1 Характеристика производства и потребителей электрической

• Название: 1 Характеристика производства и потребителей электрической
• Дата: 23.06.2022
• Размер: 248.81 Kb.
• Имя файла: OSNOVA_KURSOVOGO_PROEKTA-1_1_1_1.docx
• Тип: Реферат; #612220

Содержание

Введение 4

1 Характеристика производства и потребителей электрической

энергии 5

2 Светотехнический расчет осветительной установки 6

3 Расчет электрооборудования 10

4 Выбор защитной аппаратуры 17

5 Виды электродвигателей переменного тока 18

Заключение 23

Список литературы 24



Введение

Современное общество, в частности, производственные компании постоянно стремятся улучшить и повысить показатели качества предлагаемых товаров и услуг. Если раньше активно привлекался человеческий труд, то сегодня на большинство компаний отдают предпочтение робототехнике.

Автоматизация производственных процессов и производств на предприятиях – это глобальное замещение человеческого труда разными видами машин и робототехникой, которое распространено в различных направлениях. При этом может использоваться спецоборудование — от примитивного и до сложного программно-технического комплекса.

Во всех производствах распределяют электроэнергию, так как её преобразуют в другой вид энергии. В данной курсовой работе взят автоматизированный цех.

В данном курсовом проекте требуется произвести расчёты освещения и ленточного транспортёра

Задачами являются:

1 Рассчитать освещение

2 Рассчитать механизм ленточного транспортера и выбрать двигатель.

3 Рассчитать и выбрать защитную аппаратуру.

4 Составить схему освещения автоматизированного цеха

5 Виды электродвигателей переменного тока

Электродвигатели переменного тока - электрические машины, преобразующие электрическую энергию в механическую, а также являются наиболее совершенным и распространенным видом привода машин и механизмов, преобразующих электрическую энергию в механическую.

В основе работы электродвигателей лежит процесс электромагнитной индукции, которая возникает при движении проводящей среды в магнитном поле.

В качестве проводящей среды обычно используется обмотка, состоящая из достаточно большого количества проводников, соединенных между собой надлежащим способом. Магнитное поле в электродвигателе создается либо с помощью постоянных магнитов, либо возбуждающими обмотками, которые обтекаются токами. Электродвигатели обратимы, то есть могут работать по преобразованию электрической энергии в механическую и наоборот, в режиме генератора.

Электродвигатели переменного тока делятся на синхронные и асинхронные, в зависимости от того, в каком отношении находится скорость вращения к частоте.

При изготовлении и выборе электродвигателей большое значение имеют условия их эксплуатации и климатические условия, в зависимости от которых используются разные виды электродвигателей, имеющие конструкционные особенности, делающие их пригодными для эксплуатации в различных условиях.

Двумя основными типами двигателей переменного тока являются асинхронные двигатели и синхронные двигатели.

Асинхронный двигатель – электрическая машина, работающая в двигательном режиме, которой частота вращения ротора не равна

частоте вращения магнитного поля статора и зависит также от нагрузки. Синхронный электродвигатель–это двухобмоточная электрическая машина переменного тока, одна из обмоток которой присоединена к электрической сети с постоянной частотой, а вторая — возбуждается постоянным током.

Преимущества и недостатки синхронных и асинхронных электродвигателей

Преимущества асинхронного электродвигателя

-Простая конструкция, которая обусловлена трехфазной схемой подключения и простым принципом действия.

-Низкое потребление энергии, что делает двигатель более экономичным.

-Высокая степень надежности, благодаря упрощенной конструкции.

-Возможность применения при подключении к одной фазе.

-Минимальные расходы на эксплуатацию. Все, что требуется — периодически чистить механизма от пыли и протягивать контактные соединения. При соблюдении требований производителей менять подшипники можно с периодичностью раз в 15-20 лет.

Недостатки асинхронного двигателя

-Наличие эффекта скольжения, обеспечивающего отставание вращения ротора от частоты вращения поля внутри механизма.

-Потери на тепло. Асинхронные моторы имеют свойство перегреваться, особенно при большой нагрузке. По этой причине корпус изделия делают ребристым для увеличения площади охлаждения (у СД такое применяется не на всех моделях). Дополнительно может устанавливаться вентилятор для обдува поверхности.

