Расчет и выбор электроприводов установки металлоуловителя

РАСЧЕТ И ВЫБОР ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ УСТАНОВКИ — МЕТАЛЛОУЛОВИТЕЛЯ.

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 и выбор типа электродвигателя производственной установки.

1.1 Расчет мощности и выбор электродвигателя привода ленточного конвейера.

М1 — электродвигатель привода ленточного транспортера асинхронный З^х-фазный к.з.р., нереверсивный.

Мощность электродвигатель для привода ленточного транспортера рассчитывается по формуле:

(2.1).

электродвигатель металлоуловитель ленточный конвейер

где Q — подача транспортера, м³/ч;

L — длина транспортера, м;

— опытный коэффициент;

K₃ — коэффициент запаса;

— КПД передачи.

Выбираем двигатель основного исполнения, т.к. у электродвигателя маленькая мощность и использование электродвигателя специального исполнения было бы не целесообразно. Номинальная частота вращения 1500 об/мин. Степень защиты IP44.

Таблица 1 — Технические и пусковые данные двигателя 4АА50А4У3.

Подставляя значения в формулу (2.2), получаем:

; (2.2).

;

; (2.3).

;

.

1.2 Расчет мощности и выбор электродвигателя привода подвижной траверсы электромагнитной плиты.

М2 — электродвигатель привода подвижной траверсы плиты, асинхронный З^х-фазный с к.з.р., реверсивный.

Мощность электродвигателя привода подвижной траверсы плиты рассчитывается по формуле:

(2,3).

где — коэффициент, учитывающий трение реборд колес о рельсы;

— максимальная масса траверсы, Н;

— коэффициент трения скольжения;

— коэффициент трения качения;

— радиус шейки оси колеса, м;

— радиус колеса, м;

— скорость перемещения, м/с.

— КПД механизма передвижения.

Выбираем двигатель основного исполнения, т.к. у электродвигателя маленькая мощность и использование электродвигателя специального исполнения было бы не целесообразно. Номинальная частота вращения 1500 об/мин. Степень защиты IP44.

Таблица 2 — Технические и пусковые данные двигателя 4АА63В4У3.

; (2.2).

; (2.3).

.

2. Разработка принципиальной схемы управления электроприводами.

Принципиальная схема управления (рисунок № 5) обеспечивает:

— дистанционное управление электроприводами;

— наличие двух режимов работы установки: 1 режим — рабочий режим (режим очистки сыпучей смеси), 2 режим — режим наладки;

— пуск привода транспортёра М1 в 1 режиме только при нахождении электромагнитной плиты (траверсы) в рабочей позиции и наличии напряжения питания на электромагнитной плите;

— возможность установки плиты в рабочее положение в случае её нахождения в каком-либо другом пространственном положении в обоих режимах;

останов привода транспортёра в 1 режиме по истечении времени? t₁ (время одного цикла очистки) после дистанционного включения оператором при первом цикле очистки;

— автоматическое включение и перемещения траверсы в зону сброса металлических деталей по истечении времени? t₁ по циклу: ход в зону сброса металла, останов в крайней точке зоны сброса в функции пути (контроль по положению) на время? t₂, возврат в рабочее положение (нахождение над конвейером) с контролем в функции пути (положения);

— повторное автоматическое включение привода М1 при выполнении условия, изложенного в пункте 3;

— автоматическое включение напряжения питания плиты при нахождении (достижении) исходного рабочего положения при работе в 1 режиме;

— автоматическое отключение напряжения питания с электромагнитной плиты при достижении траверсы крайней точки зоны сброса при работе в 1 режиме;

— возможность независимой работы электроприводов во 2 режиме со снятием действия всех электрических блокировок;

— звуковая сигнализация минимального значения величины питающего напряжения электромагнитной плиты;

— световая сигнализация включенного состояния силового электрооборудования;

— наличие соответствующих электрических защит электроприводов и схемы управления в соответствии с режимами и условиями работы электрооборудования;

наличие защит и блокировок, обеспечивающих безопасные условия работы персонала и технологического оборудования;

— предусмотреть АВР (автоматическое включение резерва) при выходе из строя основного источника питания электромагнитной плиты;

— световая и звуковая сигнализация включения АВР.

Силовая схема.

Рисунок 1 — Главные цепи электроприводов.

