Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «системы управления электроприводами» Составил преподаватель Бобков А. И

Вид материала

Методические указания

Содержание Примерное содержание проекта Технологическая часть Выбор системы управления Описание работы схемы управления Техника безопасности и мероприятия по охране труда при монтаже (эксплуатации) электрооборудования Приложение 1. спецификация на проектируемое электро-оборудование Достоинствами постоянного тока для кранов является 3. Технологический процесс 4. Выбор схемы управления. 5. Расчет и выбор электродвигателей. 6. Расчет и выбор пускорегулирующих резисторов 6.2. Метод стандартных процентных разбивок. 6.3. Конструкция ящиков резисторов. 6.4. Выбор стандартных ящиков резисторов, применяемых в крановом электроприводе. 6.4.2. Порядок расчета и выбора резисторов. Расчет рекомендуется вести в следующей последовательности Результаты расчета и выбора пускорегулирующих 7. Расчет и выбор кабелей, проводов, троллеев. Рис. 9 Схема подвода крановой сети для крана. Технические данные электрических двигателей крана ... Полное содержание

Подобный материал:

• Методические указания к выполнению курсового проекта Красноярск 2002, 2057.27kb.
• Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Экономика отрасли», 183.99kb.
• Методические указания к выполнению курсового проекта по учебной дисциплине "Управленческого, 430.87kb.
• Методические указания по выполнению курсового проекта Тема курсового проекта, 265.09kb.
• Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине, 475.23kb.
• Методические указания по выполнению курсового проекта по курсу Экономика предприятия, 338.42kb.
• Методические указания к выполнению курсового проекта, 167.44kb.
• Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Защита в чс» для, 446.12kb.
• Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Технология машиностроения», 629.41kb.
• Методические указания, контрольные задания и указания на курсовой проект по дисциплине, 410.04kb.

УКРАИНА. МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

АВТОНОМНОЙ РЕСПУБЛИКИ КРЫМ

КРЫМСКОЕ ВЫСШЕЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ

«ФЕОДОСИЙСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ»


МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ»


Составил преподаватель Бобков А.И.


Председатель комиссии

электротехнических дисциплин

Петовраджи М.Н. ___________

Протокол №__ от ___________


ФЕОДОСИЯ

2006

ЗАДАЧИ ПРОЕКТА


Курсовой проект является самостоятельной работой студента, завершающей изучение дисциплины «Системы управления электроприводами».

Курсовое проектирование проводится после изучения дисциплин, сведения из которых необходимы для работы над данным проектом.

Работа над проектом способствует систематизации, закреплению и обобщению знаний, полученных студентом за время изучения дисциплины, а также применению этих знаний для комплексного решении вопросов, связанных с проектированием и эксплуатацией электроустановок.

В процессе работы над проектом студенты обучаются пользованию различной справочной литературой, Государственными стандартами (ГОСТ), правилами устройства электроустановок (ПУЭ), Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей и Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭ и ПТБ), приобретают навыки выполнения различных расчётов, графических работ, составления пояснительной записки.

Работа над курсовым проектом подготавливает студентов к выполнению более сложного этапа учебного процесса, представляющего, одну из основных форм связи обучения с производством - дипломному проектированию.


^ ПРИМЕРНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ПРОЕКТА


ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ
   
   1. ВЫБОР СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
      
   2. ВЫБОР РОДА ТОКА И ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ
      
2. ^ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
   

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС И РОЛЬ ПРОЕКТИРУЕМОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

3. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ
   
   1. РАСЧЁТ МОЩНОСТИ И ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
      
   2. ^ ВЫБОР СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
      
   3. РАЗРАБОТКА СХЕМ СИЛОВЫХ И ОПЕРАТИВНЫХ ЦЕПЕЙ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ КРАНА
      
   4. РАСЧЁТ И ВЫБОР АППАРАТОВ УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ
      
   5. ^ ОПИСАНИЕ РАБОТЫ СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
      
4. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
   

РАСЧЁТ ТОКОВЕДУЩИХ УСТРОЙСТВ

5. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ
   

^ ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОХРАНЕ ТРУДА ПРИ МОНТАЖЕ (ЭКСПЛУАТАЦИИ) ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

6. КРАТКИЙ ВЫВОД
   

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


^ ПРИЛОЖЕНИЕ 1. СПЕЦИФИКАЦИЯ НА ПРОЕКТИРУЕМОЕ ЭЛЕКТРО-ОБОРУДОВАНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ НА ОДНОМ ЛИСТЕ ФОРМАТА А1


ВВЕДЕНИЕ


Осветить:

- на каком заводе, в каком цехе и на каком участке установлен кран;

- описать устройство крана, обратив внимание на следующее:

1. Какое грузозахватное устройство используется на кране и его грузоподъёмность.
   