-Напряжение только на 220 В и выше. Из-за конструктивных особенностей такие электродвигатели не производятся для рабочего напряжения меньше 220 В.

-Небольшой КПД в момент пуска и высокая реактивность. По этой причине мотор может перегреваться уже при пуске.

-Повышенный пусковой ток — одна из главных проблем асинхронных моторов, имеющих мощность свыше 10 кВт. В момент пуска токовая нагрузка может превышать номинальную в шесть-восемь раз и длиться до 5-10 секунд. По этой причине для «асинхронников» не рекомендуется прямое подключение.

Приемущества синхронного двигателя

-Возможность работы при косинусе Фи равном единице (отношение полезной мощности к полной).

- При работе с опережающим током синхронные машины генерируют реактивную мощность, которая поступает к асинхронным моторам и уменьшает потребление «реактива» от генераторов электрических станций.

-Высокий КПД, достигающий 97-98%.

-Повышенная надежность, объясняемая большим воздушным зазором.

-Доступность регулирования перегрузочных характеристик, благодаря изменению тока, подаваемого в ротор.

-Низкая чувствительность к изменению напряжения в сети.

Недостатки синхронного двигателя

-Более сложная конструкция и, соответственно, высокая стоимость изготовления.

-Трудности с пуском, ведь для этого нужные специальные устройства: возбудитель, выпрямитель.

-Потребность в источнике постоянного тока.

-Применение только для механизмов, которым не нужно менять частоту вращения.

Последовательность работы высокотехнических линий по производству электродвигателей

1 Изготовление металлических комплектующих. Наиболее часто для данного процесса используется чугун. Для плавки чугуна применяются печи, работающие по принципу индукции. Само же литьё осуществляется в специальные песчано-глинистые формы (при этом, согласно технологии изготовления, формы должны быть сырыми).

2 Изготовление лёгких металлических составляющих. В основном, в качестве сырьевой массы для осуществления данного процесса, применяется алюминий. Литьё производится в специальные пресс-формы. Сам же процесс осуществляется с применением специальных литьевых машин, обеспечивающих литьё под давлением.

3 Получение полимерных элементов при производстве электродвигателей. Технологическая операция обеспечивается специальным оборудованием – термопластами.

4 Заготовление вала. Вал производится из металлопроката. Для получения заготовки под валовое устройство, нужно отрезать кусок изделия, установленной длины.

5 Крепёжные соединения в производстве электродвигателей. Закупается или производится отдельными цехами механической обработки. Стоит обратить внимание, что из всего крепежа дополнительную обработку проходят лишь метизы.

6 Изготовление листов статора и ротора. Происходит с применением пресса из особой стали, а именно рулонной электротехнической. Для повышения безопасности используются различные приспособления для подачи материала на пресс.

7 Обработка листов ротора. Их спрессовывают и покрывают алюминиевой обливкой.

8 Обработка листов статора. Включает в себя спрессовку и скрепление скобами.

9 Изоляция. Производится листовыми материалами.

10 Обмотка. В процессе производства электродвигателей производится как на специальном оборудовании, так и вручную.

11 Испытания сердечников. Необходимая мера перед процедурой пропитки.

12 Механическая обработка комплектующих, в производстве электродвигателей. Осуществляется подобный процесс на аппаратных станках и оборудовании с ЧПУ.

13 Сборка и обработка ротора. Осуществляется на универсальных станках.

14 Балансировка ротора.

15 Сборка.

16 Испытания.

1 Характеристика производства и потребителей электроэнергии

Автоматизированный цех (АЦ) предназначен для выпуска металлоизделий. Он является одним из цехов металлургического завода и имеет два ос­новных участка: штамповочный и высадочный.

На участках установлено штатное оборудование: кузнечно-прессовое, станочное и др.

В цехе предусмотрены помещения: для трансформаторной подстанции, агрегатная, вентиляторная, инструментальная, бытовых нужд и другие.

