Проектирование привода двух разнотипных реверсивных исполнительных органов с линейным движением

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Введение

Цель курсового проекта - получить навыки проектирования и выбора аппаратов для электропроводов и системы электроснабжения.

Схемы реверсивного электропривода и электропривода поршневого компрессора применяют в различных электротехнических комплексах и системах управления электрического и электромеханического оборудования.

В курсовом проекте производятся расчеты и выбор типов электрических приемников, определение потребляемые ими токи, произведен выбор сечения и марки питающих кабелей и проводов, типов шкафов и пунктов для приема и распределение электроэнергии, типов коммуникационных аппаратов, аппаратов защиты и регулирования для проектирования реверсивного электропривода и электропривода поршневого компрессора.

Современные высокие требования к качеству технологического процесса и производительности различных механизмов могут быть обеспечены только на основании применения автоматизированных электроприводов. Успех работы автоматизированного электропривода зависит в значительной мере от индивидуальных свойств отдельных аппаратов и устройств, а также от их совместной работы.

Для понимания современных электротехнических систем автоматизированного электропривода, умения их анализировать и рассчитывать необходимо знать, кроме устройства и принципа работы аппаратов, и их функциональные свойства относительно входных и выходных параметров.



1. Исходные данные

Номинальная мощность и синхронная скорость электродвигателя первого исполнительного органа (механизма):

Рн1 = 18.5 кВт; n01 = 1000 об/мин

2. Номинальная мощность и синхронная скорость электродвигателя второго исполнительного органа (механизма):

Рн2 = 7,5 кВт; n02 = 3000 об/мин

3. Номинальная мощность и синхронная скорость электродвигателя компрессора:

Рн3=160 кВт; n03 =1500 об/мин

4. Номинальная мощность нагревательной установки:

Рнну =11 кВт

5. Номинальная мощность осветительной установки:

Рносв =19 кВт.



2.Электрические схемы электроприводов

2.1 Электрическая схема привода двух разнотипных реверсивных исполнительных органов линейным движением

По условию задания составляем схему автоматического управления электроприводом двух исполнительных органов с линейным движением (рисунок 2.1).

На схеме представлены следующие буквенные и условные графические обозначения:

KV - промежуточное реле;

SQ - путевой выключатель;

КК - реле электротепловое;

QS - рубильник;

TV - понижающий трансформатор;

КТ - реле времени;

QF - автоматический воздушный выключатель (автомат);

М - электродвигатель;

SB - выключатель кнопочный;

КМ - магнитный пускатель.

2.2 Описание работы схемы автоматического управления электроприводом

Схема автоматического управления электроприводом представлена на рисунке 2.1.

Включают автоматы QF2 и QF3. Включается реле KV3.

При нажатии на замыкающую кнопку SB1 подается питание на катушку управления магнитного пускателя КМ1. В результате замыкаются контакты КМ1 в силовой цени, подключая асинхронный двигатель Mlк сети переменного трехфазного напряжения. Одновременно замыкается блок-контакт КМ1, шунтируя кнопку SB1, что позволяет ее отпустить. Движущийся первый исполнительный орган перемещается из точки 1 в точку 2.

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Рис. 2.1 Схема автоматического управления электроприводом двух исполнительных органов с линейным движением

Достигнув точки 2, первый исполнительный орган нажимает на путевой выключатель SQ2, при этом верхний его контакт замыкается, а нижний размыкается. В результате размыкания нижнего контакта разорвется цепь питания катушки КМ1, и двигатель отключается от сети. Замыкание верхнего контакта SQ2 обеспечивает подачу напряжения на катушку реле времени КТ. Через заданное время контакт КТ замыкается, что создает цепь для питания катушки магнитного пускателя КМЗ. Его включение обеспечивает перемещение второго ИО из точки 3 в точку 4 электродвигателем М2. Достигнув точки 4, второй ИО приводит к срабатыванию путевого выключателя SQ4 и к переключению контактов промежуточного реле KV2. В результате чего получают питание катушки пускателей КМ2 и КМ4, которые включают электродвигатели Mlи М2 с обратным направлением вращения, обеспечивая перемещение движущихся исполнительных органов из точки 2 в точку 1 и из точки 4 в точку 3 соответственно. При достижении движущимися ИО точек 1 и 3 путевыми выключателями SQ1 и SQ3 разрывается цепь катушек пускателей КМ2 и КМ4, и электродвигатели отключаются от сети.

Для предотвращения случайной подачи питания на магнитный пускатель КМ1 при уже включенном КМ2 в цепь катушки КМ1 введен размыкающий контакт промежуточного реле KV1, катушка которого получает питание одновременно с катушкой КМ2.

Схемы автоматического управления в функции пути и времени могут изменяться и они зависят от следующих технологических циклов:

а) первый исполнительный орган перемещается из точки 1 в точку 2, затем возвращается в точку 1, после чего через заданное время второй исполнительный орган перемещается из точки 3 до точки 4 и сразу возвращается в точку 3, приводя к отключению схемы;

б) первый исполнительный орган перемещается из точки 1 в точку 2, после чего через заданное время второй исполнительный орган перемещается из точки 3 в точку 4, затем первый исполнительный орган -- из точки 2 в точку 1, после чего второй исполнительный орган - из точки 4 в точку 3, и схема отключается;

в) второй исполнительный орган, перемещающийся из точки 3 в точку 4, затем первый исполнительный орган перемещается из точки 1 в точку 2, после чего второй исполнительный орган возвращается в точку 3 и через заданное время первый исполнительный орган возвращается в точку 1, отключая схему;

г) первый исполнительный орган перемещается из точки 1 в точку 2, затем через заданное время он возвращается в точку 1, после чего второй исполнительный орган из точки 3 до точки 4 и сразу возвращается в точку 3, отключая схему.

д) второй исполнительный орган перемещается из точки 3 в точку 4, затем первый исполнительный орган перемещается из точки 1 в точку 2, после чего через заданное время первый исполнительный орган возвращается в точку 1, и сразу за этим второй исполнительный орган возвращается в точку 3 и отключает схему;

2.3 Электрическая схема привода поршневого компрессора

Исходя из условия задания, составляем электрическую схему автоматизированного электропривода поршневого компрессора, выполняем на рисунке.2.2.

