Автоматизированный электропривод машин и аппаратов химических производств

Министерство образование и науки рф

Бийский технологический институт (филиал)

Федерального государственного бюджетного высшего профессионального образования  «Алтайский государственный технический университет  им. И.И. Ползунова»

 

 

 

 

 

 

 

Кафедра "Методов и средств измерений и автоматизации"_

 

 

Курсовой проект защищен с оценкой _____________________ Руководитель работы _________профессор д.н. каф.МСИА В.А Абанин (подпись,          должность,                      и.о. фамилия )

 

 

 

 

«Автоматизированный электропривод машин и аппаратов химических производств»

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К  КУРСОВОЙ РАБОТЕ

по дисциплине «Электротехника и промышленная электроника»

 

_________КР 240701.07.000ПЗ________

обозначение документа

 

 

 

 

 

 

Работу выполнил

студент(ка)  гр. ХТОСА-11____________________      А.И. Столярова

                                                                                        подпись,                                                          и.о.  фамилия

 

Руководитель

профессор д.н. каф. МСИА          ______________________   В.А. Абанин                                                                                           

                                                        подпись,                                          и.о.  фамилия

 

 

 

 

 

 

 

 

2013

 

Министерство образование и науки рф

Бийский технологический институт (филиал)

Федерального государственного бюджетного высшего профессионального образования  «Алтайский государственный технический университет  им. И.И. Ползунова»

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАДАНИЕ №_7____

 

НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

 

По специальности 240701 – Химическая технология органических соединений азота  

 

студенту группы ____ХТОСА-11______ Столярова Анастасия Ивановна_________________________

                                                                                    фамилия, имя, отчество

 

Тема: Автоматизированный электропривод машин и аппаратов химических производств

 

 

 

 

 

Утверждено указание по кафедре МСИА от ______________________ № _______________

 

 

Срок исполнения работы____________________________________

 

 

Задание принял к исполнению       ________            _Столярова А.И.

                                                                 подпись ,                      фамилия, имя, отчество

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

БИЙСК 2013

 

СОДЕРЖАНИЕ

ЗАДАНИЕ	4
ВВЕДЕНИЕ	5
1 ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ	6
1.1 Задачи выбора электродвигателя	6
1.2 Выбор рода тока и напряжения двигателя	7
1.3 Выбор номинальной скорости двигателя	8
1.4 Выбор конструктивного исполнения двигателя	8
1.5 Выбор двигателя по мощности	9
1.6 Расчет мощности и выбор электродвигателя для длительного режима	9
2 АВТОМАТИЗАЦИЯ ПУСКА ДВИГАТЕЛЯ	11
3 КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПУСКОВОЙ  АППАРАТУРЫ	13
3.1 Контакторы переменного тока	13
3.2 Реле	14
3.3 Автоматические выключатели	15
4 УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ  АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ	19
ЗАКЛЮЧЕНИЕ	24
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ	25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАДАНИЕ

Выбрать электродвигатель привода технологического аппарата по следующим исходным данным: нерегулируемый привод, не требующий больших пусковых моментов, при мощности <100 кВт. Вид автоматизированного пуска с реверсом и защитой По назначению привода определить тип двигателя. Выбранный двигатель работает в длительном режиме с переменной нагрузкой согласно нагрузочной диаграмме (рис. 1). Выбор двигателя осуществить по средней мощности нагрузки без проверки его по нагреву. Составить схему автоматизированного пуска двигателя. Описать конструктивные элементы двигателя и пусковой аппаратуры (реле, контактов, магнитных пускателей, автоматических выключателей).

 

 

 

Рисунок 1 – Нагрузочная диаграмма

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Асинхронная машина — это бесколлекторная машина переменного тока, у которой в установившемся режиме магнитное поле, участвующее в основном процессе преобразования энергии, и   ротор  вращаются с разными скоростями.

Наибольшее распространение получили асинхронные двигатели, причём из всех электрических двигателей они являются самыми распространёнными. Преимущества асинхронного двигателя состоят в простоте устройства, изготовления и эксплуатации, а также в большой надёжности и сравнительно низкой стоимости. Широкое применение находит трёхфазный асинхронный двигатель, изобретённый в конце 19 века М.О. Доливо-Добровольским. Используют также однофазный асинхронный двигатель. Трёхфазные двигатели применяют во всех отраслях народного хозяйства, однофазные – в основном в схемах автоматики, для привода электроинструмента, бытовых машин и т.п.

Промышленность выпускает асинхронные двигатели на рабочее напряжение от 127 В до 10 кВ, мощностью от долей ватта до нескольких тысяч киловатт. Однофазные асинхронные двигатели имеют мощность, как правило, не превышающую 0,5 кВт. Двигатели максимальной мощности изготовляются на напряжение 6-10 кВ. При частоте 50 Гц синхронная частота вращения двигателей различного типа колеблется от 500 до 3000 об/мин.

Асинхронные машины могут работать в режиме генератора. Но асинхронные генераторы как источники электрической энергии не применяются, т.к. они не имеют собственного источника возбуждения магнитного потока и могут работать параллельно с другими (синхронными) генераторами, имеющими лучшие показатели.

Асинхронные машины малой мощности используются как генераторы для измерения частоты вращения валов (тахогенераторы).

 

 

 

 

 

 

 

1 ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

1.1 Задачи выбора электродвигателя

Производительность механизма, качество выпускаемой им продукции или ход технологического процесса во многом зависят от электродвигателя. Правильный выбор типа двигателя и особенно его номинальной мощности имеют большое народнохозяйственное значение, поскольку определяют первоначальные затраты (капитальные вложения) и стоимость эксплуатационных расходов электропривода.