Цеховая трансформаторная подстанция получает электростанцию собственных нужд от главной понизительной подстанции завода по кабельной линии длиной 1 км, напряжение — 10 кВ. Расстояние от энергосистемы до главной понизительной подстанции — 4 км, ли­ния электростанцию собственных нужд — воздушная.

В перспективе от этой же трансформаторная подстанция предусмотрено электростанция собственных нужд других участков с расчетными мощностями: Р_одоп = 95 кВт, О_одоп = 130 кВАр.

На участке штамповочном требуется частое перемещение оборудования. Количество рабочих смен — 2.

По надежности и бесперебойности электростанция собственных нужд оборудование относится к 3 ка­тегории.

Грунт в районе АЦ- супесь с температурой + 22 °C.

Каркас здания смонтирован из блоков-секций длиной 6 м каждый.

Размеры цеха АхВхН = 48х30х8м.

Вспомогательные помещения двухэтажные с высотой 3,6 м.

2 Светотехнический расчет осветительной установки

Необходимо произвести расчет осветительной установки исходные данные:

A× B × H= 48х30х8м.

Е_н= 150 лк

h_p= 1 м

Ф_л=15200

Р_л=90Вт

Тип светильников: “Профи компакт 90 500 К 120”; P=86 кВт Размер: Р×В×Ш ; 105×130×44 мм

P=50-30-10%

λ= 0,77

Расчет расчетной высоты производится по формуле

h=H-h_c-h_p

где: h – расчетная высота, м;

H –высота помещения, м;

h_c – высота свеса, м;

h_p – рабочая высота, м.

h = 10-0,8 -1 = 8,2 м

Расчет расстояния между рядами

L_вр=λ×h

где: L_вр – расстояние между рядами, м;

λ – коэффициент наивыгоднейшего размещения;

h – расчетная высота, м;

L_вр=0,77×8,2=6,31 м.

Расчет расстояния от рабочей поверхности до потолка

Н_о=Н-h_p

где: Н_о – расстояния от рабочей поверхности до потолка, м;

H – высота помещения, м;

h_p – рабочая высота, м.

Н_о =10-0,8=9,2 м

Расчет числа рядов осветительной установки

n_pр=

где: n_pр – число рядов осветительной установки, шт.;

B – ширина помещения, м;

L_вр – расстояние между рядами, м.

n_pр= ; n_p=5

Расчет расстояния между светильниками по ширине и расстояние от светильника до стены (B)

L_B=

где: L_B – расстояние между светильниками по ширине, м;

L_B=

Расчет расстояния от светильника до стены по ширине

l_в=

где: l_в – расстояние от светильника до стены по ширине, м.

l_в=

Принимается L_A=6,2 м, тогда

l_A=

где: l_A – расстояние от светильника до стены по длине, м;

L_A – расстояние между светильниками по длине , м.

l_A =

Расчет количества световых приборов в ряду

N_p=

где: N_p – количество световых приборов в ряду, шт.;

А – длинна помещения, м;

L_a – расстояние между светильниками по длине , м.

N_p=

Проверка размещения на плане по “В” и “A”

B=L_B(n_p-1)+2l_B

где: В – ширина помещения, м;

L_B – расстояние между светильниками по ширине, м;

l_B – расстояние от светильника до стены по ширине, м.

B=6(8-1)+2×3=24 м

A=L_А(N_p-1)+2l_A

где: L_А – расстояние между светильниками по длине, м;

N_p – количество световых приборов в ряду, шт.;

l_A – расстояние от светильника до стены по длине , м.

A=6,8(7-1)+2×2,4=39м

Расчет общего числа световых приборов

N=N_p×n_p

где: N – общее число приборов, шт.;

N_p – количество световых приборов в ряду, шт.

N=7×5=35 шт

Ф_ЛР=

где: К_з – коэффициент запаса;

z – коэффициент минимальной освещенности;

ἠ – коэффициент использования светового потока;

N – общее количество световых приборов в осветительных установках, шт.;

S – площадь освещаемой поверхности, м²;

Ф_ЛР – расчетный поток лампы, лм;

– освещенность нормируемая, лк.

