Построение нагрузочной диаграммы и определение режима работы электродвигателя

Курсовой проект

по дисциплине Релейно-контакторные системы управления и защиты

Автоматизация пуска, реверса и торможения двигателя постоянного тока параллельного возбуждения.

 

 

Исполнитель Морозов П.С.

Руководитель: доцент к.т.н. Веппер Л.В.

 

Оглавление

 

Введение

1. Построение нагрузочной диаграммы и определение режима работы электродвигателя

2. Предварительный выбор электродвигателя и проверка его по перегрузочной способности и по возможности пуска

3. Расчет пусковых и тормозных сопротивлений графоаналитическим методом

4. Составление релейно-контакторной схемы автоматизации пуска, реверса и торможения электродвигателя

5. Обоснование способа защиты электродвигателя, выбор и описание принципа действия аппаратов защиты

6. Выбор и описание принципа действия электрических аппаратов схемы управления. Разработка схемы сигнализации

7. Описание работы релейно-контакторной схемы управления и защиты

8. Спецификация на оборудование

Заключение

Литературы

 

Введение

В настоящее время при высоких темпах электрификации более 60% всей электрической энергии вырабатываемой в мире потребляется электрическим приводом.

Среди обширного числа электрических приводов различают автоматизированный и неавтоматизированный электрические привода.

Сегодня автоматизированный электрический привод является основой механизации и комплексной автоматизации производственных процессов.

Автоматизированный электропривод состоит из электродвигателя, силового преобразовательного устройства и системы управления.

Наиболее распространенной из систем управления электроприводами является релейно-контакторная система управления.

В данном курсовом проекте требуется сконструировать релейно-контакторную схему управления и защиты, посредством которой будет производится автоматизация пуска в функции времени, реверса и торможения двигателя постоянного тока независимого возбуждения.

 

Построение нагрузочной диаграммы и определение режима работы электродвигателя

 

Строим нагрузочную диаграмму механизма по численным значениям своего варианта.

Режим работы электродвигателя определяем в зависимости от фактического значения продолжительности включения в процентном отношении.

Фактическое значение продолжительности включения определяется по формуле [1, форм.(8.12)

 

(1.1)

 

где tp=t1+t2+…+tn-время работы электродвигателя;-время паузы(t0=90c).

Tp=60+80+90+60+100=390c.

ц=Tр+t0=390+90=480 c.

 

Так как рассчитанные ПВФ% превышает 80% принимаем режим работы электродвигателя продолжительный при переменной нагрузке.

 

Предварительный выбор электродвигателя и проверка его по перегрузочной способности

 

Определяем эквивалентную мощность по формуле [1,форм.(8.28)]

 

 (2.1)

 

где М1,М2,…,Мn-моменты, соответственно, на 1,2,…,n участках, Н*м;

t1,t2,…tn-продолжительность на 1,2,…,n участков, с;

Так как ранее найденное фактическое значение продолжительности включения ПВф% нет в стандартном ряде ПВ(15,25,40 и 60%), то пересчёт ведём на 100%

Рассчитаем эквивалентную мощность.

 

 

Рассчитаем реальную мощность:

 

 

где Рэ-эквивалентная мощность, Вт;

ПВф%-фактическое значение продолжительности включения;

ПВст%-стандартное значение продолжительности включения;

Частота вращения двигателя определяется по формуле:

 

Выбираем электродвигатель из условия Рндв>=Рст [2, табл.9]: П-100 У4 (параллельного возбуждения).

Технические данные двигателя П-100У4 сводим в таблицу 1.

 

Таблица 1.

Р2н, кВт	Iн, А	nн,об/ мин	Rв, Ом	Rя, Ом	Rдп, Ом	Jя, Кг м2	nmax,Об/мин	m, кг
42		600

 

Пуск вперед

Включаем выключатель S1. Пуск вперед происходит при нажатии кнопки SB2. При нажатии кнопки SB2 подается напряжение на катушку промежуточного реле К3-якорь притягивается и все его контакты переключаются (замыкается контакт К3.1 - происходит подача напряжения на катушку контактора КМ1, размыкается контакт К3.2 - электрическая блокировка от одновременного срабатывания двух силовых аппаратов, срабатывает контакт К3.3 - реверс, размыкается контакт К3.4-отключение аварийной сигнализации). При подаче напряжения на катушку контактора КМ1 якорь притягивается и все контакты данного контактора переключаются (замыкается контакт КМ1.1 - происходит подача напряжения на катушку промежуточного реле К1, замыкается контакт КМ1.2 - происходит шунтирование сопротивления R2 в цепи статора, замыкаются контакты КМ1.3 и КМ1.4-подается напряжение на якорь электродвигателя). Двигатель начинает разгоняться.

