Розрахунок та вибір елементів схеми

4.  Розрахунок та вибір елементів схеми

 

Розрахунок опору для обмеження пускових струмів

Як відомо потужність 3-фазного ланцюга

Р = 3U_ф^. І_ф^. cosj 4.1

де U_ф – фазна напруга, 220В.

І_ф – фазний струм, А.

Так як І_л=І_ф, U_л= U_ф, а обмотки двигуна з’єднані трикутником, то:

Номінальний струм

Розрахуємо пусковий фазний струм:

 4.2

Номінальний струм в обмотці двигуна

 4.3

Розрахуємо коефіцієнт зниження напруги з урахуванням того, що допустиме значення пускового моменту приймаємо рівним 50%, а М_п=1.2М_н.

 4.4

Коефіцієнт збільшення струму при пуску:

 4.5

Розраховуємо повний опір двигуна

 4.6

Повні втрати у відсотковому вираженні

 4.7

Усереднені дані змінних втрат

DР_пер=DР_мех+DР_ст=3.8+4.0=7.8

Коефіцієнт який визначає відношення змінних втрат до повних

 4.8

Величину cosj_к рекомендовано розраховувати як середньоарифметичне

де

тоді

З урахуванням вище сказаного активний опір

r_k = z_k^. cosj_k=3.48^. 0.4=1.39 Ом 4.10

 4.11

повний опір

 4.12

Тоді за теоремою Піфагора

r_B= r-r_k=4.35-1.39=2.95 Ом 4.13

Згідно з [1] для опору в ланцюг якоря підбираємо ящик ЯС110/1. Кількість ярусів даного опору рівна 1. Загальний опір ящиків 2.1-5.6 Ом.

Опори ящиків не стандартизуються а використовуються по даним замовника.

Ящики опорів ЯС110 виконуються захищеними від попадання пилу, вологи і від дотику до струмоведучих частин.

Вибір елементів силової частини схеми

Спочатку виберемо автоматичний вимикач QF1. Він застосовується з максимально – струмовими розчеплювачами. Струм вимикача для двигуна з коротко замкнутим ротором розраховується за формулою:

І_устQF=(1.2-1.3)І _н 4.14

І_устQF=1.3^. 19.9=25.87 А

Згідно [1] вибираємо автоматичний вимикач А3124: І_уст=30А; число полюсів n=3. ГОСТ 3241-82.

Максимально струмові реле вибираємо виходячи з умови:

І_р >2.5^. І_н 4.15

І_р=2.5^. 19.9»50 А.

Вибираємо згідно [5] реле РЭ570: І_сп=50 А. Реле з ручним поверненням, номінальний струм протікання через контакти І_нк=10А, напруга U_нк=48В. ГОСТ 8250-71.

Двигун вибраний у пункті 2.1.

Виберемо складові системи динамічного гальмування.

Для здійснення динамічного гальмування на дві обмотки статора подається постійна напруга U=127В. Виходячи з цього виберемо трансформатор TV1-0С0-7.5 з такими параметрами:

-  потужність Р_н=7.5 кВт

-  напруга на первинній обмотці U_ВН=380В.

-  напруга на вторинній обмотці U_НН=127В.

Технічні вимоги які повинен задовольнити трансформатор описані в ГОСТ 74.321-84.

В якості випрямляча виберемо блок випрямлення, який складається з діодного мосту. Згідно [6] нас задовольнить діодний блок КЦ 402Д, який має параметри:

-  зворотна напруга U_зв=200В.

-  номінальний струм І_пр.н=15А.

Виконання та технічні вимоги наведені в ГОСТ 25529-82.

Мінімально струмове реле КА вибираємо із умови, що воно спрацює тоді, коли значення струму двигуна досягне номінального.

Дані реле РЭ830:

-  напруга живлення котушки U_ж=380В.

-  струм спрацювання І_спр=25А.

-  потужність котушки Р=16Вт.

-  кількість розмикаючи контактів n_р.к.=1

Реле виконано згідно ГОСТ 8250-71.

