Электрооборудование механического цеха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1 Общая характеристика механического цеха, виды установленного оборудования

2 Расчет электрического освещения, выбор источников света и светильников

3 Расчёт мощности и выбор вентиляционной установки

4 Выбор и расчёт грузоподъёмного механизма

5 Разработка схемы управления электропривода грузоподъемного механизма

6 Расчет мощности и выбор электродвигателя главного привода компрессорной установки

7 Расчет и построение естественной механической характеристики АД

8 Расчет и построение графиков переходного процесса при пуске электродвигателя

9 Разработка электрической принципиальной схемы управления компрессорной установки

10 Расчет и выбор аппаратуры управления и защиты для схемы и управления

11 Охрана труда и защита окружающей среды.

12 Заключение

13 Список литературы

Введение

Электрификация обеспечивает выполнение задачи широкой комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, что позволяет усилить темпы роста производительности труда, улучшить качества продукции и производительности труда. На базе, используемой электрической энергии, ведется техническое перевооружение промышленности, внедрение новых технологических процессов и осуществление коренных преобразований в организации производства и управления ими. Поэтому, в современной технологии и оборудовании промышленности предприятий велика роль электрооборудования, то есть совокупности электрических машин, аппаратов, приборов и устройств, посредством которых производится преобразование электрической энергии в другие виды энергии, и обеспечивать автоматизацию технологических процессов. Первостепенное значение для автоматизации производства имеет многодвигательный электропривод и средства электрического управления. Развитие электропривода идет по пути упрощения механических передач и приближения электродвигателя к рабочим органам машины и механизмов, а также возрастающего применения электрической регулировки скорости приводов. Широко внедряются тиристорные преобразовательные устройства. Применение тиристорных преобразователей не только позволило создать высокоэкономичное регулирование электропривода постоянного тока, но и открыло большие возможности для использования частотного регулирования двигателя переменного тока, в первую очередь наиболее простых и надежных синхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

Металлорежущие станки являются основным видом заводского оборудования, предназначенным для производства современных машин, приборов, инструментов и других изделий, поэтому количество и качество металлорежущих станков, их техническая оснащенность в значительной степени характеризует производительную мощь страны.

1. Общая характеристика проектируемого объекта, виды установленного оборудования

Основной чертой технологического процесса, проходящего в механическом цехе, является для выполнения различных операций по обслуживанию, ремонту электротермического и станочного оборудования. Данный цех полностью удовлетворяет требованиям, предъявляемым как к производству изделий, так и требованиям электроснабжения потребителей, расположенных в данном цехе.

В механическом цехе находятся следующие станки и агрегаты:

· Сварочные автоматы 4 шт.

· Вентиляторы 4 шт.

· Компрессоры 2 шт.

· Алмазно-расточные станки 4 шт.

· Горизонтально расточные 4 шт.

· Продольно строгальные станки 2 шт.

· Расточные станки 6 шт.

· Радиально - сверлийные станки 4 шт.

· Вертикально сверлийные станки 3 шт.

· Токарно-револьверные станки 8 шт.

· Кран-балка 1 шт.

· Заточные станки 2 шт.

· Поперечно - строгальные станки 3 шт.

В механическом цехе предусматриваются наличие производственных, служебных и бытовых помещений:

· Трансформаторная подстанция.

· Кладовая.

· Щитовая

Цех получает ЭСН от собственной цеховой трансформаторной подстанции (ТП), расположенной на расстоянии 1,5 км от ГПП завода. Производимое напряжение 10кВ. ГПП подключена к энергосистеме (ЭНС), расположенной на расстоянии 39 км.

Размеры цеха A x B x H = 48 x 30 x 7 м.

2. Расчет электрического освещения, выбор источников света и светильников

Расчет мощности осветительной установки производится методом коэффициента использования светового потока .

В проекте производится расчет общего освещения, которое должно обеспечить равную освещенность всей площади помещения.

Выполняем расчет электрического освещения для цеха механической обработки деталей.

Длина данного помещения составляет А=48м, ширина В=30м, высота Н=7м.

Коэффициенты отражения:

от потолка - ?п = 30%

от стен - ?с = 10%

от рабочей поверхности - ?р = 10%

Расчет производится для общего освещения, которое обеспечивает равномерную освещенность площади.