При подаче напряжения на катушку промежуточного реле К1 якорь притягивается и все контакты переключаются (замыкается контакт К1.1-шунтирует контакт К3.1(для самоудержания КМ1), размыкается контакт К1.2-происходит снятие напряжения с катушки реле времени КТ1, замыкается контакт К1.3-подается напряжение на Лампу №2 (сигнализирует о пуске вперед)). При снятии напряжения с катушки реле времени КТ1 происходит замыкание с выдержкой времени контакта КТ1-подается напряжение на катушку контактора КМ5. Якорь притягивается и замыкается контакт КМ5 (в силовой цепи)-шунтируется пусковое сопротивление r1 и двигатель продолжает разгоняться уже на одном пусковом сопротивлении r2. При шунтировании пускового сопротивления r1 снимается напряжение с катушки реле времени КТ2. В результате чего замыкается контакт КТ2 (в цепи управления) с выдержкой времени и происходит подача напряжения на катушку контактора КМ6. В результате чего якорь притягивается и замыкается контакт КМ6(в силовой цепи)- происходит шунтирование пускового сопротивления r2.

Пуск электродвигателя закончен.

Пуск назад

Включаем выключатель S1. Пуск назад происходит при нажатии кнопки SB3. При нажатии кнопки SB3 подается напряжение на катушку промежуточного реле К4-якорь притягивается и все его контакты переключаются (замыкается контакт К4.1 -происходит подача напряжения на катушку контактора КМ2, размыкается контакт К4.2 - электрическая блокировка от одновременного срабатывания двух силовых аппаратов, срабатывает контакт К4.3 - реверс, размыкается контакт К4.4-отключение аварийной сигнализации). При подаче напряжения на катушку контактора КМ2 якорь притягивается и все контакты данного контактора переключаются (замыкается контакт КМ2.1 - происходит подача напряжения на катушку промежуточного реле К2, замыкается контакт КМ2.2 - происходит шунтирование сопротивления R2 в цепи статора, замыкаются контакты КМ2.3 и КМ2.4-подается напряжение на якорь электродвигателя). Двигатель начинает разгоняться.

При подаче напряжения на катушку промежуточного реле К2 якорь притягивается и все контакты переключаются (замыкается контакт К2.1-шунтирует контакт К4.1(для самоудержания КМ2), размыкается контакт К2.2-происходит снятие напряжения с катушки реле времени КТ1, замыкается контакт К2.3-подается напряжение на Лампу №3 (сигнализирует о пуске назад)). При снятии напряжения с катушки реле времени КТ1 происходит замыкание с выдержкой времени контакта КТ1-подается напряжение на катушку контактора КМ5. Якорь притягивается и замыкается контакт КМ5 (в силовой цепи)-шунтируется пусковое сопротивление r1 и двигатель продолжает разгоняться уже на одном пусковом сопротивлении r2. При шунтировании пускового сопротивления r1 снимается напряжение с катушки реле времени КТ2. В результате чего замыкается контакт КТ2 (в цепи управления) с выдержкой времени и происходит подача напряжения на катушку контактора КМ6. В результате чего якорь притягивается и замыкается контакт КМ6(в силовой цепи)- происходит шунтирование пускового сопротивления r2.

Пуск электродвигателя закончен.

Реверс

Внимание! Реверс двигателя возможен только тогда, когда двигатель вышел на естественную характеристику (якорь реле напряжения КV2 притянут-замкнут контакт KV2.2).

Рассмотрим смену вращения движения, когда двигатель вращается вперед.

В данном случае реверс будет осуществляться нажатием кнопки SB3 При нажатии кнопки SB3 произойдет подача напряжения на катушку промежуточного реле К4-якорь притянется и все контакты переключатся (замыкается контакт К4.1-происходит подача напряжения на катушку контактора КМ2, размыкается контакт К4.2-снимается напряжение с катушки контактора КМ1, замыкается контакт К4.3- происходит подача напряжения на катушку промежуточного реле К5, размыкается контакт К4.4 (в цепи сигнализации)). При снятии напряжения с катушки контактора КМ1 якорь возвращается в нормальное положение - переключаются все его контакты (размыкается контакт КМ1.1 (отключается промежуточное реле К1), размыкается контакт КМ1.2 (расшунтируется сопротивление R2 в цепи статора), размыкаются контакты КМ1.3 и КМ1.4-снимается напряжение с якоря двигателя). При подаче напряжения на катушку контактора КМ2 якорь притягивается и все контакты данного контактора переключаются (замыкается контакт КМ2.1- происходит подача напряжения на катушку промежуточного реле К2, замыкается контакт КМ2.2 - происходит шунтирование сопротивления R2 в цепи статора, замыкаются контакты КМ2.3 и КМ2.4-подается напряжение на якорь электродвигателя). Двигатель начинает останавливаться.