Вибір елементів схеми керування

Схему керування будемо живити постійним струмом, напругою 48В., через понижуючий трансформатор, та випрямляючий діодний міст.

Згідно вище сказаному нас задовольняє трансформатор ОСО-0.25 з такими параметрами:

-  напруга первинної обмотки U_вн=380В.

-  напруга вторинної обмотки U_нн=48В.

-  потужність Р_н=250 ВА.

Вимоги до трансформатора наведені в ГОСТ 74321-84.

Далі вибираємо випрямляючий блок VC2, який складається з 4-х діодів, з’єднаних по типу мостової схеми. Випрямляючий блок підбираємо за струмом, та за зворотною напругою. Щоб знайти струм, який протікає у схемі керування спочатку знайдемо сумарну потужність:

SР=Р_км1+Р_км2+ Р_км3+Р_км4 +Р_км5+ Р_км6+Р_км7 +

+Р_кт1+ Р_кт2+ Р_кт2+ Р_кт4+ Р_кт5+ Р_кт6 4.16

SР=403 Вт

Тоді струм знаходиться за формулою:

 4.17

Отже у схемі керування протікає струм приблизно 8.4 А. Виходячи з цього вибираємо випрямляючий блок КЦ402Е з такими даними:

-  струм, протікаючий через блок І_пр.н=15А.

-  максимальна зворотна напруга U_зв=100В.

Вимоги в ГОСТ 25.529-82.

Запобіжники вибираємо по умові:

І_пв=2.5І_н 4.19

І_пв=2.5^.8.4=21А.

Згідно цього запобіжники FU1, FU2 виберемо ПН210101У.3 з такими даними:

-  струм запобіжника І_з=60А.

-  струм плавкої вставки І_пв=25А.

Вимоги в ГОСТ 1874-76.

Виберемо контактори схеми керування. Так як вони (КМ1, КМ2, КМ3, КМ4, КМ6) схожі за своїми функціями – призначені для комутації головними контактами силових ланцюгів схеми, вибираємо їх одного типу. Це спростить підбір комплектуючих, їх ремонт, обслуговування, наладку. Головні контакти контакторів вибираємо надструм більший за І_н – пусковий струм двигуна. Отже нас задовольняє контактор типу КТП 6023 з такими параметрами:

-  живлення котушок виконується постійною напругою 48В.

-  номінальний струм протікаючий через контакти 160А.

-  потужність котушки 50 Вт.

-  число допоміжних контактів 4.

Технічні вимоги в ГОСТ 11206-77.

Контактор динамічного гальмування КМ5 виберемо типу КВП602. Тому що котушка живиться постійним струмом і контакти комутують ланцюги постійного струму. Технічні дані:

-  живлення котушок виконується постійною напругою 48В.

-  номінальний струм протікаючий через контакти 100А.

-  потужність котушки 30 Вт.

-  число головних контактів 1.

-  число допоміжних контактів 4.

Контактор КМ7 виберемо типу КПД 110Е, так як його контакти та котушка знаходяться лише в схемі керування і живляться постійним струмом. Дані контактора:

-  живлення котушок виконується постійною напругою 48В.

-  номінальний струм протікаючий через контакти 25А.

-  потужність котушки 18 Вт.

-  число головних контактів 1.

-  число допоміжних контактів 2.

В якості реле часу виберемо реле часу типу РЭВ. Реле цієї серії виконуються з електромагнітною системою постійного струму. Контакти реле можуть бути ввімкнені в ланцюги керування змінного, та постійного струму.

Вибираємо реле часу КТ1, КТ4, КТ5. вони застосовуються для витримки часу при гальмуванні. Гальмування двигуна триває приблизно 0.5-0.8 с. Згідно цього вибираємо реле типу РЭВ 816 з такими технічними даними:

-  час регулювання при виключенні котушки 0.5-1.5 с.

-  потужність котушки 16 Вт.

-  напруга живлення 48В.

-  число замикаючих контактів 2.

-  число розмикаючи контактів 2.

