Разработка лабораторного стенда для проведения лабораторных работ на тему "Двигатель постоянного тока параллельного возбуждения"

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Назначение стенда и его роль в учебном процессе

1.2 Технические данные стенда и условия эксплуатации

1.3 Структурная схема и описание её работы

1.4 Описание и принцип работы схемы электрической принципиальной

2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Технология проверки приборов, агрегатов и изделий перед монтажом

2.2 Производство монтажных работ

2.3 Технология наладки

2.4 Методика проверки стенда на работоспособность

2.5 Составление инструкции по лабораторной работе

2.6 Характерные неисправности и методы их устранения

2.7 Расчет трансформатора

3. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА

3.1 Организация рабочего места слесаря-сборщика

3.2 Основные требования к рабочему месту, планировка рабочего места

4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

4.1 Организационные расчёты

4.2 Определение расхода и стоимости основных материалов и комплектующих изделий

4.3 Калькуляция себестоимости изделия

5. ОХРАНА ТРУДА

5.1 Техника безопасности при работе с монтажными инструментами, электрическая безопасность при производстве монтажных и наладочных работ

5.2 Технические меры защиты от поражения электрическим током при работе на стенде

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ



ВВЕДЕНИЕ

Первостепенная роль в деле воспитания подрастающего поколения всегда принадлежала системе образования. Образование - одно из основных и неотъемлемых конституционных прав граждан Российской Федерации. Основы регулирования принципов государственной политики в области образования сформулированы в федеральных законах «Об образовании», «О высшем и послевузовском профессиональном образовании», а также в Национальной доктрине развития образования, утвержденной Постановлением Правительства РФ. Как отметил Президент нашего государства Владимир Владимирович Путин, «слабость образовательной системы - это угроза конкурентоспособности страны в целом». Поэтому необходимо выпускать более квалифицированных специалистов. Особое внимание необходимо уделять обучению студентов.

Целью данного проекта является разработка лабораторного стенда для проведения лабораторных работ на тему "Двигатель постоянного тока параллельного возбуждения" по дисциплине "Машины постоянного тока".

Лабораторные работы для студентов представляют собой важнейшую часть учебного процесса. Они способствуют лучшему усвоению содержания курса и развивают у студента специальные навыки. Прежде всего, прорабатывают основной теоретический материал по учебникам, конспектам лекций и вводной части лабораторной работы.

Благодаря лабораторным работам студенты получают больше опыта и навыков, тем самым мы получаем более качественных и квалифицированных специалистов.



1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Назначение стенда и его роль в учебном процессе

Стенд предназначен для проведения лабораторных работ по дисциплине «Электрические машины» на тему «Машины постоянного тока».

Студен выполнявший лабораторную работу на стенде "Двигатель постоянного тока параллельного возбуждения" должен изучить методы экспериментальных исследований двигателей постоянного тока с параллельным возбуждением, экспериментально исследовать его рабочие характеристики, изучить некоторые способы регулирования частоты вращения.

1.2 Технические данные стенда и условия эксплуатации

1. Технические характеристики

-Напряжение питания, В 220

-Род тока Переменный

-Частота сети, Гц 50

-Максимальный ток нагрузки, А 2

-Максимальная потребляемая мощность, Вт 200

-Габаритные размеры, мм

ширина 27

длина 60

высота 23

-Масса, кг, не более 10

-Длина сетевого провода, м 1,5

2. Условия эксплуатации

Температура окружающего воздуха не должна превышать 40°С, а ее среднесуточное значение не должна превышать 35°С.

Нижний предел температуры окружающего воздуха минус 5°С.

Относительная влажность воздуха не должна превышать 50% при максимальной температуре 40 °С. Более высокая относительная влажность может допускаться при более низких температурах, например 90% при 20 °С. Могут потребоваться специальные меры в случаях конденсации из-за колебаний температуры.

1.3 Структурная схема и описание её работы

Схема структурная приведена в приложении А.

Переменной напряжение 220 вольт частотой 50 Герц подается на защитно-коммутационную аппаратуру ЗКА. После чего ток проходит на аппаратуру сигнализации АС, которая сигнализирует нам о подаче напряжения на стенд, и первичную обмотку трансформатора TV1. Со вторичной обмотки трансформатора TV1 ток проходит к выпрямителю В, и выпрямляется. После чего постоянное напряжение поступает на измерительную аппаратуру ИА и регулировочную аппаратуру РА. Далее напряжение поступает на электродвигатель ЭД и двигатель начинает вращаться.

Двигатель нагружается с помощью тормозного устройства ТУ.

1.4 Описание и принцип работы схемы электрической принципиальной

Схема электрическая принципиальная приведена в приложении Б.

При включении автоматического выключателя SF1, загорается сигнальная лампа VD1, которая даёт нам знать, что напряжение подано на стенд. Которое подаётся напряжение на первичную обмотку трансформатора TV1, а со вторичной обмотки снимается пониженное напряжение. Далее ток проходит через диодный мост VD2...VD5 собранный на диодах Д304. Ток преобразовался из переменного в постоянный. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора TV1 мы можем посмотреть с помощью вольтметра PV1. После этого ток поступает на якорную обмотку, с помощью амперметра PA1 мы измеряем ток проходящий по якорной обмотке.

Так же ток поступает на обмотку возбуждения, регулировка тока в обмотке возбуждения производиться реостатом R1. С помощью амперметра PA2 мы следим за током в обмотке возбуждения.

Для нагрузки электродвигателя используется тормозное электромагнитное устройство YB1, которое при необходимости можно включить выключателем SA1.



2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Технология проверки приборов, агрегатов и изделий перед монтажом

Проверка контрольно-измерительных приборов может включать в себя процедуры:

· внешнего осмотра устройств,

· проверки исправности электрической проводки и прочих коммуникаций,

· проверки сохранности (при наличии) пломб,

· выявления возникающих в процессе эксплуатации отказов,

· смазки движущихся механизмов.

