Таблица №1
| Данные электрооборудования. | ||||
| № п/п | Наименование | Количество, шт | Мощность, кВт | Скорость вращения, об/мин |
| Эл.двигатель приёмного транспортёра | ||||
| Эл. двигатель транспортёра сушилки | ||||
| Эл.двигатель выходного транспортёра | ||||
| Эл.двигатель вентилятора | ||||
| ТЭН |
1.2.3 Условия эксплуатации электрифицированной системы машин и механизмов.
Эксплуатация электрифицируемой системы машин и механизмов предполагается в районах с умеренным климатом в закрытых, сухих и влажных помещениях с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий, где колебания температуры и влажности воздуха и воздействие песка и пыли существенно меньше, чем на открытом воздухе.
1.2.4 Помещение, в котором предполагается эксплуатация поточной линии, по степени опасности поражения людей электрическим током относится к помещениям без повышенной опасности.
1.2.5 Степень защиты электрооборудования и средств автоматизации.
Электрооборудование должно быть защищено от попадания мелких, твёрдых посторонних тел толщиной не менее 1 мм и брызг воды любого направления.
1.2.6 Пусковой режим электродвигателей – лёгкий. Коэффициент загрузки – 0,8; коэффициент одновременности – 0,9.
1.2.7 Электроснабжение предприятия осуществляется по четырёхпроводной системе с глухозаземлённой нейтралью. Напряжение сети 380/220 В, частота переменного тока 50 Гц.
1.2.8 План помещения с расположением системы технологических машин и механизмов, его размеры.
План помещения с расположением системы технологических машин и механизмов приведён на рис.1. Размеры помещения: длина 36000 мм; ширина 12000 мм; высота 6000 мм.
1.2.9 Температурный режим сушилки.
Температура воздуха в сушилке поддерживаться на уровне 80±3 °С. Контроль текущего значения температуры воздуха в сушилке выполнить на щите управления, а показания температуры по месту и на щите.
Часть2. Результаты проектирования и принятые технические решения.
2.1 Разработка и описание принципиальной электрической схемы управления системы технологических машин и механизмов.
Электрическая принципиальная схема управления системой машин представлена на листе № 1 графической части курсового проекта.
Схема состоит из двух частей:
- силовой;
- управления системой машин.
Питание на силовую схему подается через вводной 3-х полюсный автоматический выключатель QF. Питание на каждый силовой аппарат схемы М1 – М, ЕК1 – ЕКn подается через соответствующие 3х полюсные автоматические выключатели QF2... QFn.
Пуск в работу указанных токоприемников осуществляется с помощью электромагнитных пускателей КМ1... КМ10.
Подача питания на схему управления осуществляется при помощи однополюсного автоматического выключателя SF, при этом загорается сигнальная лампа HL "Сеть".
Нажатием кнопки SB1 осуществляется предпусковая звуковая сигнализация, при помощи электрического звонка НА.
В схеме управления предусмотрен аварийный останов, который осуществляется посредством нажатия кнопок SB2…SBn.
Кроме того в схеме предусмотрена невозможность пуска ТЭНов при неработающем вентиляторе с помощью контактов КМ5.2, КМ5.3 и КМ6.2, КМ6.3
Предусмотрены также переключатели SA1.1...SA4.1 для вывода оборудования в наладочный режим работы. В этом режиме возможен пуск и останов любого транспортёра независимо от состояния других транспортёров.
Пуск и останов технологического оборудования реализуется при помощи кнопочных станций SB8 – SB33.
При снятых или неплотно закрытых ограждениях опасных зон транспортеров в принципиальной схеме предусмотрены путевые выключатели SQ1... SQn.
О запуске технологического оборудования свидетельствует загорание сигнальных ламп HL1... HLn.
В схеме предусмотрены режимы автоматического и ручного управления сушильной установкой. В автоматическом режиме контроль за температурой в сушильной камере осуществляется с помощью терморегулятора КSТ. В ручном режиме функции терморегулятора выполняет оператор, который включает или выключает ТЭНы ЕК1 – ЕКn в зависимости от текущего значения t °C воздуха в сушилке. Переключение режимов управления осуществляется переключателем SA1 и SA2. В любом режиме ТЭНы не могут быть включены без запуска вентиляторов.
