Расчет рационального электропривода

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Понятие о рациональном электроприводе и условиях его выбора

2. Расчет и анализ приводных характеристик навозоуборочного транспортера

2.1 Технологическая характеристика

2.2 Кинематическая характеристика

2.3 Механическая характеристика

2.4 Инерционная характеристика

2.5 Нагрузочная характеристика

2.6 Энергетическая характеристика

2.7 Заключение по приводным характеристикам

3. Выбор электродвигателя

3.1 Выбор электродвигателя для горизонтального транспортера

3.2 Выбор электродвигателя для наклонного транспортера

4. Обоснование и описание принципиальной схемы управления электроприводом навозоуборочного транспортера

4.1 Принципиальная схема управления

4.2 Выбор аппаратуры управления и защиты

Список литературы

электропривод навозоуборочный транспортер электродвигатель

ВВЕДЕНИЕ

Преобладающее количество рабочих машин, применяемых в сельском хозяйстве, имеют электрический привод различного типа, конструкции и режима работы с простейшими и полностью автоматизированными схемами управления. Электропривод является основным потребителем электрической энергии, поэтому от правильности его выбора зависят экономичность и надежность работы сельскохозяйственной машины.

Основной задачей инженеров-проектировщиков является автоматизация особенно трудоемких процессов, среди которых уборка навоза, что и представлено в данном курсовом проекте.

1. ПОНЯТИЕ О РАЦИОНАЛЬНОМ ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ И УСЛОВИЯХ ЕГО ВЫБОРА

В сельском хозяйстве используется большое количество рабочих машин с электроприводом. В связи с этим для каждой машины необходимо создать рациональный электропривод, который обеспечивал бы высокую производительность машинного устройства и высокое качество продукции. Наименьшие капитальные затраты на устройство электропривода и эксплуатационные расходы на единицу продукции (автоматизированный сокращает расходы на обслуживающий персонал), текущий и капитальный ремонты, расход энергии, то есть на наименьшую себестоимость единицы продукции электропривода содержится в приводных характеристиках рабочей машины: технологической, кинематической, механической, инерционной, нагрузочной и энергетической [1].

2. РАСЧЕТ И АНАЛИЗ ПРИВОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НАВОЗОУБОРОЧНОГО ТРАНСПОРТЕРА

2.1 Технологическая характеристика

Скребковый навозоуборочный транспортер установлен в двухрядном коровнике (рисунок 2.1) и убирает навоз от 100 коров. Он состоит из горизонтальной и наклонной части с раздельным приводом. Цепь горизонтального транспортера 1 длиной 160 м движется по каналу 3 и перемещает скребками 2 навоз в сторону наклонного транспортера 4 с длиной цепи 17 м. Наклонный транспортер подает навоз в транспортную тележку 5. Период уборки заканчивается после того, как цепь горизонтального транспортера совершит 1,05 оборота и скребки очистятся от навоза [1]. Электропривод горизонтального 6 и наклонного 7 транспортера установлен в месте разгрузки. Сначала включается наклонный транспортер, затем горизонтальный. Отключение осуществляется в обратном порядке.

Ведущие звездочки транспортерных цепей горизонтального и наклонного транспортеров получают вращение от электродвигателей через редукторы, для горизонтального дополнительно может быть использована ременная передача. При реверсировании двигателя участок цепи со скребками преобразует вращательное движение в возвратно-поступательное и передает его штангам. Первая штанга, которая движется в сторону наклонного транспортера, перемещает навоз, вторая в это время перемещается в обратном направлении на холостом ходу. При следующем ходе направление движения штанг меняется на противоположное. Движение от электродвигателя с помощью ременной передачи передается на редуктор. Таким образом, у данных транспортеров каждый ход является рабочим. Крепление скребков консольное

Перед началом уборки навоз сбрасывается в канал и практически весь находится в канале. В качестве подстилки применяется резаная солома, навоз убирается четыре раза в сутки. Наклонный транспортер установлен под углом 30°.

Анализ технологической схемы позволяет сделать следующие выводы:

-транспортер работает в помещении с агрессивной и влажной средой;

-электропривод нужен нерегулируемый;

-горизонтальный транспортер работает с переменной нагрузкой, наклонный, после заполнения желоба навозом ? с постоянной;

-для привода транспортеров необходимо использовать асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором и химовлагостойкой изоляцией.