Целью поверки электроизмерительных приборов является установление соответствия точности прибора классу точности, указанному на его шкале или установление класса точности прибора. Для обозначения класса точности приборов служит величина основной погрешности прибора, выраженная в процентах. Основная погрешность равна приведенной погрешности прибора, определенной в нормальных рабочих условиях.

Поверка приборов производится методом непосредственного сравнения, заключающимся в сравнении показаний испытуемого прибора с показаниями образцового, погрешности которого известны. Образцовая аппаратура должна обеспечивать точность измерения выше той, которую имеет проверяемый прибор. Для получения надлежащей точности измерений, выбор измерения образцовых приборов должен быть сделан таким образом, чтобы стрелка прибора при отчете не находилась в первой трети шкалы. При проверке вольтметра, как измеряемый, так и образцовый, включается параллельно, что обуславливает одинаковые напряжения на зажимах обоих вольтметров. Перед началом проверки необходимо убедиться, что стрелки прибора стоят на нулевом делении шкалы. Поверка производится на каждой числовой отметке шкалы, у которой поставлено число, обозначающее значение измеряемой величины, и по образцовому прибору производят отчет действительного значения измеряемой величины.

При проверке амперметры, как измеряемый, так и образцовый, включается последовательно, так что по ним протекает один и тот же ток. Перед началом проверки необходимо убедиться, что стрелки прибора стоят на нулевом делении шкалы. по проверяемому прибору устанавливают силу тока с помощью латра, изменяя его плавно от 0 до номинального значения. Поверка производится на каждой числовой отметке шкалы, у которой поставлено число, обозначающее значение измеряемой величины, и по образцовому прибору производят отчет действительного значения измеряемой величины.

Затем, дойдя до конца шкалы, делает поверку при убывающих значениях измеряемой величины от конца шкалы до 0.

Проверка трансформатора:

На обрыв и короткое замыкание обмоток трансформатор проверяют омметром (авометром). На наличие исправной обмотки, трансформатор проверяют под напряжением, обуславливая коэффициент трансформации, мощность потерь в стали, мощность потерь в меди и КПД при всевозможных нагрузках во вторичной цепи.

Сопоставляя показания вольтметров, включенных в первичную и вторичную цепи при холостом ходе, определяют коэффициент трансформации. При отсутствии во вторичной цепи трансформатора нагрузки устанавливают мощность потерь в стали. Напряжения на первичной и вторичной обмотках при холостом ходе равны номинальным напряжениям трансформатора, сила же тока в первичной обмотке очень мала, а во вторичной - равна нулю, вследствие этого потери в меди можно проигнорировать (они пропорциональны прямо квадрату силы тока). Включенный в первичную цепь ваттметр обнаружит мощность потерь в стали. Мощность потерь в меди не зависит от напряжения на обмотках, а зависит от силы тока. Отчего её определяют при номинальной силе тока в обмотках. Для того чтобы добиться номинальной силы тока в обмотках необходимо на первичной обмотке напряжение снизить до 5-10% от номинального напряжения с расчетом, чтобы при коротком замыкании вторичной обмотки (опыт короткого замыкания) сила тока в первичной обмотке была одинакова номинальной силе тока. Понижение напряжения нужно чтобы уменьшить силу тока короткого замыкания трансформатора, что крайне опасно для него.

При соблюдении выше указанных условий проведения, ваттметр, подключенный в первичную цепь, определит мощность потерь в меди. Во вторичную цепь включают электроприемник, позволяющий изменять нагрузку для определения в ней КПД трансформатора при различных нагрузках. При уменьшении (увиливании) нагрузки в первичной цепи снижаются (возрастают) и нагрузки во вторичной цепи (проявление закона сохранения энергии). Сопоставляя показания ваттметров, устанавливают зависимость КПД трансформатора от нагрузки во вторичной цепи.

Проверка диода:

Перед проверкой диода, исключите его из электрической схемы, поскольку внешние цепи могут вызвать искажение измерений. Перед касанием выводов диода и прибора руками коснитесь заземления, чтобы снять накопившийся в теле заряд статического электричества. Чувствительные элементы способны выйти из строя даже от такого заряда. Включите на мультиметре (тестере) функцию проверки исправности диодов. Прикоснитесь щупами тестера к обоим выходам диода. При этом важно соблюсти нужную полярность. Красный щуп тестера подключайте к положительному выходу диода (аноду), черный щуп - к отрицательному выводу (катоду). Чтобы найти катод на диоде, осмотрите внимательно оба выхода диода. Полоска около одного из них обозначает катод. Не касайтесь руками металлических частей щупа тестера и выводов диода.

Снимите показания мультиметра. Затем прикоснитесь красным щупом прибора к катоду, а черным к аноду и снимите показания еще раз. Если при первом снятии показаний тестер выдал значение, близкое к нулю (но не равное), а при втором зашкалил, диод исправен. Если тестер зашкалил при обоих снятиях показаний, диод неисправен. Произошел разрыв внутри диода. Если при обоих снятиях показаний тестер показал ноль, значит диод замкнуло накоротко.

При отсутствии цифрового тестера с функцией проверки диодов, проведите тестирование с помощью омметра или аналогового (стрелочного) мультиметра. Для этого включите прибор в режим измерения сопротивлений с максимально возможным пределом. Подключите красный щуп тестера к аноду, а черный к катоду проверяемого диода. Прибор должен показать незначительное сопротивление. После смены выводов местами тестер должен показать бесконечно большое сопротивление. Для светоизлучающих диодов правильность подключения и проверку исправности выполняют визуально.