На схеме 2.2 применены следующие буквенные и условные графические обозначения:

SB - выключатель кнопочный;

KV - промежуточное реле;

FU - предохранитель плавкий;

R - резистор сопротивления;

HL - сигнальная лампа;

КМ - магнитный пускатель;

КК - реле электротепловое;

М - электродвигатель;

QF - автоматический воздушный выключатель;

КТ - реле времени;

VD - силовой неуправляемый кремниевый диод;

TV - понижающий трансформатор;

FP1 - датчик контроля температуры воды на выходе системы охлаждения компрессора;

FP2 - датчик контроля температуры масла в системе смазки компрессора;

SP1 - датчик контроля давления воздуха в ресивере;

SP2 - датчик контроля давления масла в системе смазки компрессора;

SP3 - датчик контроля давления воды в системе охлаждения компрессора;

YA - клапан электрогидравлический;

Ресивер (воздухосборник) предназначен для накопления сжатого воздуха, который используется в процессе выполнения тех или иных технологических и производственных операций.

Датчик контроля - основное средство измерения, контролируемое физическую величину для дальнейшей регистрации, обработки и передачи к исполнительному механизму, давления воздуха в ресивере SP1 имеет два контакта, положения которых определяют нижний и верхний уровни давления воздуха.

Для подачи масла в систему смазки компрессора применяют низковольтный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором небольшой мощности, приводящий в движение насос центробежного типа. Основной узел компрессора, куда подается смазочный материал, - это кривошипно-шатунный механизм. Отсутствие смазочного материала при работе компрессора может привести к выходу его из строя. Поэтому для увеличения надежности за контролем давления масла в системе смазки компрессора установлены два датчика SP2.

Следует также отметить, что превышение температуры нагрева компрессора за допустимые пределы также может привести к выходу его из строя. Охлаждающая вода в компрессор подается центробежным насосом, который приводится в движение асинхронным электродвигателем.

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Рис. 2.2 - Схема автоматического управления электроприводом

поршневого компрессора



2.4 Описание работы схемы автоматического управления электроприводом поршневого компрессора

Асинхронный двигатель компрессора запускается с места установки компрессора кнопкой SB3 и из диспетчерской с постановкой в режим автоматической подкачки кнопкой SB1. Кнопки SB4 и SB2 установлены соответственно по месту установки компрессора и в диспетчерской. Разрешение на пуск двигателя компрессора осуществляется с помощью реле KV2, если давление воздуха в ресивере меньше нормы. При этом контакт SP1.1 датчика давления SP1 в цепи реле KV2 замкнут. На катушку реле KV2 подается напряжение, контакт KV2 в цепи катушки управления контактора КМ5 замыкается. Контактор КМ5 включается, двигатель запускается. Получает питание катушка UAI электромагнита электрогидравлического клапана, который подает охлаждающую воду в компрессор - устройство для сжатия и подачи газов под давлением.

Когда потребление воздуха увеличится и давление воздуха в ресивере снизится по сравнению с нормой, датчик контроля давления воздуха SP1 замкнет свой нижний контакт SP1.1 и включит реле KV2. Катушка управления контактора КМ5 снова получит питание, и двигатель компрессора запускается.

Если расход воздуха невелик и давление воздуха в ресивере превосходит норму, то замыкается контакт SP1.2 датчика давления SP1 в цепи катушки реле KV3. Последнее своим размыкающим контактом отключит реле KV2. Цепь катушки контактора КМ5 теряет питание, двигатель отключается от сети.

Схема обеспечивает автоматический контроль (действие, выполняемое без ручноговмешательства, для предотвращения преобразования потенциального источника воспламенения действительный источник воспламенения) следующих параметров работы компрессора: контроль давления и температуры в системе смазки кривошипно-шатунного механизма, контроль давления и температуры в системе охлаждения компрессора. При выходе данных параметров за пределы нормы срабатывает промежуточное реле отключения KV10 и стоповое реле KV2, отключающее схему питания асинхронного двигателя.

2.5 Схема электроснабжения приемников электрической энергии

Схема электроснабжения (рисунок 2.3) составлена с учетом всех требований и норм в обеспечении приемников электроэнергией.

В схему включены два шкафа, ШС и ШР, предназначенные для приема и распределения электрической энергии, коммутационные аппараты и защиты от опасных режимов работы.

К схемам электрических сетей предъявляются следующие требования:

обеспечение необходимой надежности;

обеспечение нормируемого качества электроэнергии;

достижение гибкости сети;

максимальное использование существующих сетей;

обеспечение максимального охвата территории;

обеспечение оптимальных уровней токов короткого замыкания;

обеспечение возможности выполнения релейной защиты, противоаварийной и режимной автоматики;

создание возможности построения сети из унифицированных элементов;

обеспечение условий охраны окружающей среды.

В схеме используются следующие обозначения:

QS - рубильник;

FU - предохранитель;

ШС - шкаф силовой;

ШР - шкаф распределительный;

R1-R3 - нагревательные элементы;

КК1 - ККЗ - реле тепловые;

M1-МЗ - асинхронные двигатели;

QF1 - выключатель автоматический, вводной;

QF2 - QF6 - выключатели автоматические, линейные;

КМ1 - КМ7 - магнитные пускатели (КМ5 - контактор);

HL - лампы накаливания.

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Рис. 2.3 - Схема Электроснабжения



3. Выбор типов электродвигателей, ламп и марки нагревательных элементов. Расчет номинальных токов низковольтных потребителей электрической энергии

Расчет номинальных токов низковольтных потребителей электрической энергии необходим для выбора марки и сечений питающих проводов, кабелей, а также для выбора коммутационных аппаратов и аппаратов защиты.

По данным мощностям и числу оборотов электродвигателей из справочника выбираем типы электродвигателей серии АИР.

Электродвигатель М1:

Тип АИР250S2;

- Синхронная скорость 2975 об/мин;

- Мощность = 75 кВт;

- КПД = 93 %;

- = 0,91;

- / = 7,5;

- Масса 425 кг.

