40	180	0,0522	40	240	0,0081
50	180	0,3281	50	240	0,0133
20	190	0,00652	60	240	0,0209
30	190	0,0159	70	240	0,0332
40	190	0,0335	80	240	0,0582
50	190	0,0823	20	250	0,001566
57	190	0,7929	30	250	0,00358
20	200	0,004965	40	250	0,0065
30	200	0,0118	50	250	0,0106
40	200	0,0235	60	250	0,0162
50	200	0,0468	70	250	0,0244
60	200	0,1426	80	250	0,038
20	210	0,00384	20	260	0,00128
30	210	0,009	30	260	0,002923
40	210	0,0173	40	260	0,00529
50	210	0,0314	50	260	0,0085
60	210	0,0634	60	260	0,0128
70	210	0,4665	70	260	0,0187
20	220	0,003	80	260	0,0275
30	220	0,007
40	220	0,0132
50	220	0,0227
60	220	0,0398
70	220	0,0855
20	230	0,0024
30	230	0,00553
40	230	0,0102
50	230	0,0171
60	230	0,028
70	230	0,0487
80	230	0,1176

У таблиці Д.2 наведені розрахункові дані для побудови тривимірних залежностей коефіцієнта Кof від керуючих частоти f1 та напруги U у диапазонах, вказаних у завданні до дипломного проекту.

Таблиця Д.2.

Значення частоти f1	Значення напруги U	Значення коефіцієнта Kof(f1,U)	Значення частоти f1	Значення напруги U	Значення коефіцієнта Kof(f1,U)
20	180	3,0258	70	230	2,893
30	180	2,947	80	230	2,6016
40	180	2,7902	20	240	3,1071
50	180	1,5326	30	240	3,089
20	190	3,0501	40	240	3,0693
30	190	2,9934	50	240	3,0462
40	190	2,9047	60	240	3,0156
50	190	2,663	70	240	2,9674
57	190	0,3545	80	240	2,8664
20	200	3,0681	20	250	3,1124
30	200	3,0253	30	250	3,0972
40	200	2,9672	40	250	3,081
50	200	2,8573	50	250	3,0629
60	200	2,4076	60	250	3,0405
20	210	3,0817	70	250	3,0093
30	210	3,0482	80	250	2,9573
40	210	3,0068	20	260	3,1167
50	210	2,9429	30	260	3,1038
60	210	2,7981	40	260	3,0904
70	210	1,282	50	260	3,0757
20	220	3,0922	60	260	3,0585
30	220	3,0654	70	260	3,0365
40	220	3,0342	80	260	3,0045
50	220	2,9918
60	220	2,9185
70	220	2,7182
20	230	3,1005
30	230	3,0786
40	230	3,0542
50	230	3,0237
60	230	2,9789

У таблиці Д.3 наведені розрахункові дані для побудови тривимірних залежностей сталої часу Тu від керуючих частоти f1 та напруги U у диапазонах, вказаних у завданні до дипломного проекту.

Таблиця Д.3.

Значення частоти f1	Значення напруги U	Значення сталої часу Тu(f1,U)	Значення частоти f1	Значення напруги U	Значення сталої часу Тu(f1,U)
20	180	0,000947	40	230	0,00231
30	180	0,00239	50	230	0,00388
40	180	0,00565	60	230	0,00633
50	180	0,0355	70	230	0,011
51	180	0,1951	80	230	0,0266
20	190	0,000831	20	240	0,000495
30	190	0,002022	30	240	0,00114
40	190	0,00427	40	240	0,00208
50	190	0,0105	50	240	0,00342
57	190	0,101	60	240	0,00537
20	200	0,000738	70	240	0,00851
30	200	0,00176	80	240	0,0149
40	200	0,00349	20	250	0,000455
50	200	0,00696	30	250	0,00104
60	200	0,0212	40	250	0,00189
63	200	0,0607	50	250	0,00307
20	210	0,000661	60	250	0,00469
30	210	0,00155	70	250	0,00708
40	210	0,00297	80	250	0,011
50	210	0,0054	20	260	0,000419
60	210	0,0109	30	260	0,000954
70	210	0,0803	40	260	0,00173
20	220	0,000597	50	260	0,00278
30	220	0,00139	60	260	0,00418
40	220	0,0026	70	260	0,00612
50	220	0,00449	80	260	0,00898
60	220	0,00787
70	220	0,0169
77	220	0,0793
20	230	0,000543
30	230	0,00125

У таблиці Д.4 наведені розрахункові дані для побудови тривимірних залежностей сталої часу Тof від керуючих частоти f1 та напруги U у диапазонах, вказаних у завданні до дипломного проекту.