Рисунок 2.1 ? План двухрядного коровника с установкой навозоуборочного транспортера ТСН.

2.2 Кинематическая характеристика

Кинематическая характеристика показывает последовательность передачи движения от двигателя к рабочим органам машины и изображается в виде схемы. Она дает сведения о характере движения, величине передаточных отношений, угловой и линейной скорости, позволяет рассчитать траектории движения и возникшие ускорения движущихся масс машины. Кинематическая характеристика позволяет выявить наличие зазоров и оценить их влияние на изменение момента сопротивления и инерции при пуске. Используя передаточные отношения, определяют приведенный момента сопротивления и инерции.

Кинематическая характеристика транспортера заключается в следующем (рисунок 2.2). Ведущая звёздочка горизонтального транспортера получает движение от электродвигателя с помощью редуктора и ременной передачи, а наклонный с использованием только редуктора. Скорость движения транспортерной цепи горизонтального транспортера 0,19 м/с, наклонного ? 0,72 м/с. Число зубьев приводной звездочки горизонтальной цепи Z=13, наклонной части Z=6. Зацепление с цепью у горизонтального транспортера осуществляется через зуб. Шаг цепи горизонтального и наклонного транспортеров 0,12 м. Шаг скребков горизонтального транспортеров 1,12м, наклонного ? 0,65м. Усредненная масса одного метра цепи со скребками 6 кг.

Рисунок 2.2 ? Кинематическая схема горизонтального (а) и наклонного (б) транспортеров: 1 - электродвигатель; 2, 3 - многоручьевые шкивы; 4 - ремни; 5 - редуктор; 6 - приводная звездочка; 7 - соединительная муфта.

Учитывая небольшую частоту вращения приводных звездочек, выбираем для горизонтального транспортера электродвигатель с синхронной частотой вращения 1000 об/мин, для наклонного ? 1500 об/мин.

Для определения передаточного отношения ременной передачи и редуктора определим угловую скорость ведущих звездочек.

Для горизонтального транспортера

, рад/с (2.2.1)

где V_ЦГ=0,19 ? скорость цепи горизонтального транспортера, м/с;

t=0,12 ? шаг цепи транспортера, м;

Z_Г=6 ? число зубьев звездочки, участвующих в зацеплении.

рад/с

Для наклонного транспортера

, рад/с (2.2.2)

где V_ЦН=0,72 ? скорость цепи наклонного транспортера, м/с;

t=0,12 ? шаг цепи транспортера, м;

Z_Н=6 ? число зубьев ведущей звездочки.

рад/с

Общее передаточное число для горизонтального транспортера

, (2.2.3)

где ? синхронная угловая скорость двигателя горизонтального транспортера, рад/с

, рад/с (2.2.4)

где =1000 ? синхронная частота вращения, об/мин;

.72 рад/с

Передаточное число редуктора наклонного транспортера

, (2.2.5)

где ? синхронная угловая скорость двигателя наклонного транспортера, рад/с

, рад/с (2.2.6)

где =1500 ? синхронная частота вращения, об/мин;

 рад/с

Учитывая, что для машин длинным тяговым или рабочим органом не рекомендуются червячные редукторы, выбираем для горизонтального и наклонного транспортеров цилиндрические редукторы. Их окончательный выбор будет осуществлен после подсчета передаваемой мощности на быстроходном и тихоходном валу.

2.3 Механическая характеристика

Механическая характеристика представляет собой зависимость момента сопротивления или усилия от скорости рабочей машины. Она необходима для анализа переходных процессов, определения возможности пуска и устойчивой работы электропривода, построения нагрузочной диаграммы привода при пуске и обоснования способа регулирования скорости приводного двигателя.

Механическая характеристика описывается выражением

, (2.3.1)

где ? момент сопротивления, не зависящий от скорости, ;

? момент сопротивления при номинальной скорости, ;

? соответственно текущее и номинальное значение скорости;

x ? показатель степени, характеризующий зависимость от .

Для скребковых транспортеров значение x рекомендуется принимать равным нулю. Тогда для навозоуборочных транспортеров , момент трогания рекомендуется принимать равным (1,1…1,2).

Значение определяем из анализа действующих усилий при движении транспортера:

, (2.3.2)

где ? КПД передачи.

Для горизонтального транспортера

, Н (2.3.3)

где ? максимальное усилие сопротивления в начале сборки, Н;

усилие сопротивления перемещения цепи на холостом ходу, Н;

усилие перемещения навоза, Н.

