Проектирование электропривода

Расчет электроприводов начинается с краткой технической харак­теристики и описания его основных узлов, изучения кинематических схем и технологических особенностей исполнительного механизма. Затем составля­ются технические требования на проектирование электрооборудования и про­изводится выбор и технико-экономическое обоснование системы электропри­вода, а также расчет мощности электродвигателя в статическом режиме рабо­ты. После этого приступают к расчету характеристик электропривода, на которые существенное влияние оказывают переходные процессы в момент пуска и торможения. Поэтому весьма важно при разработке электропривода учитывать эти режимы. Исключение составляют приводы механизмов, редко пускаемые и длительно работающие (насосы, вентиляторы, компрессоры и т.д.), для которых переходные процессы допускается не учитывать. Переход­ные режимы рассматривают с целью определения времени их протекания и определения зависимостей n=f(t),М=f(t),I=f(t) во время разгона, торможения и реверсирования электродвигателя, а также при его переходе с одной угловой скорости на другую и резком изменении нагрузки. Пусковой и тормозной моменты электропривода должны поддерживаться в определенных пределах, обеспечивающих соответствующее время пусков и остановок двигателя. Расчет механических характеристик проектируемого электропривода сводится к обеспечению режима его работы, заданного усло­вием. Проект, кроме того, должен содержать решения по выбору рода тока и значения напряжения для питания электропривода, аппаратов управления и защиты, расчеты питающих проводов и кабеля. Одним из основных элементов электропривода является магнитный пускатель. В настоящее время широкое применение получили пускатели ПМЛ. Эти пускатели применяются для дистанционного пуска и остановки трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, а также для защиты электродвигателей от перегрузок недопустимой продолжительности и токов, возникающих при обрыве одной из фаз (в испол­нении с трехполюсными тепловыми реле серии РТЛ). Они выпускаются для ра­боты на переменном токе при номинальном напряжении втягивающих катушек 27; 40; 42; 60; 115; 220; 230; 380; 400; 660; 690 В, а также на посто­янном токе при напряжении 27; 48; 60; 110; 220 В.Номинальный ток контактов вспомогательной цепи — 10 А.У нереверсивных пускателей имеется одна кнопка "Пуск", у реверсив­ных — две. Кнопка "Стоп" осуществляет отключение пускателя в исполнении с тепловым реле и выполняет возврат реле в рабочее положение после его срабатывания.

Выбор реле времени.

Все реле времени имеют катушку (или управляющий элемент) и набор контактов с выдержкой времени на размыкание (контакты размыкаются че­рез определенный промежуток времени после подачи питания на управляю­щий элемент), на замыкание (контакты замыкаются с выдержкой времени) и контакты без выдержки времени (мгновенного действия).

Выбор реле производится по:

- числу контактов;

- времени выдержки срабатывания контактов;

- напряжению катушки;

- степени защиты IP.Если необходимо небольшое число контактов с выдержкой времени и от­носительно небольшие выдержки то наилучшим решением является исполь­зование промежуточного реле РПЛ в качестве управляющего элемента с приставкой ПВЛ, имеющей от 2-х до 4-х контактов с выдержкой времени. Если данное техническое решение по какой либо причине не устраивает, то пред­почтение при выборе необходимо отдавать электронным реле времени (на­пример серии ВЛ), как наиболее точным и малогабаритным.

Выбор электромагнитов.

При выборе управляющих и тормозных электромагнитов необходимо пре­жде всего учитывать усилие Н, которое способен создать электромагнит. Это усилие должно быть известно по технологическим данным станка. Кроме этого необходимо учесть следующие факторы:

1) Назначение электромагнита

Каждый выпускаемый промышленностью электромагнитный механизм предназначен для определенной работы. Назначение электромагнита по пас­порту должно совпадать с его функцией в схеме.

2) Род напряжения

Постоянный или переменный. Большинство электромагнитов питаются по­стоянным током.

3) Рабочее напряжение электромагнита

Должно соответствовать напряжению цепей, в которых установлен электро­магнит.

