|
|
7-5 вар. Электропривод водоснабжающей установки
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ИЖЕВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»
Кафедра «Автоматизированный электропривод»
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
тема: «Электропривод водоснабжающей установки»»
Вариант 7-5
КП.110800.114003.ЭП.000.ПЗ
Выполнил: _________________________Булдаков А.С.
(подпись, дата) студент 442 группы
Принял: ______________________Владыкин И.Р.
(подпись, дата)
Ижевск 2016
Содержание
Введение …………………………………………………………………….3
Технологическая и кинематическая схема …………………………..…....4
Расчет мощности и выбор двигателя по нагрузочной диаграмме .……...6
Механическаяхарактеристика электропривода……………………..….....11
Описание схемы управления и выбор ПЗА…………………………..……12
Выбор частотного преобразователя…………………………………..…….16
Подсчет стоимости выбранного комплекта оборудования…………….....17
Заключение………………………………………………………………..….18
Литература………………………………………………………………..…..19
| |
|
|
|
|
| КП.110800.114003.ЭП.000.ПЗ |
|
|
|
|
| |
Изм.
|
Лист
|
№ документа
|
Под-пись
|
Дата
| |
Разраб.
|
Булдаков А.С.
|
|
| Содержание |
Лит.
|
Лист
|
Листов
|
Проверил
|
Владыкин И.Р.
|
|
|
|
|
|
2
|
21
|
|
|
|
|
ФГБОУ ВО
Ижевская ГСХА
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
Введение
Автоматизация и электрификация сельскохозяйственного производства приводит к облегчению труда рабочих, и уничтожение существенного различия между умственным и физическим трудом, и дальнейшему повышению материального благосостояния народа.
Современный электропривод определяет собой уровень силовой электровооружённости, является главным средством автоматизации рабочих машин и механизации производственных процессов.
Рост электрификации и автоматизации, создание на этой базе более современных машин ведут к огромному повышению производительности труда.
Производство, переработка и хранение сельскохозяйственной продукции тесно связано с использованием электроприводов.
Преимущества электропривода состоит в том, что электрическая энергия легко передаётся на большие расстояния, обладают высокой экологической чистотой, что немаловажно в современных технологиях, а также может преобразовываться не только в механическую, но и в тепловую и в другие виды энергии, необходимые как в производстве, так и в быту. Электропривод отличается большим количеством конструктивных решений, функционального назначения, технических параметров и т.д. Преимущества использования электропривода могут быть реализованы лишь при правильном его выборе по различным параметрам.
|
|
|
|
|
|
КП.110800.114003..ЭП.000.ПЗ
|
Лист
3
|
|
|
|
|
|
Изм.
|
Лист
|
№
документа
|
Подпись
|
Дата
|
Описание технологической схемы
Рассмотрим схему водоснабжения представленную на рисунке 1.
Рисунок 1 – Технологическая схема водоснабжающей установки.
1 – резервуар с водой
2 – насос
3 – электродвигатель
4 – комплект измерительных приборов (К-506)
|
|
|
|
|
|
КП.110800.114003..ЭП.000.ПЗ
|
Лист
4
|
|
|
|
|
|
Изм.
|
Лист
|
№
документа
|
Подпись
|
Дата
|
5 – станция управления
6 – пульт управления
7 – бак
8 – водомерная труба
МВ и МН – манометры
ДНУ и ДВУ – датчики нижнего и верхнего уровня.
Описание схемы.
Когда вода перестает омывать датчик нижнего уровня ДНУ, расположенного в баке 7. Датчик срабатывает и подает сигнал на пульт управ ления ПУ 6. В этот же момент ПУ включает насос 2, и он начинает качать воду из резервуара 1. Когда вода достигнет датчика верхнего уровня ДВУ, то он сработает и подаст сигнал на ПУ. Тем самым ПУ отключит насос и приостановится подача воды.
