Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Оросительная установка

Введение.

Современная автоматизация производства невозможна без использования электрических двигателей и средств управления ими или, точнее, без применения электрического привода. Использование автоматизированного и автоматического электропривода позволяет повышать производительность труда.

Практически все предприятия в своем производстве имеют хотя бы небольшие и незначительные электропривода, предназначенные для решения различных задач (начиная от подъема некоторого груза или системы вентиляции, заканчивая большим производством, в котором связаны множество компонентов).

Современные предприятия представляют собой промышленные комплексы с большим потреблением электрической энергии. Следовательно, рациональное использование электроэнергии может быть обеспечено только при правильном выборе электрооборудования и грамотной его эксплуатации.

Каждый из электроприводов требует тщательный подход для определения электродвигателя, который обеспечит требуемые особенности, аппаратуры защиты и управления. При этом необходимо рассчитать и выбрать электродвигатель, подобрать аппаратуру защиты и управления, рассчитать и выбрать провода и кабеля.

1. Расчет мощности и выбор двигателя

Определение режима работы электродвигателя по нагрузочной диаграмме (рис. 1)

Выбор мощности электродвигателей М3 производим по режиму S3 - Повторно-кратковременный режим работы(S₃) – это режим работы двигателя, при котором кратковременные периоды t_раб (рабочие периоды с неизменной нагрузкой чередуются с периодами отключения t₀ (паузами)), при чем как рабочие периоды, так и паузы не на столько длительны, чтобы превышение температуры τ всех частей двигателя могло достигнуть установившихся значений τ_уст за время одного цикла.

1.2 Расчет эквивалентной мощности электродвигателя перемещения поливочного устройства поперек гряд М3.

Для выбора мощности двигателя выполняем расчёт по методу эквивалентной мощности. Для определения эквивалентной мощности разбиваем нагрузочную диаграмму на участки.

Рисунок 2- Нагрузочная диаграмма электропривода

Эквивалентную мощность определяют по графику нагрузочной диаграммы (рис. 1) , после его разбиения на участки времени и определяют по формуле:

(1)

где t_n – время работы двигателя, мин;

Р_n– эквивалентная мощность за период работы двигателя, кВт;

По нагрузочной диаграмме определяем:

1. мощность двигателя , кВт

Р₁=4,4

Р₂=4,4

Р₃=4,4

Р₄=4,4

время непосредственной работы двигателя, мин:

t₀=7,2

t₁=0,7

t₂=0,7

t₃=0,7

t₄=0,7

1.3 Предварительный выбор электродвигателя

По данным расчётам выбираем электродвигатель М3 для привода перемещения поливочного устройства поперек гряд 4А100S4У3

Этот электродвигатель подставляет собой двигатель серии –4A, асинхронный c короткозамкнутым ротором , исполнение по степени защите – IP44 ( закрытое исполнение ) , станина и щиты стальные, высота оси вращения –100, условная длина станины по МЭК – S , длина сердечника статора стандартна , число полюсов – 4 , климатическое исполнение – У (для умеренного климата) , категория размещения по ГОСТ 15150-69 (3) .

Степень защиты характеризует защищенность находящихся под оболочкой частей двигателя от попадания твердых посторонних тел и воды, а так же защиту обслуживающего персонала от соприкосновения с токоведущими, и вращающимися частями, находящимися внутри оболочки двигателя.

Со степенью защиты IP44, соответствующей защите от возможности соприкосновения инструмента, проволоки или других подобных предметов, толщина которых превышает 1мм, с токоведущими или движущимися частями внутри машины; так же защите от водяных брызг любого направления, попадающих на оболочку.

Способ охлаждения двигателя со степенью защиты IP44 – IC0141, обдуваемый наружным вентилятором, расположенным на валу машины.

Категория места размещения двигателя при эксплуатации, закрытые помещения с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий, где колебания температуры и влажности воздуха, воздействие песка и пыли, солнечной радиации естественно меньше, чем на открытом воздухе. К ним относятся каменные, бетонные, деревянные и другие, не отапливаемые помещения.

Таблица 1 Основные технические данные выбранного электродвигателя

Типоразмер электродвигателей

кВт

N, об/мин

4А100S4У3

3.0

0,83

380

1500

Таблица 2 Пусковые данные электродвигателей

Типоразмер электродвигателей

Механическая характеристика

4А100S4У3

2,0

1,6

2,4

4,4

31,0

1.4 Проверка электродвигателя на перегрузочную способность

Вследствие наличия переменной нагрузки и нестабильности напряжения питания может возникнуть перегрузка электродвигателя. По выше изложенным причинам необходимо произвести проверку выбранного двигателя по условию перегрузки.