При подаче напряжения на катушку промежуточного реле К2 якорь притягивается и все контакты переключаются (замыкается контакт К2.1-шунтирует контакт К4.1 (для самоудержания КМ2), размыкается контакт К2.2-для снятия напряжения с катушки реле времени КТ1, замыкается контакт К2.3-подается напряжение на Лампу №3 (сигнализирует о пуске назад)).

При подаче напряжения на катушку промежуточного реле К5 якорь притягивается - все контакты переключаются (замыкается контакт К5.1-для самоудержания К5, замыкается контакт К5.2-для прежде-временного вывода пусковых сопротивлений из цепи якоря, замыкается контакт К5.3-подача напряжения на контактор КМ4).

При подаче напряжения на контактор КМ4 якорь притягивается и контакт КМ4 размыкается, вводя в цепь якоря тормозное сопротивление RТ.

При скорости двигателя близкой к нулю происходит отключение реле напряжения КV2-размыкается контакт КV2.2. При размыкании контакта КV2.2 снимается напряжение с катушки вспомогательного реле К5 - отключается контактор КМ4 от напряжения (через контакт К5.3) и размыкается контакт К5.2. При снятии напряжения с контактора КМ4 происходит вывод тормозного сопротивления RТ из цепи якоря. При размыкании контакта К5.2 происходит снятие напряжения с реле времени КТ1 и запуск в обратную сторону двигателя по ступеням. Механизм пуска двигателя по ступеням смотрите в пункте Пуск вперед или Пуск назад.

Торможение

Для торможения необходимо нажать кнопку SB1. При нажатии на кнопку SB1 подается напряжение на катушку контактора КМ3 и промежуточного реле К6. При подаче напряжения на контактор КМ3 якорь притягивается и все контакты данного контактора переключаются (контакты КМ3.1 и КМ3.2 - замыкаются, контакты КМ3.3 и КМ 3.4- размыкаются - происходит смена полярности напряжения на якоре электродвигателя). Происходит электрическое торможение двигателя.

При подаче напряжения на катушку промежуточного реле К6 якорь притягивается - все контакты данного реле переключаются (замыкается контакт К6.1 (для самоудержания К6 и КМ3), замыкается контакт К6.2 - подается напряжение на катушку контактора КМ4, размыкается контакт К6.3 (для отключения двигателя при остановке), замыкается контакт К6.4-для подачи напряжения на реле времени).

При подаче напряжения на катушку контактора КМ4 якорь притягивается -размыкается контакт КМ4, вводя в цепь якоря тормозное сопротивление Rт.

При подаче напряжения на катушку реле времени КТ1 якорь притягивается -размыкается контакт КТ1, вводя все пусковые сопротивления в цепь якоря (через контакторы КМ5 и КМ6). Происходит торможение двигателя.

При скорости двигателя близкой к нулю происходит отключение реле напряжения КV2 - замыкается контакт KV2.1(снимается напряжение с катушки реле времени КТ3) и размыкается контакт KV2.3 (снимается напряжение с силового контактора(КМ1 или КМ2)). При снятии напряжения с силового контактора(КМ1 или КМ2) приводит к переключению контактов данного контактора - происходит снятие напряжения с якоря двигателя, отключение промежуточного реле (К1 или К2) - происходит расшунтирование контактов (К3.1 или К4.1).

При снятии напряжения с реле времени КТ3 контакт КТ3 размыкается с выдержкой времени -снимается напряжение с катушек промежуточного реле К6 и контактора КМ3 -их контакты занимают нормальное положение и схема готова к следующему пуску.

Заключение

 

В результате выполнения курсового проекта была составлена релейно-контакторная схема для автоматизации пуска в функции времени, реверса и торможения двигателя постоянного тока независимого возбуждения.

 

Литература

 

1. Москаленко В. В. Автоматизированный электропривод: Учебник для вузов.- М.: Энергоиздат; 1986.- 416 с.:ил.