4) Степень защиты, IP.Так как электромагнитный механизм, в большинстве случаев, устанавли­вается непосредственно на агрегате и работает в тяжелых условиях (попадание эмульсии, смазки) то степень защиты должна быть не менее IP44.

5) Класс износостойкости (количество срабатываний)

Этот параметр необходимо учитывать при большом числе включений и вы­ключений электромагнита в процессе работы для определения его срока службы.

Аналогичным образом выбираются все остальные электромагниты и элек­тромагнитные муфты. Если количество этих аппаратов более 2-х, то их пара­метры и характеристики сводятся в таблицу.

Выбор сигнальных ламп и ламп местного освещения.

Выбор элементов сигнализации и местного освещения выполняется по ус­ловиям:

- величины рабочего напряжения (должно соответствовать напряжению це­пей в которых установлена лампа);

- выполняемых функций (размер, цвет лампы, излучаемый световой поток);

- экономичности (минимальное потребление электрической энергии).

Выбор аппаратов ручного управления

К аппаратам управления относятся кнопки управления, выключатели, пе­реключатели, конечные и путевые выключатели.

Выбор этих аппаратов производится:

1) по номинальному напряжению сети

Uном≥Uном.с,

гдеU_н0м - номинальное напряжение аппарата, В;

Uhom.c - номинальное напряжение сети, В;

2) по длительному расчетному току цепи

I ном ≥ Iдлит., Iоткл≥Iдлит

где I_НОм - номинальный ток аппарата, А;

Iоткл - наибольший отключаемый аппаратом ток, А;

I длит - длительный расчетный ток цепи, А.

Длительный расчетный ток цепи: Iдлит ⁼ S/Uhom.с А, (20)где S - наибольшую суммарную мощность, потребляемую аппаратами при од­новременной работе, ВА.S =∑S_pi,BA, (21)где S_Pj – мощность потребляемая каждым отдельным аппаратом во вклю­ченном состоянии (берется из каталога и паспортных данных аппарата).

Необходимо учитывать, что суммируются мощности только тех аппаратов, которые работают одновременно. В данном случае необходимо продержи- ваться следующей последовательности:

- сначала необходимо учитывать мощность потребляемую только теми ап­паратами которые находятся в цепи, которую включает и отключает аппарат управления. В этом случае 1длит будет для каждой цепи свой. По этому току выбираются отдельные аппараты управления (кнопки, переключатели, ко­нечные выключатели и т. д.)

- изучив последовательность работы схемы, необходимо суммировать мощность всех аппаратов цепей управления (катушек магнитных пускателей, реле, лампочек, электромагнитов) в наиболее тяжелом режиме работы, т. е. тогда когда включено наибольшее количество мощных аппаратов. После этого определяется расчётный ток Iдлит,который будет общим для всей цепи управления. По этому току производится расчет и выбор трансформатора и аппара­тов защиты цепей управления.

Мощность, потребляемую катушками магнитных пускателей и промежуточных реле, можно принять с учетом определенных допущений согласно таблице 1.Мощность, потребляемая лампами сигнализации и местного освещения из­вестна из паспортных данных ламп. Ток, потребляемый электромагнитами также известен из паспортных дан­ных на выбранные электромагнит При выборе кнопок и постов управления учитывают следующие условия:

1) ток и напряжение контактов;

2) число и род контактов;

3) конструктивное исполнение;

4) цвет толкателя.

При выборе переключателей учитывают кроме всего еще и количество по­ложений и коммутаций. Рубильники, пакетные выключатели и тумблеры выбираются по расчетно­му току силовой цепи (суммарному току электроприемников, которые нахо­дятся после рубильника или пакетного выключателя).

Iнom≥Iдлит,

где I_ном - При выборе номинальной мощности трансформатора управления следует номинальный (по паспорту) ток коммутационного аппарата;

Iдлит - расчетный суммарный ток электроприемников, которыми управляет коммутационный аппарат.

Кроме этого эти аппараты должны без повреждений включать пусковые токи электроприемников, которые, как известно, могут превосходить их номи­нальные токи в несколько раз.

Iн > I пуск

где Iпуск - пусковой ток, А.