1.4.1 Проверка электродвигателя М2 привода пластинчатого транспортёра:

1) Определяем номинальный вращающий момент M _ном. , Н*м , по формуле:

; (1.2)

где - номинальная мощность двигателя (кВт),

n – частота вращения (об/мин),

- номинальное скольжение

2)Определяем максимально допустимый момент M _max.доп., Нм, по формуле:

; (1.3)

;

3)Определяем минимальный момент M _м., Нм, по формуле :

(1.4)

4)Определяем максимальный вращающий момент M _max., Нм, по формуле:

; (1.5)

Условие М_max.допМ_max выполняется, т.к. (70,47440,684) следовательно можно сделать вывод о том что двигатель по условию перегрузки выбран правильно .

5)Определяем номинальный ток электродвигателя М2 привода пластинчатого транспортёра

(1.6)

где Iн - номинальный ток электродвигателя А ;

Рном - номинальная мощность электродвигателя Вт ;

U_Н – номинальное напряжение ;

h- КПД электродвигателя % ;

6)Определяем пусковой ток электродвигателя М2 по формуле :

(1,7)

1.5. Окончательный выбор электродвигателя

В результате проведённых расчетов принимаем электродвигатель который был выбран предварительно для расчётов ,так как он удовлетворяет всем предъявленным требованиям :

4А100S4У3– электродвигатель М3 привода пластинчатого транспортёра

2. Расчёт и выбор типа электродвигателя производственной установки

2.1. Расчёт мощности и выбор электродвигателя М1 водяного насоса.

Расчет мощности электродвигателя М1 для привода водяного насоса производится по формуле :

(2.1)

где Q - подача насоса , т/ч ; Q=0,02м³/ч

Н –полный напор,м ; Н=0,20м

γ– Удельный вес перекачиваемой жидкости ; γ=9810Н/м³

k_з – коэффициэнт запаса ( k_з=1,3 )

h_п- коэффециэн полезного действия передачи (с помощью муфтовой передачи h_п=1)

По данным расчётам выбираем электродвигатель М1 для привода водяного насоса серии :

4А132М4У3

Этот электродвигатель подставляет собой двигатель серии 4, асинхронный с фазным ротором , исполнение по степени защите – IP44 ( закрытое исполнение ) , станина и щиты стальные, высота оси вращения – 132 , условная длина станины по МЭК – М длина сердечника статора стандартна , число полюсов –4, климатическое исполнение – У (для умеренного климата) , категория размещения по ГОСТ 15150-69 (3) .

Таблица 3 Основные технические данные выбранного электродвигателя М1

Типоразмер электродвигателей

Механическая характеристика

4А132М4У3

2,2

1,7

3,0

5,1

19,5

7,5

Таблица 4 Основные технические данные выбранного электродвигателя М1

Типоразмер электродвигателей

кВт

N, об/мин

4А132М4У3

11,0

87,5

0,87

380

1500

Расчет номинального тока электродвигателя М1 привода цепного горизонтального конвейера по формуле : (1,6)

Определяем пусковой ток электродвигателя М1 по формуле :(1,7)

2.2. Расчёт мощности и выбор электродвигателя М2 привода грузовой тележки для перемещения поливочного устройства вдоль гряд.

Расчет мощности электродвигателя М3 для привода грузовой тележки для перемещения поливочного устройства вдоль гряд вентилятора производится по формуле :

(2.1)

где G – сила тяжести перемещаемого груза , G=1000 H.

G - сила тяжести перемещаемого механизма, G=250 H.

f_с - коэффициент трения( k_с=0,1)

k_f - коэффициент, учитывающий трение о рельсы колес. k_f=6

h - коэффициент полезного действия предвижения, h=0,9

f_k – коэффициент трения качения , f_k=0,01.

R- радиус колеса, R=0,25м.

r- радиус шейки оси колеса, r=0,075м

v- скорось перемещения, v=0,4 м/с

По данным расчётам выбираем электродвигатель М3 грузовой тележки для перемещения поливочного устройства вдоль гряд серии :4АА63А4У3.