2. Что представляют собой пролетные балки (коробчатого сечения, двутавровые).
   

3. Сколько ведущих и ведомых колёс закреплено на концевых балках, с какой стороны.

4.Какая кинематическая схема применена на приводе механизма движения моста, центральный привод или раздельный.

5. Устройство тележки - размеры ее, число колес, из них при- водных, холостых.

6. Где расположены: защитная панель, магнитные контроллеры, управление механизмами, сборки пускорегулирующих резисторов.

7.0харектиризовать кабину крановщика - открытого или закры­того типа, крепится на мосту или тележке.

8. С какой стороны моста расположены главные троллеи и как предусмотрено их обслуживание.

9. Как расположены вспомогательные троллеи на мосту, сколько их, во сколько рядов, по сколько штук в ряду, одного сечения или разного, как обслуживаются.

10. Какие типы тормозов предусмотрены на механизмах, крана какой они имеют привод - электромагнитный /постоянного или переменного тока/, электрогидравлический.

11.Какие конечные выключатели установлены на механизмах крана рычажные или вращающиеся.

12. Как выполнены электрические проводки на кране.
    

13.Перечислить механизмы крана


2. Выбор рода тока и величины напряжения

Электрооборудование кранов может быть выполнено как на пере­менном, так и на постоянном токе.

Достоинствами переменного тока является:

1. Меньшая стоимость асинхронных двигателей по сравнению с
   двигателями постоянного тока.
   
2. Простота обслуживания и ремонт асинхронных двигателей. Если эксплуатационные затраты для асинхронного двигателя с коротко-
   замкнутым ротором принять за I, то для двигателей с фазным ротором
   эти затраты составят 5, а для двигателей постоянного тока -10.
   

3. Отсутствие необходимости в преобразователях переменного тока в постоянный, что также удешевляет электрооборудование.

Недостатками переменного тока является:

1. Нeвозможность простыми способами получения жестких характе­ристик при подъеме и особенно при спуске груза на малых скоростях, т.к. невозможно предсказать, какую скорость будет иметь двигатель на каждом из положений контроллера, при подъеме и опускании разных по весу грузов.

2. Практическая независимость скорости АД, работающего на естественной характеристике, от величины поднимаемого груза (механи­ческая характеристика – жесткая). В результате время подъема грузо­захватного устройства (холостой ход для механизма подъема) такое же, как и время подъема груза.

3. Электроаппаратура с катушками на переменном токе и тормоз­ные электромагниты переменного тока работают менее надежно, чем на постоянном токе (катушки при частных отключениях перегреваются из-за больших токов включения, при витковом замыкании хотя бы одно­го витка катушки перегревается и выходит из строя; при недовключении тормоза или аппарата катушка потребляет большой ток и перегревается).

4. Электрооборудование на переменном токе чаще выходит из строя в результате однофазных замыканий на землю, т.к. в системе с глухозаземленной нейтралью каждое такое замыкание сопровождается выгоранием места замыкания и немедленным выходом из строя электро­оборудования.

На постоянном токе этого нет и краны с замыканием одного полюса на землю могут некоторое время работать, представляя электрикам время для поисков места замыкания на землю. Опасным на постоянном токе, с точки зрения выгорания, является лишь одновременное замыкание на землю обоих полюсов.


^ Достоинствами постоянного тока для кранов является:

1. Возможность получения жестких механических характеристик на спуск, что важно в тех случаях, когда требуется высокая точность работы (при монтаже оборудования, при работе с жидким металлом и т.д.).

2. За счет мягких механических характеристик двигателей посто­янного тока последовательного возбуждения кран поднимает пустое грузозахватное устройство быстрее, чем груз, за счет чего повышается производительность крана.

3. На нулевом положении контроллера двигатель подъема обычно включен по схеме динамического торможения с самовозбуждением. Эго может оказаться весьма полезным при выходе из строя механического тормоза на механизме подъема. В этом случае двигатель медленно опус­кает груз (на переменном токе груз падает, ничем не задерживаемый). Машинист имеет возможность периодически поднимая груз, а затем, ставя командоконтролер в нулевое положение, когда груз медленно опус­кается переехать мостом и тележкой и опустить груз в безопасном месте.