Проверка электродвигателя

Одна из эффективных форм профилактики и выявления неисправностей является внешний осмотр. При осмотре двигателя постоянного тока следует проверить правильность расстановки главных и добавочных полюсов(расстояние между краями их башмаков не должны различаться больше чем на 1-2 мм); осмотреть коллектор, обращая внимание на то, чтобы поверхность его была чистой без царапин и вмятин; следить чтобы края пластин не были острыми. Пластины должны прилегать к щётке почти по всей ширине, поэтому закругление поверхности пластин недопустимо; коллектор следует очистить от медных стружек и угольной пыли.

При осмотре двигателя необходимо проверить правильность выполнения щёткодержателей, а также расстановку и подбор щёток, надёжность закрепления траверсы щёткодержателей. На траверсе и торцовой крышке машины должны быть заводские отметки, согласно ГОСТ 183-74 по этим отметкам определяют нормальное положение щёток на коллекторе.

Если при включении двигателя повышенная вибрация, сильное искрение щёток и т.д. измеряют биение вала коллектора и сердечника якоря.

Проверка автоматического выключателя

При проверке и испытаниях автоматических выключателей выполняют следующее: внешний осмотр; измерение сопротивления изоляции и ее испытание повышенным напряжением промышленной частоты; проверку работоспособности автоматических выключателей при номинальном, пониженном и повышенном напряжениях оперативного тока.

При внешнем осмотре проверяют соответствие установленных автоматических выключателей проекту или параметрам сети; надежность контактных соединений; правильность регулировки контактной системы и четкость работы привода при ручном включении и отключении выключателя.

К внешнему осмотру можно приступать только после тщательного изучения инструкции по эксплуатации данных выключателей.

Сопротивление изоляции проверяют мегомметром на 1000 В между зажимами полюсов и между зажимами каждого полюса и заземленной металлической конструкцией автомата в отключенном положении при снятом напряжении. Оно должно быть не менее 0,5 МОм.

2.2 Производство монтажных работ

Перед монтажными работы нам понадобиться электроинструмент: дрель, лобзик, паяльник. А так же отвертка, плоскогубцы, ножик, карандаш грифельный.

В первую очередь переносим размеры с ватмана на переднюю панель стенда. Берем дрель со сверлом диаметром 8 мм и просверливаем отверстия, для вырезки лобзиком отверстий под приборы. После того как подготовили переднюю панель стенда, начинаем вырезать отверстия по уже начертанным размерам. Берем дрель со сверлом диаметром 6 мм и просверливаем отверстия для клемм и сигнальных ламп по уже начертанным размерам.

Далее берем дрель с диаметром сверла 2 мм и просверливаем отверстия, на нижней панели лабораторного стенда, для диодного моста. А для трансформатора и двигателя постоянного тока берем дрель с диаметром сверла 7 мм и просверливаем отверстия по нанесённым размерам. Так как трансформатор и двигатель довольно тяжелые, их крепим на болты, а все остальное крепим на винты.

После чего переднею и нижнею панель скрепляем уголками, предварительно просверлив отверстия диаметром 6 мм в передней панели стенда. Закрепляем и устанавливаем устройства на стенд, и закрепляем клеммы на передней панели.

Проверяем все ли надежно закреплено. Теперь подсоединяем провода к устройствам, засовываем провода в жгуты и крепим к нижней панели стенда и собираем цепь. Для подсоединения провода к трансформатору нам необходим паяльник и изолирующие трубочки.

2.3 Технология наладки

Подготовка к производству наладочных работ начинается с получения и изучения технической документации по лабораторному стенду. Изучается схема электрическая принципиальная и структурная схема, расположение электрооборудования и элементов цепи схемы. В первоначальной наладке необходимо сделать внешний осмотр лабораторного стенда и приборной панели, убедится что всё закреплено крепко, ничего не шатается, измерительные приборы установлены верно, клеммы не разболтаны, проверить затянуты ли гайки на тумблере, шурупы крепящие переднюю панель. Далее мегомметром проверяем состояние изоляции проводов и обмоток двигателей, трансформаторов и электроаппаратуры. Сопротивление изоляции проводов должно быть не менее 1 мОм, а для обмоток электродвигателей - 0.5 мОм. Кратковременным включением выключателя проверяют направление вращения вала электродвигателя. В случае необходимости изменяют направление вращения меняя местами два провода - или обмотки возбуждения или якорной обмотки.

В процессе пуска и наладки лабораторного стенда выявляют и устраняют ошибки, допущенные при электромонтаже и устраняют недоработки принципиальной схемы. От наладчика стенда требуется хорошего знания принципиальной схемы и возможных неполадках, и знание структурной схемы всех её блоков.

2.4 Методика проверки стенда на работоспособность

Для проверки стенда на работоспособность необходимо его подключить к источнику питания. Включаем автоматический выключатель SF1. Загорается сигнальная лампа, которая даёт нам знать, что напряжение подано на стенд. Сигнальная лампа в порядке. После включения автоматического выключателя SF1 ток проходит через трансформатор, трансформатор не гудит и не греется, значит он в исправном состоянии. Далее ток проходит через диодный мост. Ток преобразовался из переменного в постоянный. Потребляемое напряжение на вторичной обмотке трансформатора мы наблюдаем на приборе напряжения PV1. Он показывает значит прибор исправен. Далее ток проходит через якорную обмотку и обмотку возбуждения. Следить за током мы можем при помощи амперметра PA1 и PA2. Если они показывают значит они в рабочем состоянии.

После запуска двигателя, двигатель не гудит и щётки не искрят, значит он в исправном состоянии.



2.5 Составление инструкции по лабораторной работе

Цель работы: Изучить устройство двигателя постоянного тока параллельного возбуждения и приобрести практические навыки в сборке схемы при опытном исследовании двигателя для получения данных его основных характеристик; получить экспериментальное подтверждение теоретическим сведениям о свойствах двигателей постоянного тока параллельного возбуждения.

