Розробка системи електроприводу механізму циклічної дії

Ключі керування (універсальні перемикачі). Ці апарати призначені для подачі керуючого впливу на ЕП і мають два або більше фіксовані положення рукоятки й кілька замикаючих і розмикальних контактів (рис. 2.6). У середнім положенні рукоятки (позиція 0) замкнуть контакт 8М1, що позначається крапкою на схемі, а контакти 8М2 й 8МЗ розімкнуті. У положенні 1 ключа замикається контакт 8М2 і розмикається 8МЬ Кількість контактів ключів і діаграма їхні роботи можуть бути всілякими .

Рис.2.6 - Умовні позначки кнопок керування (а), ключів керування; (в) контакторів малопотужних

Ключі керування серії ПЕ випускаються на ті ж напруги й струми, що й кнопки керування КЕ. Універсальні перемикачі серій УП 5300, УП 5400 і

ПКУ 3 використаються для комутації ланцюгів котушок контакторів, масляних вимикачів, керування багато швидких двигунів й у ряді інших випадків. Вони можуть комутирувати до 32 ланцюгів і мати до 8 положень (позицій) рукоятки керування.

Командо контролери (командо апарати). Апарати керування для комутації декількох малопотужних (струм навантаження до 16 А) електричних ланцюгів. Ці апарати мають ручне керування від рукоятки або педалі з декількома положеннями. Такі апарати знаходять широке застосування в схемах керування ЕП кранових механізмів, металургійного встаткування, електричного транспорту.

Командо апарати класифікуються по кількості ланцюгів, що комутирують, виду приводу контактної системи, числу робочих положень рукоятки (педалі), діаграми включення й вимикання контактів. їхня електрична схема зображується аналогічно схемі ключів керування й перемикачів.

Промисловістю випускаються командо апарати загально промислового призначення серій КА 410 А, КА 420 А, КА4000, КА 4100, КА 4200, КА 4500, КА 4600, КА 11 для комутації струму в ланцюгах постійного струму напругою до 440 В і змінного струму напругою до 500 В; командоконтролери для керування ЕП кранових механізмів і металургійного встаткування типів ККП 1000 і ККП 423 для комутації ланцюгів постійних і змінних струмів.

Рубильники. Найпростіший силовий комутаційний апарат, що, в основному, призначається для неавтоматичного нечастого замикання й розмикання силових електричних ланцюгів двигунів постійний і змінний токи напругою до 500 В і струмом до 5000 А. Вони розрізняються по величині струму, що комутирує, кількості полюсів ( ланцюгів, що комутирують), виду приводу рукоятки й числу її положень (два або три). Рубильники серій Р и РА випускаються на струми 100-600 А, напруги 220-660 В и мають 1-3 полюса.

Пакетні вимикачі. Різновид рубильників, що характеризується тим, що їхня контактна система набирається з окремих пакетів по числу полюсів ( ланцюгів, що комутирують,). Пакет складається з ізолятора, у пазах якого перебувають нерухомий контакт із гвинтовими затисками для підключення проводів і пружинний рухливий контакт із пристроєм іскри гашенням.

Промисловість випускає пакетні вимикачі типу ПВМ, ППМ, ПУ, УП, ОКП, ПВП 11, призначені для комутації електричних ланцюгів постійного струму напругою до 220 В і струмами до 400 А и змінного струму до 250 А при напрузі до 380 В. .

Контролери. Багатопозиційні електричні апарати з ручним або ножним приводом для безпосередньої комутації силових ланцюгів двигунів постійного і змінного струмів. В ЕП використаються контролери двох видів -кулачкові й магнітні, що знайшли основне застосування в ЕП кранових механізмів.

Кулачкові контролери характеризуються тим, що розмикання й замикання їхніх контактів забезпечується змонтованими на барабані кулачками, поворот яких здійснюється за допомогою рукоятки, маховичка або педалі. За рахунок профілювання кулачків забезпечується необхідна послідовність комутації контактних елементів.

У крановому ЕП використаються кулачкові контролери серій ККТ-60А для керування електродвигуна напругою до 380 В і КВ 100 для керування ДПТ напругою до 440 В. Вони мають до 12 силових контактів на номінальні струми до 63 А, а також малопотужні контакти для комутації ланцюгів керування. Число позицій рукоятки (маховика) до 6 у кожну сторону від середнього (нульового) положення.