Электродвигатель М2:

Тип АИР112М2;

- Синхронная скорость 2890 об/мин;

- Мощность = 7.5 кВт;

- КПД = 87.5 %;

- = 0,91;

- / = 7,5;

- Масса 48 кг.

Электродвигатель М3:

Тип АИР315S4;

- Синхронная скорость 1480 об/мин;

- Мощность = 160 кВт;

- КПД = 94.5 %;

- = 0,91;

- / = 5.5;

- Масса 940 кг.

Номинальная сила потребляемой энергии определяется по формуле:

= (3.1)

где - потребляемая мощность электродвигателя, Вт

- номинальное линейное напряжение сети

- наименьший косинус угла сдвига фаз

Потребляемая мощность определяется по выражения:

= (3.2)

где - КПД.

Номинальное линейное напряжение сети принимаем 380В.

Определяем номинальный рабочий ток электродвигателя М1:

= = 80645,1 Вт;

= = 137,1 А.

Определяем номинальный рабочий ток электродвигателя М2:

= = 8571,4 Вт;

= = 14.5 А.



Определяем номинальный рабочий ток электродвигателя М3:

= = 169312,1 Вт;

= = 228 А.

Для нагревательной установки приняты трубчатые нагревательные элементы марки ТЭН-140А13/0,5S220-91 с номинальной мощностью 500 Вт в количестве 15 штук суммарной мощностью 8500 Вт. Развернутая длина трубки 920 мм, габаритная длина трубки 450 мм.

Для осветительной установки приняты дуговые ртутно-вольфрамовые лампы типа ДРЛ-125, мощностью каждой 125 Вт, в количестве 88 штуки с суммарной мощностью 11000 Вт.

Определяем номинальный ток нагревательной установки: = 1

= = 17А

Определяем номинальный ток осветительной установки: = 1

= = 29 А

Определяем номинальный рабочий ток, который течет в силовом кабеле:

= (3.3)

где - суммарная потребляемая мощность всех низковольтных потребителей энергии.



= + + + + (3.4)

= 80645,1 + 8571,4 + 169312,1 + 11000 + 19000 = 288528,6 Вт

- косинус сдвига средневзвешенный.

= (3.5)

= = 0,946;

= (3.6)

= = 446,9 А.



4. Выбор марки и сечения питающих проводов и кабелей

4.1 Выбор марки и сечения питающего кабеля

Выбираем марку и сечение силового питающего кабеля(для передачи переменного тока от энергетических и коммунальных предприятий к потребителю), по токоведущим жилам которого протекает ток, равный 446,9 А.

Питающий силовой кабель напряжением 380 В прокладывается в земле. Выбираем трёхжильный питающий кабель с медными жилами, с поливинилхлоридной оболочкой и с поливинилхлоридной изоляцией, не горючий, марки ВВГнг.

Рабочее напряжение силового кабеля до 1000 В, длительно допустимая нагрузка 471 А, сечение жил 240 .

Условия выбора силового кабеля выполняется:

> (4.1)

471 А> 467 А.

; (4.2)

500 А> 471 А.

где - номинальный ток плавких вставок предохранителей типа ПН-2-500, устанавливаемых в силовом шкафу, равен 500 А.

4.2 Выбор марок и сечений кабелей и проводов для питания электродвигателей

Выбор проводов (кабелей) для питания электродвигателей М1, М2, М3 необходимо проводить с учетом номинального тока, потребляемого электродвигателем.

Номинальный ток, потребляемый электродвигателем М1, равен 137,1 А. Принимаем трёхжильный кабель марки ВВГнг, проложенный в земле. Кабель марки ВВГ с медными жилами, поливинилхлоридной оболочкой и поливинилхлоридной изоляцией, не горючий, сечение одной жили 35 , длительно допустимая нагрузка 158 А, рабочее напряжение 380 В.

Условия выбора кабеля выполняется:

? ; (4.4)

158 А ? 137 А.

Номинальный ток, потребляемый электродвигателем М2, равен 14,5 А. Принимаем трёхжильный кабель марки ВВГнг, проложенный в земле. Кабель марки ВВГ с медными жилами, поливинилхлоридной оболочкой и поливинилхлоридной изоляцией, не горючий, сечение одной жили 1,5 , длительно допустимая нагрузка 9,7 А, рабочее напряжение 380 В.

Условия выбора кабеля выполняется:

? ; (4.5)

27 А ? 14,5 А

Номинальный ток, потребляемый электродвигателем М3, равен 288 А. Принимаем трёхжильный кабель марки ВВГнг, проложенный в земле. Кабель марки ВВГнг с медными жилами, поливинилхлоридной оболочкой и поливинилхлоридной изоляцией, не горючий, сечение одной жили 120 , длительно допустимая нагрузка 317 А, рабочее напряжение 380 В.

Условия выбора кабеля выполняется:

? ; (4.6)

317 А ? 288А

4.3 Выбор проводов для питания нагревательной и осветительной установок

Выбор проводов для подсоединения осветительной и нагревательной установки к распределительному шкафу проводится из произведенных выше расчётов номинальных токов этих установок.

Номинальный ток нагревательной установки равен 17 А. Выбираем для этой установки провод марки ВВГ с длительно допустимой токовой нагрузкой 27 А и сечение токоведущей жилы 1,5 .

Условия выбора кабеля выполняется:

? ; (4.7)

27 А ? 17 А.

Номинальный ток осветительной установки равен 29 А. Выбираем для этой установки провод марки ВВГ с длительно допустимой токовой нагрузкой 36 А и сечение токоведущей жилы 2,5 .

Условия выбора кабеля выполняется:

? ; (4.8)

36 А ? 29А

Провод марки ВВГ с медными жилами, с поливинилхлоридной оболочкой и с поливинилхлоридной изоляцией, число жил - три (для одной установки), сечение жил 1,5 и 2,5 , напряжением переменного тока 380 В. Провод проложенный в земле.



5. Выбор силового шкафа и распределительного пункта. Выбор аппаратов, устанавливаемых в них

5.1 Выбор силового шкафа

Для питания и распределения электроэнергии к группам потребителей трехфазного переменного тока промышленной частоты напряжения 380 В применяются силовые распределительные шкафы и пункты.