Рисунок 2 — Цепи управления и сигнализации Схема управления Рисунок 3 — Схема управления АВР.

3. Расчет и обоснование выбора аппаратуры.

3.1 Расчет и обоснование выбора аппаратуры управления электрическими цепями.

Выбор магнитных пускателей.

Магнитные пускатели выбираются из условия.

.

где — номинальный ток пускателя,.

— длительный рабочий ток электроустановки.

Пускатели электромагнитные серии ПМЛ предназначены для дистанционного пуска непосредственным подключением к сети, остановки и реверсировании трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

Таблица 3 — Пускатели серии ПМЛ.

Выбор промежуточных реле.

Промежуточные реле серии РПЛ применяются в схемах управления электроприводами при напряжении до 660 В переменного тока частотой 50, 60 Гц:

Таблица 4 — Промежуточные реле серии РПЛ.

Выбор реле времени.

Реле времени ВЛ-40 для периодического включения и отключения электрических цепей с определенными, предварительно установленными длительностями включенного (импульс) и отключенного (пауза) состояний.

Таблица 5 — Реле времени ВЛ-40.

Выбор выключателей путевых.

Выключатели путевые серии ВП63 предназначены для коммутации электрических цепей управления переменного тока частоты 50 и 60 Гц напряжением до 380 В и постоянного тока напряжением до 220 В под воздействием управляющих упоров (кулачков) в определённых точках пути контролируемого объекта.

Таблица 6 — Выключатели путевые серии ВП63.

Выбор кнопок управления.

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

Таблица 7 — Выключатели кнопочные серии КЕ.

3.2 Расчет и обоснование выбора аппаратуры защиты.

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 уставки электромагнитного расцепителя.

(4.1).

где — пусковой ток двигателя,.

(1,5−1,8) — коэффициент, учитывающий условия пуска. Меньший берём, если нормальные условия пуска, больший, если тяжёлые условия пуска.

QF1:

QF2:

QF3:

Определение тока уставки теплового расцепителя.

(4.2).

где — номинальный ток двигателя,.

— коэффициент, учитывающий температурные условия работы электродвигателя (предполагается, что установка будет работать при).

(4.3).

QF1:

QF2:

QF3:

Таблица 8 — Выключатели серии ВА.

Выбор предохранителей.

Предохранители предназначены для защиты от коротких замыканий.

.

где — номинальный ток предохранителя,.

— номинальный ток плавкой вставки.

Для защиты электроприёмников или участков электросети, которые имеют небольшие пусковые токи, за расчётные токи плавких вставок принимают номинальные токи этих электроприёмников или расчётные токи элекетросети .

Для предохранителей FU1, FU2, FU3, FU4, FU7:

(4.4).

По формуле (4.4):

FU1: FU11:

FU2: FU12:

FU3: FU13:

FU4: FU14:

FU5: FU15:

FU6: FU16:

FU7: FU17:

FU8: FU18:

FU9: FU19:

FU10:

Таблица 9 — Характеристики предохранителей.

Выбираем предохранитель (FU) для защиты цепи управления электропривода. Для выбора плавкой вставки предохранителя необходимо рассчитать номинальный ток, потребляемый схемой управления, который равен сумме токов, потребляемых каждым элементом схемы:

(4.6).

где I_потр.л. — ток потребляемый одной лампой сигнализации Составим таблицу потребителей (реле) цепи управления при номинальном напряжении ~220 В.

Таблица 10 — Потребители тока цепи управления.

Максимальный ток цепи управления:

Расчет тока плавкой вставки предохранителя:

(4.7).

Таблица 11 — Характеристика предохранителя FU9.

3.5 Расчет и обоснование выбора проводов и кабелей.

Для силовой схемы:

При номинальном токе двигателя 8.5 А, по условию плотности тока для меди, 7 А на 1 мм² выбираем кабель с сечением 5 мм².

Тип кабеля КГ 310+11.5. 4 жилы: 3 по 10 мм² основные и 1 по 1.5 мм² на зануление.

Выбираем кабель четырехжильный с алюминиевой жилой с ПВХ изоляцией исходя из плотности тока 5 А/мм² и номинальных токов двигателя 1.2 А, 0.56 А:

Для управляющей схемы:

С учетом плотности тока для алюминия 5 А/мм² и током управляющей цепи получаем сечение 0.18 мм^2. Т.к. сечение мало, то выбираем провод ПВ11мм², исходя из механической прочности.