, Н (2.3.4)

где масса одного метра цепи со скребками, кг/м;

длина цепи горизонтального транспортера, м;

коэффициент трения цепи о дно и стенку канала.

Н

, Н (2.3.5)

где усилие сопротивления от трения навоза о дно и стенки канала, Н

усилие сопротивления от заклинивания навоза между скребками, перемещающими навоз, и стенкой канала, Н.

, Н (2.3.6)

где коэффициент трения навоза о дно и стенки навозного канала;

количество навоза, приходящееся на одну уборку, кг;

, кг (2.3.7)

где количество животных;

суточный выход навоза от одного животного, кг;

количество подстилки, приходящееся на дно животное, кг;

число уборок навоза в сутки.

кг

Н

, Н (2.3.8)

где усилие от заклинивания навоза приходящееся на один скребок, Н;

количество скребков, перемещающих навоз, на горизонтальном транспортере в начале уборки.

, (2.3.9)

где шаг скребков горизонтального транспортера, м.

Н

Н

Н

Момент сопротивления при перемещении горизонтального транспортера на холостом ходу

, (2.3.10)

Максимальный момент сопротивления в начале уборки

, (2.3.11)

Усилие при движении наклонного транспортера с навозом

, Н (2.3.12)

где усилие от трения при перемещения транспортера на холостом ходу, Н;

усилие от трения, связанное с перемещением навоза, Н.

, Н (2.3.13)

где б=30⁰ ? угол установки наклонного транспортера; cosб=0,87; sinб=0,5;

длина цепи наклонного транспортера, м;

коэффициент трения цепи о желоб.

Н

, Н (2.3.14)

где усилие сопротивления от трения навоза о дно и стенки желоба, Н;

усилие, связанное с подъемом навоза по наклонной части, Н;

усилие, вызываемое заклиниванием навоза между скребками и желобом, Н;

, Н (2.3.15)

где коэффициент трения навоза о желоб;

масса навоза, находящаяся на наклонном транспортере, кг;

, кг (2.3.16)

кг

Н

, Н (2.3.17)

Н

, Н (2.3.18)

где количество скребков наклонного транспортера, одновременно перемещающих навоз;

, (2.3.19)

где шаг скребков наклонного транспортера, м.

Н

Н

Н

Момент сопротивления при перемещении наклонного транспортера на холостом ходу

, (2.3.20)

При перемещении навоза момент сопротивления

, (2.3.21)

Принимая допущение, что вся цепь и навоз, находящийся в канале или желобе, трогаются одновременно, определяем момент сопротивления при трогании транспортеров на холостом ходу:

, (2.3.22)

, (2.3.23)

,

Под нагрузкой:

, (2.3.24)

, (2.3.25)

Механические характеристики горизонтального и наклонного транспортера представлены на рисунке 2.3. Из него видно, что наибольший момент сопротивления будет при трогании транспортеров.



Рисунок 2.3 ? Механические характеристики горизонтального (а) и наклонного (б) транспортеров

2.4 Инерционная характеристика

Инерционная характеристика представляет собой зависимость момента инерции от времени, углового или линейного пути. Величина момента инерции влияет на время переходных процессов и величину динамических моментов. Момент инерции транспортеров состоит из следующих составляющих:

, (2.4.1)

где момент инерции двигателя, ;

момент инерции передаточного устройства, ;

момент инерции цепи, ;

момент инерции навоза, .

Для горизонтального транспортера

, (2.4.2)

, (2.4.3)

Для наклонного транспортера

, (2.4.4)

, (2.4.5)

Анализ составляющих момента инерции транспортеров позволяет сделать вывод с том, что без учета периода пуска они обладают небольшим и практически постоянным приведенным к валу двигателя моментом инерции.

Окончательно моменты инерции определяют после выбора двигателей и редукторов.

2.5 Нагрузочная характеристика

Нагрузочная характеристика или диаграмма представляет собой зависимость момента сопротивления, усилия или мощности рабочей машины от времени, углового или линейного пути. Она необходима для определения режима работы двигателя, выбора его мощности, проверки на перегрузочную способность и нагрев.