4. Электроаппаратура с катушками постоянного тока работает бо­лее надежно.

5. Для питания кранов требуется два троллея, а не три как на пере­менной токе.

Однако, при всех преимуществах постоянного тока решающими соображениями является экономичность и простота обслуживания при применении переменного тока. Поэтому во всех случаях, когда можно применить переменный ток (особенно в новых цехах, когда не встает вопрос о большой реконструкции следует его применение).

Частично недостатки переменного тока устранены с появлением контакторов, у которых главные контакты работают в цепи переменного тока, а катушки выполнены на постоянном токе.

В настоящее время постоянному току отдается предпочтение толь­ко при работе кранов с жидким и горячим металлом. Кроме того, постоянный ток применяется на старых металлургических заводах, где в пролете работает ряд кранов на постоянном токе и замена ЭО постоянного тока ЭО переменного тока лишь на одном из них создает значительные технические и организационные трудности (появление кроме троллеев постоянного тока, дополнительных троллеев переменного тока; постепенное наращивание мощности переменного тока по мере замены кранов, что требует реконструкции подстанции, одновременно с этим постепенное снижение загрузки преобразователей постоянного тока, увеличение разновидности двигателей и электроаппаратуры, ухудшение условий технике безопасности при обслуживании и ремонте кранов и т.п.

Таким образом, выбор рода тока должен производиться с учетом всех перечисленныхх факторов.

Выбрав род тока, необходимо выбрать величину напряжения. На переменном токе в принципе можно выбрать напряжение 660/380, 500, 380/ 220, 220/127 В. Напряжение 500 В из стандартов исключено и применяется лишь на некоторых старых заводах.

При выборе величины напряжения следует принимать в расчет следующие соображения. Чем выше напряжение, тем меньше токи потребляет двигатель при той же мощности (Р_Н=Uн Iнcos). Однако применение напряжения 660/380 В ухудшает условия техники безопасности, а также приводит к более частым пробоям изоляции, а следовательно, к снижению надежности. Кроме того, для освещения приходится применять понижающие трансформаторы.

Применение напряжения 220/127 В весьма благоприятно с точки зрения техники безопасности, но требует увеличения сечения проводов и
троллеев на кране.

В настоящее время оптимальной считается система 380/220 В так как она:

1. Позволяет использовать двигатели 380 В (при соединении звездой) и 220 В (при соединении треугольником).

2. Имеет сравнительно низкое (до 250 В) напряжение относительно «земли», что создает благоприятные условия по технике безопасности и снижает число пробоев изоляции.

3. Позволяет питать осветительную нагрузку непосредственно от силовой сети (без дополнительных трансформаторов), соединяя лампы одинаковой мощности в звезду.

4. С точки зрения проводниковой продукции является промежуточной между системой 660/380 и 220/127 В.

Поэтому, кроме особо крупных кранов с двигателями большой мощности, следует применять систему 380/220 В.

На постоянном токе решение вопроса сводится по сути дела к вы­бору напряжения между напряжениями 220 и 440 В. По соображениям аналогичным приведенным выше, обычно применяют 220 В, а для крупных кранов - 440 В.

В конце пункта необходимо четко сформулировать результат всех соображений применительно к проектируемому крану и указать какой род тока и какая величина напряжения выбраны в проекте.

^ 3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС


Указать тип крана, грузозахватное устройство, грузоподъёмность крана.

Подробно рассмотреть технологический процесс данного завода, участка и роль, которую данный кран выполняет в технологическом процессе.

• при описании технологического процесса работы следует указать режимы работы механизмов;
  
• необходимый диапазон регулирования скорости двигателей;
  
• наличие жестких механических характеристик двигателей;
  
• охарактеризовать внешнюю среду, место работы крана: преде­лы изменения температуры, запыленность, наличие агрессивных веществ;
  

^ 4. Выбор схемы управления.

Выбор системы электропривода крана определяется в значитель­ной мере требованиями к его механическим характеристикам, а эти тре­бования изменяются в зависимости от рода технологических операций, выполняемые краном.

Так, для монтажных кранов необходимы жесткие механические ха­рактеристики и большом диапазон регулирования в то время, как для магнитных кранов, транспортирующих скрап, стружки и т.п. указанные требования не играют роли.

В настоящее время для кранового привода применяются следующие системы:

1. Схемы с силовыми контроллерами.
   
2. Схемы с магнитными контроллерами.
   