1 План работы

- Ознакомиться с конструкцией двигателя и нагрузочного устройства; записать паспортные данные двигателя и данные измерительных приборов.

- Собрать схему и после проверки ее преподавателем произвести пробный пуск двигателя; проверить возможность регулировки частоты вращения и реверсирования.

- Снять данные и построить регулировочную характеристику двигателя в режиме х. х.

- Снять данные и построить рабочие характеристики двигателя.

- Составить отчет и сделать заключение о проделанной работе.

2 Описание работ

Перед тем как приступить к работе, необходимо ознакомиться со схемой стенда двигатель постоянного тока, а так же теми нагрузочными сопротивлениями, которыми приходиться пользоваться.

При сборке схемы необходимо обратить особое внимание на надежность всех соединений в цепи обмотки возбуждения, а при работе двигателя и его регулировке следует следить, чтобы эти соединения не нарушались. Такая предосторожность вызвана опасностью «разноса» двигателя при обрыве в цепи возбуждения.

Регулировочная характеристика

Регулировочная характеристика двигателя постоянного тока параллельного возбуждения представляет собой зависимость частоты вращения n от тока в обмотке возбуждения Iв при неизменных напряжении питания U и нагрузке. В данной работе регулировочную характеристику снимают в режиме к.х. После пуска двигателя при минимальном сопротивлении реостата двигатель работает без какой-либо нагрузки. Затем постепенно увеличивают сопротивление до значения, при котором n = 1,2 x nном. При этом через приблизительно одинаковые интервалы частоты вращения снимают показания измерителя частоты вращения двигателя, например тахогенератора, и амперметра PА2 и заносят их в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 Регулировочные характеристики двигателя

n/n(ном)		0,8	1,0	1,1	1,2
n, об/м
Iв, А

По данным таблицы строят регулировочную характеристику двигателя n-f(Iв).

Рабочие характеристики.

Рабочие характеристики двигателя представляют собой зависимость частоты вращения n, потребляемого тока I, полезного (нагрузочного) момента М2 и КПД от полезной мощности Р2 при неизменных значениях напряжения U и тока возбуждения Iв. Для получения данных, необходимых для построения рабочих характеристик, включают двигатель и нагружают его до номинального тока нагрузки при номинальной частоте вращения. При этом снимают показания амперметров PА1 и PА2, вольтметра PV1 и ЭМТ. Затем постепенно разгружают двигатель до х. х. и через приблизительно одинаковые интервалы тока нагрузки снимают показания перечисленных приборов и заносят их в таблицу 2.2. Всего снимают не менее пяти показаний.

Рассчитав значения потребляемой мощности P1, Вт:

P1=UxI (2.1)

где U - напряжение питания, В;

I - потребляемый ток.

Рассчитать полезную мощность P2, Вт:

P2=0.105xM2xn (2.2)

где M2 - полезный нагрузочный момент, Нм:

n - частота вращения электродвигателя, об/м.

И рассчитаем КПД двигателя ,%:

=(P2/P1)x100 (2.3)

Далее строят рабочие характеристики двигателя в одних осях координат.

Таблица 2.2 Рабочие характеристики двигателя

Номер измерения и вычисления	Измерения	Вычисления
	U, В	I, А	Iв, А	n, об/мин	M2, Нм	P1, Вт	P2, Вт	,%

Анализ результатов лабораторной работы. При анализе следует объяснить криволинейный вид регулировочной характеристики двигателя, а также форму рабочих характеристик двигателя. При анализе скоростной характеристики n=f(М2) необходимо, кроме того, дать количественную оценку этой характеристике, рассчитав номинальное изменение частоты вращения двигателя при сбросе нагрузки (%)

nном=x100 (2.4)

где nном - номинальная частота вращения электродвигателя, об/м;

n0 - максимальная частота вращения холостого хода, об/м.

Определив номинальные данные двигателя по его рабочим характеристикам, их следует сравнить с паспортными данными двигателя и сделать вывод об их соответствии,

2.6 Характерные неисправности и методы их устранения

Неисправности и методы их устранения представлены в таблице 2.3.

Таблица 2.3 Неисправности и методы их устранения

Неисправность	Возможная причина	Способ устранения
Отсутствие питания на стенде	Плохой контакт при подключение к основной сети	Проверить контакт и закрепить
	Оборван или поврежден провод	Закрепить провод на место или если требуется заменить на новый
При включении автоматического выключателя питание не подаётся на стенд	Вышла из строя пластина	Заменить выключатель на новый
	Автоматический выключатель вышел из строя	Заменит выключатель на новый
Повышенное гудение в трансформаторе	Ослабление прессовки магнитопровода	Подтянуть прессующие шпильки
Потрескивание внутри трансформатора	Обрыв обмотки	Необходимо перемотать обмотку трансформатора или заменить трансформатор на другой
Трансформатор сильно нагревается	Короткозамкнутый виток	Заменить трансформатор на другой
	Замыкание пластин сердечника	Заменить трансформатор на другой
После прохождения переменного тока через диодный мост, ток не преобразуется в постоянный	Пришли в негодность диоды	Проверить и заменить поврежденные диоды
Нет постоянного напряжения на выходе диодного моста	Плохо припаянный провод или провод оторван	Проверить провода на контактах у диодов и при необходимости припаять
Прибор измерения не показывает или, показывает не точно	Оборван провод на контакте у прибора	Проверить провод и контакты у прибора
	Стрелка отклонилась от нуля	Сделать поверку прибора
Искрят щетки или часть их	Щетки установлены неправильно	Проверить положение щеток по заводским меткам
	Щеткодержатели установлены неправильно	Слишком велико расстояние между обоймой щеткодержателя и коллектором
	Щетки слабо прилегают к коллектору	Сильнее прижать щетки, в случае надобности укоротить нажимную пружину щеткодержателя, но лучше заменить ее новой.
	Щетки слишком сильно прижаты к коллектору	Ослабить нажатие щеток, в случае надобности растянуть нажимную пружину щеткодержателя, но лучше заменить ее новой
Круговой огонь по коллектору	Щетки расположены неправильно	Проверить положение щеток, и изменить на правильное.
	Выбрана неподходящая марка щеток	Заменить щетки более твердыми, лучше всего электрографитными, обладающими наибольшей механической прочностью и легче всего переносящими короткое замыкание
Несоответствие положения рукоятки реостата положению щетки на контактах	Неправильная фиксация рукоятки	Для устранения этой неисправности необходимо пересверлить отверстие для упора и переставить упор, фиксирующий положение рукоятки
Подпрыгивание щетки и подгорание контактов реостата	Контактные поверхности установлены не на одном уровне	Устраняют ее подгонкой и установкой контактов на одинаковом уровне
При включении автоматического выключателя не горит сигнальная лампа, но двигатель и измерительные приборы работают исправно	Плохо закреплены контакты светодиода	Проверить контакты и в случаи необходимости закрепить
	Перегорел светодиод	Заменить на новый
При включении электромагнитного тормоза он не включается	Сгорела катушка	Заменить катушку
	Сломался выключатель SA1	Прозвонить контакты выключателя и при необходимости заменить на новый
Отсутствует напряжение на клемме	Отпаялся провод от клеммы	Припаять провод



2.7 Расчет трансформатора

стенд двигатель постоянный ток

Цель расчета трансформатора заключается в определении всех необходимых для его изготовления данных:

- сечения сердечника и типа пластин;

- числа витков каждой из обмоток;

- диаметра и марки провода, которым нужно намотать эти обмотки.

Мощность трансформатора зависит от действующих величин напряжения и тока в его вторичных обмотках, следовательно, для расчета должны быть заданы величины напряжений и токов в обмотках трансформатора.

Покажем на конкретном примере, как производится расчет.

Схема для расчёта

Рисунок 2.1 Схема для расчёта трансформатора

Данные для расчета:

U₁ = 220 В,

U₂ = 27В,

I₂ = 2А.

1. Рассчитаем мощность на вторичной обмотки трансформатора:

P₂ = U₂ I₂ (2.5)

где P₂ - мощность на вторичной обмотке трансформатора, Вт;

U₂ - напряжение на вторичной обмотке трансформатора, В;

I₂ - ток на вторичной обмотки, А.

P₂ = 27 x 2 = 54 Вт,

2 Определим мощность трансформатора потребляемая из сети Pтр:

P_тр = 1.25 Ч P (2.6)

где P_тр - где мощность трансформатора, Вт.

P_тр = 1,25 x 54 = 67.5 Вт,

3 Определим площадь сечения магнитопровода:

S = 1,33 vP_тр (2.7)

где S - площадь сечения сердечника магнитопровода, см².

S = 1,33 Ч 8,2 = 10,9 см²

4 Ток потребляемый первичной обмоткой трансформатора:

I₁ = P_тр / U₁ (2.8)

где I₁ - ток первичной обмотки, А;

U1 - напряжение питания, В.

I₁ = 67,5 / 220 = 0,3 А,

5 Определяем число витков первичной обмотки:

W₁ = 50U₁ / S (2.9)

где W₁ - число витков первичной обмотки, Вит.

W₁ = 50х220/10.9= 1010 Вит

6 Определим число витков вторичной обмотки:

W₂ = 50U2 / S (2.10)

где W₂ - число витков вторичной обмотки, Вит.

W₂ = 50x27/10.9= 124 Вит

7 Определим диаметр провода первичной обмотки:

d_{1 =} 0,8 vI1 (2.11)

где d₁ - диаметр провода первичной обмотки, мм.

d_{1 =} 0,8 x 0.3= 0.24 мм

8 Определим диаметр провода вторичной обмотки:

d_{2 =} 0,8 vI₂ (2.12)

где d₂ - диаметр провода вторичной обмотки, мм.

d_{2 =} 0,8 x 2= 1,6 мм

По рассчитанным данным диаметра проводов в первичной и вторичной обмотки трансформатора выбираем ближайший по стандарту, но не меньше полученных результатов.

Выбираем марку провода ПЭВ - 2.

Диаметр провода без изоляции

d_{1 =} 0,25 мм

d_{2 =} 1.62 мм

Диаметр провода с изоляцией

d_{1 из. =} 0,30 мм

d_{2 из. =} 1.73 мм



3. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА

3.1 Организация рабочего места слесаря-сборщика

Рабочее место - участок производственной площади, оснащенный оборудованием, средствами труда, характерными работе на этом рабочем месте. Форма организации рабочих мест зависит от типа производства и спецификации выполнения трудового процесса. Оснащение рабочего места определяется его технологическим назначением, уровнем спецификации и степенью механизации выполняемых работ.

Оснащение принято делить на следующие группы:

-основное технологическое оборудование;

-техническая оснастка;

-вспомогательное оборудование;

-организационная оснастка;

-защитные устройства.

Из технологической оснастки выделяют пневматический, электрический или механический инструмент. Вспомогательная оснастка включает в себя тумбочки, стулья, разную тару. Защитные приспособления, огражденные от механических движущихся механизмов и других устройств, предусмотренных техникой безопасности и противопожарной безопасностью. Придерживаясь этих правил, норм и требований, организуется рабочее место слесаря - сборщика на машиносборочных предприятиях.

3.2 Основные требования к рабочему месту, планировка рабочего места

К рабочему месту слесаря-сборщика предъявляются следующие требования:

- На рабочем месте должно находиться только то, что требуется для выполнения данного задания.

- Инструменты, детали и документация должны быть расположены на расстоянии вытянутой руки; при этом предметы, которыми рабочий пользуется более часто, располагают ближе, а предметы, которыми он пользуется реже,- дальше.

- Все, что берется левой рукой, должно быть расположено слева, а все, что берется правой,- справа. Все, что берется обеими руками, должно находиться впереди.

- Инструмент и детали следует разложить в строгой последовательности их применения, а не разбрасывать и не накладывать друг на друга.

- В ящиках верстака должны находиться наиболее часто употребляемые инструменты, приспособления и материалы. Все точные мерительные инструменты необходимо хранить в футлярах.

- Напильники, сверла, метчики и другие режущие инструменты следует укладывать на деревянные подставки так, чтобы они были предохранены от повреждений.

- Чертежи, инструкции, наряды и другую документацию нужно помещать для удобства пользования на видном месте.

Планировкой рабочего места называют пространственное расположение основного и вспомогательного оборудования, оснастки и предметов труда, а также самого работающего, обеспечивающее рациональное выполнение трудовых движений и приемов, благоприятные и безопасные условия труда.

При организации рабочего места весьма важным фактором является рабочая поза работника, т.е. положение его корпуса, головы, рук и ног относительно орудий труда. Если работник работает сидя, ему необходимо обеспечить правильную и удобную посадку, что достигается устройством опоры для спины, рук, ног, правильной конструкцией сиденья, способствующей равномерному распределению массы тела.

Все материальные элементы рабочего места разделяют на предметы постоянного и временного пользования и с учетом этого располагают в определенном порядке на местах постоянного хранения; это экономит трудовые движения и силы работающего. Инструмент, оснастка и предметы труда должны находиться на расстоянии 560 - 750 мм на уровне рук работника, тогда их использование не приводит к излишним движениям и наклонам. Важным элементом рациональной планировки рабочего места является учет индивидуальных антропометрических и психофизиологических данных работающего.

Рабочие места оборудуют соответствующей мебелью и инвентарем, отвечающим наиболее комфортабельным условиям работы и требованиям физиологии, психологии и эстетики,



4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

4.1 Организационные расчёты

Таблица 4.1 Определение трудоемкости изготовления лабораторного стенда

№ операции	Наименование операции	Разряд работ	Трудоемк. Операции	Часовая ставка	Сдельная расценка, Р
005	Подготовительная	3	1,0	30	50
010	Входной контроль	3	0,8	30	60
015	Комплектовочная	3	1,8	30	90
020	Сборочная	3	2,3	30	100
025	Окраска, сушка	3	3,7	30	70
030	Регулировка	3	2,0	30	100
035	Электромонтаж	3	1,4	30	170
040	Контрольная	3	0,6	30	80
045	Сборочная	3	1,5	30	120
050	Контроль испытание	3	1,0	30	100
060	Испытание	3	3,0	30	110
	Итого	3	19,1	330	1050

Изготовлению предшествуют следующие работы по проектированию:

составление технического задания, в котором отражается задание заказчика- 30 часов.

изучением технической литературы по конструкции и технологии аналогов- 52 часов.

составление принципиальной, функциональной схем работы изделия- 30 часов.

составление структурной схемы изделия- 18 часов.

создание чертежей- 50 часов.

Таким образом время затраченное на проектирование 180 час, а затраты на проектирование рассчитаем по формуле:

Рпр=Тпр*Сч ; (4.1)

где Тпр= время, затраченное на проектирование; час

Сч= ставка часовая; руб.

Рпр=180*30=5400 руб.

Определение потребной численности производственных рабочих. Численность работающих определяется исходя из трудоемкости работ на определенный календарный период и действительного фонда времени работы рабочего на данные календарный период. Так как действительный фонд работы рабочего совпадает с действительным фондом работы оборудования, то численность рабочих не рассчитывается.

Организация труда производственного подразделения.

Организация труда производственного участка представляет собой комплекс мероприятий направленных на повышение производительности труда и создания для работников безопасных и благоприятных условий труда.

Организация рабочего места - это система мероприятий по его оснащению средствами и предметами труда и их размещению в определённом порядке. Организация обслуживания рабочего места означает его обеспечения средствами, предметами труда и услугами, необходимыми для осуществления трудового процесса.

На многих предприятиях составляются карты организации рабочих мест, в которых подробно указывают оснащение, планировка и порядок обслуживания рабочего места.

При проектировании организации рабочих мест, прежде всего, разрешаются вопросы специализации. Специализация рабочего места позволяет оснастить их наиболее производственным оборудованием, усовершенствовать приёмы и методы труда, сократить затраты времени на подготовку к работе и её выполнение, поднять производительность труда и общую культуру производства. В оснащении рабочего места входят основное технологическое и вспомогательное оборудование, технологическая оснастка (приспособление и инструмент) организационная оснастка и техническая документация.

К основному оборудованию относятся станки, машины, агрегаты, установки, аппараты, автоматические линии. К вспомогательному оборудованию относятся сборочные, сварочные и испытательные стенды.

Требования, предъявляемые к оборудованию. Оптимальное распределение функций в системе << человек-машина>>.

Соответствие конструкций оборудования потребностям и удобства человека. Создание и соблюдение санитарно-гигиенических условий, безопасность эксплуатации.

Безопасность эксплуатации оборудования предусматривает. Оградительные и предохранительные устройства, тормозные устройства и блокировки, сигнализаторы опасности, дистанционное управлении, специальные средства.

К технологической оснастке относятся рабочий и материальный инструмент, контрольно-измерительные приборы. Конструкция инструмента и приспособления должна обеспечивать точность и высокое качество обработки при минимальных усилиях рабочего, полную безопасность в работе и в результате высокую эффективность. Они должны быть удобны для работы, легко устанавливаться, закрепляться и открепляться, работать без шума и вибрации. В организационную оснастку входят: Предметы, необходимые рабочему для удобной рабочей позы, а так же для укладки и хранения приспособлений, инструмента, заготовок, деталей, вспомогательных материалов, средство освещения и связи.

4.2 Определение расхода и стоимости основных материалов и комплектующих изделий

В таблице 4.2 представлена ведомость применяемых комплектующих



Таблица 4.2 Ведомость применяемых комплектующих

Наименование	Единица измерения	Цена за единицу, руб.	Норма расходов	Сумма, Руб.
Вольтметр M42180	шт.	450	1	450
Амперметр М4200	шт.	400	1	400
Амперметр M4203	шт.	200	1	200
Двигатель постоянного тока	шт.	5000	1	5000
Трансформатор ТП 61-127	шт.	1200	1	1200
Автоматический выключатель iEK ВА 47-29	шт.	105	1	105
Светодиод в корпусе CL-520Y	шт.	30	1	30
Вилка В6-215	шт.	20	1	20
Клемма BP-3	шт.	15	12	180
Измеритель оборотов	шт.	550	1	550
Ножка SF1406	шт.	10	4	40
Диод Д304	шт.	13	4	52
Итого				8227

Таблица 4.3 Ведомость применяемых материалов.

Наименование материалов	Единица измерения	Цена за единицу, руб.	Норма расходов	Сумма, руб.
Провод МГШВ 0.75	м	11	4	44
Припой ПОС 61	кг	295	100	29,50
Канифоль сосновая	кг	70	0,08	5,60
Текстолит	кг	110	1,5	165
Оргстекло	м2	300	1	300
Стеклотекстолит	кг	180	1	180
Итого:	724,10

Определяем сумму материальных расходов:

М= См + Ск руб., (4.2)

где См - стоимость материалов, руб.;

Ск - стоимость комплектующих, руб.

M=724,1+ 8227= 8951,1 руб.

Рассчитаем фонд заработной платы.

Для оплаты труда производственных рабочих применяется сдельная и повременная оплата труда. Сумма денежных средств необходимых для оплаты труда по сдельным расценкам и часовым ставкам за определенный календарный период, с учетом доплат составляет фонд заработной платы производственного подразделения.

По формуле рассчитаем фонд зар. платы:

ФЗП=ФЗПосн + ФЗПдоп, (4.3)

где ФЗП - фонд заработной платы, руб.;

ФЗПосн - фонд основной заработной платы, руб.;

ФЗПдоп- фонд дополнительной заработной платы, руб.;

По формуле рассчитаем основной фонд заработанной платы:

ФЗПосн=Редin+Nфi*Cri; (4.4)

где Редin- сумма сдельных расценок, руб.;

Nфi- время затраченное на проектирование, час;

Cri- сдельная расценка, руб./час;

ФЗПосн=1050+5400=6450руб.

Рассчитаем дополнительный фонд заработной платы:

ФЗПдоп=20%ФЗПосн/100% (4.5)

где ФЗПдоп- фонд дополнительной заработной платы, руб.;

ФЗПосн- фонд основной заработной платы, руб.;

ФЗПдоп=20*6450/100=1290руб.

ФЗП=1290+6450=7740руб.

По формуле определим среднюю зар. плату:



ЗПср=ФЗП/2* (4.6)

ЗПср=7740/2= 3870руб.

4.3 Калькуляция себестоимости изделия

Затраты образующие себестоимость продукции группируются в соответствии с их экономическим содержанием по следующим элементам:

материальные затраты;

заработная плата основная;

заработная плата дополнительная;

отчисление в пенсионный фонд;

отчисление в фонд социального страхования

отчисление в фонд обязательного медицинского страхования;

амортизация основных фондов;

прочие затраты.

Таблица 4.4 Издержки по изготовлению стенда

Наименование	Формула расчета	Расчет	Сумма, руб.
Комплектующие	См= Q*Цм	См. табл.4.2	8227
Материалы	Ск= Q*Цк	См. табл. 4.3	724,10
Прочие
Итого:	8951,1
Заработная плата основная	ЗПо=tшт*Сч*1.4	3По=1*30*1,4	42
Заработная плата дополнительная	20% от 3По	3Пд=3Пд=42*20/100	8,4
Отчисления во внебюджетные Фонды страхования	30% (ЗПо+ЗПд)	Осф=0,30*(42+8,4)	15,1
Затраты на освоение и подготовку производства	Зооп=Тпр*Сч*Кстр	Зопп=180*30* 1.356	7322,4
Итого			16339

Итого себестоимость изготовленного лабораторного стенда 16339 рублей.



5. ОХРАНА ТРУДА

5.1 Техника безопасности при работе с монтажными инструментами, электрическая безопасность при производстве монтажных и наладочных работ

При выполнении монтажных работ разрешается применять только исправный ручной инструмент. Ручной инструмент не должен иметь повреждений (трещин, сколов, выбоин) рабочих кромок, заусенцев и зазубрин в месте захвата инструмента рукой работающего, трещин и заусенцев на затылочной части рукояток. Деревянные рукоятки ручных инструментов должны быть изготовлены из древесины твердых и вязких пород, гладко обработаны и надежно закреплены. На поверхности рукояток не допускаются выбоины и сколы.

Инструмент с изолированными рукоятками применяют для работы под напряжением в электроустановках до 1000 В в качестве основного средства защиты. Изолирующие рукоятки такого инструмента должны быть выполнены в виде чехлов или в виде не снимаемого покрытия из влагостойкого, маслобензостойкого, нехрупкого электроизоляционного материала с упорами со стороны рабочего органа. Изоляция должна покрывать всю рукоятку, ее длина должна быть не менее 100 мм до середины упора. Изоляция стержней отверток должна оканчиваться на расстоянии не более 10 мм от конца лезвия отвертки.

Изолирующие рукоятки как на поверхности, так и в толще изоляции не должны иметь раковин, сколов, вздутий и других дефектов. Перед началом работ с электроинструментом необходимо проверить:

* затяжку винтов, крепящих детали электроинструмента;

* исправность редуктора, поворачивая рукой шпиндель электроинструмента (при отключенном электродвигателе);

* состояние провода электроинструмента, целость изоляции, отсутствие излома жил.