Для построения нагрузочной диаграммы горизонтального транспортера определим время его работы:

, с (2.5.1)

В период включения весь навоз находится в канале, поэтому момент сопротивления в начале уборки будет максимальным. По мере разгрузки навоза уменьшается и в конце уборки . При трогании транспортера нарастает по мере выбора зазоров, удлинений от упругих деформаций и формирования тел волочения навоза перед скребками. Момент сопротивления достигает своего максимального значения за время перемещения цепи на 0,5…0,6 расстояния между скребками, то есть

, с (2.5.2)

Где шаг скребков горизонтального транспортера, м;

с



Рисунок 2.5 ? Нагрузочные диаграммы горизонтального (а) и наклонного (б) транспортеров

Время работы наклонного транспортера на 4…5 минут больше, чем горизонтального. Поскольку он включается первым, то сначала работает на холостом ходу. По мере заполнения желоба навозом нагрузка возрастает до максимального значения и до полной очистки канала горизонтального транспортера остается практически постоянной. Поп мере очистки желоба она уменьшается до момента сопротивления холостого хода.

Время нарастания от холостого хода до максимального значения определим из выражения

, с (2.5.3)

с

Нагрузочная диаграмма транспортера представлена на рисунке 2.5.б.

Поскольку навоз убирается четыре раза в сутки, между включениями транспортера проходит более десяти часов. Учитывая время работы и паузы между включениями, делаем заключение, что электродвигатели будут работать в кратковременном режиме, причем двигатель горизонтального транспортера работает с переменной нагрузкой, наклонного ? с постоянной.

2.6 Энергетическая характеристика

Энергетическая характеристика показывает распределение энергии, потребляемой как отдельными рабочими узлами, так и всей рабочей машиной на холостом ходу и под нагрузкой. Для горизонтального транспортера потребная мощность на холостом ходу

, Вт (2.6.1)

Вт

При максимальной нагрузке

, Вт (2.6.2)

Вт

Отношение потребной мощности на холостом ходу и под нагрузкой

(2.6.3)

При максимальной нагрузке мощность холостого хода составляет 16% от максимальной, на перемещение навоза ? 75%.

Для наклонного транспортера мощность на холостом ходу

, Вт (2.6.4)

Вт

Под нагрузкой

, Вт (2.6.5)

Вт

Потребная мощность на холостой ход составляет

, (2.6.6)

на перемещение навоза ? 59 %.

Используя данные энергетической характеристики, выбираем необходимые редукторы.

Для горизонтального транспортера выбираем цилиндрический редуктор РМ500 с передаточным числом 31,50 и передаваемой мощностью на быстроходном валу 7,2 кВт. С учетом этого ременная передача

(2.6.7)

Для наклонного транспортера выбираем цилиндрический редуктор РМ250 с передаточным числом 23,34 (з = 0,98) и мощностью на быстроходном валу 1,2 кВт.

Поскольку действительное передаточное отношение редуктора отличается от расчетного, уточним скорость движения цепи и величину действующих в ней усилий:

, м/с (2.6.8)

м/с

Количество навоза на транспортере рассчитываем по формуле (2.3.16):

кг

С учетом этого определяем действующие усилия в цепи по формулам:

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Момент сопротивления при перемещении транспортера на холостом ходу и перемещении навоза определяем по формулам (2.3.20) и (2.3.21):

Полученные результаты показывают, что нагрузочная диаграмма транспортера останется практически неизменной.

2.7 Заключение по приводным характеристикам

Результаты расчета и анализа приводных характеристик позволяют сделать следующие выводы:

1 транспортеры работают во влажной, агрессивной среде;

2 привод нужен нерегулируемый, асинхронный;

3 в кинематической схеме имеются упругие элементы и зазоры, которые будут оказывать существенное влияние на начальном участке нагрузочной диаграммы;

4 транспортеры обладают постоянным и небольшим приведенным к валу двигателя моментом инерции;

5 режим работы электроприводов транспортеров кратковременный, причем горизонтальный транспортер работает с переменной нагрузкой, наклонный - с постоянной.

3. Выбор электродвигателя

3.1 Выбор электродвигателя для горизонтального транспортера

Предварительно мощность электродвигателя, работающего в кратковременном режиме, можно выбрать по нагреву, пуску или перегрузочной способности. Нагрузочная диаграмма транспортера показывает, что пуск электродвигателя начинается при небольшом моменте сопротивления, который возрастает по мере увеличения углового пути, проходимого валом электродвигателя. За счет выбора зазоров, провисаний и удлинений от упругих деформаций двигатель разгоняется раньше, чем начинается перемещение навоза. Поэтому предварительно мощность электродвигателя выбираем по перегрузочной способности:

, кВт (3.1.1)

кВт

где ? кратность максимального момента предполагаемого габарита электродвигателя;

? коэффициент, учитывающий возможное отклонение напряжения на зажимах электродвигателя.