Этот электродвигатель подставляет собой двигатель серии 4, асинхронный , исполнение по степени защите – IP44 ( закрытое исполнение ) , станина и щиты стальные, высота оси вращения –63, условная длина станины по МЭК –А, длина сердечника статора стандартна , число полюсов – 4 , климатическое исполнение – У (для умеренного климата) , категория размещения по ГОСТ 15150-69 (3) .

Таблица 5 Основные технические данные выбранного электродвигателя М3

Типоразмер электродвигателей

Механическая характеристика

4АА63А4У3

2,0

1,5

2,2

8,0

4,0

Таблица 6 Основные технические данные выбранного электродвигателяМ4

Типоразмер электродвигателей

кВт

N, об/мин

4АА63А4У3

0,25

68,0

0,65

380

1500

Расчет номинального и пускового тока электродвигателя М3 вентилятора циркуляции воздуха по формуле : (1,6)

Определяем пусковой ток электродвигателя М3 по формуле : (1,7)

2.3 Расчет нагревательных элементов

Рассчитаем ток используемых нагревательных элементов по следующей формуле:

(11)

где Р-мощность нагревательного элемента , Вт

V-напряжение питания , В

Р_нагр=4 кВт

V_нагр=380Вт

I_нагр.э1=10 А

3.Разработка принципиальной схемы управления

электроприводами

3.1.Описание принципиальной электрической схемы

QF1 – QF3-автомат служит для зашиты схемы от токов короткого замыкания

SB1 - кнопка стоп служит для прекращения работы М1-М3 приводов

SB2 - кнопка пуск электродвигателя М1 привода .

SB3 - кнопка пуск электродвигателя М3 привода в прямом направлении .

SB4 - кнопка пуск электродвигателя М3 привода в обратном направлении .

SB5 - кнопка стоп служит для прекращения работы М3 привода

SB6 - кнопка пуск электродвигателя М2 привода в прямом направлении .

SB7 - кнопка пуск электродвигателя М2 привода обратном направлении .

SB8 - кнопка стоп служит для прекращения работы М2 привода

SK – Температурный датчик тепла

SQ1 – SQ10- путевой выключатель.

SQ9 –доступ к управлению

КМ1- магнитный пускатель двигателя М1.

КМ2-КМ3, - магнитный пускатель двигателя М2.

КМ4-КМ5 - магнитный пускатель двигателя М3.

КМ6- магнитный пускатель электронагревателя.

КМ7- магнитный пускатель электромагнита клапана.

KT1 – КТ8 реле времени

HL1 – HL9-сигнальные лампы предупредительной сигнализации оповещающие об минимальной ,нормальной или максимальной температуре воды, и оповещения о роботе двигателей.

3.2.Работа принципиальной электрической схемы

Работа принципиальной электрической схемы осуществляется следующим образом . Для начала работы необходимо включить автоматические выключатели QF1 – QF3.

Напряжение подается на катушку КL4 при условии что поливочное устройство находится в начальном положении (SQ3).

Работа начинается с получения доступа к управлению(SQ9).Если температура воды составляет от +20⁰Сдо +30⁰С, то включается магнитный пускатель КМ1, блокирует кнопку пуска(SB2) и включается М1.Если температура ниже 20⁰С то срабатывает KL1,включается электронагреватель, и греет воду до температуры 30⁰С срабатывает KL2, после чего отключается электронагреватель.

После включения КМ1, включается КТ1. Через Δt₁ подается напряжение на КМ2. Включается КМ2(двигатель М2 в прямом направлении) и включает КМ7(электромагнит клапана). КМ7 и КМ2 отключается при срабатывании SQ2(конец гряды1). Через Δt₂ подается напряжение на КМ4. Включается КМ4(двигатель М3 в прямом направлении).КМ4 отключается при срабатывании SQ3(конец гряды 1,поперек). Через Δt₃ подается напряжение на КМ3. Включается КМ3(двигатель М2 в обратном направлении) и включает КМ7(электромагнит клапана). КМ7 и КМ3 отключается при срабатывании SQ4 (конец гряды 2). Через Δt₄ подается напряжение на КМ4. Включается КМ4(двигатель М3 в прямом направлении).КМ4 отключается при срабатывании SQ5 (конец гряды 2,поперек). Через Δt₅ подается напряжение на КМ2. Включается КМ2(двигатель М2 в прямом направлении) и включает КМ7(электромагнит клапана). КМ7 и КМ2 отключается при срабатывании SQ6 (конец гряды3). Через Δt₆ подается напряжение на КМ4. Включается КМ4(двигатель М3 в прямом направлении).КМ4 отключается при срабатывании SQ7 (конец гряды3,поперек). Через Δt₇ подается напряжение на КМ3. Включается КМ3 (двигатель М2 в обратном направлении) и включает КМ7(электромагнит клапана). КМ7 и КМ3 отключается при срабатывании SQ8 (конец гряды4). Через Δt₈ подается напряжение на КМ5. Включается КМ5 (двигатель М3 в обратном направлении) и отключает КМ1.КМ5 отключается при срабатывании SQ1 (исходное положение).

4 Расчёт и обоснование выбора аппаратуры

Во многом надежность работы электропривода определяется правильностью выбора аппаратуры защиты и управления.

Правильный выбор аппаратуры позволяет надежно защитить электродвигатель в случаи возникновения аварийных режимов работы, таких как режим перегрузки, короткого замыкания.

4.1 Расчёт обоснование выбора аппаратуры управления электрическими цепями

4.1.1.Выбор магнитного пускателя

Для обеспечения дистанционного управления необходимо выбрать магнитный пускатель.

Пускатель выбираем таким образом, чтобы номинальный ток главной цепи пускателя был равен или больше длительного рабочего тока электроустановки.

При управлении электродвигателем магнитный пускатель выбираем так, чтобы наибольшая мощность пускателя Р_MAX была не меньше номинальной мощности электродвигателя.

Выбор магнитного пускателя КМ1 для электродвигателя М1 водяного насоса

Выбираем магнитный пускатели серии : ПМЛ–1110СО2А

Он представляет собой магнитный пускатель серии ПМЛ ; величена пускателя по номинальному току составляет 10 Ампер (1) ;без встроенного теплового реле , не реверсивное (1) ; со степенью защиты IP54 ,без кнопок (1); с числом контактов вспомогательной цепи , 1замыкающийся, 1 размыкающийся плюс 1 размыкающихся (0); сейсмическое исполнение (С) ; климатическое исполнение умеренное (0) ; исполнение по износостойкости (А)

Пускатели электромагнитные серии ПМЛ предназначены для дистанционного пуска непосредственным подключением к сети , реверсирования и остановки трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором , а в исполнении с трех полюсным тепловым реле РТЛ _ для защиты электродвигателей от перегрузок недопустимой продолжительности от работы при обрыве одной из фаз .

Выбор магнитного пускателя КМ2 и КМ3 для электродвигателя М2 привода грузовой тележки для перемещения поливочного устройства вдоль гряд

Выбираем магнитный пускатель серии: ПМЛ–2110СО2А

Он представляет собой магнитный пускатель серии ПМЛ ; величена пускателя по номинальному току составляет 25 Ампер (2) ; без встроенного теплового реле , не реверсивное (1) ; со степенью защиты IP54 ,без кнопок (1); с числом контактов вспомогательной цепи 1замыкающийся, 1 размыкающийся плюс 1 размыкающихся (0) ; сейсмическое исполнение (С) ; климатическое исполнение умеренное (О) ; с категорией размещения 2 ; исполнение по износостойкости (А) .

Выбор магнитного пускателя КМ4 и КМ5 для электродвигателя М3 перемещения поливочного устройства поперек гряд.

Выбираем магнитный пускатель серии: ПМЛ–1110СО2А

н представляет собой магнитный пускатель серии ПМЛ ; величина пускателя по номинальному току составляет 10 Ампер (1) ; без встроенного теплового реле , не реверсивное (1) ; со степенью защиты IP54 ,без кнопок (1); с числом контактов вспомогательной цепи 1замыкающийся, 1 размыкающийся плюс 1 размыкающихся (0) ; сейсмическое исполнение (С) ; климатическое исполнение умеренное (О) ; с категорией размещения 2 ; исполнение по износостойкости (А) .

Выбор магнитного пускателя КМ6.

Выбираем магнитный пускатель серии: ПМЛ–1110СО2А

4.1.2.Выбор промежуточного реле

Промежуточные реле применяются в схемах управления электроприводами при напряжении до 660В переменного тока частоты 50 Гц.

Для данной схемы выбираем промежуточное реле KL1, KL2 ,

cерии : РПЛ – 1-1-0О4-А

Он представляет собой промежуточное реле серии РПЛ ; с исполнением для переменного тока в цепи управления (1) ; количество замыкающих контактов 1 (1) ; количество размыкающих контактов 0 (0) ; климатическое исполнение :О и категория размещения :4 ; исполнение по коммутационной износостойкости в режиме нормальных коммутаций: А;

4.1.3.Выбор реле времени

Берем реле времени для КТ1 – KT8 серии ВЛ–40СУХЛ4.