Для нашей схемы электроснабжения приемников электрической энергии, расположенных в крытом помещение (цеху), выбираем силовой шкаф серии ШР11, тип ШР11-73711УЗ (ГОСТ ТУ 36-2242-80), степень защиты IP54, номинальный ток шкафа 600 А. Размеры шкафа составляют 300Ч700Ч1600 мм.

5.2 Выбор рубильника, установленного в силовом шкафу

В силовом шкафу установлен вводной рубильник. Рубильник выбираем из условия соответствия его номинального тока номинальному допустимому рабочему току питающего кабеля.

(5.1)

Устанавливаем рубильник типа РВ3-2-35; номинальное напряжение 380 В; номинальный ток рубильника 630 А, ток электродинамической стойкости 20 кА; термическая стойкость односекундная 64 кА - с; число полюсов - три; вид привода - боковая рукоятка.

630 A ? 471 A.



5.3 Выбор предохранителей силового шкафа

Предохранители плавкие (ГОСТ 17242-71) предназначены для защиты электрических сетей от токов перегрузки и короткого замыкания.

Выбор предохранителя производим исходя из условия:

? ; (5.2)

630 А ? 471 А

где - номинальный ток плавкой вставки предохранителя силового шкафа. Принимаем для силового шкафа предохранители с наполнителем, с закрытым разборным патроном серии ПР2.

Тип предохранителя ПН2-600, номинальное напряжение до 380 В, номинальный ток предохранителя 600 А, плавкой вставки 600 А, предельный ток отключения 25 кА.

5.4 Выбор распределительного пункта

От силового шкафа получает питание силовой распределительный пункт. Силовой шкаф и распределительный пункт (шкаф) соединены между собой силовым кабелем марки ВВГнг с медными жилами сечением 240 и допустимой токовой нагрузкой 471 А.

К распределительному пункту присоединены пять потребителей электрической энергии. Из стандартно выпускаемых распределительных пунктов выбираем распределительный пункт, трехфазный, серии ПР21 с автоматическими выключателями серии А3744С, навесного исполнения.

Пункт распределительный, тип ПР21-3-085-54У3. Способ монтажа внешней проводки: сверху и снизу проводами и кабелями с поливинилхлоридной оболочкой и с поливинилхлоридной изоляцией. Длительно допустимый ток пункта 600 А. Выключатель ввода: тип А3744С, предел нерегулируемого номинального тока теплового расцепителя 315 А и тока электромагнитного расцепителя 3150 А. Отходящие линии: четыре выключателя А3744С с тепловым расцепителем 20 ч 160 А и электромагнитным расцепителем 200 ч 1600 А; один выключатель А3744С с тепловым расцепителем 200 А и электромагнитным расцепителем 2000 А. Распределительные пункты серии ПР21 изготовляют в соответствии с ГОСТ Р51321.1-2000, ТУ 3430-008-07629824-02.

5.5 Выбор воздушного автоматического выключателя QF1 распределительного пункта

Стандартно устанавливаемые выключатели в распределительном пункте - это выключатели серии А3744С которые предназначены для замены рубильников и предохранителей. Автоматические выключатели серии А3744С выпускают в различных исполнителях. Выбираем автомат типа А3744С с тепловым и электромагнитным расцепителем.

С учетом теплового поправочного коэффициента, номинальный ток теплового расцепителя равен:

= ; (5.3)

= = 554 А;

где К = 0,85 - тепловой поправочный коэффициент.

Технические данные автомата А3744С: номинальное напряжение 380 В, номинальный ток автомата 600 А, номинального тока нерегулируемого теплового расцепителя 580 А, предел уставки в зоне токов КЗ - Ч 10.

Пусковой ток самого мощного электродвигателя (электродвигателя компрессора):



= Ч ; (5.4)

= 10 Ч 288 = 2880 А

Кратковременную токовую нагрузку автомата QF1 определяем исходя из условия пуска электродвигателя поршневого компрессора :

= + + + + + (5.5)

= 2880 + 137 + 14 + 288 + 17 + 29 = 3365 А

Пиковый расчётный ток:

= Ч ;

= 1,25 Ч 3365 = 4206 А

где = 1,25 - коэффициент запаса.

Ток несрабатывания автомата QF1 от пускового тока самого мощного электродвигателя:

= Ч = 7 Ч 421 = 2947 А (5.7)

4206 А> 3878 А

где - кратность стандартной установки. Условия выбора автомата QF1 выполняются. Автомат от пускового тока самого мощного двигателя не срабатывает, а срабатывает от токов КЗ.

Выбор автоматов QF2, QF3, QF4для электродвигателей M1, М2, МЗ, нагревательной и осветительной установок

Потребляемый ток электродвигателем M1 равен 35 А. С учетом теплового поправочного коэффициента, номинальный расчетный ток электромагнитного расцепителя токоограничивающего автомата QF2 равен:

= ; (5.8)

= = 161 А

Пусковой ток электродвигателя М1:

= 7 Ч; (5.9)

= 7 Ч 137= 959 А

Пиковый расчётный ток электродвигателя М1:

= Ч; (5.10)

= 1,25 Ч 137 = 171 А

= Ч= 7 Ч 200 = 1400 А

Условия выбора автомата QF2 выполняются:

? ; (5.11)

1400 А ? 171 А

? ; (5.12)

200 А ? 161 А

Для защиты этого электродвигателя M1 от токов КЗ выбираем автоматы типа А3744С с тепловым и электромагнитными расцепителями.

Автомат имеет следующие технические данные: номинальное напряжение до 380 В, номинальный ток автомата 600 А. Номинальная уставка тока теплового расцепителя 200 А, трогания электромагнитного расцепителя в зоне токов КЗ равна 1600 А.

Аналогично, расчетные значения при выборе автомата QF3 для электродвигателя М2:

; (5.13)

= = 12 А

Пусковой ток электродвигателя М2:

= 7 Ч = 7 Ч 14 = 98 А

Пиковый расчётный ток электродвигателя М2:

= Ч ; (5.14)

= 1,25 Ч 14 = 17 А

=Ч = 7 Ч 200 = 1400 А

Условия выбора автомата QF3 выполняются:

? ; (5.15)

1400 А ? 17 А

? ; (5.16)

200 А ? 12 А

Для защиты этого электродвигателя M2 от токов КЗ выбираем автоматы типа А3744С с тепловым и электромагнитными расцепителями.