По результатам расчета выбираем электродвигатель 4АМ112МА6, предназначенный для работы в кратковременном режиме [1]. Исполнение двигателя по режиму работы Кр1.

;;;;;;;.

Для окончательной проверки электродвигателя на перегрузочную способность определяем скорость, соответствующую мощности 4 кВт:

, рад/с (3.1.2)

рад/с

Момент двигателя при заданной скорости:

Выбранный двигатель удовлетворяет перегрузочной способности.

Проверим тепловой режим электродвигателя с учетом периода пуска.

Для построения пусковой диаграммы двигателя необходимо знать механическую характеристику транспортера, двигателя и приведенный момент инерции системы двигатель-транспортер.

Механическую характеристику двигателя строим по четырем контрольным точкам:

1) ; ; ;

2) ; ;

3) ; ;

4) ; .

Приведенный момент инерции подсчитаем, используя ранее полученные результаты и каталожные данные двигателя:

, (3.1.3)

где момент инерции двигателя, .

Пусковую диаграмму двигателя строим, используя графоаналитический метод (рисунок 3.1).

Определим время разгона двигателя от до :

,

где средний динамический момент на первом участке, .

Определим время разгона двигателя от до :

Определим время разгона двигателя от до :

Определим время разгона двигателя от до :

Суммарное время разгона электродвигателя

, с (3.1.4)

Учитывая, что двигатель разгоняется за 0,036 с, условия пуска не скажутся на его нагреве. С учетом и редких пусков двигателя, его проверку на нагрев осуществляем по нагрузочной диаграмме транспортера. Для этого подсчитываем эквивалентный момент сопротивления за время одной уборки.

, (3.1.5)

Поскольку время работы двигателя отличается от каталожного , осуществим его проверку по нагреву:

, (3.1.6)

где постоянная времени нагрева, мин

(3.1.7)

Результаты расчета показывают, что электродвигатель в тепловом отношении будет недогружен.

Следовательно, для привода горизонтального транспортера выбираем электродвигатель 4АМ112МА6; климатическое исполнение и категория размещения СУ2, по способу защиты от окружающей среды IP54, монтажа IM30.

3.2 Выбор электродвигателя для наклонного транспортера

Учитывая небольшую длину цепи наклонного транспортера, предварительно мощность электродвигателя для его привода выбираем исходя из условия пуска под нагрузкой:

, кВт (3.2.1)

Вт

где ? кратность пускового момента предполагаемого габарита электродвигателя.

Выбираем электродвигатель из серии для продолжительного режима [1]: АИР63В4.

; ; ; ; ; ; ; ; ; ; .

Для проверки выбранного электродвигателя по нагреву построим его нагрузочную диаграмму с учетом периода пуска. Для этого подсчитаем суммарный приведенный к валу двигателя момент инерции по формуле:



Для построения пусковой диаграммы двигателя используем механическую характеристику транспортера под нагрузкой (рисунок 2.3.б) на случай его остановки во время уборки.

Механическую характеристику строим по пяти контрольным точкам:

1) ; ;

где номинальный момент двигателя,

, (3.2.2)

где номинальная угловая скорость двигателя,

, (3.2.3)

2) ;

;

;

3) ;

;

;

где номинальное скольжение двигателя;

;

;

4) ; ;

5) ; .

Электромеханическую характеристику строим по четырем контрольным точкам:

1) ; ;

2) ; ;

3) ; ;

4); .

Пусковую диаграмму двигателя строим графоаналитическим методом (рисунок 3.2.1).

Определим время разгона двигателя от до :

,

где средний динамический момент на первом участке, .

Определим время разгона двигателя от до :

Определим время разгона двигателя от до :

Определим время разгона двигателя от до :

Суммарное время разгона электродвигателя определяем по формуле (3.1.4):

Учитывая небольшое время пуска, изменение тока от времени в этот период принимаем линейным. Величину тока, соответствующего нагрузке, определяем, используя механическую и электромеханическую характеристику двигателя (рисунок 3.2.1). Для определения тока, соответствующего моменту сопротивления , откладываем его величину на оси момента и продолжаем до пресечения с механической характеристикой двигателя. Зная скорость, при которой работает двигатель (130,7 рад/с), определяем соответствующий ей ток (3 А).

