Электрический привод — это управляемая электромеханическая система, предназначенная для преобразования электрической энергии в механическую и обратно и управления этим процессом.
Современный электропривод — это совокупность множества электромашин, аппаратов и систем управления ими. Он является основным потребителем электрической энергии (до 60 %)и главным источником механической энергии в промышленности.
В настоящее время основным средством приведения в движение рабочих машин пищевых производств является электрический двигатель и соответственно основным типом привода служит электрический привод.
В области промышленности электродвигатели приводят в движение станки, грузоподъемные механизмы, компрессоры, конвейеры, экскаваторы и т.д. С объектами, приводимыми в движение электрическими машинами, мы постоянно сталкиваемся не только в сфере промышленности, но и в бытовой сфере. В нашу жизнь прочно вошли такие устройства с электроприводом, как стиральная машина, вентилятор, лифт, кондиционер, кофемолка, пылесос и т.д.
Развитие техники электропривода характеризуется постепенным приближением места, где электрическая энергия преобразуется в механическую энергию к исполнительным органам машин.
В настоящее время, как правило, каждый исполнительный орган рабочей машины приводится в движение отдельным, индивидуальным приводом. Использование индивидуального привода создает условия для автоматизации, позволяет расширить технологические возможности установок, повысить их производительность и качество управления технологическими процессами.
Целью курсовой работы является расчет требуемой мощности приводного электродвигателя ленточного конвейера, выбор типа электродвигателя, проверка выбранного электродвигателя по условиям пуска и перегрузочной способности, разработка принципиальной электрической схемы автоматического управления электродвигателем и описание ее работы, расчет и выбор аппаратуры управления, защиты, сигнализации.
1. Исходные данные к курсовой работе
Объектом курсовой работы является механизм с продолжительным режимом работы — ленточный конвейер.
Для электропривода ленточного конвейера необходимо использовать асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.
Электропривод ленточного конвейера получает питание от трехфазной сети переменного тока частотой 50 Гц, напряжением 380/220 В.
Основные этапы решения проблемы управления воздушным движением
... руководства воздушным движением получили нормативные обоснования. Значительные сдвиги во всей работе гражданского воздушного флота и в развитии диспетчерского руководства движением воздушных судов произошли после образования в 1932 году Главного управления гражданского воздушного ...
Производственное помещение, в котором установлен механизм — сухое без пыли.
Статический момент производственного механизма приведен к валу двигателя
Снижение напряжения в питающей сети для проверки выбранного двигателя на перегрузочную способность — 10%.
Электрическая схема автоматического управления электродвигателем не реверсивная.
Исходные данные для расчета мощности приводного электродвигателя приведены в таблице 1.
Таблица 1 — Исходные данные
|
Интервал времени, с |
Мощность на валу трехфазного асинхронного двигателя, кВm |
nмех, об/мин |
|||||||||
|
t1 |
t2 |
t3 |
t4 |
t5 |
Р1 |
Р2 |
Р3 |
Р4 |
Р5 |
||
|
7 |
3 |
15 |
4 |
12 |
20 |
60 |
40 |
30 |
80 |
940 |
|
2. Краткое описание работы ленточного конвейера
Ленточный конвейер — транспортирующее устройство непрерывного действия с рабочим органом в виде ленты [1].
Сегодня сложно себе представить высокопроизводительное производство без использования конвейера. Для перемещения грузов, в том числе и сыпучих, используют замкнутые ленты.
На сегодняшний день ленточный конвейер один из наиболее перспективных видов транспорта, который практически незаменим при больших грузопотоках.
Ленточный конвейер является обязательной частью любого тяжелого и легкого производства. Он используется в металлургии, для транспортировки сыпучих материалов, в пищевой промышленности, медицине и так далее.
Ленточные конвейеры классифицируются:
- по области применения общего назначения, специальные и подземные (транспортировка людей, катучие, а также передвижные);
- по форме трассы простые (с прямолинейным участком), сложные (с наклонной ломаной трассой), а также криволинейные или пространственные (изгиб в плоскости грузонесущего органа);
- по направлению движения груз подъемные и спускные;
- по углу наклона трассы горизонтальные, наклонные, крутонаклонные (угол более 22 градусов) и вертикальные.
Принцип действия и устройство во всех случаях практически одинаковые. Отличия могут заключаться в виде ленты, ее грузоподъемности и гибкости, а также мощности привода.
Основными частями ленточного конвейера являются рама, приводной барабан, натяжной барабан, ролики конвейера, транспортерная лента.