Автомат имеет следующие технические данные: номинальное напряжение до 380 В, номинальный ток автомата 600 А. Номинальная уставка тока теплового расцепителя 20 А, тока трогания электромагнитного расцепителя в зоне токов КЗ равна 160 А.

Номинальный расчетный ток электромагнитного расцепителя автомата QF4 равен:

= ; (5.17)

== 339 А.

Пусковой ток электродвигателя М3:

= 7 Ч = 7 Ч 288 =2016 А.

Пиковый расчётный ток электродвигателя М3:

= Ч; (5.18)

= 1,25 Ч 288 = 360 А.

Ток несрабатывания электромагнитного расцепителя автомата QF4 от пускового тока электродвигателя МЗ:

= Ч = 7 Ч 600 = 4200 А.

Условия выбора автомата QF4 выполняются:

?; (5.19)

4200 A ? 360 A

?; (5.20)

600 A ? 339 A

Выбираем автоматический выключатель типа А3744С с тепловым и электромагнитным расцепителями. Автомат имеет следующие технические данные: номинальное напряжение до 380 В, номинальный ток автомата 600 А. Номинальная уставка тока теплового расцепителя 200 А, тока трогания электромагнитного расцепителя в зоне токов КЗ равна 1600 А.

Кратность стандартной установки равна = 7.

Для защиты нагревательной и осветительной установок от возможных перегрузок и токов КЗ устанавливаем автоматы типа А3744С с тепловым и электромагнитными расцепителями. Автоматы имеют следующие технические данные: номинальное напряжение до 380 В, номинальный ток автомата 600А. Номинальный ток теплового расцепителя 20 А. Номинальная уставка тока трогания электромагнитного расцепителя в зоне КЗ равна 160.

Уставка токов электромагнитного и теплового расцепителей не регулируются.

Ток срабатывания теплового расцепителя автомата в зоне токов перегрузки

= 1,25 Ч = 1,25 Ч 20 = 25 A.

>; (5.21)

600 A > 29 A .

>; (5.22)

20 A > 17 А.

Номинальный ток теплового расцепителя принят равным = 600 и 20 A. Номинальная уставка тока трогания электромагнитного расцепителя в зоне токов КЗ принята равной 160 A.

Условие выбора автоматов типа А3744С для нагревательной и осветительной установок выполняется:

>; (5.23)

1600 A> 600 A.



6. Выбор электрических аппаратов для управления электродвигателями, нагревательной и осветительной установки

6.1 Выбор магнитных пускателей для электродвигателей M1и М2

Пускатели серии ПМЛ предназначены для дистанционного пуска, остановки и реверсирования, а также для защиты от перегрузок недопустимой продолжительности и токов, возникающих при обрыве одной из фаз трехфазных электродвигателей серии АИР. Для управления электродвигателем M1 принят пускатель типа ПМЛ-7100. Его технические параметры: номинальный ток 250 А; номинальное рабочее напряжение 380В; вид исполнения IP00; допустимая частота включений в час - 600; механическая износостойкость 25 млн.циклов; коммутационная износостойкость главных контактов - 2 млн. циклов. Для управления электродвигателем М2 принят пускатель типа ПМЛ-1160. Его технические параметры: вид исполнения IP20; номинальный ток 16 А; номинальное рабочее напряжение 380 В; допустимая частота включений в час - 600; механическая износостойкость 1 млн.циклов.

6.2 Выбор контактора для электродвигателя МЗ

Ток электродвигателя М3 предназначенный для привода поршневого компрессора имеет мощность 160 кВт, то для его управления принимаем контактор. Контактор - устройство автоматического управления, предназначенный для включения и отключения асинхронных электродвигателей.

Для управления электродвигателем МЗ привода поршневого компрессора принимаем контактор трёх полюсный переменного тока серии КТ60 напряжением до 380 В; тип контактора КТ6032Б; номинальный ток 250 А; механическая износостойкость 10 млн.циклов; коммутационная износостойкость 0,2 млн. циклов; допустимая частота включений в час - 1200.

6.3 Выбор магнитных пускателей КМ6 и КМ7 для управления нагревательной и осветительной установками

Предполагаем, что магнитные пускатели установлены на вводе электрических схем этих установок. Для регулирования освещённости рабочего помещения установлены осветительные щитки с однофазными автоматическими выключателями. Для регулирования температуры окружающей среды нагревательная установка имеет свой регулятор.

При выборе пускателей КМ-32 и КМ-20 исходим из номинальных токов нагревательной и осветительной установок.

Номинальный рабочий ток осветительной установки 29 А, то для ее управления выбираем магнитный пускатель типа ПМЛ-2160ДМ. Номинальный ток 32 А; номинальное рабочее напряжение 380 В; допустимая частота включений в час - 600; исполнение IP20, механическая износостойкость 16 млн. циклов. Коммутационная износостойкость 1 млн. циклов.

Номинальный рабочий ток нагревательной установки 17 А, то для ее управления выбираем магнитный пускатель типа ПМЛ-2100. Номинальный ток 25 А; номинальное рабочее напряжение 380 В; допустимая частота включений в час - 1200; исполнение IP00, механическая износостойкость 16 млн. циклов.

6.4 Выбор электротепловых реле для защиты от перегрузок электродвигателей M1, М2, МЗ

Трёх полюсные электротепловые реле необходимо применять лишь в том случае, когда перегрузочная способность электродвигателя по моменту меньше двух. В противном случае необходимо применять однополюсные или двухполюсные реле.

Для защиты электродвигателей M1, М2 и МЗ от перегрузок по току выбираем реле серии TPП600. Реле однополюсное, номинальные токи нагревательных элементов реле 150600 А. В тепловом реле ТРП предусмотрены два исполнения по возврату: ручной возврат с гарантированным отсутствием самовозврата контактной группы и самовозврат с ускорением возврата вручную.