3. Схемы с асинхронными двигателями с фазным ротором и тиристорным управлением в цепи роторами.
   
4. Схемы с асинхронными двигателями с фазным ротором и тиристорным управлением в цепи статора.
   

5. Системы с двигателями постоянного тока, управляемыми по сис­теме Г-Д.

6. Системы с двигателями постоянного тока, управляемыми по сис­теме ТП-Д.

Системы по п.п. 3-6 применяются сравнительно редко, в основном для специальных или экспериментальных кранов. Для большинства кра­нов, работающих в цехах, применяют системы по п.п.1 и 2.

Таким образом, необходимо выбрать для проектируемого крана схе­му либо силового, либо магнитного контроллера. Силовой контроллер требует меньше затрат на эксплуатацию, имеет небольшую массу и габа­риты.

Недостатком его является зависимость пусковых характеристик двигателя от скорости перевода рукоятки контроллера с положения на положение. При быстром переводе рукоятки могут возникнуть чрезмер­ные пусковые токи. Требовать же от машиниста перевода рукоятки с задержкой времени между положениями можно только при небольшом числе переключений в час и при небольшом числе управляемых механизмов. Другим недостатком силовых контроллеров являются довольно большие усилия, требуемые от машиниста для перевода рукоятки, что при большом числе включений в час приводит к усталости машиниста и снижению производительности труда.

Наконец силовые контроллеры могут быть применены лишь для двига­телей малой мощности:

- для асинхронных двигателей с фазным ротором без применения
реверсоров - до 30 кВт, при напряжении 380 В, с применением реверсоров
до 75 kВt при напряжении 380 В;

- для двигателей постоянного тока при напряжении 220 В до 25 кВт.
Применение магнитных контроллеров позволяет автоматизировать

процессы пуска и торможения, при этом машинист рукоятку командоконтроллера может переводить в любом направлении с любой скоростью. Усилие воздействия на контроллер меньше, чем на силовой, что также облегчает труд машиниста.

Мощность двигателей управляемых магнитными контроллерами дости­гает 150 кВт.

Недостатками магнитных контроллеров являются: большие габариты и масса, высокая первоначальная стоимость, более высокие эксплуатаци­онные расходы ввиду необходимости обслуживать большое число электро­аппаратов. Затруднен также и поиск неисправностей, который требует бо­лее высокой квалификации обслуживающего персонала. Для того, чтобы сделать выбор схемы нужно знать мощность двигателя и режим работа крана, мощность двигателя определяется расчетами, а режим работы по таблице Госгортех.надзора. (См. приложение 4-1).

Зная мощность двигателя и режим работы механизма, по таблице приложения 4-2 выбирают систему управления. После того, как определена схема управления силовой или магнитный контроллер, необходимо по ката­логам (приложения 4-3, 4-4, 4-5) выбрать конкретный тип силового или магнитного контроллера.

^ 5. Расчет и выбор электродвигателей.

Для переменного тока выбираются двигатели с фазным ротором се­рий МТF, МТ, МТН или МТМ.

Для постоянного тока двигатели последовательного возбуждения серий Д. Следует сразу же выписать технические данные трех двигате­лей: ближайшего по мощности к Ррасч., а также ближайшего меньшего и ближайшего большего двигателей, т.к. при проверке по нагреву может возникнуть необходимость произвести расчеты с этими двигателями (с меньшим - если загрузка выбранного двигателя окажется 0,8, а с большим - если выбранный двигатель не пройдет по нагреву), т.е. окажется

Мэ

> 1

Мн


^ 6. Расчет и выбор пускорегулирующих резисторов

для крановых электроприводов

6.1. Введение.

При ремонтах кранового электрооборудования, связанных с заменой двигателя двигателем другого типа, заменой магнитного или силового контроллера или заменой язища резисторов бывает необходимо произвести расчет величин сопротивлений ступеней, выбрать стандартные ящики и сос­тавить монтажную схему соединений.

Как известно, для определения величин сопротивлений ступеней су­ществуют графические, аналитические и графо-аналитические методы рас­чета. Для определения длительного тока эквивалентного по перегреву разработаны методы расчета для перемежающегося, повторно-кратковремен­ного и кратковременного ре-жимов.