Рис. 2. Кинетическая схема
|
|
|
|
|
|
КП.110800.114003..ЭП.000.ПЗ
|
Лист
5
|
|
|
|
|
|
Изм.
|
Лист
|
№
документа
|
Подпись
|
Дата
|
Расчет мощности и выбор двигателя по нагрузочной диаграмме
Нагрузка на валу электродвигателя по периодам работы, кВт
|
Пауза
|
Продолжительность работы по периодам, мин
|
1
|
2
|
2
|
1
|
3
|
1
|
2
|
Нагрузочная диаграмма
Рассчитаем эквивалентную мощность:
   = 2,1 кВт
По эквивалентной мощности вычисляем мощность двигателя:
Рдв = (1,1…1,3)*Рэкв = 1,2*2,1 = 2,52 кВт ≈ 3 кВт
Рдв = 3 кВт
|
|
|
|
|
|
КП.110800.114003..ЭП.000.ПЗ
|
Лист
6
|
|
|
|
|
|
Изм.
|
Лист
|
№
документа
|
Подпись
|
Дата
|
Выбираем двигатель по полученной мощности:
4А112МА6УЗ
Характеристики двигателя 4А112МВ8УЗ
Р, кВт
|
n, об/мин
|
Ток при 380В, А
|
Ŋ, %
|
Iп/Iн, А
|
Мп/Мн
|
Ммах/ Мн
|
Ммин/ Мн
|
cosφ
|
m, кг
|
J, кг*м²
|
Sн,%
|
3
|
1000
|
-
|
81
|
6
|
2
|
2,2
|
1,6
|
0,76
|
29
|
0,013
|
5,5
|
Данные взяты с сайта: http:// ОНЛАЙН ЭЛЕКТРИК
  = 22,95
Класс изоляции F -  =125
Проверка выбора электродвигателя:
А) по пусковому моменту
α1*Мпуск.дв. ≥ Мтр.р.м.
где α1 = 0,7
Мпуск.дв.= μпуск * Мн = 2*30,07=60,14 Н*м
μпуск= Мпуск/Мн = 2
Мн= Рн/ ωн = 3000/99,75 = 30,07 Н*м
Ртр = 1 кВт
Мтр.р.м= Ртр/ ωн = 1000/99,75 = 10,02Н*м
0,7*60,14 =42,09
42,09 ≥ 10,02 - Условие выполняется.
|
|
|
|
|
|
КП.110800.114003..ЭП.000.ПЗ
|
Лист
7
|
|
|
|
|
|
Изм.
|
Лист
|
№
документа
|
Подпись
|
Дата
|
Б) по перегрузочной способности
α2*Ммакс.дв. ≥ Ммакс.р.м.
где α2 = 0,9
Ммакс.дв.= μмакс * Мн = 2,2*30,07 = 66,15 Н*м
μмакс= Ммакс/Мн = 2,2
Рмакс = 2 кВт
Ммакс.р.м.= Рмакс/ ωн = 2000/99,75 = 20,17 Н*м
0,9*66,15=59,53
59,53 ≥ 20,17 – Условие выполняется.
В) по нагреву с учетом числа включений в час
Zдоп ≥ Zфакт
Zдоп = 
 =0,5
tp = t1+t2+t3=3+1+2=6
tn=1
|
|
|
|
|
|
КП.110800.114003..ЭП.000.ПЗ
|
Лист
8
|
|
|
|
|
|
Изм.
|
Лист
|
№
документа
|
Подпись
|
Дата
|
 = J+wo²= 0,0130*99,75²=129,35
 = ½*J+wo²=1/2*0,0130*99,75²=64,67
Zфакт= 3600/tцикл=3600/7=514,28
tцикл = t1+t2+t3+t0=3+1+2+1=7
5482,7 ≥ 514,28 – Условие выполняется.
|
|
|
|
|
|
КП.110800.114003..ЭП.000.ПЗ
|
Лист
9
|
|
|
|
|
|
Изм.
|
Лист
|
№
документа
|
Подпись
|
Дата
|
Механическая характеристика электропривода
1. ω0 = 105 рад/с
2. ωн = 99,75 рад/с; Мн = 30,07 Н*м
3. ωкр = 78,75 рад/с; Мкр = 66,15 Н*м
4. ωмин = 14,99 рад/с; Ммин = 48,11 Н*м
5. Мп = 60,14 Н*м
Мс = 34,64 Н*м
Рис.5.-Принципиальная схема управления электроприводом
Механическая характеристика электропривода водоснабжающей установки
|
|
|
|
|
|
КП.110800.114003..ЭП.000.ПЗ
|
Лист
10
|
|
|
|
|
|
Изм.