Ф_ЛР=

Расчет индекса помещения

i=

где: i – индекс помещения;

S – площадь освещаемой поверхности, м².

i=

Ф_л=13446/17928=15200 лк

Определяются фактические величины осветительных установок

Е_ф=

Р_оу=р_л×N=40×35×10^-3=8,6 кВт

В качестве осветительной установки выбран светильник: “Профи компакт 90 500 К 120”, общее количество светильников N=35, рядов n_p=5, а в каждом ряду светильников N_p=7. Мощность светильника Р_л=90Вт, Р_оу=8,6 кВт. Нормируемая освещённость соответствует с фактической освещённостью =150 лк ≤ Е_ф=152 лк

3 Расчет электрооборудования

Необходимо произвести расчет расчетной мощности асинхронного двигателя транспортера

Технические характеристики

Q= 55 т/ час

Операция: подъём

L= 70 м

B=1,2 м

v= 1,4 м/с

H=12 м

D_б= 0,4 м

I_п=30

V_c=380 В

К_з=1,23

Расчет расчетной мощности асинхронного двигателя транспортера

P_др=К_з×

где: P_др– расчетная мощность асинхронного двигателя, Вт;

К_з– коэффициент запаса, отн. ед.;

P_т–мощность транспортера, Вт;

– КПД передачи, отн. ед.

P_др=1,23× =33 кВт

Р_по=272×10^-5×55×12=18 кВт

Расчет длины транспортера

L_т=0,5×(L-π×D_б)

где: L_т– длина транспортера, м;

L– длина ленты конвейера, м;

D_б – диаметр барабана, м.

L_т=0,5×(70-3,14×0,4)=34 м

Расчет угла наклона транспортёра к горизонту

β_ф=arcsin

где: β_ф– угол наклона транспортёра к горизонту;

L_т– длина транспортера, м;

Н – высота подъёма груза, м.

β_ф=arcsin

Расчет мощности потерь ленты при движении

∆Р_л=С_т×L_гор×v_л

где: ∆Р_л – мощность потерь ленты при движении, Вт;

С_т – коэффициент трения ленты отн. ед.;

L_гор – горизонтальная проекция конвейера, м;

v_л– линейная скорость движения ленты м/с.

∆Р_л=0,048×13×1,4=0,9 кВт

Расчет мощности передвижения груза

Р_пер=15×10^-10× L_гор

где: Р_пер– мощности передвижения груза, Вт;

L_гор– горизонтальная проекция конвейера,м.

Р_пер=15×10^-10× 13=0,001 кВт

Расчет горизонтальной проекции конвейера

L_гор= L_т×соsβ

где: L_гор– горизонтальная проекция конвейера, м;

L_т – длина транспортера, м.

L_гор= 34×соs =31 м

Расчет коэффициента трения ленты об опоры

С_т=F(B, мм; вид опор)

где: С_т– коэффициент трения ленты об опоры, отн. ед.

С_т=F(1200, мм; ролики)=0,048

Расчет коэффициента дополнительных потерь

К= F(L)

где: К– коэффициент дополнительных потерь, отн. ед;

L– длина ленты конвейера, м.

К= F(70 м)=1,05

Принимается ἠ_п= 0,7 (для небольших мощностей)

Расчет синхронной скорости приводного асинхронного двигателя

n_cp=

где: n_cp– синхронная расчетная скорость асинхронного двигателя, м/с;

_л– линейная скорость движения ленты, м/с;

i_p–передаточное число применяемой передачи;

D_б –диаметр барабана, м.

n_cp= =2006 об/ мин

исходя из расчетов выбрается двигатель 5А200М4

Технические данные:

V_н=380 В

М_н=240 Нм

М_п/М_н=2,5

J= 0,27 кг×м²

I_п/I_н=6,7

Индекс МХ– I

Р_н=37 кВт

n_н=2006 об/ мин

I_н=72 А

ἠ=92 %

сos=0,85

m=245 кг

Уточняется i_п

i_пр=

где: D_б –диаметр барабана, м;

n_н– количество оборотов в минуту, об/мин;

_л– линейная скорость движения ленты, м/с.

i_пр=

Расчет пускового момента

М_п=2×М_н

где: М_п– пусковой момент, Н×м;

М_н– номинальный момент, Н×м.