Предназначены главным образом для защиты от недопустимых перегрузок трехфазных асинхронных электродвигателей, работающих от сети с номинальным напряжением до 500 В при частоте 50 и 60 Гц. Тепловые реле ТРП на токи до 150 А применяют в сетях постоянного тока с номинальным напряжением до 440 В.

Уставки по току используют только в том случае, если номинальный ток электродвигателя не равен номинальному току реле (нагревателя). Ток срабатывания теплового реле определяется исходя из условий:

= 1,2 Ч; (6.1)

= 1,2 Ч 137 = 164,4 A.

Принимаем реле типа ТРН-150. Номинальный ток теплового элемента равен 150 А. Этот ток не совпадает с номинальным током электродвигателя M1

( = 137 A).

Принимаем уставку по току +5 %, что соответствует 6,85 А. от заводского калиброванного номинального тока нагревателя 20 A.

Условие выбора реле для защиты электродвигателя M1 выполняется:



= 156,85;

= 137A

Выполняем аналогичные расчеты для защиты электродвигателя М2:

= 1,2 Ч ; (6.2)

= 1,2 Ч 14 = 16,8 A

Принимаем реле типа ТРП-20. Номинальный ток теплового элемента равен 20 А.

Этот ток не совпадает с номинальным током электродвигателя М2

(= 14 А).

Принимаем уставку по току +5 %, что соответствует 0,7 А от заводского калиброванного номинального тока нагревателя 10 А.

Условие выбора реле для защиты электродвигателя M2 выполняется:

= 20 А ;

= 14А.

Выполняем аналогичные расчеты для защиты электродвигателя М3:

= 1,2 Ч ; (6.3)

= 1,2 Ч 288 = 345,6 A

Принимаем реле типа ТРП-600. Номинальный ток теплового элемента равен 600 А.

Этот ток не совпадает с номинальным током электродвигателя М3 (= 288 A).

Принимаем уставку по току +5 %, что соответствует 15 А от заводского калиброванного номинального тока нагревателя 300 А.

Условие выбора реле для защиты электродвигателя M3 выполняется:

= 300 А ;

= 288 A.



7. Выбор аппаратов для схемы управления привода двух исполнительных разнотипных реверсивных органов с линейным движением

7.1 Выбор кнопок управления SB1 и SB2 и реле времени КТ

Коммутационные кнопки предназначены для коммутации цепей управления. Коммутационные кнопки бывают однополюсного и двухполюсного включения, однополюсного выключения, а также комбинированные.

Выбираем кнопки управления с цилиндрическим толкателем серии КЕ. В качестве кнопки SB1 принимаем кнопку типа КМЕ1102УЗ (первое исполнение), в качестве кнопки SB2 - кнопку типа КМЕ021УЗУХЛ3 (второе исполнение). Степень защиты кнопок IР40. Номинальный ток контактов- 10А.

Реле времени предназначено для передачи команд из одной электрической цепи управления в другую, с определенным предварительно установленным запаздыванием.

Принимаем реле времени типа ВЛ - 24У4. Его технические параметры: номинальное рабочее напряжение 220 В; диапазон выдержки времени от 0,1с до 10 мин; коммутируемая мощность на переменном токе при cos= 0,4 равна 250 ВА; механическая износостойкость 5 млн циклов; потребляемая мощность 4,5 ВА; число контактов - 1; время возврата не более 0,2 с. Можно принять вместо реле ВЛ - 54У4 моторное реле серии РВ4 типа РВ4 - 3 с диапазоном выдержки времени 0,1 - 30 мин.

7.2 Выбор конечных выключателей SQ1, SQ2, SQ3, SQ4

Для схемы управлением двух исполнительных органов с линейным движением выбираем контактные выключатели SQ1, SQ2 и SQ3 мгновенного действия серии ВПК 1000.

Рассчитываем ток в ветви реле по формуле:

IP = (7.1)

где RK - сопротивление катушки реле, принимаем RK= 250Ом.

IP = = 0,88A

Принимаем путевые (конечные) контактные выключатели мгновенного действия серии ВКП2000 типа ВПК2112-БУ2. Число контактов - 1 замыкающий и 1 размыкающий; предельный ток включения отключения 10А; рабочий ход толкателя 5,3 мм; полный ход не более 8,5 мм. Механическая износостойкость не более 20 млн. циклов, коммутационная износостойкость 1 млн. циклов. Род тока - переменный частотой 50 Гц, режим работы: включение при COS= 0,6...0,7, отключение при COS = 0,3...0,4. Коммутируемый номинальный ток 10 А, номинальное напряжение 220 В.

Конечный выключатель SQ4 бесконтактного типа. Устанавливаем конечный выключатель серии БВК-400. Он получает питание от источника постоянного тока напряжением 24 В.

Для выбора типа выключателя SQ4 определяем полную мощность, напряжение и ток вторичной обмотки трансформатора. Для этого предварительно определяем протекающий ток в катушке управления промежуточного реле KV2, катушка управления которого включена в цепь выключателя SQ4. Принимаем реле серии РПУ-3 типа РПУ-3М112УХЛ.

Его технические параметры: номинальное напряжение - 24 В; число контактов замыкающих - 2; число контактов размыкающих - 2; номинальный рабочий ток контактов - 12 А; ток коммутации - 0,1…3 А; механическая износостойкость -25 млн. циклов; электрическая износостойкость контактов -2 млн. циклов; степень защиты - IP-00; расчётный ток катушки управления - 0,12 А; сопротивление катушки управления - 235 В.

Условие выбора реле выполняются:

IН.КАТ IР.КУ 0,40,12 A ( 7..2)

По условию имеем: UД=24 В (действующее напряжение на участке цепи управления), I=0,88 А - ток, протекающий по участку цепи, COS=0,9 - угол сдвига фаз трансформатора. Полная мощность трансформатора определяется по формуле:

S = U2Ф * I * COS (7.3)

S = 29 * 0,12 * 0,9 = 3,132 BA

где U2Ф - номинальное напряжение вторичной обмотки трансформатора.

Принимаем трансформатор серии ОСМ. Такой трансформатор принимают также для питания цепей управления электродвигателей, для питания низковольтных цепей сигнализации и выпрямителей, собранных по двухпериодной схеме выпрямления. Тип трансформатора ОСМ-0,4, номинальная мощность вторичных обмоток управления SНТ = 0,4 кВА, номинальное напряжение вторичной обмотки управления 29 В, после выпрямления 24 В при номинальной нагрузке. Ток холостого хода 24 %, Коэффициент полезного действия 83,0 %. ТрансформаторTV1 принимаем типа ОСМ-0,4 с номинальным напряжением вторичной обмотки 220 В.

Бесконтактный путевой выключатель серии БВК предназначен для контроля положения механизмов или отдельных узлов машин.

В данной схеме (Рис.1) применяем выключатель типа БВК-423-24У, напряжение питания 24 В постоянного тока; степень защиты IP65; основная погрешность по пути срабатывания и возврата не превышает 0,05 мм. Время переключения не превышает при включении 1 мс, при отключении 2 мс; частота срабатывания 10001 сек, дифференциал хода 2,0 - 0,3мм, длительность выходного импульса определяется скорость движения пластины и её шириной.

7.3 Выбор промежуточных реле KV1, KV3 и диодов однофазной мостовой схемы

Определяем расчетный ток в ветви схемы, где установлена катушка реле:

IР.В.KV1 = = 0,93A;

IР.В.KV3 = = 1,6A.

В качестве реле KV1и KV3 выбираем реле серии РПУ-2.

Для KV1 принимаем реле типа РПУ-2-060203.

IН.К KV1IР.В.KV1 (7.4)

1,6A0,93A

Для реле KV3 принимаем реле типа РПЧ-2-062003

IН.К KV3IР.В.KV3 (7.5)

1,6A1,6A

Номинальный ток контактов обоих реле равен 4А.

Условия выбора реле KV1 иKV3 выполняются.

Диодный мост предназначен для выпрямления переменного тока. Однофазная мостовая схема характеризуется высоким коэффициентом использования мощности и поэтому может быть рекомендована в устройствах повышенной мощности до 1кВ.

Выбираем плоскостные диоды (вентили) серии КД.

Среднее значение тока вентиля принимаем равным:

IВ = 0,5 * Id; (7.6)

IВ = 0,5 * 0,1 = 0,05A

где Id - расчётный выпрямленный ток. Амплитудное обратное напряжение на одном плече схемы выпрямителя равно:

IОБР.ТОК = 1,57 * Ud ; (7.7)

IОБР.ТОК =1,57 * 24= 37,7В

Для диодного моста (мостовая схема соединения диодов, для выпрямления переменного тока в постоянный) принимаем четыре диода типа КД 106А.

Технические данные диода: номинальный (средний) ток 0,3А, (0,3>0,05 А); номинальное обратное амплитудное напряжение 100В, (100>37,7В); прямое падение напряжения 1 В; охлаждение - воздушное, естественное.



8. Выбор аппаратов для схемы управления электроприводом поршневого компрессора

8.1 Выбор кнопок управления SB1, SB2, SB3, SB4, реле времени и диодов выпрямительного моста

В качестве кнопок управления SB1 и SB2 принимаем кнопки с цилиндрическим толкателем типа КМЕ 021 (первое исполнение), а в качестве кнопок SB2 и SB4 - типа КМЕ 021 (второе исполнение). Номинальный ток контактов кнопок 6А. Степень защиты IP40, частотой 50 Гц.

По конструктивным и технологическим условиям пуска поршневого компрессора необходимо, чтобы выдержка реле времени КТ немного превышала время пуска поршневого компрессора. Ориентировочно (не указан тип компрессора), принимаем, что время пуска таких компрессоров не превышает 10 секунд. Исходя из этого условия в качестве реле времени принимаем реле типа ВЛ-54У4. Его основные технические параметры: номинальное рабочее напряжение 220 В; диапазон выдержки времени 0,1 с до 30 мин; число контактов - 1; потребляемая мощность 4,75 В А; механическая износостойкость 20 циклов; степень защиты IP-40.

Выпрямительный мост на диодах предназначен для питания катушек электромагнитов УА1 и УА2 выпрямленным током на постоянном напряжении 24 В.

Электромагниты используются в качестве привода электрогидравлических клапанов.

В качестве электромагнитов УА1 и УА2 принимаем электромагниты серии ЭД. Их данные:

- номинальное усилие - 250 Н;

- ход якоря - 40 мм;

- номинальное напряжение катушек - 24 В.

- сопротивление катушек - 12 Ом.

- номинальный ток катушек - 5,4 A.

Среднее значение тока вентиля принимаем равным:

IВ = 0,5 * Id; (8.1)

IВ = 0,5 * 5,4 = 2,7A

Амплитудное обратное напряжение на одном плече схемы выпрямителя равно 37,7 В.

Принимаем четыре диода типа В10-2.

Технические данные диода: номинальный (средний) ток 16А, (12А>2,7А); номинальное обратное амплитудное напряжение 150В, (150>37,7 В); прямое падение напряжения 1,35В; время обратного восстановления 7,0 мкс; охлаждение -- воздушное, естественное; масса диода не более 45 г; максимально допустимый действующий прямой ток 16 А; пороговое напряжение диода 0,9 В; защитный показатель 1,52кА2с;

динамическое сопротивление 12,7 мОм; заряд обратного восстановления 40,0 мкКЛ. ТУ16-529.765-73

8.2 Выбор промежуточных реле KV1-KV10, сигнальных ламп и резисторов

В качестве промежуточных реле KV1, KV2,KV4, KV5 - KV9 принимаем реле типа РПУ-3М0112УХЛ, а в качестве реле KV3 и KV10 - типа РПУ-3М0112УХЛ. Технические параметры этих реле указаны выше.

Световая сигнализация серии АС предназначена для световой сигнализации (предупреждающей, аварийной, положения) и применяется в общепромышленных стационарных установках на напряжение до 500 В переменного тока с частотой 50-60 Гц, постоянного тока на напряжение до 500 В.

Номинальное стационарное напряжение 24 В. Светосигнальное устройство серии АС для ламп со штыревым цоколем, выпуклым светофильтром, диаметром светящейся поверхности светофильтра 25 мм, патрон под цоколь IШ9/14-1 климатическим исполнением и категорией размещения У2.