На раме закреплены ролики, по которым транспортерная лента скользит, и перемещает груз в пространстве. Для натяжения ленты служит два больших ролика, называемых барабанами. Один из них — натяжной, закреплен на подшипниковом узле и служит для регулировке натяжении ленты. Другой — приводной барабан конвейера, закреплен на противоположном конце конвейера и имеет специальный вал, который соединен с электродвигателем через редуктор. Собственно с помощью передачи вращательного движения от электродвигателя или мотор-редуктора к приводному барабану, и происходит движение ленты транспортера.
Лента — основной рабочий орган конвейера, который выполняет две основные функции: несущую и тяговую. Силой трения между лентой и приводным барабаном она приводится в действия. Причем определяющим фактором является сила трения, за счет которой движется грузонесущий и тяговый орган.
В большинстве случаев такого рода конвейер позволяет частично автоматизировать производство и сократить количество ручного труда. С учетом этого рассматриваемым транспортируемым машинам предъявляются жесткие требования. По большей части это касается прочности, производительности и взаимозаменяемости изношенной ленты. Агрегаты способны работать при диапазоне температур от -50 до +45, что обуславливается техническими характеристиками несущего органа
Главный плюс ленточного конвейера заключается в том, что с его помощью можно транспортировать грузы на очень большое расстояние. В некоторых случаях длина грузонесущего органа может достигать 3-5 километров. Никакой другой конвейер не может быть таким длинным. Обусловлено это большим весом, сложной конструкцией и, что самое главное, высокой стоимостью оборудования. В случае с ленточным конвейером нет никаких проблем.
Еще одно неоспоримое достоинство заключается в высокой производительности. Иногда скорость может достигать 6-10 м/с, при ширине ленты 2,4-3,0 метра. В этом случае производительность может превышать 20-30 тысяч тон в час. Кроме того, ленточный конвейер относится к универсальным транспортирующим линиям. Обусловлено это тем, что можно перемещать самые различные грузы.
Еще одно важное достоинство — возможность перемещения грузов в наклонном положении.
ленточный конвейер асинхронный двигатель
3 Выбор асинхронного двигателя для электропривода ленточного конвейера
3.1 Построение нагрузочной диаграммы ленточного конвейера
Нагрузочная диаграмма ленточного конвейера — это зависимость мощности нагрузки от времени , она дает наглядное представление о режиме работы механизма. Нагрузочная диаграмма служит основой для выбора приводного электродвигателя, поскольку она характеризует его нагрузку.
Время цикла:
(1)
где — время цикла, с;
- ti — время работы двигателя на i — м участке рабочего цикла, с.
Рассчитаем время цикла по формуле:
(2)
Время цикла:
На рисунке 1 представлена нагрузочная диаграмма ленточного конвейера
Рисунок 1 — Нагрузочная диаграмма вентиляционной установки
3.2 Расчет требуемой мощности и выбор приводного электродвигателя
Электродвигатель является основным элементом любого электропривода, его выбор для нового электропривода или модернизации старого является одним из ответственных этапов проектирования. По электродвигателю выбирают аппараты пуска, защиты и регулирования электропривода.
Надежная и экономичная работа электропривода возможна только при соответствии двигателя режиму, в котором он должен работать совместно с производственным механизмом.
Основным требованием при выборе электродвигателя является соответствие его мощности условиям технологического процесса. Определяющими при выборе мощности являются нагрев обмоток двигателя, а также кратковременные перегрузки.
Установка электродвигателя заниженной мощности недопустима, т.к. он будет перегреваться и выйдет из строя при сгорании изоляции обмотки статора, что приведет к простою оборудования и к дополнительным расходам по замене двигателя.
Установка электродвигателя большей мощности, чем это необходимо, по условиям привода, вызывает излишние потери энергии при работе машины, снижение КПД и коэффициента мощности, обуславливает дополнительные капитальные затраты и увеличение габаритов двигателя.
Согласно нагрузочной диаграмме ленточного конвейера режим работы двигателя продолжительный. Продолжительным режимом работы называют режим, при котором все части электродвигателя за время работы достигают установившейся температуры [2].
Время рабочего периода двигателя вычислим по формуле
(3)
Время рабочего периода:
Время рабочего периода равно времени цикла.
Мощность за рабочее время определяем методом эквивалентной мощности
(4)
где — эквивалентная мощность двигателя, ;
- мощность двигателя на i — м участке рабочего цикла, ;
- время работы двигателя, с.