Перечень элементов принципиальной схемы приведён в таблице на листе № 1 графической части, кроме того на листе представлена диаграмма переключения контактов универсальных переключателей SA1 и SA2.
2.2 Выбор силового электрооборудования, аппаратуры управления и защиты.
2.2.1 Выбор электродвигателей.
Мощность электродвигателей транспортеров выбираем исходя из производительности транспортеров. В данном случае производительность равна 5 т/ч. Мощность электродвигателей рассчитывается по формуле:
Выбор электродвигателей производится с учётом данных в таблице №1 и пунктов 1.2.3, 1.2.4 и 1.2.5 технического задания на проектирование и справочника |1|. Выбираем асинхронные короткозамкнутые двигатели основного исполнения серии 4А. Основные технические показатели электродвигателей приведены в таблице №2.
2.2.2 Выбор тепловых электронагревателей.
Выбор тепловых электронагревателей производится с учётом вида нагреваемой среды и данных таблице №1. Нагреваемая среда – воздух. Результаты выбора ТЭНов представлены в таблице №2.
Основные технические показатели электродвигателей и ТЭНов
Таблица №2
| № п/п | Наименование оборудования | Кол-во | Тип | Р, кВт | Cosj | Кi | кпд, % |
| Эл.двигатель приёмного транспортёра | 4А200М6У3 | 0,9 | 6,5 | 90,0 | |||
| Эл. двигатель транспортёра сушилки | 4А200М6У3 | ||||||
| Эл.двигатель выходного транспортёра | 4А200М6У3 | ||||||
| Эл.двигатель вентилятора | АИР 160S-6 | ||||||
| ТЭН | ТЭН-100А13 | 0,8 | - | - |
2.2.3 Выбор пускозащитной аппаратуры.
2.2.3.1 Расчет номинальных рабочих и пусковых токов электродвигателей и ТЭНов.
Исходными данными для расчёта номинальных, рабочих и пусковых токов силового электрооборудования являются данные, приведённые в таблицах № 1 и 2.
Расчёт номинальных токов силового оборудования производится по формуле:
I ном = 
Рабочий ток определим по формуле:
Iраб = Iном × Кз
где Кз – коэффициент загрузки.
Расчёт пусковых токов производим по формуле:
Iпуск = Iном × Кi
где Кi – коэффициент кратности пускового тока.
В качестве примера рассмотрим расчёт номинального, рабочего и пускового тока электродвигателя М1 выходного транспортёра.
Исходные данные для расчёта:
Марка ЭД: 4А200М6У3
Номинальная мощность: Pн = 22 кВт
к.п.д. h = 0,9
Коэффициент мощности cosj = 0,9
Кратность пускового тока Кi = 1,2
Коэффициент загрузки Кз = 0,8
Номинальное напряжение сети Uном = 380 В
Решение:
I ном = 
А
Iраб = 41,3 × 0,8 = 33,08 А
Iпуск = 41,3 × 6,5 = 268,4 А
Исходные данные для расчёта номинальных токов ТЭНов:
Марка ЭД: ТЭН-
Номинальная мощность: Pн = кВт
Номинальное напряжение сети Uном = В
Решение:
I ном = 
где: n – количество ТЭН в группе.
I ном = 
А
Результаты расчётов сведём в таблицу №3
Результаты расчёта номинальных, рабочих и пусковых токов ЭД и ТЭНов.
Таблица№3
| Показатели | Токоприёмники | |||||||||||
| М1 | М2 | М3 | М4 | М5 | М6 | М7 | EK1 | EK2 | ЕК3 | ЕК4 | ||
| Iном, А | ||||||||||||
| Iраб, А | ||||||||||||
| Iпуск, А | ||||||||||||
2.2.3.2 Выбор магнитных пускателей.
Магнитный пускатель выбираем по:
1. номинальному напряжению Uн.п. ³ Uс
2. напряжению катушки Uн.к = Uц.у.