Пользоваться неисправным электроинструментом категорически запрещается. Лицам, пользующимся электроинструментом, запрещается:

* разбирать электроинструмент и производить самостоятельно какой-либо ремонт (как самого инструмента, так и проводов, штепсельных соединений и т.п.);

* держаться за провод электроинструмента или касаться вращающегося режущего инструмента;

* удалять руками стружку или опилки во время работы инструмента или до полной его остановки;

* передавать электроинструмент включенным хотя бы на непродолжительное время другим лицам.

Мегомметр применяется в электромонтажных работах для измерения сопротивления изоляции электрооборудования, проводов и кабелей. Так как на выходе мегомметра при измерении образуется высокое напряжение, то в это время нельзя прикасаться к неизолированным частям объекта измерения и проводов прибора. По той же причине если в лабораторном стенде, где производится измерение, есть элементы, которые могут быть повреждены этим напряжением, например конденсаторы, полупроводниковые приборы, они должны быть отсоединены или закорочены проводом.

Паяльники, находящиеся в рабочем состоянии, должны находиться постоянно в зоне действия вытяжной вентиляции. При пайке запрещается стряхивать припой. Лишний припой можно снимать только на специальную подставку для паяльника. При коротких перерывах в работе с электропаяльником нужно класть его на специальную подставку с металлическими скобами. При длительных перерывах и по окончании работы паяльник следует обязательно отключить от электросети. При выполнении монтажных и пусконаладочных работ, а также при техническом обслуживании и ремонте технических средств и систем безопасности необходимо использовать паяльники, рассчитанные на питание переменным током напряжением не свыше 42 В, от индивидуального трансформатора для каждого рабочего места. Допускается использование электропаяльников на 220 В, если они получают питание от разделительного трансформатора или через устройство защитного отключения. В помещении, где производится пайка, запрещается принимать пищу.

При индивидуальном испытании аппаратуры и оборудования систем безопасности соблюдают следующие требования безопасности труда:

* перед пробным включением убеждаются в отсутствии людей вблизи токоведущих частей;

* пробное включение аппаратуры и оборудования систем безопасности (постановка схемы под напряжение) производят только после тщательной проверки правильности монтажа схемы согласно проекту, надежности контактных соединений в приборах, аппаратуре, оборудовании, шкафах, соединительных коробках и других элементах схемы.

5.2 Технические меры защиты от поражения электрическим током при работе на стенде

При выполнении лабораторной работы по исследованию двигателя постоянного тока параллельного возбуждения студент обязан руководствоваться «Инструкцией по технике безопасности при выполнении лабораторных работ», которая была изучена на вводном занятии.

До начала испытаний двигателя изучите электрическую схему стенда и устройство двигателя. Ознакомьтесь с расположением на стенде измерительных приборов, коммутационной аппаратуры, реостатов двигателя постоянного тока. Ознакомьтесь с номинальными величинами электрических машин. При проведении испытаний не допускается увеличивать тока нагрузки машин больше чем на 30% от номинального значения

Запрещается производить пуск двигателя без преподавателя, а также переключения в схеме исследования под напряжением.

Запрещается находиться на фундаменте при включенном двигателе или прикасаться к вращающимся частям испытательного агрегата.

После окончания лабораторной работы необходимо отключить все автоматы, которые подают напряжение на испытательный стенд.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проделанной работы был разработан и собран опытный образец лабораторного стенда. С помощью данного стенда мы сможем проводить лабораторные работы по дисциплине «Электрические машины » на тему «Машины постоянного тока».

Была составлена структурная схема и описание её работы. Разработана схема электрическая принципиальная и описание её работы.

Так же в дипломном проекте представлены:

– Технология проверки приборов, агрегатов и изделий перед монтажом

– Производство монтажных работ

– Технология наладки

– Методика проверки стенда на работоспособность

– Составление инструкции по эксплуатации

– Характерные неисправности и методы их устранения

– Расчет трансформатора

А так же в диплом проекте была рассчитана себестоимость данного лабораторного стенда.

Приведены требования техники безопасности при проведении работ по монтажу и технические меры защиты от поражения электрическим током при работе на стенде.

В составе проекта выполнены графические работы: схема структурная и схема электрическая принципиальная, формат А1.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Кулик Ю.А. Электрические машины. - М.: Высш. шк., 1971 г., 456 с.

2. Усольцев А. А. Электрические машины. Учебное пособие, Санкт-Петербург: НИУ ИТМО, 2013 г, 416 с.

3. В.К. Варварин Выбор и наладка электрооборудования, Форум, 2012г, 240с.

4. Д.Э. Брускин, А.Е. Зорохович, В.С. Хвостов Электрические машины, Высшая школа, 1979г, 319с.

5. М. М. Кацман Электрические машины и электропривод автоматических устройств, Высшая школа, 1987г, 336с.

6. Корнилович О.П. Техника безопасности при работе с инструментами и приспособлениями, Энергоатомиздат, 1992г, 96 с.

7. Гжиров Р.И. Краткий справочник конструктора, Л: Машиностроение, 1983г, 464 с.

8. М.М. Кацман Руководство к лабораторным работам по электрическим машинам и электроприводу,. - М.: Высш. шк., 2001г, 215с.

9. Сибикин Ю.Д. Справочник электромонтажника: Учеб. пособие для нач. проф. образования. М.: «Академия», 2003. - 336 с.

10. Руководство по контролю качества электромонтажных работ. под ред. Е.Г. Титова.- СПб: Издательский Дом КN+,2002.

11. Экономика и управление в энергетике: учебное пособие для студентов сред. проф. Учеб. Заведений, Т.Ф. Басова, 2003г.

Размещено на Allbest.ru