. Автоматизация пуска, реверса и торможения электродвигателей: Практическое руководство к курсовому проектированию по дисциплине «Релейно-контакторные системы управления и защиты электроприводов» для студентов спец.:Т.11.02.01. «Автоматизированный электропривод промышленных и транспортных установок».-Гомель: Учреждение образования «Гомельский государственный университет имени П. О. Сухого», 2002.-52с.

. Справочник по проектированию электропривода, силовых и осветительных установок. Под ред. Я. М. Большама, В. И. Круповича, М. Л. Самовера. Изд. 2-е перераб. и доп. М., «Энергия», 1974.

. Кузнецов Б. В., Сацункевич М. Ф. Справочное пособие заводского электрика.-Мн.:Беларусь, 1978, -318с., ил.

. Таев И. С. Электрические аппараты автоматики и управления. Учеб. пособие для вузов. М., «Высш. школа», 1975.

Курсовой проект

по дисциплине Релейно-контакторные системы управления и защиты

Автоматизация пуска, реверса и торможения двигателя постоянного тока параллельного возбуждения.

 

 

Исполнитель Морозов П.С.

Руководитель: доцент к.т.н. Веппер Л.В.

 

Оглавление

 

Введение

1. Построение нагрузочной диаграммы и определение режима работы электродвигателя

2. Предварительный выбор электродвигателя и проверка его по перегрузочной способности и по возможности пуска

3. Расчет пусковых и тормозных сопротивлений графоаналитическим методом

4. Составление релейно-контакторной схемы автоматизации пуска, реверса и торможения электродвигателя

5. Обоснование способа защиты электродвигателя, выбор и описание принципа действия аппаратов защиты

6. Выбор и описание принципа действия электрических аппаратов схемы управления. Разработка схемы сигнализации

7. Описание работы релейно-контакторной схемы управления и защиты

8. Спецификация на оборудование

Заключение

Литературы

 

Введение

В настоящее время при высоких темпах электрификации более 60% всей электрической энергии вырабатываемой в мире потребляется электрическим приводом.

Среди обширного числа электрических приводов различают автоматизированный и неавтоматизированный электрические привода.

Сегодня автоматизированный электрический привод является основой механизации и комплексной автоматизации производственных процессов.

Автоматизированный электропривод состоит из электродвигателя, силового преобразовательного устройства и системы управления.

Наиболее распространенной из систем управления электроприводами является релейно-контакторная система управления.

В данном курсовом проекте требуется сконструировать релейно-контакторную схему управления и защиты, посредством которой будет производится автоматизация пуска в функции времени, реверса и торможения двигателя постоянного тока независимого возбуждения.

 

Построение нагрузочной диаграммы и определение режима работы электродвигателя

 

Строим нагрузочную диаграмму механизма по численным значениям своего варианта.

Режим работы электродвигателя определяем в зависимости от фактического значения продолжительности включения в процентном отношении.

Фактическое значение продолжительности включения определяется по формуле [1, форм.(8.12)

 

(1.1)

 

где tp=t1+t2+…+tn-время работы электродвигателя;-время паузы(t0=90c).

Tp=60+80+90+60+100=390c.

ц=Tр+t0=390+90=480 c.

 

Так как рассчитанные ПВФ% превышает 80% принимаем режим работы электродвигателя продолжительный при переменной нагрузке.

 

Предварительный выбор электродвигателя и проверка его по перегрузочной способности

 

Определяем эквивалентную мощность по формуле [1,форм.(8.28)]

 

 (2.1)

 

где М1,М2,…,Мn-моменты, соответственно, на 1,2,…,n участках, Н*м;

t1,t2,…tn-продолжительность на 1,2,…,n участков, с;

Так как ранее найденное фактическое значение продолжительности включения ПВф% нет в стандартном ряде ПВ(15,25,40 и 60%), то пересчёт ведём на 100%

Рассчитаем эквивалентную мощность.

 

 

Рассчитаем реальную мощность:

 

 

где Рэ-эквивалентная мощность, Вт;

ПВф%-фактическое значение продолжительности включения;

ПВст%-стандартное значение продолжительности включения;

Частота вращения двигателя определяется по формуле:

 

Выбираем электродвигатель из условия Рндв>=Рст [2, табл.9]: П-100 У4 (параллельного возбуждения).

Технические данные двигателя П-100У4 сводим в таблицу 1.

 

Таблица 1.

Р2н, кВт	Iн, А	nн,об/ мин	Rв, Ом	Rя, Ом	Rдп, Ом	Jя, Кг м2	nmax,Об/мин	m, кг
42		600