3. возможности реверсирования
4. наличию тепловых реле
5. условиям окружающей среды
6. наличию блок контактов
Здесь принимаем обозначения:
Uн.п. – номинальное напряжение пускателя в В;
Uс – номинальное напряжение сети в В;
Uн.к – номинальное напряжение катушки в В;
Uц.у. – номинальное напряжение цепи управления в В;
Iп – номинальный ток пускателя, А;
Iн.дв – номинальный ток токоприёмника, А;
Исходными данными для выбора пускателя являются данные, приведённые в таблицах № 2 и 3. В качестве примера рассмотрим выбор магнитного пускателя для двигателя М1 выходного транспортера.
Марка электродвигателя: 4А200М6У3
Iн = 41,3 А; Uc = 380 В; Uц.у = 220 В
Реверсирование двигателя – отсутствует.
Условия окружающей среды указаны в пунктах 1.2.3 и 1.2.4 технического задания на проектирование.
Необходимое число блокконтактов – три замыкающих (см. принципиальную схему на листе №1 графической части)
Решение:
Из справочника выбираем магнитный пускатель типа ПМ12 – 063. Исполнение по степени защиты пускателя IP 00 (принимаем с учётом установки пускозащитной аппаратуры в щите управления). Число замыкающих блок-контактов 2.
Номинальный ток пускателя:
Iп = 63 А > Iн.дв = 41,3 А
Номинальное напряжение пускателя:
Uн.п. = Uс = 380 В
Номинальное напряжение катушки пускателя:
Uн.к = Uц.у. = 220 В
Результаты выбора магнитных пускателей сведём в таблицу №4.
Таблица 4
| Вид технологического оборудования | Позиц. обозначение | Р токоприёмника, кВт | I токоприемника, А | Характеристика показателя | ||||
| Тип | Uн,В | Iп, А | Число блок контактов | Uкат, В | ||||
| ЭД выходного тр-ра №5 | М1-М | 22,0 | 41,3 | ПМ12-063 | 2+1* | |||
| ЭД вентиляторов | М5-М | |||||||
| ТЭНы | ЕК1-ЕК |
*Примечание: все магнитные пускатели имеют дополнительную контактную приставку ПКЛ 2104.
2.2.3.3 Выбор автоматических выключателей.
Для защиты от к.з. принимаем автоматический выключатель с комбинированным расцепителем.
Условия выбора автоматических выключателей:
1. Номинальное напряжение автоматического выключателя должно соответствовать
Uн.авт. ³ Uс;
2. Номинальный ток автоматического выключателя должен быть ³ току рабочему двигателя Iн авт ³ Iраб;
3. Номинальный ток теплового расцепителя автоматического выключателя должен быть ³ тока рабочего Iн.т.р. ³ Iраб;
4. Правильность срабатывания электромагнитного расцепителя автоматического выключателя проверяют исходя из условия Iср.расц. ³ 1,25 × Iмакс
5. Степень защиты автоматического выключателя должна соответствовать условиям окружающей среды;
6. Определение типа и количества дополнительных расцепителей (при необходимости).
В качестве примера рассмотрим выбор автоматического выключателя QF2.
Исходные данные для расчёта:
Марка ЭД: 4А200М6У3
Номинальная мощность: Pн = 22,0 кВт
Номинальное напряжение сети Uном = 380 В
Рабочий ток Iр = 33,08 А
Пусковой ток Iп = 268,4 А.
Решение:
Исходя из заданных нагрузок выбираем автоматический выключатель с комбинированным расцепителем серии XXX со степенью защиты IP. Номинальный ток Iн.авт.= А.
Принимаем Iн.т.р.= 50А и уставку тока мгновенного срабатывания электромагнитного расцепителя Iср.э.м.р.= 500 × Iн.т.р
Имеем Iн.авт. = 50 А ³ Iраб = 33,08 А
Iн.т.р.= 50 А ³ Iраб = 33,08 А
Проверяем АВ по току срабатывания электромагнитного расцепителя
Iср.э.м.р ³ 1,25 × Iмакс
Iср.э.м.р = 10 × Iн.т.р = 10 × 50 = 500 А
1,25 × 268,4 = 335,5 А
500 > 335,5 Условия выбора соблюдаются.
Результаты выбора автоматических выключателей приведены в таблице № 5.