 

 

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОСВЕЩЕНИЕ

Выбор источников света. Источники света и светильники выбираются с учетом норматив­ных рекомендаций, причем преимущественное применение должны иметь газоразрядные лампы низкого и высокого давления. Выбор типа люминесцентных ламп необходимо вести с учетом требований к цветопередаче в соответствии с рекомендациями СНиП. После выбора источника света определяется тип светильника. При этом учитываются следую­щие требования: а)светотехнические; б) экономические, в том числе энерге­тические; в) условий окружающей среды; г) безопасности труда и удобства обслуживания. Кроме того, в некоторых случаях к светильникам предъявляются и эсте­тические требования. Наиболее полное выполнение этих требований обеспечи­вает максимально возможную экономичность осветительной установки и соз­дание нормированной освещенности при высоком качестве освещения. Исходя из производственных условий и в соответствии с нормами, приве­денными в СНиП, должны быть выбраны: вид освещения (рабочее, аварийное, эвакуационное, охранное), а также система освещения —общая (равномерная и локализованная) либо комбинированная (к общему освещению добавляет­ся местное).Устройство в помещениях только местного освещения запрещено. При не­обходимости часть светильников того или иного вида освещения может ис­пользоваться для дежурного освещения. Следует обратить внимание на то, что для аварийного и эвакуационного освещения рекомендуется применять только лампы накаливания и люмине­сцентные лампы. При проектировании искусственного электрического освещения освещен­ность на рабочих поверхностях принимается согласно нормам освещенности, а также отраслевым нормам искусственного освещения. Если в дипломном проекте принята комбинированная система освещения, то освещенность, со­здаваемая светильниками общего освещения, должна применяться соглас­но СНиП.При разработке освещения в дипломном проекте должны учитываться и качественные показатели осветительных установок: ограничение слепящего действия светильников, пульсация освещенности, ограничение отражённой блескости, обеспечение цветопередачи и др.При размещении светильников в проектируемом помещении необходимо предусмотреть удобный доступ к ним, надежность их закрепления и безопас­ность обслуживания, обеспечить принятую норму освещенности с минималь­ными затратами, учесть исходные данные к заданию на дипломное проектиро­вание по качеству освещения, а также выбрать вариант наименьшей протяжен­ности групповой сети с учетом удобства и индустриализации ее монтажа. Размещение светильников рекомендуется выполнять, учитывая количе­ство рабочих мест и технологического оборудования, стараясь сохранить направление естественного света. Светильники с ДРЛ и пампами накаливания для равномерности освещения целесообразно разместить по углам квадрата или прямоугольника. Светильники с люминесцентными лампами рекоменду­ется располагать рядами вдоль стен с окнами или параллельно продольным осям помещения. Нужно учитывать также условия монтажа и эксплуатации светильников. Для крепления светильников используются конструктивные элементы здания, например фермы перекрытий. При установке светильников нужно обеспечить доступ к ним, а в случае необходимости предусмотреть мостики обслуживания. Расчетная высота подвеса светильников определяется по формуле

h = H-hc-hp,

где H— полная высота помещения, м; hc — свес светильника от потолка, м; hp— высота освещаемой поверхности от пола, м.Расстояние между светильниками с лампами накаливания и ДРЛ, а также между рядами люминесцентных светильников определяется из выра­жения

L=(L/h)н· h

где L-расстояние между светильниками с лампами, а также между рядами светильников, м;(L/h) н-наивыгоднейшее расстояние между светильниками принимается в соответствии с рекомендациями(20) в зависимости от типа и расположения светильника.

Размещают светильники рядами на расстоянии от стен (0,25—0,3)L при расположении рабочих мест у стен и (0,4—0,5)L — на проходах.
Расчет освещения производится для определения мощности ис­точников света и установленной мощности всей осветительной установки. Его можно выполнить точечным методом или методом коэффициента использова­ния светового потока. В дипломном проекте рекомендуется освещенность одного из основных помещений рассчитать методом коэффициента использования светового пото­ка, а с целью проверки расчетов и сравнения результатов освещенности этого же помещения нужно рассчитать точечным методом. Для остальных помеще­ний допускается использовать упрощенные методы — таблицы удельной мощ­ности и графики для непосредственного определения числа светильников.Метод коэффициента использования светового потока Расчетная формула для определения необходимого светового потока ламп в каждом светильнике имеет вид

\

Ф=ЕКоSz/ n η,

где E — нормируемая освещенность для данного помещения, лк;

Ko — коэф­фициент запаса, зависящий от рода объекта (принимается равным 1,3-2);

S — площадь помещения, м²;

z — поправочный коэффициент, учитывающий уве­личение средней освещенности по отношению к нормируемой (изменяется а пределах от 1 до 2,2);

n— количество светильников (ламп), шт.;

η— коэффи­циент использования светового потока в долях единицы.