М_п=2×240=480 Н×м

Расчет скольжения

S_н=1-

где: S_н– скольжение, отн. ед.;

n_н– количество оборотов в минуту по расчетам, об/мин;

n_с– количество оборотов в минуту по таблице, об/мин .

Расчет максимального момента

М_м=2,5× М_н

где: М_м– максимальный момент, Н×м;

М_н– номинальный момент, Н×м.

М_м=2,5× 240=600 Н×м

Расчет минимального момента

М_мин=1,8× М_н

где: М_мин– минимальный момент, Н×м;

М_н– номинальный момент, Н×м.

М_мин=1,8× 240=432 Н×м

Расчет S_кр

S_кр = S_н×

где: М_м– максимальный момент, Н×м;

М_н– номинальный момент, Н×м;

S_н– номинальное скольжение, отн. ед.

S_кр = 0,33× =1,5

Расчет минимального скольжения

S_мин = 1-S_н×

где: М_м– максимальный момент, Н×м;

М_н– номинальный момент, Н×м;

S_н– номинальное скольжение, отн. ед.

S_мин = 1-0,33× =2,2

Расчет механической характеристика транспортера

М_т= М_с=9550

где: М_т–механическая характеристика транспортера, Н×м;

М_с–момент скольжения, Н×м ;

Р_т– мощность транспортера, кВт;

n_н– количество оборотов в минуту по расчетам, об/мин.

М_т= М_с=9550 = 90,7 Н×м

5 Выбор защитной аппаратуры

В качестве защитной аппаратуры для освещения будет выбран автоматический выключатель.

Исходные данные осветительной установки:

Р_л=90Вт

U=220В

N_p=7
Р_р= N_p Р_л

где: Р_р - Мощность светильников в ряду, Вт;

N_p - Количество световых приборов в ряду;

Р_л - Мощность одной лампы, Вт.

Р_р= 7 90 =630Вт


:Р_р -Мощность светильников в ряду, Вт;

- Напряжение питающей сети, В;

– сила тока, А.
=2,9А

Выбирается автоматический выключатель, СВА 47-29 4.5 кА

_ном= 3А

Тип расцепления С

1р- однополюсной
В качестве защитной аппаратуры для двигателя будет выбран

автоматический выключатель.

Исходные данные двигателя:

P=37 кВт

U=380В



:P-Мощность двигателя, кВт;

-Напряжение питающей сети, В.

– сила тока, А.
=97,3А



Выбирается автоматический выключатель, IEK 3П С100А ВА 47-100 ИЭК MVA40-3-100-C

Степень защиты ip 20

3р-трёхполюсной

Тип расцепления- D

I_ном=100А

Заключение
В курсовой работе рассчитано освещение, был сделан выбор двигателя для транспортера, а так же была выбрана защитная аппаратура для освещения и электрооборудования. Рассмотрены виды двигателей, характеристика автоматизированного цеха, схема освещения.

Цели и задачи, поставленные перед написанием данной курсовой работы, были полностью достигнуты и выполнены.

Список литературы

1. 
   Киреева Э.А. Электроснабжение и электрооборудование организаций и учреждений (для бакалавров). Учебное пособие / Э.А. Киреева. - М.: КноРус, 2017.
   
2. 
   Расчет электрооборудования: Расчет и проектирование ОУ и электроустановок промышленных механизмов / В. П. Шеховцов. — М. : ФОРУМ, 2019.-С. 101-96
   
3. 
   Энергоэффективные режимы двигателей переменного тока в системах частотного управления, Поляков В.Н., Шрейнер Р.Т., 2017
   
4. 
   Комплексная автоматизация в энергосбережении, учебное пособие, Голов Р.С., Теплышев В.Ю., Шинелев А.А., 2017
   
5. 
   Светотехнический расчёт: Расчет и проектирование ОУ и электроустановок промышленных механизмов / В. П. Шеховцов. — М. : ФОРУМ, 2019.-С. 26-28
   

Интернет ресурсы:

https://elektroznatok.ru/oborudovanie/elektrodvigateli

https://uesk.org/stati/rasshifrovka-elektrodvigatelej-air/