В качестве источников свет выбираем лампы типа ДРИ-250.

Р = 250 (Вт) ФН = 18700 (лм) [8, стр.28]

Тип светильников РСП-05.

Согласно СНиП, для рассчитываемого цеха определяем нормированную освещенность ЕН и коэффициент запаса КЗ.

ЕН = 300 (лк) КЗ = 1,5 z= 1,15 [8, стр.105]

Приняв высоту свеса светильника hС = 1м, высоту рабочей поверхности hР = 0,8м, определяем расчетную высоту подвеса светильников.

Определяем индекс помещения

Согласно выбранного типа светильников и рассчитанного индекса помещения, из таблицы справочной книги [8] определяем коэффициент использования светового потока:

В соответствии с определенными условиями рассчитываем требуемое количество источников света - n

, где [8, стр.124]

Принимаем количество светильников = 55шт. Светильники располагаются в 5 рядов по 11 шт. в каждом ряду. Общая мощность осветительной установки:

Производим расчет погрешности освещения:

< 20%

Погрешность в допустимых нормах, значит, расчет произведен правильно.

План размещения светильников.

3. Расчет мощности и выбор вентиляционной установки

Вентиляционные установки предприятий выполняются обычно вентиляторами центробежного типа. Мощность приводного электродвигателя находится по формуле:

, где [1, стр.454]

КЗ = 1,1 ? 1,5 - коэффициент запаса.

Q (м3/с) - производительность вентиляционной установки.

НВ (Па) - напор (давление) газа

?в - КПД вентилятора, м.б. принято ?в = (700 ? 1000)

?п - КПД механической передачи (?в = 0,9 ? 0,95)

Производительность вентиляционной установки определяется в зависимости от объема помещения V и требуемой кратности обмена воздуха в час ?:

м3/с

(м3/с)

Вентиляторы создают перепад давления:

Нв=(0,01 - 0,1) · 105 Па

В качестве приводных электродвигателей выбирают обычно асинхронные короткозамкнутые электродвигатели, т.к. регулирования скорости в большинстве случаев не требуется.

Выбираем электродвигатель вентиляционной установки для помещения 48307м, которые должны обеспечить двукратный обмен воздуха в час и создать напор Нв = 1200Па.

Принимаем КЗ = 1,3; ?п = 0,95; ?в = 0,6

кВт

Выбираем для вентиляционной установки 3 приводных электродвигателя мощностью по 4кВт каждый. Технические данные двигателей занесём в таблицу 3.1

Таблица 3.1 Технические данные электродвигателя.

Тип двигателя	Рн, кВт	n, об/мин	cos?н	?н, %	Iп/Iн
	3

4. Выбор и расчет грузоподъемного механизма

Для подъема и перемещения грузов внутри цеха служит кран-балка грузоподъемностью 2,5 тонны.

Статическая мощность Рс,п кВт на валу двигателя в установившемся режиме при подъеме затрачивается на перемещение груза по вертикали и на преодоление потерь на трение

В данном цеху используется кран - балка грузоподъемностью G = 2,5 т. 1 шт.

, где [1, стр.117]

G - сила тяжести поднимаемого груза, Н

G0 - сила тяжести грузозахватывающего устройства, Н

при расчете принимают G0 = (2?5)% G

? - КПД подъемного механизма. При подъеме полного груза ? = 0,8

Vп - скорость подъема груза, м/с

(Vп = 0,15 ?0,2 м/с) Vп = 0,17

Произведем выбор электродвигателя для кран - балки грузоподъемностью 2,5 тонн.

Выбираем электродвигатель, технические характеристики которого заносим в таблицу 4.1

Таблица 2 Технические данные электродвигателя.

Тип двигателя	Рн, кВт	ПВ%	nн, об/мин	cos?н	?н, %	IПУСК А
MTKН-21-1-6	8,2	25	875	0,75	71,5	88

6. Расчет мощности и выбор электродвигателя главного привода компрессорной установки

Производим расчет и выбор главного приводного электродвигателя.

электрический освещение электропривод компрессорный

Pдвк = Кз • где

Q - производительность 20 м/с

А - работа Дж = 130

- КПД индикаторный ( 0,6 : 0,8 ) = 0,7

- КПД механической передачи ( 0,9 : 0,95 ) = 0,93

Кз - коэффициент запаса ( 1,05 : 1,15 ) = 1,1

Pдвк = 1,1 кВт

Выбираем по каталогу двигатель ближайшей большой стандартной мощности и его технические характеристики записываем в таблицу.

Тип двигателя	Рн, кВт	?н об/мин	cos?н	J	?н, %	Iп/Iн	Ммак/Мном	Мп/Мном
4А2250S4У3	75	1480	0,9	1,07	93	7	2,3	1,2

7. Расчет и построение естественной механической характеристики АД

Привод компрессорной установки осуществляется с помощью асинхронного электродвигателя. Данные, которые приведены в таблице 4.

Таблица 4. Технические данные электродвигателя

Тип двигателя	Pн кВт	nн об/мин	сos?н	?н %	J Кг/м	мах	пуск	Iпуск/Iном
4А2250S4УЗ	75	1480	0,9	93	1,07	2,3	1,2	7

Понятие о механической характеристики двигателя.

Основное назначение электродвигателя - преобразование электрической энергии в механическую. Эта энергия передается через вал электродвигателя производственной машины или механизма.

При установившейся скорости двигателя момент на двигателе и статической нагрузки равны. Статический момент, создаваемый механизмом, зависит от его механических свойств и может быть построенным независимым от условий скорости так и переменным в той или иной степени определения его зависимостью, изображается прямой или кривой линией в прямолинейной системе координат - называется механической характеристикой производственного процесса и представляется функцией .

Расчет естественной механической характеристики асинхронного двигателя, ведется по его паспортным данным. Естественной называется механическая характеристика, полученная при выполнении следующих условий:

- параметры питающей сети для данного двигателя должны быть номинальными;

- ни в одной из цепей двигателя не должно быть включено добавочное сопротивление;

- схема включения двигателя - стандартная;

Механическая характеристика АД рассчитывается по формуле Клосса и определяет зависимость между электромагнитным моментом и скольжением.

Расчет:

1. Определяем синхронную угловую скорость вращения.

рад/сек , где

Р - число пар полюсов =2

f - частота = 50Гц

рад/сек

2. Определяем номинальную угловую скорость вращения ротора.

рад/сек

nн - номинальная частота вращения двигателя.

рад/сек

3. Определяем номинальное скольжение.

4. Определяем номинальный момент электродвигателя.

Н·м

Н·м

5. Рассчитываем максимальный и пусковой момент

6. Определяем отношение

7. Рассчитываем критическое скольжение

8. Рассчитываем вспомогательный коэффициент

9. Производим расчет величин М и ?, задаваясь различными значениями величины скольжения S

При S = Sн = 0

Н·м

рад/с

8.Расчет и построение графиков переходного процесса при пуске электродвигателя

При эксплуатации электроприводов двигатели подключают к сети, изменяют режим его работы с двигательного режима на тормозной и наоборот. Переход электропривода из одного установившегося режима к другому называют переходным режимом. Этот процесс обусловлен инерционными массами электропривода и электромагнитной инерцией обмоток электрических машин.

Цель расчета переходного процесса - определение времени переходного процесса и зависимостей ? = f(t) и M = f(t).

Для расчета переходного процесса при нелинейных характеристиках применяют графоаналитический метод. Для выполнения расчета используется естественная механическая характеристика электродвигателя, рассчитанная и построенная в предыдущем разделе.

При пуске электродвигателя происходит увеличение его угловой скорости, следовательно в системе электропривода возникает динамический момент Мд

Мдин = М - Мст

где Мст - момент статического сопротивления приводного механизма.

Момент Мст создаваемый производственным механизмом, зависит от его механических свойств и может быть как постоянным, не зависящим от угловой скорости, так и переменным. Эта зависимость изображается линией в системе координат и называется механической характеристикой производственного механизма ? = f(Mст)

Для построения механической характеристики приводного механизма необходимо определить статическую частоту вращения:

 рад/с

где Рст - статическая мощность на валу приводного электродвигателя

Статический момент на валу электродвигателя:

Н•м

Начальный статический момент (при учебном проектировании)

Н•м

Для расчета переходного процесса в системе координат в одном масштабе строятся две механические характеристики: электродвигателя и приводного механизма.

График f(?) = Мд - динамическая механическая характеристика строится путем графического вычитания графиков приводного электродвигателя и производственного механизма.

Производим разбиение построенных механических характеристик на не менее чем на 10 сечений с приращением скорости

Затем производится линеаризация динамической механической характеристики, т.е. замена ее ступенчатой. Для этого проводятся вертикальные линии на каждом из сечений скорости на динамической характеристике так, чтобы площади получившихся криволинейных треугольников были примерно одинаковы.

Для каждого из приращений скорости рассчитываем соответствующее приращение времени по формуле:

с

где i- порядковый номер сечения скорости

Jприв - приведенный момент инерции электропривода

кг•м2

кг•м2

где Jрот - момент инерции приводного электродвигателя, определяется из его паспортных данных.

Jмех - момент инерции приведенного в движение механизма =(1,5 - 2) •Jрот

Текущее время переходного процесса рассчитывается нарастающим итогом по соответствующей сумме приращений времени:

t1 = ?t1

t2 = ?t1+ ?t2

t3 = ?t1+ ?t2+ ?t3

Текущее значение скорости находится через сумму приращений скорости:

?1 = ??1

?2 = ??1+ ??2

Величины моментов на валу электродвигателя при построении графиков переходного процесса М1 М2… берутся из графика механической характеристики электродвигателя ?=f(M) в конце каждого сечения.

Таблица 6 Результаты расчета переходного процесса.

??, рад/с	15	15	15	15	15	15	15	15	15	15	3,0726	3,0726
Мдин, Н•м	459,83	501,457	549,215	603,758	666,439	738,015	818,551	903,626	963,851	917,012	735,93	335,051
?t, c	0,099 82	0,09153	0,083 57	0,076 02	0,06887	0,06219	0,05607	0,0508	0,04762	0,05005	0,01278	0,02806
t, с	0,099 82	0,19135	0,27493	0,35095	0,41982	0,48202	0,53809	0,58889	0,63651	0,68656	0,69934	0,7274
?, рад/с	15	30	45	60	75	90	105	120	135	150	153,0726	156,1452
М, Н•м	610	670,814	721,8	780,255	847,351	923,461	1007,554	1086,866	1116,492	932,68	816,352	146,25

9. Разработка схемы управления электроприводами компрессорной установки

Компрессоры относятся к группе механизмов, получивших широкое распространение на всех промышленных предприятиях. Компрессоры применяют для получения сжатого воздуха или газа, с целью использования его энергии в приводах пневматических молотов и прессов, По принципу действия компрессоры делятся на центробежные и поршневые.

Электрическая схема управления компрессорной установкой, состоящей из двух агрегатов К1 и К2. Двигатели компрессоров Д1и Д2 питаются от трёхфазной сети 380 В через автоматические выключатели ВА1 и ВА2 с комбинированными расцепителями. Включение и отключение двигателей производятся магнитными пускателями ПМ1и ПМ2. Цепи управления и сигнализации питаются фазным напряжением 220 В через однополюсный автоматический выключатель ВА3 с максимальным электромагнитным расцепителем.

Управление компрессорами может быть автоматическим или ручным. Выбор способа управления производится с помощью ключей управления КУ1 и КУ2. При ручном управлении включение и отключение пускателей ПМ1 и ПМ2 осущевстляется поворотом рукояток ключей КУ1 и КУ2 из положения 0. Автоматическое управление компрессорами производится при установке ключей КУ1 и КУ2 в положение А, а включение и отключение пускателей осущевстляется с помощью реле РУ1 и РУ2. Контроль давления воздуха в ресиверах производится двумя электрконтактными манометрами, контакты которых включены в цепи катушек реле РУ1 и РУ4. Очерёдность включения компрессоров при падении давления устанавливается с помощью переключателя режимов ПР. если ПР установлен в положении К1 то первым включается компрессор К1, предположим что ресиверы наполнены сжатым воздухом, давление соответствует верхнему пределу (контакты манометров М1-Н и М2-н разомкнуты) и компрессоры не работают. Если в результате потребления воздуха давление ресивера падает, то при достижении ими минимального значения, установленного для пуска первого компрессора, замкнётся контакты М1-н первого манометра (Н - нижний придел), сработает реле РУ1 и своим контактом включит пускатель ПМ1 двигателя первого компрессора. В результате компрессора К1 давление в ресиверах будет повышаться и контакт М1-н разомкнётся и это не приведёт к отключению компрессора, так как катушка реле продолжает получать питание через свой контакт и замкнутый контакт РУ4.

При повышении давления в ресиверах до максимального предела замкнётч контакт манометра М1-в (В-верхний предел), сработает реле РУ4 и своим контактом отключит реле РУ1, потеряет питание пускатель ПМ1 и компрессор К1 остановится. е.В случае не достаточной производительности первого компрессора или его неисправности давление в ресиверах будет продолжать падать. Если оно достигает предела установленного для замыкания контакта М2-н второго манометра (манометры М1 и М2 регулируются так, чтобы контакт М2-н замыкался по сравнению с контактом М1-н при несколько низким давлением), то сработают реле РУ3 и РУ2. Последнее своим контактом включит пускатель ПМ2, то есть вступит в работу компрессор К2. Реле РУ2 после замыкания контакта М2-н остаётся включенным через свой контакт и замкнутый контакт реле РУ4. когда давление в ресиверах результате совместной работе обоих компрессоров (или только К2 при неисправном К1) поднимается до верхнего придела, замкнётся контакты манометра М2-в и включится реле РУ4 в результате выключается реле РУ1 и РУ2 и пускатели ПМ1 и ПМ2.Оба компрессора остановятся. В схеме предусмотренный контроль исправности компрессорной установки. Если несмотря на работу обоих компрессоров давление в ресиверах продолжает падать или не изменяется то контакт М2-н нижнего предела остается замкнутым, и реле РУ3 будет включено. Оно своим контактом приведёт в действие реле времени РВ, которое с некоторой выдержкой времени, необходимой для обеспечения нормального подъема давления компрессором К2, замкнёт свой контакт РВ в цепи аварийно - предупредительной сигнализации, и персоналу будет подан сигнал о необходимости устранения неисправности. Сигнальная лампа ЛЖ служит для световой сигнализации и режиме работы компрессорной установки при ручном управлении. Она загорается при падении давления в ресиверах, получая питания через контакт реле РУ3. сигнальная лампа ЛБ и реле напряжения РКН служит для контроля наличия напряжения в цепях управления. Контроль температуры воздуха в компрессорах охлаждающей воды и масла осуществляется специальными реле, которые вместе с реле РКН воздействуют на цепи оварийно-предупредительной сигнализации извещая персонал о нормальном режиме установки.

10. Расчет и выбор аппаратуры управления и защиты для схемы и управления

Номинальный ток электродвигателя.



Выбираем аппарат защиты:

серии ВА 51 - 35

Iном выкл = 250 А; Iном расц = 200 А

Iтр = 1,1 • Iном = 1,1 • 136,3 = 149,93 А

Iтр = 160 А

Iп = Iном • Kп = 136,3 •7 = 954,1 А

Кэл мр =

Iэрм = Кэрм • Iтрн = 7 • 160 = 1120 А > 1,25 ·Iпуск

1120 ? 1112,6 Условие выполнено, значит аппарат защиты выбран правильно.

Выбираем магнитный пускатель:

Iном = 160 А

серии ПМЛ - 721002

IР 54; нереверсивный без кнопок « пуск « и «стоп «.

Выбираем питающий кабель:

АВВГ ( 4 ? 95 ) Iдоп = 170 А

11. Охрана труда и защита окружающей среды

Для очистки выбросов в атмосферу применяется их нейтрализация раствором щелочи, а так же могут быть твердые поглотители: различные марки активированных углей. Источниками вредных выбросов в атмосферу являются промышленные предприятия, поэтому в настоящее время распространены безотходные и малоотходные производства. На тепловых электростанциях устанавливают комплексные золоулавливающие установки. Очистка сточных вод мероприятия в системе охраны водоемов от загрязнения может быть естественной (бактериальной) и искусственной (химической). Прекращено строительство ГЭС на равнинных реках, так как происходит затопление больших площадей плодородных земель и лесных массивов.