Таблиця Д.4.

Значення частоти f1	Значення напруги U	Значення сталої часу Тof(f1,U)	Значення частоти f1	Значення напруги U	Значення сталої часу Тof(f1,U)
20	180	0,000935	40	230	0,00229
30	180	0,00234	50	230	0,00382
40	180	0,00541	60	230	0,00621
50	180	0,0269	70	230	0,0107
51	180	0,0658	80	230	0,0246
20	190	0,000823	20	240	0,000494
30	190	0,00199	30	240	0,00113
40	190	0,00415	40	240	0,00207
50	190	0,00983	50	240	0,00338
57	190	0,0565	60	240	0,00529
20	200	0,000732	70	240	0,00834
30	200	0,00173	80	240	0,0144
40	200	0,00342	20	250	0,000453
50	200	0,00672	30	250	0,001034
60	200	0,019	40	250	0,00189
63	200	0,0444	50	250	0,003039
20	210	0,000657	60	250	0,00464
30	210	0,00154	70	250	0,00697
40	210	0,00293	80	250	0,0108
50	210	0,00528	20	260	0,000418
60	210	0,0104	30	260	0,00095
70	210	0,0572	40	260	0,00172
20	220	0,000594	50	260	0,00276
30	220	0,00137	60	260	0,00414
40	220	0,00257	70	260	0,00604
50	220	0,00442	80	260	0,00884
60	220	0,00766
70	220	0,0159
77	220	0,0598
20	230	0,00054
30	230	0,00124

Додаток 2

У таблиці Д5 наведені розрахункові дані для побудови графічних залежностей значення перерегулювання та часу регулювання в залежності від коефіцієнта зворотного зв'язку за швидкістю К при наступних сполученнях коефіцієнтів системи автоматичного керування KU2 та Kf2: KU2 = 1,5; Kf2 = 1.

Таблиця Д5

Значення коефіцієнта зворотного зв'язку К	Значення пере-регулювання , %	Значення часу регулю вання , с	Значення коефіцієнта зворотного зв'язку К	Значення пере-регулювання , %	Значення часу регулю вання , с
1	0	0,6	19	1,7	0,023
2	0	0,3	20	2,1	0,022
3	0	0,2	21	2,7	0,021
4	0	0,15	22	3,1	0,02
5	0	0,117	23	3,8	0,019
6	0	0,1	24	4,3	0,018
7	0	0,08	25	5	0,017
8	0	0,07	26	5,5	0,026
9	0	0,06	27	6	0,028
10	0	0,05	28	6,6	0,0285
11	0	0,04	29	7	0,028
12	0	0,039	30	7,6	0,028
13	0	0,038	31	8,2	0,028
14	0	0,034	32	8,9	0,028
15	0,18	0,032	33	9,3	0,028
16	0,42	0,029	34	9,7	0,028
17	0,75	0,027	35	11,5	0,027
18	1,2	0,025

У таблиці Д6 наведені розрахункові дані для побудови графічних залежностей значення перерегулювання та часу регулювання в залежності від коефіцієнта зворотного зв'язку за швидкістю К при наступних сполученнях коефіцієнтів системи автоматичного керування KU2 та Kf2: KU2 = 1,5; Kf2 = 2,5.

Таблиця Д6

Значення коефіцієнта зворотного зв'язку К	Значення пере-регулювання , %	Значення часу регулю вання , с	Значення коефіцієнта зворотного зв'язку К	Значення пере-регулювання , %	Значення часу регулю вання , с
0,5	0	0,5	8	2	0,022
1	0	0,24	9	3,5	0,02
2	0	0,12	10	5	0,018
3	0	0,07	11	6,5	0,029
4	0	0,051	12	7,6	0,029
5	0	0,039	13	9	0,029
6	0	0,031	14	10,2	0,029
7	1	0,027

У таблиці Д7 наведені розрахункові дані для побудови графічних залежностей значення перерегулювання та часу регулювання в залежності від коефіцієнта зворотного зв'язку за швидкістю К при наступних сполученнях коефіцієнтів системи автоматичного керування KU2 та Kf2: KU2 = 1,5; Kf2 = 4.