Ток при перемещении транспортера на холостом ходу (I_хх) определяется аналогично (0,65 А). Нагрузочная диаграмма двигателя представлена на рисунке 3.2.2.

Для проверки двигателя по нагреву подсчитываем эквивалентный ток за время одной уборки. Учитывая то, что двигатель в зимнее время работает на 3…4 минуты больше горизонтального транспортера, время уборки принимаем равным 20 минут.

, (3.2.4)

Поскольку выбранный электродвигатель предназначен для работы в продолжительном режиме, а используется в кратковременном, то осуществляем его проверку по нагреву:

, А (3.2.5)

где постоянная времени нагрева, мин, определяется по формуле (3.1.7):

А

Результаты расчета показывают, что электродвигатель в тепловом отношении перегружен не будет.

Следовательно, окончательно выбираем электродвигатель АИР63В4 климатического исполнения и категории размещения СУ2, по способу защиты от окружающей среды IP44, монтажа IM3001.

Рисунок 3.2.2 - Нагрузочная диаграмма двигателя АИР63В4 наклонного транспортера за время одного цикла уборки

4. Обоснование и описание принципиальной схемы управления электроприводом навозоуборочного транспортера

Технологический процесс навозоудаления предъявляет следующие требования к схеме управления:

1 привод горизонтального транспортера может быть включен только при работе наклонного транспортера;

2 управление приводом осуществляется вручную дистанционно;

3 перед включением двигателя должен быть подан предупредительный звуковой сигнал;

4 привод горизонтального транспортера должен иметь возможность кратковременно реверсироваться;

5 остановка привода может быть осуществлена с пульта управления и с двух мест производственного помещения;

6 схема должна предусматривать защиту от коротких замыканий, обрыва фаз сети, от самопроизвольного пуска и тепловую защиту;

7 для предотвращения примерзания цепи наклонного транспортера необходимо предусмотреть его отключение в зимнее время через 3…5 минут после остановки горизонтального.

4.1 Принципиальная схема управления

Принципиальная схема управления (рисунок 4.1) предусматривает защиту электродвигателей и схемы управления от токов короткого замыкания с помощью автоматических выключателей и предохранителей с плавкой вставкой. Защита электродвигателей от длительных перегрузок, неполнофазных режимов, нарушения изоляции, незапуска двигателя или заклинивания ротора выполнена с помощью универсальной защиты ФУЗ. Схема предусматривает световую сигнализацию о наличии напряжения на схеме управления и работе двигателей транспортеров. Работа схемы управления заключается в следующем.

При подаче напряжения на схему управления с помощью однополюсного рубильника SА1 загорается сигнальная лампа HL1. Для пуска транспортеров нажимается кнопка SB2, получает питание катушка реле времени КТ1 шунтирует SB2. При замыкании, с выдержкой времени, контакта КТ1 получает питание катушка электромагнитного пускателя КМ1, который своими контактами КМ1 включает электродвигатель наклонного транспортера, отключает реле времени КТ1 и звуковую сигнализацию контактами КМ1. Шунтирует кнопку пуск и замыкает свой контакт в цепи КМ2 и КТ2, а контакт КМ1 включает световую сигнализацию (HL2).

Для запуска электродвигателя горизонтального транспортера нажимается кнопка SB8. При этом получает питание катушка КМ2 электромагнитного пускателя, который своими замыкающими контактами КМ2 шунтирует SB8, а КМ2 включает световую сигнализацию HL3.

Для кратковременного реверса электродвигателя нажимается SB9. В зимнее время замыкается тумблер SА3 в цепи КТ2. Реле времени, получив питание, шунтирует замыкающий контакт кнопки SB7 и с выдержкой времени, необходимой для очистки транспортера, отключает КМ1 контактом КТ2. В другое время года отключение транспортеров осуществляется стоповыми кнопками SB5 и SB7.

Для аварийной остановки транспортеров предусмотрены кнопки SB3 и SB4. Одна из них установлена в центре коровника, другая - в противоположном от места расположения электродвигателей торце коровника. Схема также предусматривает произвольное включение транспортеров при замыкании SА2. При срабатывании защиты (ФУЗ1 или ФУЗ2) размыкаются соответствующие контакты в цепи: КМ1 или КМ2.