Принимаем светосигнальное устройство типа АС12011У2, светофильтр красный, напряжение 24В при частоте 50 Гц

тип ламп в устройстве КМ-24;

номинальное напряжение 24В;

номинальная мощность 2,16 Вт; ГОСТ17516.1-90.

Так как напряжение ламп меньше напряжения сети то для обеспечения нормальной работы необходимо установить резисторы, которые будут понижать напряжение сети до 24 В. Из условия выбора необходимо, чтобы падение напряжения составляло: 220-24=196В.

Определим сопротивление резистора:

RP = (8.2)

RP = = 490 Ом

Проверочный расчет: =4900,04 = 196В,U=220-196 = 24В

Условие выполнено.

Резисторы выбираем типа ПЭВР, имеется возможность регулирования сопротивления. Проволочные эмалированные резисторы используются в схемах управления и регулируются I и II гр. по условиям эксплуатации. Номинальное сопротивление резисторов ПЭВР 10-510Ом. В нашем случае - 490Ом.

8.3 Выбор понижающих трансформаторов TV2, TV1 и предохранителей FU5

Полная мощность трансформатора определяется по формуле:



S = U2Ф * I2 * COS (8.3)

S =29*2,9*0,9=7,57 BA

где U2ф -фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора.

Принимаем трансформатор серии ОСМ. Такой трансформатор принимают также для питания цепей управления электродвигателей, для питания низковольтных цепей сигнализации и выпрямителей, собранных по двухпериодной схеме выпрямления.

-тип трансформатора ОСМ-1

- однофазный, сухой, многоцелевого назначения;

- номинальная мощность трансформатора 1 кВА,

- номинальная мощность вторичных обмоток 0,4 кВА;

- номинальное напряжение первичной обмотки 380 В,

- номинальное напряжение вторичной обмотки 220 В. Предохранители FU5 предназначены для защиты схемы управления от токов КЗ принимаем предохранители серии ПР-2.

8.4 Выбор датчиков давлений и температуры

В схеме управления электроприводом поршневого компрессора можно использовать в качестве датчиков давления электроконтактные манометры типа ЭКМ - 1У. Манометры контролируют давление воздуха, масла и воды.

Технические параметры манометра: напряжение манометра 220 В; класс точности 1,5; разрывная мощность 10 В А; верхние пределы избыточного давления манометра ЭКМ - 1У: 0,1; 0,16; 0,25; 0,4; 0,6; 1; 1,6; 2,5; 4; 6; 10 МПа. При использовании манометра типа ЭКМ - 2У - 16; 25; 40; 60; 100; 160; 400; 600; 1000; 1600 МПа. Частота тока 50 Гц, масса не более 2,5 кг.

В качестве датчиков контроля охлаждающей воды и масла выбираем датчики типа БТП103 - 24УЗ - 24В, так как они получили наибольшее применение.

Для соединения между собой коммутационных аппаратов и защиты в схемах управления электроприводами выбираем провода марки АПВ; сечение жилы 2,5 мм2; рабочее напряжение провода до 380В; длительно допустимая токовая нагрузка 19 А.



Заключение

В результате выполнения курсового проекта была рассмотрена электрическая схема привода двух разнотипных реверсивных исполнительных органов с линейным движением, произведены описания работы схемы автоматического управления электроприводом и схемы электроснабжения.

Произведен выбор типов электродвигателей, ламп накаливания и марки нагревательных элементов; марки и сечения питающих проводов и кабелей; силового шкафа и распределительного пункта, а также аппаратов, устанавливаемых в них.

Выбраны электрические аппараты для управления электродвигателями, нагревательной и осветительной установок; аппараты для схемы управления привода двух исполнительных разнотипных реверсивных органов с линейным движением и для схемы управления электроприводом поршневого компрессора. привод датчик электродвигатель

Пользуясь указанной литературой и методикой по выбору различных аппаратов, существует возможность выбора аппаратуры для любой принципиальной электрической схемы напряжением до 1000В, выполнения соответствующих расчетов.

Составлена спецификация выбранного оборудования, которое представлена ниже.

Выполнена графическая часть на формате А - 3, на которой представлена схема автоматического управления электроприводом двух исполнительных органов с линейным движением.



Литература

Конюхова, Е.А. Электроснабжение обьектов [Текст]: учебное пособие для СПО / Е.А. Конюхова. - 2-е изд., стер. - Москва: Академия, 2010. - 320с.

Алиев, И.И. Электротехнический справочник [Текст] / И.П. Алиев. - 4-е изд., испр. - Москва: РадиоСофт, 2012. - 384с.

Лобзин, С.А. Электрические машины [Текст]: учебник для СПО/ С.А. Лобзин. - Москва: Академия, 2012. - 336с.

Сибикин, Ю.Д. Техническое обслуживание, ремонт электрооборудования и сетей промышленных предприятий. В 2 книгах. Книга 2 [Текст]: учебник для НПО/ Ю.Д. Сибикин. - 8-е изд., испр. - Москва: Академия, 2013. - 256с.

Сибикин, Ю.Д. Техническое обслуживание, ремонт электрооборудования и сетей промышленных предприятий. В 2 книгах. Книга 2 [Текст]: учебник для НПО/ Ю.Д. Сибикин. - 5-е изд., стер. - Москва: Академия, 2010. - 256с.

Москаленко, В. В. Справочник электромонтера [Текст]: справочник / В. В. Москаленко.- Москва: Академия, 2012. - 288с.

Москаленко, В. В. Электрический привод [Текст]: учебное пособие для СПО / В.В. Москаленко. - Москва: Мастерство: Высшая школа, 2000. - 368с.

Шеховцов, В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. [Текст] / В.П. Шеховцов, - Москва: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2004. - 214 с.

ГОСТ 27514-87. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ. - М.: Издательство стандартов, 1988.- 40с.

ГОСТ 50254-92. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета электродинамического и термического действия токов короткого замыкания. [Текст] - М.: Издательство стандартов, 1993.- 57с.

Размещено на Allbest.ru