Магнітні контролери являють собою комутаційний пристрій, до складу якого входять командоконтролер і силові електромагнітні апарати-контактори. Командоконтролер за допомогою своїх контактів управляє котушками контакторів, які вже своїми контактами здійснюють комутацію силових ланцюгів двигунів. Застосування такого контролера в порівнянні з кулачковим дозволяє підвищити ступінь автоматизації ЕП і тим самим продуктивність робочої машини або механізму, поліпшити умови праці оператора, тому що він здійснює керування ЕП за допомогою командоконтролера або кнопкової станції, що не вимагають від нього додатка більших зусиль, чому сприяє і більше високий ступінь автоматизації ЕП. Термін служби магнітних контролерів при тих самих умовах істотно вище, ніж кулачкових контролерів, що визначається високою комутаційною здатністю й зносостійкістю електромагнітних контакторів.

Магнітні контролери знайшли основне застосування в ЕП кранових механізмів, робота яких характеризується великою частотою включення двигунів. В ЕП кранових механізмів металургійного виробництва застосовуються магнітні контролери типів К на номінальні струми контакторів до 250 А и КС на струми до 400 А, а в кранах загального призначень-типів ТА на струми до 160 А и ТСА на струми до 250 А.

Головний ланцюг контролерів випускається на напругу 220 й 380 В змінного струму, а ланцюга на постійному струмі напругою 220 В (К и КС) і на змінній напрузі силового ланцюга (ТА й ТСА).

Електричні апарати дистанційного керування.

До апаратів дистанційного керування ставляться контактори, магнітні пускачі й реле, комутація контактів яких здійснюється при подачі на них котушки електричного сигналу (напруги або струму) і знятті цього сигналу. Інакше кажучи, вони є двопозиційними комутаційними апаратами із само поверненням, включення й вимикання яких здійснюється електричним сигналом.

Контактор. Контактор являє собою електромагнітний апарат, призначений для приватних дистанційних комутацій силових ланцюгів двигунів. Контактори розрізняються: по роду струму, що комутирує ланцюги, (постійного струму, змінного струму, постійного й змінного струмів); по кількості головних контактів (одне , двох і багатополюсні); по роду струму ланцюга котушки (з керуванням від постійного й змінного струмів); по номінальним струму й напругої ланцюгів, що комутирують; по конструктивному виконанню й іншим ознакам. Однополюсний контактор постійного струму показаний на рис.2.7,а. На нерухомому сердечнику 14 магнітної системи контактора встановлена котушка, що втягує, 12. З рухливою частиною магнітної системи, якорем 8, зв'язаний рухливий головний контакт 5, що приєднується до ланцюга 11 струму за допомогою гнучкого провідника 7. При подачі напруги на котушку 12 (замиканні контакту 13) якір притягається до сердечника й контакт 5 замикається з нерухомим головним контактом 1, що забезпечує комутацію струму І. Необхідне натискання головних контактів у їхньому робочому положенню забезпечується пружиною 6. При цьому в процесі зіткнення контактів відбувається перекочування й притирання їх контактних поверхів, що зменшує перехідний опір контактів. З якорем 8 зв'язані також допоміжні, або блокувальні, контакти мосту, що замикають 10 і розмикають 11, призначені для роботи в ланцюгах керування й розраховані на невеликі струми. Блоки-контакти 10 замикаються й 11 розмикаються одночасно із замиканням головних контактів, їхнє умовне зображення показане на рис.2.7 в.

Відключення контактора виконується зняттям напруги з котушки 12 (контакт 13 розмикається). При цьому, рухлива система контактора під дією сили ваги й поворотної пружини 9 приходить в "нормальний" стан.

Рис, 2.7 - Пристрій (а), умовне зображення котушки (б) і силових контакторів (в,г) контактора постійного струму.

Контактори постійного струму виготовляються, з одним або двома полюсами на номінальні струми головних контактів від 4 до 2500 А. Головні контакти здатні відключати струми перевантаження до 7-10-кратних від номінального струму. Котушки контакторів постійного струму мають велику кількість витків і мають значну індуктивність, що утрудняє розмикання ланцюгів цих котушок. Мостикові блоки - контакти можуть відключити струми до 20 А при напрузі до 500 В в ланцюгах котушок апаратів змінного струму, а в ланцюгах котушок апаратів постійного струму - до 2,5 А при 110В, 2 А при 220 В и 0,5 А при 440 В.

На рис. 2.10, в показані умовні позначки елементів контактора: відповідно котушки, що втягує, замикаючих і розмикальних головних контактів без дуги гашення й з дугою гашення.

Зображення допоміжних контактів відповідає рис. 2.7, в.

Електротехнічна промисловість випускає кілька серій контакторів постійного струму. Для тяжких умов роботи, зокрема кранових ЕП, призначаються контактори серій КПВ 600 і КПВ 620 з одним плавним контактом на струми від 100 до 630 А. Для застосування в ЕП постійного струму загально промислового призначення випускаються контактори серій КП і КПД із одним або двома головними контактами на струми від 25 до 250 А. Контактори мають магнітну систему клапанного типу, головні контакти пальцевого типу й допоміжні контакти мостового типу. Контактори оснащені дугогасильною системою.

Контактори змінного струму за принципом своєї дії й основним елементам конструкції не відрізняються від контакторів постійного струму. Особливості їхньої роботи пов'язані з живленням котушок змінним струмом, що приводить до підвищеного струму в котушці при спрацьовуванні, у кілька разів перевищуючий струм при утягненому якорі. Із цієї причини для контакторів змінного струму обмежується число їхніх включень у годину (звичайно не більше 600). Крім того, що пульсує магнітний потік, створюваний змінним струмом котушки, викликає вібрацію й гудіння магніто-проведення, а також його підвищене нагрівання. Для зменшення цих небажаних факторів магнітні проводи набирають із тонколистової трансформаторної сталі, а на сердечник або якір поміщають короткозамкнений виток.

На відміну від контакторів постійного струму в контакторів змінного струму умови гасіння дуги більші легені, тому що дуга на змінному струмі менш стійка й може згаснути при проходженні змінного струму навантаження через нуль.

Контактори змінного струму мають на електричних схемах ті ж позначення, що й контактори постійного струму.

Контактори змінного струму серій КТ 6000, КТ 7000, КТП 600 виконуються на струми від 63 до 1000 А и мають від двох до п'яти головних контактів. їхні котушки можуть виконуватися на напругу змінного струму від 36 до 500 В частотою 50 Гц.

Контактори серій КТ 64, КТП 64, КТ 65 і КТП 65 це модифікації контакторів серій КТ 6000, КТ 7000 і КТП 600. У них виконується бездугова комутація контактів шляхом шунтування головних контактів тиристорами під час їхнього розмикання. Відсутність дуги при відключенні контакторів підвищує їхню надійність, зносостійкість головних контактів і вибуху безпечність. Це дозволяє, зокрема , збільшити припустиму кількість їхніх включень до 2000 у годину.

До універсальних контакторів, що дозволяють комутирувати силові ланцюги як постійного, так і змінного струму, ставляться контактори серії МК. Вони забезпечують комутацію струму до 63 А в ланцюгах постійного струму напругою до 440 В і змінного струму напругою до 660 В, частотою 50 й 60 Гц. Число головних від 1 до 3. котушки, що втягують, цих контакторів виконуються тільки на постійний струм напругою 24, 48, до 220В.

Магнітний пускач. Такий пускач являє собою спеціалізований комплексний апарат, призначений для керування трифазними електродвигуном з короткозамкненим ротором. Крім підключення електродвигуна до мережі і його відключення пускач може забезпечувати тепловий захист електродвигуна, і сигналізацію про його роботу. Відповідно до перерахованих функцій у заставі пускача можуть входити контактор, кнопки керування, теплові реле захисту, сигнальні лампи, які розміщаються в одному корпусі. Виконані магнітні пускачі розрізняються між собою по призначенню (нереверсивній і реверсивні), наявності або відсутності теплових реле й кнопок керування, ступеня захисту від впливу навколишнього середовища, рівням струмів, що комутирують, напрузі головного ланцюга.

Пускачі серії ПМЛ випускаються на струми від 10 до 200 А, допустима частота включення в годину для пускача 1-5 габаритів становить 3600, а для 6-7 габаритів - 2400.

Пускачі серії ПМС випускаються для керування електродвигунів серії 4А и мають шість типових виконань на струми від 10 до 160 А. У якості вистроєного елементу вони можуть мати розділовий трансформатор, кнопки керування, амперметр, сигнальну лампу. Механічна зносостійкість лежить у межах 10-16 млн. циклів, а частота включень у годину становить 6000 для пускачів першого габариту й 2400 для пускачів п'ятого й шостого габаритів.

Електромагнітне реле. Таке реле являє собою апарат, призначений для комутації слабкострумових ланцюгів керування ЕП у відповідності з електричним сигналом, що подається на його котушку. Область призначення реле дуже широка. Вони використаються, як датчики струму й напруги, проміжних елементів для передачі команд із одного ланцюга в іншу й розмноження сигналів, датчиків часу, вихідних елементів різних датчиків координат ЕП і технологічних параметрів робочих машин і механізмів. Інакше кажучи, вони виконують самі різні образні функції керування, контролю, захисту й блокувань в автоматизованому ЕП.

Електромагнітне реле працює в такий спосіб (рис.2.8). На сердечнику 2 магнітні системи реле перебуває котушка 7, на яку подається вхідний електричний сигнал. Коли струм (напруга) у ланцюзі котушки перевищить деяке значення, називане струмом (напругою) спрацьовування реле, створювана їм електромагнітна сила стане більше протидіючої сили поворотної пружини 10. Якір 3 реле притягнеться до сердечника 2 і траверси б, здійнявшись, забезпечить замикання контактів 8 й розмикання контактів 7. Сила натискання в контактах створюється пружиною 9.

Якщо зменшити (відключити) струм (напругу) у катушці, то якір під дією пружини 10 перейде у вихідне положення й контакти реле вернуться в "нормальне" (вихідне) положення. Струм (напруга), при якому якір реле повертається у вихідне положення, рівняє струму (напруги) повернення або відпускання, а відношення струму (напруги) повернення до струму (напрузі) спрацьовування - коефіцієнта повернення реле.

Рис.2.8 - Електромагнітне реле

Струм (напруга) спрацьовування реле може регулюватися в певних межах зміною сили натягу поворотної пружини 10 з по-міццю гайки 5, а також за рахунок зазору 5, величина якого може регулюватися за допомогою гвинта 4. При затягуванні пружини 10 або збільшенні зазору 8 струм (напруга) спрацьовування зростає.

Оскільки контакти реле комутирують невеликі (до 5-10 А) струми, у них звичайно не використаються дугогасильні камери, а конструкції контактів прості.

Електромагнітні реле постійного струму серій РЕВ 800 застосовуються в схемах керування ЕП у якості реле струму, напруги, часу й проміжних, а РЕВ 310-реле струму й напруги. Вони виготовляються з котушками на напругу від контакторів виконуються тільки на постійний струм напругою 24, 48, до 220В і можуть мати від одного до чотирьох контактів.

У якості проміжних застосовуються також реле типів РП-250, РП-321, РП-341, РП-42 і ряд інших, які також можуть використатися і як реле напруги.

Герконові електромагнітні реле мають ту особливість, що їхні контакти герметичні, що підвищує їхня зносостійкість і надійність у роботі. Розглянемо пристрій найпростішого реле з герметичним контактом (герконом). Усередині скляної герметичної капсули 3 (рис. 2.9), наповненої інертним газом, розташовуються нерухомий 1 і рухливий 2 контакти, виготовлені зі сплаву заліза з нікелем. Капсула 3 охоплена магнітним проводом 5, на частині якого розташовується котушка реле 4.

Рис. 2.9- Пристрій герконового реле

Якщо на котушку 4 подати напругу постійного струму V, то в ній почне протікати струм, що створює в магнітному проводі 5 і контактах 1 й 2 магнітний потік. Під його впливом кінець рухливого контакту 2 переміститься вниз і замкне з контактом 7, у результаті чого ланцюг комутируйомого струму 1 замкне.

При знятті напруги з котушки магнітний потік зникне й контакт 2 повернеться у вихідне положення, розімкнувши ланцюг. Зносостійкість реле з герконами, здатних комутирувати струми до 5 А при напрузі до З В, досягає декількох десятків мільйонів спрацьовувань.

Типова схема керування асинхронним двигуном з фазним ротором.

Схеми керування електродвигуна з фазним ротором, які випускаються в основному на середню й більшу потужність, повинні передбачати обмеження струмів при їхньому пуску, реверсі й гальмуванні за допомогою додаткових резисторів у ланцюзі ротора.

Рис.2.10 - Схема реверсивного управління асинхронним двигуном з фазним ротором у функції часу.

Підготовка двигуна до пуску починається з подачи напруги змінного струму у силову цеп включенням вимикача 1Р та замиканням автомата у цепі управління, підключаючого апарати управління до істочника постійного струму. При цьому на початку положення командоконтроллера КК получають пітаніє реле напруги РН та реле прискорення 1РУ та 2РУ - додатково відключаються цепі контакторів прискорення 1У та 2У.

Для пуску двигуна в одному напрямку необхідно повернути рукоятку командоконтроллера у крайнє положення, наприклад у перед. У цьому випадку будуть включені контактори Л,В та Т, так як контакт вимикача КВВ, зв'язаний з положенням рукоятки командоконтроллера, замкнут. Контакт кінцевого вимикача КВН при цьому розомкнут.

У нерухомому стані двигуна напруга на реле РП недостатня для його спрацьовування, тому його розмикаючий контакт замкнут та контактор П включиться. Пуск двигуна з нерухомого стану трапиться при шунтированій ступені противно вмикання, коли у обмотці ротора підключені тільки пускові (дві) ступені опору. Двигун набирає швидкість у відповідності з реостатною характеристикою, обумовленою повним пусковим опором у поточному часу, визначаємом витримкою часу реле 1РУ, яке у момент подачі напруги на статор вимкнулось розмикаючим контактором Л. Коли контакт реле 1РУ замкнеться, включиться контактор 1У - шентується перша пускова ступень реостата, потім з витримкою часу включиться 2У та двигун буде працювати на єстєственной характеристики.

Реверс двигуна проводиться методом перевода командоконтроллера з положенням у перед у положення назад. Поки командоконтроллер проходить усі контакти положення у перед до нульового, система управління повертається у вихідне положення. Перехід до положення назад супроводжується включенням (через замкнутий КВН) контактора Н, котрий змінює чередування фаз на статорі двигуна. При цьому виникає режим противовмикання, так як ротор двигуна продовжує ще вращіння по інерції у тому ж напрямку.

Після включення контактора Н та Т контактор П не вмикається, так як на початку гальмування напруга на кільцях достатньо велика - РП спрацьовує та його контакти розмикаються. Тому при гальмуванні у цепі ротора буде включено і пусковий опір і ступінь противовмикання.

При переводі рукоятки командоконтроллера у положення назад реле противовмикання РП тільки тоді замкне свій розмикаючий контакт та забезпечить включення контакторів противовмикання, а потім прискорення, коли напруга у роторі спаде до величини, відповідній напрузі на початку пуска; це трапиться при швидкості обертів двигуна, близької до нуля. Потім послідовно вмикнуться апарати управління, порядок праці яких був описан вище.

У даній схемі передбачено максимальний захист двигуна (реле 1РМ - 3РМ), а також захист від чрезмерного зниження напруги, виконуєма реле РН. Цепі управління захищенні автоматом з максимальним захистом.

Висновки й рекомендації

Результатом виконаного курсового проекту є пояснювальна записка й графічна частина. У пояснювальній записці виконані всі технічні й економічні розрахунки на вибір системи електроприводу механізму циклічної дії, працюючого в повторно-короткочасному режимі. Наведено обґрунтування й описи окремих підрозділів пояснювальної записки.

Розробка системи електроприводу проводилася на підставі учбової і технічної літератури, знань, одержаних при вивченні курсу, вживання сучасної комп'ютерної і обчислювальної техніки.

Робота над проектом зміцнила рівень практичних навичок при рішенні задач, що виникають при виконанні проектних робіт по вибору електрообладнання. Результати проектування, а також знання і уміння, одержані при роботі над курсовим проектом можуть бути використані при виконанні дипломного проекту і практичних робіт на підприємстві.

Виконання курсового проекту тісно пов'язано з дисциплінами, що вивчаються в технікумі такими як: електричне обладнання, електричні апарати, електричні машини, системи керування електричним приводом та іншими.

Підручники

В. К. Полтев, Л. П. Смольников Электрооборудование основных цехов металлургических заводов. Металлургиздат. 1957 г.

М. М. Кацман Электрические машины. Учебн. Для учащихся электротехнических специальностей техникумов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1990. -463 с. ил.

Васин В. М. Электрический привод: Учебн. пособие для техникумов. - М.: Высш. шк. - 1984. 231 с., ил.

Хализев Г. П. Электропривод и основы управления, М. - Л., Госэнергоиздат, 1963, 384 с. с черт.

Е. Н. Зимин Электрооборудование промышленных предприятий и установок в машиностроении. М., «Энергия», 1968.

Костенко М. П., Пиотровский Л. М. Электрические машины часть II. М. - Л., издательство «Энергия», 1965, 704 стр. с рис.

7. Електропривод та автоматизація загально промислових механізмів: підруч ник для вузів.-М.:Енергія, 1980.-360 с., іл..

8. Методичні вказівки до організації дипломного проектування і оформлення дипломних проектів і робіт для студентів технікумів Національної металургійної академії України (усіх спеціальностей форм навчання). Укладач Г.О.Козлов, під редакцією В.С.Терещенка, В.Д.Гатуна, В.Ф.Калини, А.І.Моргуна, В.М.Познокоса, Д.Г.Почапського. - Дніпропетровськ: НМетАУ, 2001. - 47 с.

9.ГОСТ 16593-79. Электроприводы. Термины и определения

10.ГОСТ 12450-12576. Графические обозначения в электрических схемах. 11.Правила устройства электроустановок. - М.: Атомэнергоиздат, 1978.

Размещено на Allbest.ru