ВЛ – реле времени ; номер серии 40 ; климатическое исполнение У (умеренный климат) ; категория размещения 4 .

Реле времени ВЛ–40 предназначено для периодического включения и отключения электрических цепей с определенными, предварительно установленными длительностями включенного (импульс) и отключенного (пауза) состояний и применяются в схемах автоматики.

Таблица 7 Технические данные реле

Род тока	Категория применения	Режим коммутаций			Диапазон длительности
Род тока	Категория применения	Напряжение	Ток вкл.	Ток откл.	импульс	пауза
переменный	АС-11	380	1,6	0,16	3…..30с	30….300с

4.1.4. Выбор путевого выключателя

Путевые выключатели предназначены для коммутации электрических цепей управления различных механизмов под воздействием управляющих упоров в определённых точках пути контролируемого объекта, рассчитанные для работы в сетях переменного и постоянного тока с различным номинальным напряжением. Изготовляются в различных климатических исполнениях и с различной степенью защиты.

Берем путевой выключатель SQ1 – SQ9 серии :

ВП63-2111111-244УХЛ3

ВП - выключатель путевой ; номер серии 63 ; номинальный ток 10 Ампер (21) ; порядок замыкания контактов прямой (1) ; количество замыкающихся контактов 1 ; количество размыкающихся контактов 1 ; вид привода: толкатель (11) ; крепление базовое (2) ; степень защиты IP44 (44) ; климатическое исполнение : У (умеренный климат) ; категория размещения 3;

4.1.6. Выбор кнопок управления

Выключатели управления серии КЕ предназначены для коммутации электрических цепей управления переменного напряжения до 660В частоты 50 и 60 Гц и постоянного напряжения до 400В.

В качестве кнопок управления SB1,SB5,SB8 применяем кнопки серии :

КЕ021У3

Серия исполнения КЕ ; исполнение управляющего элемента : толкатель грибовидный (02) ; количество контактных элементов 1 ; климатическое исполнение У (умеренный климат) ; категория размещения выключателя 3 .

Степень защиты IP40 , номинальный ток 6 Ампер .

В качестве кнопок управления SB2-SB4, SB6,SB7 применяем кнопки серии :

КЕ021У3

Серия исполнения КЕ ; исполнение управляющего элемента : толкатель цилиндрический (01) ; количество контактных элементов 1 ; климатическое исполнение У (умеренный климат) ; категория размещения выключателя 3 .

Степень защиты IP40 , номинальный ток 6 Ампер

4.2.Расчёт и обоснование выбора аппаратуры защиты

4.2.1.Выбор автоматического выключателя

Выключатели серии ВА предназначены для проведения тока в нормальном режиме, для защиты электрических цепей и электродвигателей при токах короткого замыкания, перегрузках и недопустимых снижений напряжения (нулевая защита), а также для нечастых (не более 30 в час с интервалом не менее 2 мин) включений и отключений электрической цепи.

Определение тока у ставки электромагнитного расцепителя

(4.1)

где - пусковой ток двигателя,

(1,3) - коэффициент, учитывающий условия пуска.

QF1:

QF2:

QF3

Определение тока у ставки теплового расцепителя

(4.2)

где - номинальный ток двигателя,

QF1:

QF2:

QF3:

Таблица 8 - Выключатели серии ВА

Автомат	Тип выключателя	I_н, А	U_н, В	,А	,А
QF1	А3775БР	21,95	~380	214,045	22,9
QF2	ВА1-35М1-340010	0,79	~380	0,82	5,11
QF3	ВА51-35М1-340010	6,697	~380	6,99	52,24

4.3 Выбор аппаратуры сигнализации

Аппаратура сигнализации АС14 предназначена для световой сигнализации в цепях управления электроприводом стационарных установок общего назначения на номинальное напряжение: до 660 переменного частоты 50 и 60 Гц.

Таблица 9: Аппаратура сигнализации АС14

Типоиспонение

арматуры

U_Н, В

Ном. Напряжение ламп, В

Добавочный резистор

Сопротивление, Ом

Мощность, Вт

АС14-13-41Х331-54У2

~380

110

7300

Оросительная установка 📙 Курсовая → 🆔 159012