Рисунок 4.1 ? Принципиальная схема управления

4.2 Выбор аппаратуры управления и защиты

Согласно требованиям технологического процесса уборки навоза необходимо обеспечить пуск, реверсирование и отключение электродвигателей при коротком замыкании, недопустимых перегрузках, неполнофазных режимах и снижении напряжения ниже допустимого.

Для отключения электродвигателей при коротких замыканиях используют автоматические выключатели, которые выбираются из условия:

, (4.2.1)

где соответственно номинальное напряжение и ток автоматического выключателя;

номинальное напряжение сети и ток нагрузки.

Кроме этого, автоматические выключатели выбирают по числу полюсов, допустимому току отключения, наличию расцепителей, дополнительных контактов, по исполнению и категории размещения.

Так как двигатели работают с перегрузкой, а нагрузка является переменной, использование тепловых расцепителей не обеспечит их надежную защиту. В связи с этим выбираем автоматические выключатели только с электромагнитным расцепителем из условия:

, (4.2.2)

где соответственно номинальный ток расцепителя автоматического выключателя и двигателя.

Ток электродвигателя горизонтального транспортера рассчитываем по формуле:

, А (4.2.3)

А

С учетом полученного результата выбираем автоматический выключатель серии ВА-51Г-25-32 с . Учитывая перегрузку двигателя в начале уборки (), выбираем . Чтобы автоматический выключатель не отключался при пуске двигателя, должно соблюдаться условие:

, (4.2.4)

где ток уставки электромагнитного расцепителя, А; пусковой ток двигателя; коэффициент надежности срабатывания расцепителей для данной серии.

, А (4.2.5)

где кратность тока срабатывания электромагнитного расцепителя автоматического выключателя данной серии;

А

, А (4.2.6)

, А

Итак, ; - условие выполняется.

Для двигателя наклонного транспортера с , и автоматический выключатель выбираем аналогично: ВА-51Г-25-32 с ближайшим номинальным током расцепителя 5 А. Проверяем выполнение условия по формуле (4.2.4): ; ; - - условие выполняется.

Аппаратуру управления и защиты предполагается разместить в герметичном шкафу, установленном в тамбуре коровника. В связи с этим выбираем аппаратуру исполнения IP00, климатического исполнения УХЛ, размещения 2.

Для дистанционного пуска, реверсирования и отключения электродвигателей используем электромагнитные пускатели. Они также отключают электродвигатели при снижении напряжения сети более 20% от номинального и предотвращают самопроизвольный их запуск при восстановлении напряжения в сети после кратковременного отключения. При наличии тепловых реле электромагнитные пускатели защищают электродвигатели от небольших длительных перегрузок и неполнофазных режимов.

Магнитные пускатели выбираются по величине номинального тока, напряжению пускателя и катушки, количеству силовых и блокировочных контактов, наличию тепловых реле, реверсивности или нереверсивности, по исполнению, категории размещения и климатического исполнения. Учитывая, что тепловые реле не обеспечат защиту двигателей от перегрузок по причине, указанной ранее, выбираем пускатели без реле. Для горизонтального транспортера выбираем реверсивный пускатель серии ПМЛ с и напряжением катушки 220В. Для увеличения дополнительных контактов используем приставку ПКЛ-1104.

Для двигателя наклонного транспортера выбираем реверсивный пускатель ПМЛ-110104 с и контактной приставкой ПКЛ-4004.

Для быстрого отключения электродвигателя при неполнофазном режиме, перегрузке, незапуске или заклинивании вала и уменьшении сопротивления изоляции используем ФУЗ. Для двигателя горизонтального транспортера выбираем ФУЗ-М4 (диапазон рабочих токов 8…16А), а для наклонного - ФУЗ-М1 с диапазоном рабочих токов 1…2А.

Учитывая необходимое число различных контактов и диапазон выдержки времени, в качестве реле времени КТ1 и выбираем реле типа Е-52.

В качестве SA1 выбираем переключатель ПКУ2-11-001УХЛ2 на номинальный ток 10А, для SA2 и SA3 используем тумблер ТП1-2. Для пуска и отключения электродвигателей (SB1, SB3, SB4, SB5) выбираем две кнопки ВК 43-21-11110-54УХЛ2, в качестве аварийных "стоп" SB2 и SB6, SB8,SB9 - ВК43-21-01110-54УХЛ2, для SB7 ? ВК 43-21-11110-54УХЛ2. В качестве световой сигнализации HL1, HL2 и HL3 выбираем АСЛ-11У2, а звуковой НА выбираем звонок громкого боя МЗ-1 на напряжение 220В, который устанавливаем посередине коровника. Учитывая, что потребляемая одновременно мощность схемы управления , для ее защиты, при коротком замыкании, выбираем предохранитель ПРС-10-1 с плавкой вставкой на 1А ().

СПЕЦИФИКАЦИЯ НА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ

Условное обозначение	Наименование	Кол-во	Примечание
М1	Электродвигатель 4АМ112А6	1	Р=4кВт;I=10А; n=1000об/мин
М2	Электродвигатель АИР53В4	1	Р=0,37кВт;I=1,18А; n=1320об/мин
QF1	Автоматический выключатель ВА51Г-25-32	1	IНА=25А; IНР=16А; UН=380В
QF2	Автоматический выключатель ВА51Г-25-32	1	IНА=25А; IНР=5А; UН=380В
КМ1	Электромагнитный пускатель ПМЛ-110104	1	UК=380В; IН=10А; UН=220В, с приставкой ПКЛ-4004
КМ2,КМ3	Электромагнитный пускатель ПМЛ-211002	1	UК=380В; IН=25А; UН=220В, с приставкой ПКЛ-1104
ФУЗ1	Фазочувствительное устройство защиты ФУЗ-М1	1	UН=380В, диапазон рабочих токов 8…16А
ФУЗ2	Фазочувствительное устройство защиты ФУЗ-М4	1	UН=380В, диапазон рабочих токов 1…2А
КТ1	Реле времени Е-52	1	UН=220В;f=50Гц;(1…60)с
КТ2	Реле времени ВС-33	1	UН=220В;f=50Гц; (0,2…60)мин
SA1	Переключатель ПКУ2-11-001УХЛ2	1	IН=10А; UН=380В
SA2,SA3	Тумблер ТП1	1	IН=2А; UН=220В
SB1,SB3, SB4, SB5	Кнопка ВК 43-21-01110-54 УХЛ2	2	IН=10А
SB7	Кнопка ВК 43-21-11110-54 УХЛ2	1	IН=10А; UН=220В
SB2, SB6,SB, SB9	Кнопка ВК 43-21-10110-54 УХЛ2	4	IН=10А
HA	Звонок громкого боя МЗ-1	1	UН=220В
HL1,HL2, HL3	Световая сигнальная аппаратура АСЛ-11У2	3	UН=220В
FU	Предохранитель ПРС-10-1	1	IПЛ=1А; UН=220В

ЛИТЕРАТУРА

1 Кондратенков Н.И. и др. Курсовое проектирование по электроприводу в сельском хозяйстве / Н.И. Кондратенков, Г.М. Грачев, В.И. Антони. ? Челябинск, 2002.

2 Басов А.М. и др. Основы электропривода и автоматическое управление электроприводом в сельском хозяйстве / А.М. Басов, А.Т. Шаповалов, С.А. Кожевников. ? М.: Колос, 1972.-344с.

3 Кондратенков Н.И. и др. Методические указания и задания к курсовой работе по электроприводу. Варианты задач / Н.И. Кондратенков, В.И. Антони, Л.Н. Зеленова. ? Челябинск,1994-91с.

4 Фоменков А.П. Электропривод сельскохозяйственных машин, агрегатов и поточных линий. М.: Колос, 1984.-288с.

5 Электродвигатели для кратковременных режимов работы с высотой оси вращения 112…132 мм. Каталог 01.40.56-84. М.: Информэлектро, 1985.-3 с.

6 Двигатели переменного тока мощностью от 0,06 до 100 кВт единых серий. Сводный каталог \ Информэлектро. М.: Информэлектро, 1993.-68 с.

7 Кожевников С.А.. Кондратенков Н.И. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. Выбор машин, электроприводов, пусковой и защитной аппаратуры. ? Челябинск, 1990.-31с.

8 Пускатели электромагнитные серии ПМЛ. Каталог 07.14.01-86. М.: Информэлектро,1986.-23 с.

Размещено на Allbest.ru