4. Логическая схема управления электроприводом производственной установки.

Рисунок 4 — Логическая схема управления.

Рисунок 5 — Логическая схема управления элнктромагнитной плитой.

Рисунок 6 — Логическая схема включения АВР.

5. Расчет объема памяти и обоснование выбора модели универсального логического модуля..

В логической схеме используются блоки:

1 Задержка включения (2 шт.).

2 Реле с самоудержанием (5 шт.).

Остальные элементы логической схемы памяти не занимают и поэтому они не участвуют в расчете объема памяти.

Таблица 12 — Объемы памяти для блоков LOGO.

Для данной схемы использование памяти получается:

1 PAR -2;

2 RAM — 7;

3 Timer — 2;

4 Rem — 0.

В логической схеме используются блоки:

Реле с самоудержанием (2 шт.).

Остальные элементы логической схемы памяти не занимают и поэтому они не участвуют в расчете объема памяти.

Таблица 13 — Объемы памяти для блоков LOGO.

Для данной схемы использование памяти получается:

1 PAR -0;

2 RAM — 2;

3 Timer — 0;

4 Rem — 0.

В логической схеме используются блоки:

Реле с самоудержанием (3 шт.).

Остальные элементы логической схемы памяти не занимают и поэтому они не участвуют в расчете объема памяти.

Таблица 14 — Объемы памяти для блоков LOGO.

Для данной схемы использование памяти получается:

1 PAR -0;

2 RAM — 3;

3 Timer — 0;

4 Rem — 0.

Из подсчета объема памяти логического модуля и исходя из логической схемы можно выбрать блок LOGO! удлиненной модели.

Для подключения схемы управления установкой выбираем модуль LOGO! 230RCL, он имеет 12 дискретных входов и 8 дискретных выходов с используемым напряжением 230 (В). Питается напряжением 230 (В).

Универсальные логические модули LOGO! являются компактными функционально законченными изделиями, предназначенных для решения простых задач автоматизации с логической обработкой информации.

5.1 Разработка принципиальной схемы подключения аппаратуры управления, защиты к логическому модулю LOGO.

Рисунок № 7 — Схема подключения к LOGO! 230RCL.

Рисунок № 8 - Схема подключения к LOGO! 230RCL.

Рисунок № 9 - Схема подключения к LOGO! 230RCL.

Заключение.

В данной курсовой работе рассчитаны и выбраны электродвигатели.

Осуществлен выбор аппаратуры по напряжению, энергетическим характеристикам.

Согласно функциональным возможностям, была разработана схема управления электроприводами установки-металлоуовителя, подобрана аппаратура защиты и управления. Найдено сечение проводов обеспечивающих питание приводов и системы управления.

Список использованных источников.

1 Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник / А. Э. Кравчик, М. М. Шлаф, В. И. Афонин, Е. А. Соболенская. — М.: Энергоиздат, 1982. — 504 с.

2 Большам Я. М. Справочник по проектированию электропривода силовых и осветительных установок. — М.: Энергия, 1975. — 728 стр.

3 Васин В. М. Электрический привод: Учеб. пособие для техникумов. — М.: Высш. шк., 1984. — 231 с.

4 Алиев И. И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию: Учеб. Пособие для вузов. — 2-изд., доп. — М.: Высш. шк., 2000. — 255 с., ил.

5 Москаленко В. В. Электрический привод: Учеб. для электротехн. спец. техн. — М.: Высш. шк., 1991. — 430 с.

6 Справочник электрика деревообрабатывающего предприятия / А. А. Пижурин, М. В. Алексин, В. А. Яковенко — М.: МГУЛ, 2002. — 340 с.

7 Техника чтения схем автоматического управления и технологического контроля / Клюев А. С., Глазов Б. В., Миндин М. Б. — М.: Энергоиздат, 1983, 376 с.

8 Чиликин М. Г., Сандлер А. С. Общий курс электропривода: Учебник для вузов. — М.: Энергоиздат, 1981. — 576 с.

9 Чунихин А. А. Электрические аппараты: Учеб. для вузов. — М.: Энергоатомиздат, 1988. — 720 с.