Опасность электроустановки зависит от следующих факторов: класса напряжения, сопротивления изоляции, переходного сопротивления в месте замыкания на землю, удельное сопротивление грунта. Поражение человека возможно так же при прикосновении к нетоковедущим частям, которые могут оказаться под рабочим напряжением в аварийных случаях (пробой изоляции и т.д.). В этом случае безопасность обеспечивается выполнением заземления. Защитным заземлением называется преднамеренное соединение с землей металлических нетоковедущих частей электрооборудования (корпус электромашины и т.д). Заземление бывает естественное(металлоконструкции находящиеся в земле), искусственное (в виде труб, стержней, уголков длиной 2-2,5м вбитых в грунт) Для выполнения контура заземления роют траншеи- в земле глубиной 0,7, в которые вбивают электроды, а концы их сваривают. От контура проводят минимум две полосы в цех, которые соединяют с внутренним контуром заземления, к которому параллельно присоединяют корпуса электромашины, электрооборудования. Норма сопротивления заземлений на стороне 0,4 кв. должна быть не более 40м

Электрозащитные средства делятся на основные и дополнительные. Основные позволяют долгое время прикасаться к токоведущим частям, т.е. длительно выдерживают рабочее напряжение: изолирующие штанги и клещи, указатели напряжения, слесарно-монтажный инструмент с изолирующими рукоятками. Дополнительные дополняют основную защиту от поражения электрическим током: диэлектрические перчатки, боты, колпаки, накладки, коврики, изолирующие подставки, экранирующие костюмы (свыше 500кВ), переносное заземление, знаки и плакаты безопасности.

К производственным помещениям предусматривают следующие противопожарные требования: применение конструкций зданий с регламентирующим пределом огнеупорности. Огнезащитные материалы, водяное автоматическое пожаротушение, установка автоматической пожарной сигнализации. Для предотвращения огня применяют противопожарные стены, перегородки, (стены) двери, ворота, тамбуры.

12. Заключение

В данной курсовой работе приводится характеристика компрессорной установки, её работа и параметры. Производится выбор главного двигателя. Тип двигателя 4A132S4У3, его мощность 75 кВт.

Приведено описание электрической принципиальной схемы компрессорной установки и краткое описание его работы.

Выбрана аппаратура управления и защиты для двигателей. Выбираем магнитный пускатель серии ПМЛ - 721002 Iн=200А.

Рассчитано электрическое освещение цеха для обеспечения качества работы и удобства обслуживания оборудования цеха. Выбраны светильники типа ДРИ, количество ламп составляет 55 шт. Так как цех большой, то рассчитанная для него вентиляция, состоит из 4 вентиляторов мощностью по 4 кВт, для обеспечения качественного проветривания помещения при ведении различных видов работ.

Для транспортировки по цеху тяжелых грузов, загрузки и разгрузки материалов используют кран-балка мощностью 75 кВт грузоподъёмностью 2,5 тонны. Их расчет производится для максимального веса груза. В завершении курсового проекта произведен перечень мероприятий по электробезопасности, пожаробезопасности, охране труда и окружающей среды. В них перечисляются правила работы с промышленным оборудованием, при котором должны соблюдаться все требования для безопасной работы и устранение электрического и механического травмирования рабочего персонала.

13. Список литературы

1. Зимин Е.К. «Электрическое оборудование промышленных предприятий и установок». Энергоиздат 1981

2. Шеховцов В.П. «Электрическое и электромеханическое оборудование». М.: Форум-Инфа-М. 2004

3. Дьяков В.И. «Типовые расчеты по электрооборудованию». М.: Энергоиздат 1985

4. Электротехнический справочник. том II, III под ред. В.Г. Герасимов. М.: Энергоатомиздат 1986

5. Сибикин Ю.Д., Сибикин М.Ю. «Электробезопасность при эксплуатации электроустановок промышленных предприятий». М.: ПрофОбрИздат 2002

6. Айзенберг Б.Ю. «Справочная книга по светотехнике». М.: Энергоатмиздат. 1995

7. Соколова Е.М. «Электрическое и электромеханическое оборудование». М.: Мастерство 2001

8. Кноринг Г.М. .Справочная книга для проектирования электрического освещения.. Л.: Энергия 1976.

9. Кнорринг Г.М. «Осветительные установки». М.: Энергоиздат 1981

10. Усатенко С.Г. «Выполнение электрических схем по ЕСКД». М.: Издательство стандартов. 1989

Размещено на Allbest.ru