Расчет ведется в такой последовательности:1)определяется расчетная высота h, тип и количество светильников n,по таблицам принимаются Ko,z и Е. вычисляется освещаемая площадь S и находится индекс помещения по формуле

I=AB/h(A+B),

Где A — длина помещения, м;

B~ ширина помещения, м; по найденному I, предположительно оценив по коэффициенты отражения потолка, стен и расчетной поверхности или пола, определяется коэффициент использования η;по формуле (9,3) определяется потребный поток Ф.; по Ф выбирается ближайшая стандартная лампа, поток которой не дол­жен отличаться больше чем на -10..+20%.Если невозможен выбор с таким приближением, корректируется n. При однозначно заданном Ф формула (9.3)решается относительно n. Точечный метод.. При использовании этого метода освещенность опреде­ляется в контрольной точке помещения. Выбор расположения этой точки зави­сит от размещения светильников в помещении (рис. 9.1).

Для точечных светильников расчет ведется следующим образом.

Вычерчивают в масштабе план помещения со светильниками, предвари­тельно

выбрав их тип и количество, и определяют расчетную высоту подвеса светильников h над освещаемой поверхностью.

На план помещения наносится контрольная точка Л и определяется рас­стояние L от проекций светильников до этой точки.

 

 

Рисунок 5.1 – Расположение контрольной точки в зависимости от расположения светильников

 

По графикам пространственных изолюкс для полученных значений d и h находится суммарная условная освещенность контрольной точки ∑E от ближайших светильников.

Рассчитывается потребный поток ламп светильника

Ф=1000ЕКо/μ∑E=1000ЕКоh²/μ∑ε

Где μ— коэффициент, учитывающий действие удаленных светильников и рав­ный 1.1,1.2;

ε- относительная освещенность, лк.

Для светящихся полос расчет ведется в следующей последовательности. На план помещения со светильниками наносится контрольная точка А и определяются расстояния Р и L в метрах(см.рис.9.1).Определяются приведенные размеры:

Р*=Р/h и L*=L/h.

По графикам линейных изолюкс суммарная относитель­ная освещенность контрольной точки ∑ε.

Линейная плотность потока полосы вычисляется по формуле

Ф*=1000ЕКоh²/μ∑ε или Ф*=Фсв· n/2L,

где Фсв-световой поток светильника, n-количество светильников в полосе.
Выбор напряжения и источников питания для осветительных установок.
Для питания осветительных установок общего освещения преиму­щественно применяются электрические сети переменного тока с глухозаземленной нейтралью напряжением 380/220 В. На отдельные лампы должно подаваться напряжение не выше 220 В. Напряжение 380 В допускается исполь­зовать согласно ПУЭ для питания специальных ламп. Снижение напряжения по отношению к номинальному не должно превышать для наиболее удален­ных ламп: 2,5 % — для ламп рабочего освещения промышленных и обществен­ных зданий, а также прожекторного освещения наружных установок; 5 % — для ламп рабочего освещения жилых зданий, наружного и аварийного осве­щения; 10 % — для ламп напряжением 12—42 В, считая от выводов низшего напряжения понижающих трансформаторов. Для обеспечения надежной рабо­ты газоразрядных ламп напряжение на них не должно быть ниже 90 % и выше 105 % номинального. При напряжении силовых приемников 380 В питание освещения должно осуществляться от общих для силовой и осветительной на­грузки трансформаторов. Самостоятельные трансформаторы применяют в сле­дующих случаях: а) если напряжение силовых приемников выше 380 В; б) ес­ли силовая нагрузка вызывает недопустимые колебания напряжения в сети; в) если напряжение 380 В не может быть допущено по условиям электробезопасности (специальные электроустановки).
При большой плотности осветительной нагрузки также может быть эконо­мически оправдано применение самостоятельных трансформаторов для пита­ния освещения.