Однако результаты расчетов по всем методам зависят от квалифика­ции расчетчика, тщательности выполнения графиков, наличия под рукой необходимой литературы. Кроме того, они достаточно трудоемки. Между тем, кран-механизм повышенной опасности, и ошибки здесь недопустимы. Поэтому наибольшее практическое применение нашел метод стандартных процентных разбивок. Он заключается в том, что завод изготовитель (л крановых магнитных контроллеров - Московский завод "Динамо") разрабатывает, проверяет в эксплуатации и приводит для каждой из схем величины сопротивлений ступеней, выраженные в процентах от номинального сопротивления двигателя, и эквивалентные длительные токи, выраженные в процентах от номинального тока двигателя. Расчеты по этому методу весьма просты, а результаты – надежны.

^ 6.2. Метод стандартных процентных разбивок.

Из каталога для выбранного магнитного или силового контролера
выписывают таблицу значений сопротивлений ступеней в процента (R%),
токов ступеней в процентах (I ступ %). Для основных типов контрол­леров процентные разбивки приведены в приложении 6-1.

За 100% принимают:

- для двигателей постоянного тока R_H= , Ом


где V_H - номинальное напряжение двигателя, B;

I_H - номинальный ток якоря при той стандартной продолжитель­ности включения (ПВ), для которой с фазным ротором:

_{RHP= , Ом}


где V_H - номинальное напряжение ротора двигателя, В;

I_HP - номинальный ток ротора при стандартной ПВ, для которой выбран двигатель, А.

Сопротивления ступеней в Ом определяются из соотношения:

<sub>- для двигателя постоянного тока RH -100%; RСТУП – RСТУП%;




RСТУП= *RH Ом;</sub>

- для асинхронного двигателя с фазным ротором аналогично:




_{RСТУП= *RHP Ом;}

Длительные токи ступеней, на которые должны быть выбраны ящики резисторов, определяются из аналогичных соотношений:

- для двигателей постоянного тока I_H – 100%, I_СТУП - I_СТУП %

I_СТУП= *I_H; A

- для асинхронных двигателей

I_СТУП= *I_HP; A


^ 6.3. Конструкция ящиков резисторов.

В настоящее время для крановых электроприводов применяют как правило стандартные ящики сопротивлений с использованием фехралевых элементов. Фехраль (F_e-80%, C_r-15%, AL-5%) имеют следую­щие постоянства: большое удельное сопротивление (1,18 0м*мм²/м), малый температурный коэффициент (0,00008), высокую допустимую температуру (850°С), достаточную механическую прочность.

Ящики резисторов на длительно допустимые токи от 215 до 24 А типов НФ-1 (нормализованный фехралевый) и КФ (крановый фехралевый) содержат каждый по 5 элементов (Cм. приложение 6-2).

Необходимо четко помнить разницу между элементами и ступенью сопротивления» В каждом ящике 6 элементов и 5-7 ступеней.

Элемент состоит из стального остова, на котором установлены фарфоровые сегментные держатели с желобками для наматываемой на ребро фехралевой ленты. К концам фехралевой ленты приварены мед­ные пластинки, служащие для соединения элементов между собой. Для ящиков на токи 215+124 A (4 типа) сделаны также от пайки от сере­дины элементов.

Ступени же ящиков на большие токи №№ 2тд.754.005.1+2ТД.754.001.4 представляют эквивалентное сопротивление двух половин элементов, включенных параллельно.





В этом случае сопротивление ступени в четыре раза меньше, чем сопротивление элемента.

Для ящиков №№ 2ТД.754.001.5+2ТД.754.001.14 сопротивления ступени и сопротивления элементов совпадают.




Сопротивления ступеней ящиков №№ 2 ТД.754.001.11+2ТД.754.001.14 меньше, чем сопротивление элемента (7 ступеней при 5 элементах).




Для рассмотренных ящиков характерно то, что сопротивления нельзя изменять плавно, а можно подбирать, включая последовательно, параллельно и комбинированно только те части элементов, от которых сделаны отпайки на заводе. Ящики типа ЯС100/2 содержат по 10 эле­ментов, на которых навита константановая лента или проволока (см. приложение 6.3). В этих ящиках имеется возможность набирать необхо­димую величину сопротивления точно при помощи хомутов (на проволоч­ных элементах) или специальных зажимов (на ленточных элементах).

Все ящики допускают температуру перегрева токоведущих частей 270°С над температурой окружающей среды 35°С.

Ящики обычно монтируются на стеллажах, изготовленных из сталь­ного уголка. Допускается установка один над другим до шести ящиков. Соединение между отдельными ящиками и в пределах одного ящика производятся голыми медными проводами или шинами.