По нагрузочной диаграмме производственного механизма рассчитаем эквивалентную мощность за рабочее время по формуле:
(5)
Эквивалентную мощность за рабочее время:
Определим фактическую продолжительность включения двигателя по формуле
(6)
где — фактическая продолжительность включения двигателя, %;
- время цикла, с;
- время работы двигателя, с.
Фактическая продолжительность включения двигателя:
Стандартная продолжительность включения: 15,25,40,60,100 %.
Поскольку фактическая продолжительность включения не отличается от стандартной, в пересчете мощности двигателя нет необходимости.
По электротехническому справочнику [3] выбираем асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, согласно условий: , , синхронная частота 1000 об/мин т.к. частота вращения ленточного конвейера 940 об/мин.
По вышеизложенным условиям подходит двигатель…….
При выборе конструкторского исполнения двигателя необходимо учитывать условия окружающей среды. Конструкторское исполнение двигателя выбираем защищенное со степенью защищенности т.к. помещение влажное.
Номинальные данные двигателя приведены в таблице 2.
Таблица 2 — Номинальные данные двигателя
|
Тип |
РН, кВm |
При номинальном режиме |
||||||
|
nн, об/мин |
?н,% |
cos?н |
||||||
|
Синхронная частота вращения 1000 об/мин |
||||||||
3.3 Проверка выбранного электродвигателя по условиям пуска
Момент, развиваемый двигателем при номинальной нагрузке, вычисляем по формуле
(8)
где — номинальный момент двигателя,;
- номинальная мощность двигателя, ;
- номинальная частота вращения двигателя, .
Номинальный момент двигателя:
Пусковой момент двигателя , вычисляем по формуле
(9)
где — пусковой коэффициент.
Пусковой момент двигателя:
Первый статический момент рассчитаем по формуле
(10)
где — первый статический момент,;
- первая мощность по нагрузочной диаграмме, ;
- номинальная частота производственного механизма, .
Первый статический момент:
Пуска двигателя под нагрузкой выполняется т.к. т.е. .
3.4 Проверка выбранного электродвигателя на перегрузочную способность
Механическая перегрузка, определяет способность двигателя преодолевать кратковременные перегрузки. Необходимость проверки вызвана тем, что перегрузочная способность двигателя ограничена его максимальным моментом . Если в графике нагрузки имеются пики с , возможна остановка двигателя.
В заводских электрических сетях согласно ГОСТ1309-87 допускается снижение напряжения на 10%. При снижении напряжения оборудование не должно терять работоспособность, но момент на валу асинхронного двигателя снижается пропорционально квадрату напряжения. Проверку на перегрузочную способность будем проводить с учетом возможного снижения напряжения в питающей сети.
Проверка сводится к проверке условия, что максимальный момент двигателя при снижении напряжения будет не меньше максимального момента сопротивления на валу двигателя.
Максимальный момент двигателя вычисляем по формуле
(11)
где — номинальный момент двигателя,;
- максимальный момент,;
- коэффициент перегрузки.
Максимальный момент двигателя:
Максимальный статический момент определим по формуле
(12)
где — максимальный статический момент,;
- наибольшая мощность по нагрузочной диаграмме, .
Максимальный статический момент:
Максимальный допустимый момент,, вычисляем по формуле
(13)
где 0,8 — коэффициент, учитывающий снижения напряжения питающей сети на 10%.
Максимальный допустимый момент двигателя:
По перегрузочной способности двигатель проходит т.к. т.е. , следовательно, двигатель сохраняет работоспособность при понижении напряжения в питающей сети.
Выбранный двигатель удовлетворяет требованиям электропривода по пусковому моменту и перегрузочной способности.
Кратковременный режим.
Длительность рабочего периода определим по формуле:
- По ГОСТ 189-74-74 для кратковременного режима работы принята стандартная длительность рабочего периода: 5;10;15;30;60;90 минут.
Период номинальной нагрузки двигателя не соответствует стандартному значению, поэтому произведем пересчет мощности двигателя:
- где — эквивалентная мощность двигателя, ;
- продолжительность работы с эквивалентной нагрузкой, мин;
- стандартная продолжительность работы, мин.
Мощность двигателя с учетом стандартной продолжительности работы:
По электротехническому справочнику /3/ выбираем асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором типа , согласно условию и .
При выборе конструкторского исполнения двигателя необходимо учитывать условия окружающей среды.
Конструкторское исполнение двигателя выбираем закрытое т.к. помещение влажное.