Схема питания осветительных установок строится в зависимости от тре­буемой надежности электроснабжения. Осветительные установки, как и прочие электроприемники, по надежности электроснабжения делятся на 3 категории. Питание установок 1-й и 2-й категорий обеспечивается от двухнезависимых источников. Кроме того, если из нагрузок 1-й категории выделяются освети­тельные установки так называемой "особой" группы, схема питания должна обеспечивать переключение части светильников на третий независимый источ­ник при полном (а в некоторых случаях и частичном) погасании установок. На практике третьим независимым источником питания обеспечиваются эва­куационное освещение бесфонарных производственных зданий по основным проходам в помещениях, где может одновременно находиться более 100 че­ловек, а также аварийное и эвакуационное освещение помещений, производ­ственное оборудование которых получает питание от третьего независимого источника.

В осветительных установках, как правило, сохранение полного освеще­ния при выходе из строя одного из источников питания не требуется. Поэтому необходимая степень резервирования питания осветительной установки в ос­новном осуществляется путем устройства аварийного и эвакуационного ос­вещения, которое присоединяется к источнику питания, не зависящему от ис­точника питания. Характерные схемы питания осветительных установок приведены в спра­вочной литературе.При разработке проекта электроосвещения групповые щитки нужно располагать рационально с целью экономичного построения сети, а также обеспечить доступность их обслуживания. В начале каждой групповой линии сети освещения на всех незаземленных проводах должны быть установлены аппараты защиты, а во взрывоопасных зонах класса В-1 также и на нулевых проводах двухпроводных групп. Номинальный ток плавких вставок предо­хранителей или уставок автоматов, применяемых для защиты линий груп­повой сети, определяется по методике. Каждая групповая линия должна, как правило, содержать не более 20 ламп накаливания, ламп ДРЛ, дуговых ртутных импульсных с йодным запол­нением (ДРИ) или натриевых ламп на фазу, в том числе и штепсельных розе­ток. Для групповых линий, питающих световые карнизы, панели, а также све­тильники с люминесцентными лампами, допускается присоединять до 50 ламп на фазу. При проектировании следует всемерно укрупнять групповые линии, широко применять трехфазные группы, так как это позволяет обеспечить высокую экономичность осветительной установки. Для газоразрядных источ­ников света следует предусматривать меры по ограничению пульсации свето­вого потока в соответствии с рекомендациями.Защита осветительных сетей от коротких замыканий осуществляется плавкими предохранителями и автоматическими выключателями. Некоторые сети должны иметь, кроме того, защиту от перегрузки (проложенные в пожаро- и взрывоопасных зонах, а также проложенные внутри помещений открыто проводами с горючей изоляцией).Управление освещением осуществляется выключателями у входа или автоматическими выключателями, расположенными на групповых щитках. Размещать аппараты управления в помещениях необходимо так, чтобы доступ к ним был свободным. Осветительные сети в соответствии с ПУЭ могут выполняться прово­дами и кабелями открытым и скрытым способами в зависимости от условий производственной среды. При проектировании сетей освещения необходимо учитывать индустриальность их выполнения, надежность и экономичность. Рекомендуется повсеместно в осветительных электропроводках применять алю­миниевые провода и кабели. Не следует их использовать для подключения переносных светильников и осветительной арматуры во взрывоопасных зо­нах классов В-1 и В-1а и в помещениях с химически активной средой, где обя­зательно применяются медные проводники. Для прокладки по вибрирующим основаниям и при открытой прокладке на чердаках также используются мед­ные провода. Наименьшие площади сечения алюминиевых проводов для электропроводок освещения — 2 мм², медных — 1 мм². В помещениях с осо­бым режимом по чистоте, жилых и административно-конторских следует при; менять скрытую проводку. Прокладку проводов в трубах следует всемерно ограничивать, допуская ее лишь в тех случаях, когда беструбные проводки не могут быть применены. При этом во всех возможных случаях должны исполь­зоваться пластмассовые трубы.