Результаты выбора автоматических выключателей
Таблица 5
| Вид технологического оборудования | Вид токоприёмника | Позиционное обозначение | Тип автомата | Iн.т.р. | Iн.э.м.р |
| 1. ––––– | Автомат ввода | QF1 | ВА88–32 | ||
| 2. Транспортеры | Эл. двиг.М1-М4 | QF2-QF | |||
| 3. Вентиляторы | Электродвигатель М5-М6 | QF7-QF | |||
| 4.Нагреватели | ТЭН 1-4 | QF8-QF | ВА88–32 | - | |
| 5..Цепь управления | –––– | SF | - |
2.2.3.4 Выбор аппаратуры управления и сигнализации.
Для управления транспортёрами, вентиляторами и ТЭНами выбираем посты управления типа ПКЕ 222–2 (SBx … SBxxx).
Для управления звуковой сигнализацией и аварийного останова технологического оборудования принимаем посты управления типа ПКЕ 122–1 (SBx … SBxxx).
При снятых или неплотно закрытых ограждениях опасных зон транспортеров принимаем путевые выключатели типа ВУ 150М (SQ1... SQ4).
Для реализации световой сигнализации принимаем сигнальную арматуру типа АЛС-1У3 (HL…HL10).
Для освещения щита принимаем лампу БК 215 – 225 – 60 (EL).
Для управления режимами работы электродвигателей транспортеров принимаем переключатели типа ТП 1–1 (SA1.1... SA4.1).
Для управления температурным режимом сушилки принимаем автоматический универсальный переключатель типа УП5312 (SA1 и SA2).
Подробный перечень технических средств приведён в таблице “Перечень элементов схемы” на листе №1.
2.2.3.5 Выбор щита управления.
Выбор щита управления производится с учетом того, что он должен быть установлен в производственном помещении в непосредственной близости от основного оборудования. При этом аппаратура и внутри щитовая проводка должна быть защищена от пыли, влаги и механических повреждений, а обслуживающий персонал от прикосновения к открытым токоведущим частям и сборкам зажимов.
С учётом этих и других факторов принимаем щит типа Щ Ш M c габаритными размерами 1600х800х600.
Общий вид щита управления представлен на листе №2 графической части.
Схема электрических соединений щита управления выполнена адресным способом и представлена на листе №3 графической части.
Схема подключения щита управления и токоприёмников основного технологического оборудования приведена на листе №4 графической части.
2.2.3.6 Выбор кабелей и проводов.
Производится по условиям окружающей среды в соответствии с п.1.2.3 технического задания на проектирование. Для внутренних силовых электропроводок принимаем алюминиевые провода марки АВВГ.
Исходя из условия обеспечения сохранности электропроводки от механических повреждений, принимаем способ прокладки в трубах.
Площадь сечения выбираем по допустимому нагреву /6/.
В качестве примера рассмотрим выбор S сечения проводов для питания электродвигателя М вентилятора №.
Так как двигатель защищён автоматом с комбинированным расцепителем, то
Iдоп. ³ 0,67 × Iн.т.р.
Iдоп. ³ 0,67 × 16 = 10,72 А
Но необходимо соблюдение также условия:
Iдоп. ³ Iраб, т.е. Iдоп. ³ 13,24 А
Iдоп.таб. ³ Iдоп.
По данным таблицы 1.3.7 |6| находим Iдоп.таб. = 19 А и S=2,5мм2.
Расчёты показали, что для подключения всех остальных электродвигателей и ТЭНов можно использовать тот же провод АВВГ 2,5х4. Для подключения щита управления выбираем провод АПРН 2,5х2. Для подключения датчика температуры принимаем провод ППВ 0,5х2.
План силовых проводок представлен на листе №5 графической части.
2.3 Разработка и описание функциональной технологической схемы автоматизации
Осталось спроектировать и описать функционально-технологическую схему автоматизации сушильной установки
Функционально-технологическая схема автоматизации сушильной установки представлен на листе №6 графической части.
+ выбор средств автоматизации (согласно методическим указаниям)
Список используемых источников.
1. И. И. Алиев Справочник по электротехнике и электрооборудованию: учебное пособие для вузов. – 2-е изд., М.: Высшая школа, 2000. – 255с., ил.
2. Правила устройства электроустановок. М.: Энергоатомиздат, 2000. – 648с.
3. Поярков Н. М. Практикум по проектированию. – М.: Росагропромиздат, 1987. – 192с.
4. Курсовое и дипломное проектирование. Под ред.
5. И т.д.