|
Лист
|
№
документа
|
Подпись
|
Дата
|
Описание схемы управления и выбор ПЗА
Схема управления водоснабжающей установки
Для повышения надежности и без перебойной работы установки, выбираем схему с логической частью станции управления. Схема позволяет производить управление установкой в ручном и автоматическом режимах. Для выбора режима предназначен переключатель SA1.
Схема автоматического управления насосным агрегатом серии САУНА со станцией управления типа ШЭП-5801-М, выпускаемая Пржевальским электротехническим заводом ВПО «Союз преобразователь» для управления насосными агрегатами с мощностью электродвигателя от 1 до 11 кВт.
Станция управления выполнена в виде шкафа, внутри которого смонтирована пусковая и защитная аппаратура (силовая и логическая части станции). Она обеспечивает ручное автоматическое и дистанционное управление (до 3 км) насосными агрегатами и защиту электродвигателя от перегрузок и токов короткого замыкания.
Схема работает следующим образом. Включая автоматический вы-
-ключатель ОF1, подадим напряжение в цепь управления. Для автоматической работы необходимо тумблер SА1 поставить в положение SАУ (автоматическое управление). Если в баке водонапорной башни нет воды, следовательно, контакты (S в) и (S н) датчиков верхнего и нижнего уровня не омываются ею, сигнал с датчика в схему не подается. Стабилитрон V12 пробивается обратным напряжением, транзистор VТ3 открывается базовым током, величина которого определяется резисторами R6. Реле KV1 включается и запитывает пускатель КМ.Электродвигатель включается в сеть, насос подает воду в водонапорный бак.
Принципиальная электрическая схема управления водоснаб. установкой
|
|
|
|
|
|
КП.110800.114003..ЭП.000.ПЗ
|
Лист
11
|
|
|
|
|
|
Изм.
|
Лист
|
№
документа
|
Подпись
|
Дата
|
Выбор аппаратов защиты электрических цепей
Выбор автоматических выключателей производится по следующим параметрам:
1 По номинальному напряжению: 
2 По номинальному току главных контактов: 
3 По номинальному току расцепителя: 
Для защиты электрических цепей электродвигателя рекомендуются расцепители типа К.
Выбираем автоматический выключатель ВА61F29-3K16NA-PH380В, исполнение УХЛ3, степень защиты при монтаже внутри шкафа управления IP20 зажимов и IP30 оболочки.
Для защиты цепей управления рекомендуются расцепители типа Z.
Выбираем автоматический выключатель ВА61F29-2Z16NA-PH380, исполнение УХЛ3, степень защиты при монтаже внутри шкафа управления IP20 зажимов и IP30 оболочки.
Устройство защиты электродвигателей типа УЗ предназначено для защиты асинхронных электродвигателей в сети переменного тока 50 и 60 Гц по напряжению до 440В, а по току – от 4 до 160А в следующих аварийных режимах: при перегрузке по току, при коротком замыкании в контролируемой цепи, при обрыве фазы и перекосе фаз, при снижении сопротивления изоляции.
Выбираем устройство защиты УЗ-10-44УХЛ3.
|
|
|
|
|
|
КП.110800.114003..ЭП.000.ПЗ
|
Лист
15
|
|
|
|
|
|
Изм.
|
Лист
|
№
документа
|
Подпись
|
Дата
|
Выбор аппаратов управления электроприводом
Аппараты управления – это кнопки, магнитные пускатели, реле промежуточные, реле счета импульсов, бесконтактные конечные выключатели, блок питания, светосигнальная арматура.
Кнопки
Ассортимент кнопок управления разнообразный. В качестве кнопок будем использовать выключатели кнопочные серии ВК43.
По электрическим параметрам выключатели кнопочные серии ВК43 удовлетворяют работе в сети до 660В переменного тока при токе 10А. Имеют высокую степень защиты - IP54, хорошее климатическое исполнение и категорию размещения – УХЛ2.