Технічні вимоги описані в ГОСТ 8250-71.

Виберемо реле часу КТ3, та КТ2. дані реле забезпечують 5-ти секундну паузу. Згідно цієї умови виберемо реле типу РЭВ 814:

-  час регулювання при виключенні котушки 3.0-5.0 с.

-  потужність котушки 16 Вт.

-  напруга живлення 48В.

-  число замикаючих контактів 1.

-  число розмикаючи контактів 1.

Технічні вимоги описані в ГОСТ 8250-71.

В якості реле часу КТ6, яке робить витримку часу 800с., для відпрацювання всіх циклів роботи механізму виберемо пневматичне реле ГОП 772М-3221-ДОУХЛ4 з такими даними:

-  час спрацювання 800 с.

-  потужність котушки 25 Вт.

-  напруга живлення 48В.

-  число замикаючих контактів 2.

Кнопки керування SB1, SB2, SB3 виберемо типу КЕ 021 з такими даними:

-  номінальна напруга 110В.

-  номінальний струм 10А.

Кінцеві вимикачі SQ1, SQ2, SQ3 виберемо типу КУ 701 – ричажні з самоповерненням. Технічні дані:

-  номінальний струм 10А.

Технічні вимоги описані в ТУ 16.535.681 – 76.

На цьому вибір елементів завершується.

Розрахунок та вибір провідників

Переріз дроту вибираємо з умови, що густина струму в провідникові не перевищує g=4 А/мм². Тоді з коефіцієнтом запасу:

І_пр=І_п^.К_u4.20

І_пр=63.2^.0.645=40.77 А.

Переріз дроту знаходимо за формулою:

 4.21

Отже для силової частини схеми застосовуються дроти з поперечним перерізом S³10.2 мм². виходячи з цього вибираємо провід з [7] типу ПРП з такими параметрами:

-  кількість жил 3.

-  поперечний переріз 12 мм².

Для провідників ПРП застосовується ГОСТ 15.845 – 80.

Для схеми керування та заземлення вибираємо дроти аналогічним способом:

І_пр=8.4^.0.645=5.42 А.

Згідно [7] вибираємо провід марки ППВ з такими даними:

-  кількість жил 3.

-  поперечний переріз 2 мм².

Технічні вимоги описані в ГОСТ 15.845 – 80.

Для виконання зовнішніх з’єднань силової частини застосовуються дроти перерізом 3´12 мм² марки ПРП в металевому рукаві типу Р3-Ц-Х-ДУ25.

Заключення

У даному курсовому проекті за технічним завданням була розроблена схема керування технологічною установкою. За основу була взята циклограма переміщення механізму, згідно якої були складені структурні формули. По структурним формулам була розроблена схема керування асинхронним двигуном з коротко замкнутим ротором і двома статорними обмотками. Схема передбачає пуск, розгін відпрацювання трьох циклів переміщення та 16-ти повних циклів, після чого двигун відключиться від мережі.

Потім був проведений розрахунок схеми та вибір її компонентів, включно до вибору дротів. Також була складена таблиця з’єднань елементів і побудовані механічні характеристики двигуна.

У процесі проектування був накопичений досвід по розробці систем керування, силових ланцюгів схеми. Отримані практичні навички по розробці та вибору апаратури і комплектуючих електропривода. Також в процесі проектування були розглянуті цифрові системи керування, які останнім часом набувають широкого застосування в промисловості.

Здобуті знання та навички є доброю базою для творчого ходу в розробці автоматизованого електроприводу та систем керування.

Література

1.  Г.А. Карвовський, С.П. Окороков «Справочник по асинхронным двигателям и пускорегулирующей аппаратуре», Москва 1969.

2.  В.И. Дьяков «Типовые расчеты по электрооборудованию», Москва, ВШ 1991. В.С. Терехов

3.  «Дискретные и непрерывные системы управления ЭП», Москва, МЭИ, 1983

4.  М.С. Живов - «Справочник электротехника», Москва, ВШ, 1990.