Отечественная электротехническая промышленность выпускает широкую номенклатуру типов электродвигателей различных диапазонов мощностей, частот вращения, конструктивного исполнения. Сведения о них имеются в специальных каталогах электродвигателей.

В каталогах приводятся номинальные данные о механической мощности двигателя, частоте вращения, напряжении, токе, к.п.д., а также о кратности (по отношению к номинальному) пускового тока, пускового и максимального моментов асинхронных двигателей. Кроме того, приводятся сведения о массогабаритных и установочных размерах электродвигателя, его конструктивном исполнении.

В задачу выбора электродвигателя входят:

• выбор рода тока и номинального напряжения;
• выбор номинальной частоты вращения;
• выбор конструктивного исполнения;
• определение номинальной мощности и выбор соответствующего ей двигателя по каталогу.

В производственных условиях не всегда требуется решать весь комплекс этих вопросов. Часть их бывает задана: род тока, напряжение, частота вращения. Основное значение при этом имеет правильное определение мощности и конструктивного типа двигателя.

      Прежде чем решать задачу выбора  электродвигателя, необходимо четко  представить себе работу механизма, для которого его подбирают: будет  ли двигатель с механизмом  работать длительно или кратковременно, с постоянной или регулируемой  скоростью, будет ли изменяться (и  как) момент сопротивления и мощность  при работе. Ответы на эти вопросы  может дать построение нагрузочных  диаграмм. Далее решают вопросы  выбора в перечисленной последовательности. [1, стр. 447]

1.2 Выбор рода тока и напряжения  двигателя

В основу этого выбора положены экономические соображения. Электродвигатели имеют высокую стоимость, так как являются сложными изделиями, в которых используются ценные электротехнические материалы, рассчитанные на длительный срок службы (20 лет). Поэтому выбор начинают с «примерки» пригодности для привода самых простых и дешевых двигателей – трехфазных асинхронных с КЗ–ротором и до самых сложных и дорогих – двигателей постоянного тока.

Составим примерную последовательность выбора типа электродвигателя в зависимости от его назначения.

Тип двигателя	Назначение
Асинхронный с КЗ–ротором нормального исполнения	Для нерегулируемого привода, не требующего больших пусковых моментов, при Р£100 кВт
Асинхронный с глубокопазным КЗ– ротором или с двойной клеткой	То же, если требуются большие пусковые моменты
Асинхронный с контактным кольцами	Частые пуски при больших пусковых моментах и небольших токах, регулирование скорости (реостатное регулирование неэкономичное)
Синхронный	Для нерегулируемого привода в длительном режиме, регулирование cos j (при Р³100 кВт СД экономичнее АД)
Постоянного тока	Регулирование скорости в широком диапазоне, обеспечение хороших пусковых качеств, перегрузочной способности

Выбор рода тока электродвигателя определяет и выбор его номинального напряжения, которое обычно берут равным напряжению источника электропитания цеха, завода, стройплощадки (чаще всего это трехфазная сеть с основным напряжением 380/220 В). Повышение или понижение напряжения для двигателей с помощью трансформаторов, применение выпрямителей для двигателей постоянного тока приводит к увеличению затрат на электрооборудование. [1, стр. 447]

1.3 Выбор номинальной скорости  двигателя

Высокая скорость электродвигателя позволяет уменьшить его габаритные размеры, массу и стоимость. Рабочие механизмы, наоборот, чаще требуют пониженных скоростей. Для согласования скоростей двигателя и механизма ставят редуктор, что удорожает электропривод. Вопрос о рациональном соотношении двигатель – редуктор решается конструктором при проектировании механизма и здесь не рассматривается. [1, стр. 448]

1.4 Выбор конструктивного исполнения  двигателя

Конструктивное исполнение современных серий электродвигателей учитывает три фактора: защиту от воздействия окружающей среды, обеспечение охлаждения и способ монтажа.

По способу защиты от воздействия окружающей среды электродвигатели изготовляют в защищенном, закрытом и взрывонепроницаемом исполнениях.

Защищенные от попадания мелких предметов и капель двигатели предназначены для работы в сухих непыльных помещениях.

Закрытые двигатели устанавливают в помещениях с повышенной влажностью, атмосферой, загрязненной пылью с металлическими включениями, парами масла или керосина.

Взрывозащищенные двигатели имеют корпус, способный выдержать взрыв газа внутри машины и исключающий при этом выброс пламени в окружающую среду. Они предназначены для работы во взрывоопасных помещениях (шахтах). На крышке коробки выводов этих двигателей отлит рельефный знак РВ – рудничный взрывобезопасный или ВЗГ – взрывобезопасный в газовой среде. Без этих знаков применение двигателей во взрывоопасных условиях запрещено. Нельзя также взамен закрытого двигателя устанавливать защищенный.

По способу охлаждения различают двигатели с естественным охлаждением, самовентиляцией внутренней или наружной и посторонним продувом (принудительное).

По способу монтажа имеются двигатели с горизонтальным расположением вала и станиной на лапах, с вертикальным расположением вала и фланцем на нижнем щите и т.д. Выбираемый двигатель должен иметь тот же способ установки, крепления и соединения с механизмом, что и заменяемый. [1, стр. 448]

1.5 Выбор двигателя по мощности

Завершающим этапом является определение номинальной мощности двигателя и выбор по ней в каталоге подходящего двигателя. Однако номинальную мощность просто определить только при длительной работе с постоянной нагрузкой, которую и принимают за номинальную. В подавляющем большинстве случаев момент, мощность и ток двигателя изменяются во времени. Нагрузочные диаграммы двигателей многих механизмов включают периоды работы и пауз. При подобной переменной