Выбираем выключатель кнопочный ВК-43-21-21110-54-УХЛ2.
Электромагнитные пускатели
Пускатели электромагнитные серии ПМЛ предназначены для дистанционного управления трехфазными асинхронными двигателями.
Выбираем пускатель электромагнитный серии ПМЛ-2501СРО3В и пускатель электромагнитный серии ПМЛ-2511CРО3В.
Реле промежуточное
Реле электромагнитное промежуточное предназначено для применения в цепях переменного тока с номинальным напряжением до 660В частоты 50 и 60 Гц и постоянного тока с номинальным напряжением до 220В. Реле выпускают с креплением на стандартную DIN-рейку размером 35мм. Климатическое исполнение и категория размещения реле УХЛ4. Степень защиты реле IP20.
Выбираем 2 реле электромагнитные промежуточные РПУ-2-3X002.
Реле счета импульсов
Реле счета импульсов предназначено для включения или отключения электрических цепей в схемах автоматического управления после приема определенного заранее установленного числа командных импульсов. Рассчитаны для использования в цепях переменного тока напряжением до 380В. Климатическое исполнение и категория размещения реле УХЛ4. Степень защиты реле IP00.
Выбираем реле счета импульсов РСИ-1.
Бесконтактные конечные выключатели
Бесконтактные выключатели типа БВК, имеют пластмассовый корпус с прорезью, внутри которого находится генератор релаксационных колебаний, залитый эпоксидной смолой. При внесении алюминиевой пластинки в прорезь выключателя генератор колебаний срывается и на выходе появляется сигнал.
|
|
|
|
|
|
КП.110800.114003..ЭП.000.ПЗ
|
Лист
16
|
|
|
|
|
|
Изм.
|
Лист
|
№
документа
|
Подпись
|
Дата
|
Выбираем 2 бесконтактных выключателя типа БВК260 климатического исполнения УХЛ4, степень защиты IP65.
Блок питания
Выбираем блок ZS на 12Вт. Стабилизированный блок питания выпускается в корпусе, приспособленном для монтажа на DIN-рейке 35 мм. Оснащен защитой выхода от короткого замыкания и перегрузки, а также предохранителем на входе, размещенном внутри корпуса.
Светосигнальная арматура
Светосигнальные лампы СКЛ применяются в электрощитах, пультах управления и сигнализации. Малое потребление тока, высокая наработка на отказ, взрывоустойчивы, пожаробезопасны, широкий угол обзора 120 градусов.
Зажимы наборные 3Н27 предназначены для присоединения, ответвления и заземления проводников в электрических цепях переменного и постоянного тока. 3Н27 полностью соответствуют требованиям международных стандартов и совместимы со всеми типами зарубежных зажимов.
3Н27 являются зажимами нового поколения, принципиально переработанными по сравнению с ранее разработанными и качественно превосходящими их по основным параметрам.
Выбираем зажимы Б3Н27-2,5М10-25Д/Д УЗ: мостиковый; номинальный ток – 10А; способ крепления провода – винт/винт; климатическое исполнение – УХЛ3; количество зажимов в блоке - 9; для установки на DIN-рейку.
|
|
|
|
|
|
КП.110800.114003..ЭП.000.ПЗ
|
Лист
17
|
|
|
|
|
|
Изм.
|
Лист
|
№
документа
|
Подпись
|
Дата
|
Выбор частотного преобразователя
ACS150-03E-08A8-4
Напряжение электродвигателя: 380
мощность электродвигателя: 30
Количество фаз : 3
|
|
|
|
|
|
КП.110800.114003..ЭП.000.ПЗ
|
Лист
18
|
|
|
|
|
|
Изм.
|
Лист
|
№
документа
|
Подпись
|
Дата
|
. Подсчет стоимости выбранного комплекта электрооборудования
Таблица 2 - Расчет стоимости
Наименования оборудования.
|
Марка,
тип
|
Количество штук.
|
Стоимость единицы.
|
Стоимость рублей.