Таблиця Д7

Значення коефіцієнта зворотного зв'язку К	Значення перерегулювання , %	Значення часу регулю вання , с	Значення коефіцієнта зворотного зв'язку К	Значення перерегулювання , %	Значення часу регулю вання , с
0,5	0	0,3	5	2	0,023
1	0	0,15	5,5	3,2	0,02
1,5	0	0,09	6	4,2	0,018
2	0	0,07	6,5	5,2	0,028
2,5	0	0,053	7	6,5	0,028
3	0	0,042	7,5	7,6	0,028
3,5	0	0,034	8	8,8	0,028
4	0,4	0,029	8,5	9,7	0,027
4,5	1	0,026	9	10,7	0,027

У таблиці Д8 наведені розрахункові дані для побудови графічних залежностей значення перерегулювання та часу регулювання в залежності від коефіцієнта зворотного зв'язку за швидкістю К при наступних сполученнях коефіцієнтів системи автоматичного керування KU2 та Kf2: KU2 = 1,5; Kf2 = 6,8.

Таблиця Д8

Значення коефіцієнта зворотного зв'язку К	Значення перерегулювання , %	Значення часу регулю вання , с	Значення коефіцієнта зворотного зв'язку К	Значення перерегулювання , %	Значення часу регулю вання , с
0,5	0	0,16	3,5	4	0,015
1	0	0,07	4	6	0,03
1,5	0	0,05	4,5	7,8	0,03
2	0	0,035	5	9,6	0,028
2,5	0,8	0,03	5,5	11,5	0,027
3	2,2	0,02

У таблиці Д9 наведені розрахункові дані для побудови графічних залежностей значення перерегулювання та часу регулювання в залежності від коефіцієнта зворотного зв'язку за швидкістю К при наступних сполученнях коефіцієнтів системи автоматичного керування Kf2 та KU2: Kf2 = 6,8; KU2 = 0,1.

Таблиця Д9

Значення коефіцієнта зворотного зв'язку К	Значення перерегулювання , %	Значення часу регулю вання , с	Значення коефіцієнта зворотного зв'язку К	Значення перерегулювання , %	Значення часу регулю вання , с
0,5	0	0,18	3,5	4	0,02
1	0	0,07	4	6	0,03
1,5	0	0,05	4,5	7,8	0,03
2	0	0,035	5	9,5	0,03
2,5	0,7	0,03	5,5	11,5	0,03
3	2,1	0,02

У таблиці Д10 наведені розрахункові дані для побудови графічних залежностей значення перерегулювання та часу регулювання в залежності від коефіцієнта зворотного зв'язку за швидкістю К при наступних сполученнях коефіцієнтів системи автоматичного керування Kf2 та KU2: Kf2 = 6,8; KU2 = 100.

Таблиця Д10

Значення коефіцієнта зворотного зв'язку К	Значення перерегулювання , %	Значення часу регулю вання , с	Значення коефіцієнта зворотного зв'язку К	Значення перерегулювання , %	Значення часу регулю вання , с
0,5	0	0,16	3	3,6	0,02
1	0	0,07	3,5	5,6	0,03
1,5	0	0,05	4	7,8	0,03
2	0,2	0,03	4,5	9,5	0,03
2,5	1,4	0,02	5	11,1	0,03

У таблиці Д11 наведені розрахункові дані для побудови графічних залежностей значення перерегулювання та часу регулювання в залежності від коефіцієнта зворотного зв'язку за швидкістю К при наступних сполученнях коефіцієнтів системи автоматичного керування Kf2 та KU2: Kf2 = 6,8; KU2 = 500.

Таблиця Д11

Значення коефіцієнта зворотного зв'язку К	Значення перерегулювання , %	Значення часу регулю вання , с	Значення коефіцієнта зворотного зв'язку К	Значення перерегулювання , %	Значення часу регулю вання , с
0,25	0	0,23	2	2,7	0,021
0,5	0	0,12	2,25	4,1	0,019
0,75	0	0,07	2,5	5,8	0,029
1	0	0,05	2,75	7	0,029
1,25	0	0,038	3	8,5	0,029
1,5	0,5	0,03	3,25	10	0,029
1,75	1,5	0,025	3,5	11,5	0,029

У таблиці Д12 наведені розрахункові дані для побудови графічних залежностей значення перерегулювання та часу регулювання в залежності від коефіцієнта зворотного зв'язку за швидкістю К при наступних сполученнях коефіцієнтів системи автоматичного керування Kf2 та KU2: Kf2 = 6,8; KU2 = 1000.

Таблиця Д12

Значення коефіцієнта зворотного зв'язку К	Значення перерегулювання , %	Значення часу регулю вання , с	Значення коефіцієнта зворотного зв'язку К	Значення перерегулювання , %	Значення часу регулю вання , с
0,25	0	0,17	1,5	3	0,02
0,5	0	0,08	1,75	5	0,015
0,75	0	0,05	2	7	0,03
1	0,1	0,03	2,25	9	0,03
1,25	1,2	0,025	2,5	10,5	0,03

Размещено на Allbest.ru