фЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Кафедра "Методов и средств измерений и автоматизации"_

Курсовой проект защищен с оценкой

_____________________________

Руководитель

работы

^{(подпись, должность, и.о. фамилия )}

«Автоматизированный электропривод машин и аппаратов химических производств»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОЙ РАБОТЕ

по дисциплине «Электротехника и электроника»

_________КР 240701.24.000ПЗ________

^{обозначение документа}

Работу выполнил

студентка гр. ____________________

^{подпись, и.о. фамилия}

Руководитель

доцент каф. ______________________

^{подпись, и.о. фамилия}

2008

Задание

Выбрать электродвигатель привода технологического аппарата по исходным данным:

Назначение электродвигателя – для привода с регулированием скорости в широком диапазоне, обеспечивающем хорошие пусковые качества и перегрузочной способностью.

Вид автоматизированного пуска – в функции времени.

По назначению привода определить тип двигателя. 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, контакторов, магнитных пускателей, автоматических выключателей)

Таблица 1. Исходные данные

Содержание

Введение

1. Выбор рода тока и напряжения двигателя

2. Выбор номинальной скорости двигателя

3. Выбор конструктивного исполнения двигателя

4. Выбор двигателя по мощности

5. Расчёт мощности и выбор электродвигателя для длительного режима работы

6. Устройство и принцип действия двигателя постоянного тока

6.1. Электромагнитная схема

6.2. Получение постоянной э. д. с. якоря

6.3. Конструкция современной машины постоянного тока

7. Обозначение элементов и изображение схемы автоматизированного пуска двигателя

Контакт размыкающий с выдержкой времени при замыкании

8. Автоматизация пуска двигателя в функции времени

9. Электрические реле

10.Заключение

11. Литература

Введение

Производительность механизма, качественно 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 и стоимость эксплуатационных расходов электропровода.

Отечественная электротехническая промышленность выпускает широкую номенклатуру типов электродвигателей различных диапазонов мощностей, частот вращения, конструктивного использования.

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

В задачу выбора электродвигателя входит:

-выбор рода тока и номинального напряжения;

- выбор номинальной частоты вращения;

- выбор конструктивного исполнения;

-определения 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 чётко представлять 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.

1. Выбор рода тока и напряжения двигателя

В основу этого выбора положены экономические соображения. Электродвигатели имеют высокую стоимость, т.к. 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 дешёвых двигателей – трёхфазных асинхронных с КЗ - ротором и до самых сложных и дорогих – двигателей постоянного тока.

По назначению выбираем тип двигателя – постоянного тока [1, стр.448]. Выбор рода тока электродвигателя определяют и выбор его номинального напряжения, которое обычно берут равным напряжению источника электропитания цеха, завода, стройплощадки (чаще всего это трёхфазная 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.

2. Выбор номинальной скорости двигателя

Высокая скорость электродвигателя позволяет уменьшить его габаритные размеры, массу и стоимость. Для согласования скоростей двигателя и механизма ставят редуктор, что удорожает электропривод. Вопрос о рациональном соотношении двигатель – редуктор решается конструктором при проектировании механизма.

2. 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 изготавливают в защищённом, закрытом и взрывонепроницаемом исполнении.

Защищённые от попадания мелких предметов и капель двигатели предназначены для работы в сухих непыльных местах.

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

керосина.

Взрывозащищенные двигатели имеют корпус, способный выдерживать взрыв газа внутри машины и исключающий при этом выброс пламени в окружающую среду.

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

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.

2. 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 нагрузки двигатель должен условиям допустимого нагрева, обладать максимальным моментом, достаточным для преодоления возможных кратковременных перегрузок и при пуске с большой нагрузкой иметь избыточный пусковой момент для обеспечения разгона привода.

Максимальный момент, характеризующий перегрузочную способность, а так же пусковой момент определяются электромагнитными свойствами двигателя.

5. Расчёт мощности и выбор электродвигателя для длительного режима работы

Определение номинальной мощности двигателя для работы в длительном режиме с переменной нагрузкой сводится к подсчёту мощности Рс исполнительного механизма, приведённой к валу двигателя (с учётом к.п.д. передач, редукторов и т. д.). По полученной мощности Р в каталогах выбирают двигатель с номинальной мощностью РНОМ>Р_с

k=1.1―1.3 , где k - коэффициент запаса.

По [2] выбираем двигатель переменного тока марки 4ПФ132L.

Таблица 2. Справочные данные электродвигателя переменного тока марки

Электродвигатели постоянного тока часто являются исполнительными звеньями систем автоматического регулирования, а специальные генераторы используются как усилители электрических сигналов управления и как тахогенераторы – датчики частоты вращения.

Наиболее распространены машины общепромышленного применения серии П, выпускаемые как двигатели или как генераторы на мощности 0,15 – 200 кВт, частоты вращения 2870 – 550 об/мин (более мощные – тихоходные), напряжения 110 – 460 В.

При целом ряде преимуществ машины постоянного тока имеют существенный недостаток, связанный с работой так называемого щеточноколлекторного узла. При определённых неблагоприятных условиях щётки могут искрить, что снижает надёжность работы и требует надзора и ухода за машиной.

2. Устройство и принцип действия двигателя постоянного тока

1. Электромагнитная схема

В машине постоянного тока создается неподвижное магнитное поле полюсов статора, в котором вращается ротор с расположенными на нем проводниками, образующими рабочую обмотку.

Рассмотрим подробнее схему устройства машины постоянного тока. На рис. 2 показана магнитная система двухполюсной машины и картина поля в ней. Основные полюсы укреплены на внутренней поверхности полого стального цилиндра — станины, являющейся частью магнитопровода. На полюсах находятся катушки-, соединенные последовательно и образующие обмотку возбуждения. Магнитное поле создается током возбуждения I_в в катушках (реже постоянными магнитами). Цепь возбуждения — это вспомогательная цепь машины. Картина магнитного поля изображена на рис. 2 магнитными линиями.

Рис. 2. Магнитное поле машины

Магнитная система и поле машины симметричны относительно продольных осей полюсов N₀—S₀. Линии, проходящие посередине между смежными полюсами, называют поперечными магнитными осями, а их следы на поверхности якоря — геометрическими нейтралями. Ротор с рабочей обмоткой в машинах постоянного тока называют якорем. Для равномерного распределения магнитной индукции в зазоре между полюсами и якорем служат полюсные наконечники, как бы охватывающие якорь. Обмотка якоря состоит из уложенных на поверхности (в пазах) ротора «активных» проводников, соединенных в витки (секции, см. рис. 10) так, что она всегда представляет собой замкнутый контур.

Поскольку обмотка якоря вращается, соединение с ее внешней цепью осуществляется скользящим контактом с помощью неподвижных электрографитовых щеток. Цепь якоря — это главная цепь машины.

1. Получение постоянной э. д. с. якоря

Рассмотрим получение постоянного напряжения между щетками. Для этого изобразим модель якоря между двумя полюсами машины (рис. 3).