| 1. Щит управления |
ПР11
|
1
|
3560
|
3560
|
2. тиристоры
|
Т-10-4-0,75
|
4
|
250
|
1000
|
3. Двигатель n=3000об/мин
|
9ПЭДВ 8-140
|
1
|
11250
|
11250
|
4. Автоматический выключатель.
|
АЕ2040
|
1
|
560
|
560
|
5. Магнитный пускатель
|
ПЛМ2101У3
|
1
|
523
|
523
|
6. Промежуточное реле
|
РПУ-2
|
1
|
165
|
330
|
7. Кнопки управления.
|
КМЕ4111У3
|
4
|
120
|
480
|
8. Датчик уровня
|
СУС-100
|
2
|
570
|
1880
|
9 Диоды
|
ЗП107А
|
16
|
65
|
1040
|
10 Транзисторы
|
КТ380
|
3
|
135
|
405
|
11 Трансформаторы тока
|
ТОЛ-20
|
3
|
850
|
2550
|
12 Резисторы
|
Р358
|
6
|
95
|
570
|
13 Конденсаторы
|
ТКЕ-М470
|
3
|
110
|
330
|
|
|
|
|
|
Сумма:
|
|
|
|
24478
|
|
|
|
|
|
Данные взяты с сайты http:// Электропортал.рф
|
|
|
|
|
|
КП.110800.114003..ЭП.000.ПЗ
|
Лист
19
|
|
|
|
|
|
Изм.
|
Лист
|
№
документа
|
Подпись
|
Дата
|
Заключение
В данной курсовой работе я рассмотрел электропривод
водоснабжающего стенда. Описал технологическую и кинематическую схемы установки. Выбрал частоту вращения двигателя. Произвел расчет и построил нагрузочные диаграммы и механическую характеристику рабочей машины.
Разработал принципиальную схему управления приводом. Произвел выбор аппаратуры управления и защиты. Подсчитал стоимость выбранного комплекта электрооборудования.
|
|
|
|
|
|
КП.110800.114003..ЭП.000.ПЗ
|
Лист
20
|
|
|
|
|
|
Изм.
|
Лист
|
№
документа
|
Подпись
|
Дата
|
Литература
Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003. – 208 с.
Коломиец А. П., Ерошенко Г.П., Кондратьева Н.П., Фокин В.В., Владыкин И.Р., Расторгуев В.М. и др. Устройство, ремонт и обслуживание электрооборудования в сельскохозяйственном производстве. (учебник) - М.: Издательский центр «Академия», 2003, - 368с.
Ерошенко Г.П., Коломиец А.П., Кондратьева Н.П., Таран М.А., Медведько Ю.А. - Эксплуатация электрооборудования (Допущено М-СХ РФ в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 311400 – электрификация и автоматизация с.х. ) (учебник) М.: КолосС,- 2005
Коломиец А.П., Кондратьева Н.П., Владыкин И.Р., Юран С.И. - Электропривод и электрооборудование (Допущено МСХ РФ в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 311300 – механизация с.х. ) (учебник) - М.: КолосС, 2006
Коломиец А.П., Кондратьева Н.П., Юран С.И., Владыкин И.Р. - Монтаж электрооборудования и средств автоматизации (311400 – электрификация и автоматизация с.х. ) (учебник) - М.: КолосС, 2007
Электронный каталог [Электронный ресурс] : база данных содержит сведения технические данные асинхронных двигателей переменного тока с к.з. ротором серии 4А (IP44, ICA0141). —— Режим доступа: http://principact.ru/content/view/154/108/,свободный.— Загл. с экрана.
Электронный каталог электродвигателей серии АИР [Электронный ресурс] : база данных содержит сведения технические данные асинхронных двигателей переменного тока с к.з. ротором серии АИР. —— Режим доступа: http://elektropostavka.ru/elektrodvigateli-serii-air/,свободный.— Загл. с экрана.
|
|
|
|
|
|
КП.110800.114086..ЭП.000.ПЗ
|
Лист
21
|
|
|
|
|
|
Изм.
|
Лист
|
№
документа
|
Подпись
|
Дата
| |
|
|
Скачать 380 Kb.