Расчет электрической осветительной сети. Расчётная мощность питающей осветительной сети определяется по формуле Р=КсоРу, где Ру-установленная мощность ламп, кВт; Ксо-коэффициент спроса осветительной нагрузки.

Согласно рекомендациям, необходимо принимать следующие значе­ния Ксо: 1 — для небольших производственных зданий, наружного освещения и для линий, питающих отдельные групповые щитки и аварийное освещение; 0,95 — для производственных зданий, состоящих из отдельных крупных про­летов; 0,9 — для библиотек, административных зданий и предприятий обще­ственного питания; 0,85 — для производственных зданий, состоящих из мно­гих отдельных помещений; 0,8— для административно-бытовых, инженерно-лабораторных корпусов; 0,6 — для складских зданий и электроподстанций. При расчете сетей с использованием газоразрядных ламп, кроме их мощ­ности, следует учитывать также потери в пускорегулирующих аппаратах, которые составляют 20—25 % мощности ламп при стартерном зажигании, 30-35 %— при бесстартерном зажигании и 5-10% мощности ламп при зажига­нии ламп ДРЛ через балластный дроссель. Кроме того, принимают во внима­ние понижение cosφ осветительной установки при использовании различ­ных ПРА, что ведет к увеличению расчетных токов.

Расчет площади сечения жил проводов осветительных сетей производится по потере напряжения и по нагреву, из полученных результатов выбирается больший и округляется до ближайшей стандартной площади сечения. При ра­счете сетей по потере напряжения исходят из уровней напряжения для наиболее удаленной лампы. Расчет проводов по нагреву изложен в гл. 8. Выбор проводов по потере напряжения производится по формуле:

S= M/ c ΔU,

где М-момент нагрузки, квт·м;

ΔU-потеря напряжения, %; с-постоянная, зависящая от материала провода, напряжения и рода тока сети.

Момент нагрузки определяется из выражения

М=Р·L,

где L-длина линии от пункта питания до центра нагрузок, м.

 

Графическое оформление плана осветительной установки.

На плане проектируемого объекта с электроосвещением должны быть показаны: а)колонны, наружные стены и отдельные помещения, расположенные в цехе,основное оборудование;

б)светильники, щитки, выключатели, розетки, проводки.

На этом же плане с помощью надписей указываются:

1)наименование помещений;

2)класс пожаро-взрывоопасной зоны;

3)нормируемая освещенность;

4)тип светильника и их количество;

5)количество и мощность ламп;

6)высота установки светильников;

7)номера магистральных пунктов и групповых щитков и их тип, марка,площадь сечения проводника, способ прокладки линий;

8)номер линии, марка, площадь сечения проводника и способ прокладки на групповых линиях.

Если имеется необходимость точно фиксировать место установки светильников или щитков, даются привязочные размеры в соответствии с ГОСТ 21.608-84»Внутреннее электрическое освещение».

Пример оформления плана помещения с сетями освещения приведен на рис.5.2. Заданием на дипломное проектирование может быть предусмотрена разработка освещения территории проектируемого объекта. Наружное освещение может выполняться как светильниками,так и прожекторами

Расчёт освещении светильниками рекомендуется вести точечным методом.Расчёт прожекторного освещенияведётся одним из следующих способов:

а)построением и компоновкой изолюкс;

б)методом пучка прожекторов; в)использованием альбомов изолюкс.

Графическая часть проекта наружного освещения включает план освещения территории и принципиальную схему питания освещения территории.На плане освещения территории необходимо указать:

а)опоры со светильниками и опоры для ВЛ;

б)отдельно установленные светильники;

в)прожекторы на мачтах;

г)электротехнические устройства для запитки наружного освещения;

д)электрические сети освещения территории;

е)устройства заземления;

ж)трубные переходы для кабелей в местах возможных повреждений.

Кроме того, необходимо нанести на план поясняющие чертёж надписи и привязочные размеры для светильников и опор.

 

Рисунок 5.2 - Пример плана помещения с сетями освещения

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: