Размещено на http://allbest.ru

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Астраханской области

«Астраханский колледж вычислительной техники»

курсовая работа

по МДК 03.01

Технология основы организации работ по осуществлению монтажа, наладке и техническому оборудованию систем и средств автоматизации

Тема курсовой работы: Проект автоматизации технологической линии раздачи кормов на основе кормораздатчика КС - 1,5

Разработчик

Студент: гр. АС - 41

Жуланов Дмитрий Андреевич

Руководитель

Тимофеев Д. Н



ЗАДАНИЕ

На курсовую работу

Жуланов Дмитрий Андреевич

Тема работы: Проект автоматизации технологической линии раздачи кормов на основе кормораздатчика КС - 1,5

Содержание пояснительной записки курсовой работы

Введение

1. Цели и задачи курсовой работы

2. Характеристика объекта автоматизации

3. Характеристика рабочей машины

4. Технологическая схема

5. Разработка принципиальной эл. схемы автоматизации

6. Выбор силовой сборки и пульта управления

7. Расчет и выбор элементов схемы автоматизации

8. Расчет освещения и выбор защитной аппаратуры

9.Расчет и выбор марки сечения проводов, способ их прокладки

10 Составление перечня элементов схемы автоматизации

Заключение

Список литературы

Графическая часть проекта



Содержание

Введение

1. Цели и задачи курсовой работы

2. Характеристика объекта автоматизации

3. Характеристика рабочей машины

4. Технологическая схема

5. Разработка принципиальной эл. схемы автоматизации

6. Выбор силовой сборки и пульта управления

7. Расчет и выбор элементов схемы автоматизации

8. Расчет освещения и выбор защитной аппаратуры

9. Расчет и выбор марки сечения проводов, способ их прокладки

10. Составление перечня элементов схемы автоматизации

Заключение

Список литературы

Графическая часть проекта



Введение

Термин «автоматизация производства» обозначает применение автоматических, а также автоматизированных устройств для полного или частичного избавления человека от работы с возложением на оператора функции контроля. Автоматизированное производство складывается из следующих частей: контроль при получении, передаче, обработке и, разумеется, использовании энергии, материалов или информации. Механизация и автоматизация в сельском хозяйстве разрешает в несколько раз увеличить продуктивность труда. Кроме того, новые технологии способствует значительному росту уровня производства сельскохозяйственной продукции, быстрому росту уровня ее качества. Подобные процессы имеют прямую связь с применением в предоставленной отрасли индустриальных технологий, а также совершенствования планирования и управления. Множество животноводческих комплексов сегодня оснащаются потоковыми автоматизированными линиями доения коров и первичной обработке молока, еще зачастую закупаются системы приготовления, а также линии раздачи корма животным. В помещениях, где размещаются животные, автоматика регулирует климат, системы отопления и водоснабжения помещений. Системы вентиляции, размещенные в зерно- и овощехранилищах с автоматикой дают возможность существенно понизить утраты готового продукта при его хранении. А поддержание в теплицах искусственного климата даст возможность начать выращивать овощи даже в областях с очень суровым климатом на протяжении всего года. Вентиляция и температурный режим, которые регулирует автоматизированная система, разрешают достигать достаточной чистоты воздуха, помимо того, система позволяет гарантировать преимущественно оптимальный световой режим. Для успешного развития сельского хозяйства большее значение играет непрерывная подача электрической энергии. В том случае, если линии электрических передач чрезмерно удалены, потребность снабжения таких участков электроэнергией возлагается на дизельные или гидроэлектростанции. Автоматизация сельского хозяйства -- возможность продуктивно и оперативно управлять отраслью. Необходимость автоматизации предприятий аграрной сферы подтверждается статистическими данными. Доказано, что организации с высоким и даже средним уровнем механизации несут внушительные экономические потери:

1. Зерновое производство -- на стадии потребления и этапе обработки до 25 % и до 10 % соответственно. При непосредственном производстве потери составляют до 48 %;

2. Молочное скотоводство -- уровень потерь до 53 %;

3. Производство корнеклубневой и плодовоовощной продукции -- до 75 % и до 57 %.

Долгое хранение, послеуборочная обработка, стадия роста -- на данных стадиях хозяйства, функционирующие с корнеклубнеплодами, теряют до 75 % продукции. Автоматизация ориентирована на то, чтобы предельно сокращать потери продукта и уменьшать расходы на изготовление сельскохозяйственного продовольствия. Практические плюсы внедрения автоматизации в сельскохозяйственной отрасли:

1. Минимизация затрат приводит к падению себестоимости изготовления продукции. Выпускающая организация может представлять ее по доступной для потребителя и одновременно выгодной для себя цене;

2. За счет увеличения качества и снижения себестоимости вырастает конкурентоспособность товара. Увеличивается эффективность работы сельскохозяйственных предприятий;

3. Появляется возможность оптимизированно и без лишних усилий управлять производственными, технологическими и бизнесоперациями;

В зависимости от масштабов и вида избранной программы 1С автоматизация сельского хозяйства абсолютно окупают себя в течение нескольких лет. Сельское хозяйство сейчас попросту нельзя представить без применения в нем системы автоматизации промышленных процессов. Постоянно вводимые в отрасль электронные инновации разрешают весьма основательно приумножить не только производственные мощности, но и размеры реализации продукции. В свою очередь, это солидно сказывается на прибыли, которую обретает предприятие. Ключевая проблема, с которой может столкнуться фермер-потребность беспрерывного обеспечения объектов сельского хозяйства бесперебойной энергией. В качестве элементарного примера приводим инкубаторы, располагающиеся на птицефабриках. В инкубаторе посредством применения термоустройства, а еще ламп накаливания формируется микроклимат с неизменной температурой. В свою очередь, особое поворотное устройство переворачивает яйца для равномерного их прогрева. Если оборудование перестает действовать, предприятие получит большие убытки. Поэтому возможно использовать альтернативные источники энергии, например, обычные генераторы. Как показывает практика, приобретение генератора оправдывается -- ведь риск потери прибытка несравненно большой. Для расчета энергообеспечения больших автоматизированных систем, которые применяются для орошения на полях, а также в теплицах -- нужно непременно учитывать используемые производственные мощности. Применять портативные «домашние» генераторы для таких систем невыгодно и нецелесообразно. Общеизвестно, что цена дизельных генераторов существенно выше, если сопоставлять их с бензиновыми аналогами. При этом нельзя забывать, что получаемая от количества произведенной энергии отдача заметно выше. Да и стоимость дизельного топлива примерно в 1,5 раза ниже, чем стоимость бензина -- собственно, это практически абсолютно покрывает имеющуюся разность в стоимости бензиновых и дизельных генераторов. Итак, при долгом отключении автоматизированных сельскохозяйственных объектов именно дизельные генераторы преобразуются в действительно незаменимый инструмент. Поэтому, рекомендуется приобретать генераторы, функционирующие на бензине исключительно в том случае, если отмечаются кратковременные перебои в подаче электрической энергии. Стоимость бензинового генератора формируется, главным образом, из качества силовых элементов, цены системы зажигания, мощности встроенного двигателя, преобразования и защиты. Генератор -- залог безаварийной и бесперебойной работы сельскохозяйственного бизнеса. Рассмотренные экономическая и технологическая основы автоматизации сельского хозяйства, в первую очередь, предназначены для возникновения и последующего формирования новых направлений технологического прогресса. Как следствие, весьма быстрый прогресс технической оснащенности, а еще успешное формирование микропроцессорной базы (если применяются топо-ориентированные технологии), а также свежие радионавигационные системы, основывают значительные предпосылки для эффективного развития автоматизации отрасли.



1. Цели и задачи курсовой работы

Выполнение курсовой работы, является заключительные этапом обучения по данному предмету и имеет своей целью систематизацию, закрепление и расширение теоретических знаний и практических навыков при решении конкретных, технических задач.

Работая над курсовой работой, учащиеся развивают навыки самостоятельной работы с пособиями, справочной и периодической литературой, вырабатывают умение использовать достижения науки и передового, опыта в области электрооборудования и автоматизации сельскохозяйственных агрегатов и установок; совершенствуют свою расчетную и графическую подготовку. Выполняя курсовую работу, учащиеся приобретают необходимые навыки для решения более сложных задач в дипломном проектировании и на практике.



2. Характеристика объекта автоматизации

Кормораздатчик КС-1,5 (рис.8) предназначен для перемешивания и раздачи влажных смесей всем возрастным группам свиней на репродукторных и небольших откормочных свиноводческих фермах.

Кормораздатчик представляет собой передвижную машину с приводом от электродвигателя, который питается от электросети свинарника через троллерный кабель. Кормораздатчик состоит из следующих основных частей: бункера, ходовой части, выгрузных шнеков, лопастей и шнековой мешалки, механизма привода и электрооборудования.

Бункер представляет собой сварную конструкцию из листовой стали. Днище снабжено выгрузными окнами, перекрываемыми дозирующим устройством. Форма бункера обеспечивает хорошую текучесть, материала и полное его опорожнение от корма. Он имеет смотровое окно, через которое контролируется его заполнение. В бункере монтируется шнековая и лопастная мешалки. К днищу крепятся выгрузные шнеки. В передней части имеются элементы для установки шкафа управления.

Бункер крепится к раме ходовой части четырьмя опорами.

Ходовая часть обеспечивает раздатчику одну скорость перемещения и представляет собой самоходную тележку с электрическим приводом. Она состоит из рамы с двумя ведущими колесными парами, мотора-редуктора, цепной передачи, ленточного тормоза, устройства для автоматической остановки кормораздатчика при наезде на препятствие.

Выгрузные шнеки предназначены для выдачи корма из бункера в кормушки. Они состоят из корпуса, шнека, привода и дозирующего устройства. Привод, обеспечивающий вращение шнека, состоит из электродвигателя и клиноременной передачи, дозирующее устройство представляет собой заслонку с приводом

Для ее вращения. Величина открытия заслонки определяется указательной стрелкой.

Шнековая мешалка - это вертикально установленный на самоцентрирующейся основе шнек. Нижняя часть вала шнека соединяется шлицевым соединением с выходным валом распределительной коробки. Привод осуществляется от мотор-редуктора через распределительную коробку. Лопастная мешалка имеет ступицу с внутренним шлицевым отверстием и три лопасти. Мешалку устанавливают на дне бункера на шлицевой выход вала распределительной коробки. Последняя представляет собой редуктор, обеспечивающий различные скорости для шнековой и лопастной мешалок. Электрооборудование состоит из пускозащитной аппаратуры, шкафа управления, электродвигателей привода ходовой части мощностью 0,55 кВт, привода мощностью 5,5 кВт и привода выгрузных шнеков мощностью 0,55 кВт каждый.

Рисунок 1 - Кормораздатчик КС-1,5

1-распределительная коробка; 2 - ходовая часть; 3 - устройство для автоматической остановки кормораздатчика; 4 - мотор-редуктор; 5, 6 - выгрузные шнеки; 7 - лопастная мешалка; 8 - бункер; 9 - траверса; 10 - шнек-мешалка; 11 - развеиватель; 12 - пульт управления; 13 - электрооборудование; 14 - таблица нормы выдачи кормов; 15 - шкала; 16 - штурвал.

3. Характеристика кормораздатчика КС - 1,5

Производительность, кг/ с, при:

Выгрузке - 8,3

Смешивании и раздаче - 1,2

Скорость движения при раздаче кормов, м/с - 0,36

Вместимость бункера, м3 - 2

Требуемая ширина прохода, м - 1,4

Ширина колеи, мм - 750

Потребляемая мощность, кВт - 7,75

Масса, кг - 900

Количество обслуживающего персонала, чел - 1

Рабочий процесс. В бункер кормораздатчика-смесителя окружается готовый к выдаче корм или компоненты кормовой смеси. Во втором случае загрузку начинают с жидких компонентов, закрывают шиберные заслонки и включают привод мешалки. Лопастная мешалка перемещает нижние слои корма и подает их к вертикальной шнек-мешалке, которая подхватывает нижние слои корма и перемешивает их с верхними. Продолжительность смешивания составляет 4-20 мин. По окончании смешивания включают привод ходовой тележки и раздающих шнеков, открываются шиберные заслонки и корм и 1,1 дается в кормушки раздельно на каждую сторону кормового прохода или на обе одновременно.

Основные регулировки. В процессе эксплуатации регулируют натяжные ремни привода выгрузных шнеков: натяжение ремня нормальное, если от усилия 50Н, приложенного в середине ветви, он прогибается на 5-10 мм. Регулируют цепь привода ходовой части таким образом, чтобы ведущая ветвь от усилия руки, приложенного посередине ветви, прогибалась на 15-20 мм. Норму выдачи корма регулируют величиной открытия шиберных заслонок.

4. Технологическая схема

Рисунок 2 - Технологическая схема кормораздатчика для свиней КС - 1,5. 1 - бункер; 2 - шнек-смеситель; 3 - лопастная мешалка; 4 - шиберная заслонка; 5 - выгрузной шнек

кормораздатчик автоматизация принципиальная электрическая пульт



5. Разработка принципиальной эл. схемы автоматизации

Рисунок 3 - Принципиальная электрическая схема кормораздатчика ТВК - 80Б.

QF1-2 автоматический выключатель;KM1-2 - магнитный пускатель;

M-электродвигатель; KK- тепловое реле; HL1-3 -лампа; SB1-3 - кнопочный пост.

На принципиальной схеме представлено подключение трехфазных асинхронных двигателей. Соответственный запуск через кнопку SB1, стоп через кнопку SB2, реверс черезSB3. А так же сигнальная аппаратура, представленная лампой HL2, сигнализирующей нам о подаче питания. Тепловое реле послужит защитой от токов перегрузки. Звонок будет сигнализировать в случае возникновения аварийной ситуации.



6. Выбор силовой сборки и пульта управления

Таблица 1 - Выбор силовой аппаратуры.

Позиционное обозначение на схеме	Наименование	Кол - во
QF1	Автоматический выключатель IEK ВА 47-29 3P (C) 4,5kA	1
QF2	Автоматический выключатель ВА47-60M 3Р 1P(C)	1
КМ1,КМ2	Магнитный пускатель ПМЛ-122002	3
KK1	Тепловое реле	4
М	Электродвигатель	4
SB1-3	Кнопочный пост	3
HL1	Лампа	1



7. Расчет и выбор элементов схемы автоматизации

План расчета и выбора элементов схемы автоматизации.

7.1 Выбор двигателей и составление таблицы технических данных.

7.2 Выбор автоматических выключателей на вводе и проверка на правильность выбора.

7.3 Выбор магнитных пускателей.

7.4 Выбор теплового реле

7.5 Выбор сигнальной аппаратуры (звонок и светодиоды).

7.6 Кнопочные посты

7.1.1 Выбор двигателей и составление таблицы их технических данных

Таблица 2 - Подбор мощностей двигателей.

P1	Pобщ	Pцу
7,5	8,2 кВ	0,68

Для трехфазного асинхронного двигателя 4A132S4У3, предназначенного для включения в трехфазную цепь напряжением 220/380 В, известно: Р_2ном=7,5квт, з_ном=87,5%, cosц_ном=0.86, n_2ном=1440 об/мин,

К_м==2,2, К_п==2,0, К_I=

Двигатель включается в сеть с линейным напряжением U_{л ном}=380В. Понижение напряжения питающей сети ?U=7%.

Решение:

Так как фазное напряжение обмотки статора равно 220 В, а линейное напряжение питающей сети составляет 380 В, то обмотку статора необходимо включить по схеме «звезда», тогда:

Uф=э.

Рисунок 4 - Обмотка статора по схеме “Звезда”

2. Синхронная скорость.

Из обозначения типа двигателя следует, что число полюсов 2р=4, т.е. число пар полюсов р=2, тогда синхронная скорость.

n₁=.

3. Номинальный вращающий момент на валу, пренебрегая механическими потерями, определяем из соотношения.

М_ном=

4. Номинальная активная мощность, потребляемая двигателем из сети.

5. Номинальные линейные и фазные токи обмотки статора.

Для симметричной трехфазной цепи включения обмотки статора активная мощность:P₁=3U_фI_фcosц_ф=U_лI_лcosц_ф,

тогда выражение для номинального линейного тока (в данной схеме I_л=I_ф) можно записать в виде:

6. Площадь сечения подводящих проводов.

S=; где д = 3 А/мм² - допустимая плотность тока

7. Номинальное скольжение.

s_ном=

8.Частота тока в обмотке ротора при номинальной нагрузке.

f_2s=f₁s_ном=500,04=2 Гц.

9. Полная мощность при номинальной нагрузке.

S_1ном=U_лI_л ==9992,5 ВА=10 кВА

10. Реактивная мощность при номинальной нагрузке.

= 0,51

Q_1ном=S_1номsinц_ном=9992,50,51=5096,2 вар=5,1 квар.

11. Потери мощности в роторе при номинальной нагрузке.

Электромагнитная мощность двигателя

Р_{эм ном} =М_номщ₁=М_ном= =49,7

Тогда потери мощности в роторе составят (пренебрегая магнитными потерями)

р_{2э ном}=Р_{эм ном}-Р_2ном=7802,9 - 7500=302,9 Вт.

12. Пусковой ток.

I_пуск = I_{л ном}7,5=15,27,5=114А

13. Пусковой момент.

М_пуск= К_п ЧМ_ном= 2 Ч 49,7 = 99,4 Нм

14. Пусковой момент при пониженном на величину ?U=10% напряжении питающей сети.

Так как вращающий момент асинхронной машины пропорционален квадрату фазного напряжения питающей статор сети, т.е. М~, то при снижении этого напряжения на 10%, т.е. при U_1ф=0,9U_{1ф ном}, пусковой момент:

М^'_пуск=0,81ЧМ_пуск=0,81Ч99,4=80,5 Нм.

15. Расчет и построение механических характеристик М=f(s) и n₂=f(M)

Для расчета зависимости М=f(s) воспользуемся упрощенной формулой вращающегося момента

М=

где s_кр=s_ном0,04

Задаваясь значениями скольжения s от 0 до s_кр, определяем значения вращающего момента М и частоты вращения ротора n₂ по формуле n₂=n₁(1-s).

Результаты расчета сводим в таблицу 4 и изображаем графики М=f(s) и n₂=f(M).

Таблица 3 -Результаты расчета вращающего момента и частоты вращения.

s	0	0,04	0,1	0,166
M, Нм	0	49,7	11,62	13,13
n2, об/мин	1500	1440	1350	1251

Расчет с использованием упрощенной формулы вращающего момента дает хорошее приближение только на рабочем участке механической характеристики, т.е. для s от 0 до s_кр (для n₂от n₁ до n_2кр). Пусковая часть характеристики описывается этой формулой с большой погрешностью. Действительная механическая характеристика ТАД в момент пуска, т.е. при (n₂=0) должна проходить через точку:

М_max=K_п*М_н

M_max=2*49,7= 99,4

М=2*99,4/(0,04/0,166+0,166/0,04)= 45,28

М=2*99,4/(0,1/0,166+0,166/0,1)= 87,96

М=2*99,4/(0,12/0,12+0,12/0,12)= 99,4

n₂=n₁(1-s),

n₂=1500(1-0,04) =1440;

n₂=1500(1-0,1) =1350;

n₂=1500(1-0,166) =1251

Рисунок 5 (a)- График зависимости М=f(s)

Рисунок 6 (б) - График зависимости n2=f(M)

7.1.2 Выбор двигателя и составление таблицы его технических данных

Таблица 4 - Подбор мощностей двигателей.

P1	Pобщ	Pцу
2,2	2,4	0,2

Для трехфазного асинхронного двигателя АИР 112M8 380В, предназначенного для включения в трехфазную цепь напряжением 220/380 В, известно: Р_2ном=2,2 кВт, з_ном=70%, cosц_ном=0.65, n_2ном=710 об/мин,

К_М==1,8 ; К_П==1,2 ; К_I=. 5

Двигатель включается в сеть с линейным напряжением U_{л ном}=380В. Понижение напряжения питающей сети ?U=10%.

Решение

1. Схема включения трехфазной обмотки статора.

Так как фазное напряжение обмотки статора равно 220 В, а линейное напряжение питающей сети составляет 380 В, то обмотку статора необходимо включить по схеме «звезда», тогда:

Uф=.

2. Синхронная скорость.

Из обозначения типа двигателя следует, что число полюсов 2р=8, т.е. число пар полюсов р=4 тогда синхронная скорость:

n₁=

3. Номинальный вращающий момент на валу, пренебрегая механическими потерями, определяем из соотношения:

М_ном==

4. Номинальная активная мощность, потребляемая двигателем из сети.

5. Номинальные линейные и фазные токи обмотки статора.

Для симметричной трехфазной цепи включения обмотки статора активная мощность P₁=3U_фI_фcosц_ф=U_лI_лcosц_ф,

тогда выражение для номинального линейного тока (в данной схеме I_л=I_ф) можно записать в виде:

7,27 А

6. Площадь сечения подводящих проводов.

;

где - допустимая плотность тока

7. Номинальное скольжение.

n₂=n₁(1-Sном)=750(1-Sном)

710=750(1-Sном)

Sном=0,053

8.Частота тока в обмотке ротора при номинальной нагрузке.

f_2s=f₁s_ном=500,053=2,6Гц.

9.Полная мощность при номинальной нагрузке.

S_1ном=U_лI_л ==4834,55ВА=4,38455кВА

10. Реактивная мощность при номинальной нагрузке.

Q_1ном=S_1номsinц_ном=4834,550,5775=2791,95 вар=2,79195квар.

11. Потери мощности в роторе при номинальной нагрузке.

Электромагнитная мощность двигателя:

Р_{эм ном} =М_номщ₁=М_ном= =29,59Вт.

Тогда потери мощности в роторе составят (пренебрегая магнитными потерями)

р_{2э ном}=Р_{эм ном}-Р_2ном=2322- 2200=122Вт.

12. Пусковой ток.

I_пуск=I_{л ном}КI=7,275=36,35A

13. Пусковой момент

М_пуск= К_ПЧМ_ном= 1,2 Ч 29,59 = 35,508Нм

14. Пусковой момент при пониженном на величину ?U=10% напряжении питающей сети.

Так как вращающий момент асинхронной машины пропорционален квадрату фазного напряжения питающей статор сети, т.е. М~, то при снижении этого напряжения на 10%, т.е. при U_1ф=0,9U_{1ф ном}, пусковой момент:

М^'_пуск=0,81ЧМ_пуск=0,81Ч35,508=28,761Нм.

15. Расчет и построение механических характеристик М=f(s) и n₂=f(M)

Для расчета зависимости М=f(s) воспользуемся упрощенной формулой вращающегося момента

М=

где s_кр=s_ном=0,16

Задаваясь значениями скольжения s от 0 до s_кр, определяем значения вращающего момента М и частоты вращения ротора n₂ по формуле n₂=n₁(1-s).

Результаты расчета сводим в таблицу 1 и изображаем графики М=f(s) и n₂=f(M).

Таблица 5 - Результаты расчета значений М и n.

S	0		0,075	0,16
M, Нм	0	32	41	54
n2, об/мин	750	711	515,25	319,5

Расчет с использованием упрощенной формулы вращающего момента дает хорошее приближение только на рабочем участке механической характеристики, т.е. для s от 0 до s_кр (для n₂ от n₁ до n_2кр). Пусковая часть характеристики описывается этой формулой с большой погрешностью. Действительная механическая характеристика ТАД в момент пуска, т.е. при (n₂=0) должна проходить через точку:

М^'_пуск=0,81ЧМ_пуск=0,81Ч35,508=28,761Нм.

М_мах=1.8*=53,362

M=2*53,362/(0,053/0,16+0,16/0,053)=49.3052028503032772

M=2*53,362/(0,075/0,16+0,16/0,075)=52.4968041442884531

M=2*53,362/(0,16/0,16+0, 0,16/0,16)=53.362

n₂=n₁(1-s)

710=750

n2=750(1-0.053) n2=710

n2=750(1-0,075) n2=693

n2=750(1-0,16) n2=630

Рисунок 7 - График зависимости M=f(s)

Рисунок 8 - График зависимости n2=f(M)



7.1.3 Выбор двигателя и составление таблицы его технических данных

Таблица 6 - Подбор мощностей двигателей

P1	Pобщ	Pцу
1	1,12	0,12

Для трехфазного асинхронного двигателя АИР100 S8 380В, предназначенного для включения в трехфазную цепь напряжением 220/380 В, известно: Р2ном=1квт, зном=72%, cosцном=0.64, n2ном=720 об/мин,

К_м= = 1,8 ;К_п== 1,2 ;K_I== 4;

Двигатель включается в сеть с линейным напряжением Uл ном=380В. Понижение напряжения питающей сети ?U=10%

Решение

1. Схема включения трехфазной обмотки статора. Так как фазное напряжение обмотки статора равно 220 В, а линейное напряжение питающей сети составляет 380 В, то обмотку статора необходимо включить по схеме «звезда», тогда

Uф=

2.Синхронная скорость.

Из обозначения типа двигателя следует, что число полюсов 2p=8, т.е. число пар плюсов 4, тогда синхронная скорость:

nl= = 750об/ мин3.

3. Номинальный вращающий момент на валу, пренебрегая механическими потерями, определяем из соотношения:

М_ном=13,26 Нм4.

4.Номинальная активная мощность, потребляемая двигателем из сети.

1,3кВТ5.

5.Номинальные линейные и фазные токи обмотки статора.

Для симметричной трехфазной цепи включения обмотки статора активная мощность P₁=3UфIфcosф=UфIфcosф,

тогда выражение для номинального линейного тока ( в данной схеме Iл=Iл) можно записать в виде:

I_л.ном== 3,29 A

6. Площадь сечения пожводящих проводов.

S = = 1,09мм²;

где = 3А/мм²- допустимая плотность тока.

7. Номинальное скольжение.

n₂=n1(1-S_ном)=750(1-S_ном)720=750(1-S_ном)S_ном=0,048.

8. Частота тока в обмотке ротора при номинальной нагрузке.

f₂=f₁S_ном=500,04=2 Гц.

9. Полная мощность при номинальной нагрузке.

S_1ном=38727,45BA= 8,7274 кВТ10.

10. Реактивная мощность при номинальной нагрузке.

Q_1ном=S_1номsin_ном=0,99=8640,17вар=8,6401квар

11. Потери мощности в роторе при номинальной нагрузке.

Электромагнитная мощность двигателя:

P_{эм ном}=M_ном=M_ном= 13,26*=1040,91Bт

11.Тогда потери мощности в роторе составят (пренебрегая магнитныит потерями):

p_2эм ном=P_эм ном-P_2ном= 1040,91-1000= 40,91Вт12.

12.Пусковой ток:

I_пуск=I_{л ном}K_I= 3,294= 13,1613.

13.Пусковой момент:

M_пуск=K_пM_ном=1,213,26= 15,91214.

14. Пуской момент.Так как вращающий момент асинхронной машины пропорционален квадрату фазного напряжения питающей статор сети, т.е. MU²_1ф , то при снижении этого напряжения на 10 % т.е. при U_1ф=0,9U1ф ном, пусковой момент:

М¹ _пуск= 0,81М_пуск= 0,81 15,912= 12,888 Нм.

15. Расчет и построение механических характеристик М=f(s) и n2=f(M)

Для расчета зависимости М=f(s) воспользуемся упрощенной формулой вращающегося момента:

М= ,

Где s_кр=s_ном(К_м+К²_м-1)= 0,04 (1,8+ ) =0,13

Результаты расчета сводим в таблицу 1 и изображаем графики M=f(s) иn2=f(M).

Таблица 7 - Результаты расчета значений M и n

S	0	0.04	0,09	0,13
M,Нм	0	13,26	22,34	23,868
n2, об/мин	750	720	682	652

Расчет с использованием упрощенной формулы вращающего момента дает хорошее приближение только на рабочем участке механической характеристики, т.е. для sот 0 до sкр (для n2отn1 доn2кр). Пусковая часть характеристики описывается этой формулой с большой погрешностью. Действительная механическая характеристика ТАД в момент пуска, т.е. при (n2=0) должна проходить через точку:

М¹ _пуск= 0,8115,912= 12,888 Нм

М_max=Km*Мн

M_max=1,8*13,26= 23,868

М=2*23,868 /(0.04/0,13+0,13/0.04)= 13,26

М=2*23,868 /(0,09/0,13+0,13/0,09)= 22,34

М=2*23,868 /(0,13/0,13+0,13/0,13)= 23,868

n₂=n1(1-s) = 750

n₂=750(1-0,04) n2 = 720

n₂=750(1-0,09) n2 = 682

n₂=750(1-0,13) n2 = 652

Рисунок 9 - График зависимости M=f(s)

Рисунок 10 - График зависимости n2=f(M)

7.1.4 Выбор двигателя и составление таблицы его технических данных

Таблица 8 - Мощность электродвигателя

P1	Pобщ	Pцу
4	4.3	0,3

Для трехфазного асинхронного двигателя АИР132S4 380В, предназначенного для включения в трехфазную цепь напряжением 220/380 В, известно: Р2ном=4 квт, зном=80%, cosцном=0.73, n2ном=1445 об/мин,

Км= =1,8 ;Кп== 1,3 ;KI==7,5;

Двигатель включается в сеть с линейным напряжением Uл ном=380В. Понижение напряжения питающей сети ?U=10%

Решение

1. Схема включения трехфазной обмотки статора.

Так как фазное напряжение обмотки статора равно 220 В, а линейное напряжение питающей сети составляет 380 В, то обмотку статора необходимо включить по схеме «звезда», тогда

2.Синхронная скорость.

Из обозначения типа двигателя следует, что число полюсов 2p=4, т.е. число пар плюсов 2, тогда синхронная скорость:

nl= = 1500 об/ мин

3.Номинальный вращающий момент на валу, пренебрегая механическими потерями, определяем из соотношения:

Мном=26,4Нм

4. Номинальная активная мощность, потребляемая двигателем из сети.

5 кВТ

5. Номинальные линейные и фазные токи обмотки статора.

Для симметричной трехфазной цепи включения обмотки статора активная мощность:

P1=3UфIфcosф=UфIфcosф,

тогда выражение для номинального линейного тока ( в данной схеме Iл=Iл) можно записать в виде

Iл.ном== 10,4 A

6. Площадь сечения пожводящих проводов.

S==3,46мм²;

где = 3А/мм²- допустимая плотность тока

7. Номинальное скольжение.

n2=n1(1-Sном)=1500(1-Sном)

1445=1500(1-Sном)

Sном=0,036

8. Частота тока в обмотке ротора при номинальной нагрузке.

f2=f1Sном=500,036= 1,83 Гц.

9. Полная мощность при номинальной нагрузке.

S1ном=36845,06BA= 6,84кВТ

10. Реактивная мощность при номинальной нагрузке.

Q1ном=S1номsinном=0,68= 4654,6408 вар= 4,6546квар

11. Потери мощности в роторе при номинальной нагрузке.

Электромагнитная мощность двигателя

P_эм ном=Mном=Mном=26,43*=4149,51Bт

Тогда потери мощности в роторе составят (пренебрегая магнитныит потерями)

p_2эм ном=P_эмном-P_2ном= 4149,51 - 4000 = 149,51 Вт

12. Пусковой ток.

I_пуск=I_{л ном}K_I= 10,4 7,5= 78 А

13. Пусковой момент.

M_пуск=K_пM_ном= 1,326,4 = 34,32 Нм

14. Пусковой момент.

Так как вращающий момент асинхронной машины пропорционален квадрату фазного напряжения питающей статор сети, т.е. MU²_1ф , то при снижении этого напряжения на 10 % т.е. при U_1ф=0,9U1ф ном, пусковой момент:

М¹_пуск= 0,81М_пуск= 0,81 34,32= 27,79 Нм.

15. Расчет и построение механических характеристик М=f(s) и n2=f(M)

Для расчета зависимости М=f(s) воспользуемся упрощенной формулой вращающегося момента

М=

Где sкр=sном(Км+К²_м-1)= 0,036 (1,8+ =0,1186

Задаваясь значениями скольжения sот 0 до sкр, определяем значения вращающего момента М и частоты вращения ротора n2по формуле n2=n1(1-s).

Результаты расчета сводим в таблицу 1 и изображаем графики M=f(s) и n2=f(M).

Таблица 9 - Результаты расчета значений М и n.

S	0	0,036	0,0773	0,1186
M,Нм	0	27,8	45,76	50,02
n2, об/мин	1500	1445	1384	1322

Расчет с использованием упрощенной формулы вращающего момента дает хорошее приближение только на рабочем участке механической характеристики, т.е. для sот 0 до sкр (для n2отn1 доn2кр). Пусковая часть характеристики описывается этой формулой с большой погрешностью. Действительная механическая характеристика ТАД в момент пуска, т.е. при (n2=0) должна проходить через точку:

М¹_пуск= 0,8134,32= 27,79Нм

М_max=K_m*М_н

M_max=1,8*27,79= 50,02

М=2*50,02/(0,036/0,1186+0,1186/0,036)= 27,8

М=2*50,02/(0,0773/0,1186+0,1186/0,0773)= 45,76

М=2*50,02/(0,1186/0,1186+0,1186/0,1186)= 50,02

n2=n1(1-s) = 1500

n2=1500(1-0,036) n2=1446

n2=1500(1-0,0773) n2=1384

n2=1500(1-0,1186) n2=1322

Рисунок 11 - График зависимости M=f(s)

Рисунок 12 - График зависимости n2=f(M)

7.2 Выбор автоматических выключателей

7.2.1 Выбор автоматического выключателя на вводе и его проверка на правильность выбора

Расчет производим для автоматического выключателя, встроенного в ранее выбранный шкаф.

Имеется шкаф ввода, учета и распределения электрической энергии ПР8804 с встроенным автоматическим выключателем на вводе: ВА 47-29 3P (C)

Выбираем расцепитель по условию:

I_{ном. р}. ? m?I_р,

где?I_р- сумма рабочих токов двигателя.

?I_р= I_{p1 +} I_{p2 +} I_{p3 +} I_p4= 15,2+7,27+3,29+10,4 = 36,16 А

Выбираем автоматический выключатель BA47-29 3P (C)с I_{ном. р.}= 40(А)

Проверяем выбранный автомат на возможность срабатывания при пуске по условию:

I_ср.р. ? I_ср.к.,

где I_ср.р. = К_н.э. I_max,

I_max = m?I_р+ I_{пуск.дв.} = 1*36,6 + (114+36,35+13,16+78)= 278,11 (А),

где I_{пуск.дв}- пусковой ток двигателя. В нашем случае - это пусковой ток двигателя 4A132S4У3,

?I_р - рабочий ток двигателя и нагревателя.

Подставляем в выражение I_ср.р. = К_н.э. Imax данные:

I_ср.р. = 1,5*278,11 = 417,165

Находим каталожный ток срабатывания:

I_ср.к. = 12* I_{ном. р.} = 12* 40 = 480 (А),

Как видно условие проверки выполняется:

I_ср.р. ? I_ср.к., 417,2(А) ? 480 (А).

Поэтому автомат при пуске двигателя не срабатывает.

7.2.2 Выбор автоматических выключателей для двигателя и их проверка на правильность выбора

Расчет производим для автоматического выключателя, встроенного в ранее выбранный шкаф.

Имеется шкаф ввода, учета и распределения электрической энергии ПР8804, с встроенными автоматическими выключателями ВА47-60M 1Р (C). Используя известный ток двигателя 4A132S4У3, I_н = 15,2 (А), выбираем автоматический выключатель ВА47-60M 3Р (C) с I_{ном. р}. = 40 (А).

Выбор и настройку автоматов производят по силе номинального тока расцепителя следующим образом:

а) Записываем условие:

I_{ном. р}. ? I_р;

где I_р. - сила расчетного тока защищаемой цепи (в нашем случае это номинальный ток электродвигателя).

б) Находим кратность силы расчетного тока и определяют уставку автомата.

k = I_р/ I_{ном. р}. = 36,16/40 = 0,9

в) Устанавливаем регулятор на деление 0,9.

г) Проверяем выбранный автомат на возможность срабатывания при пуске по условию:

I_ср.р. ? I_ср.к.

Сила пускового тока двигателя:

I_{пуск.дв.} = 7,5*I_н = 7,5*36,16 = 271,2(А)

Сила расчетного тока срабатывания автомата при пуске двигателя:

I_ср.р. = 1,25* I_{пуск.дв.} = 1,25*271,2= 339 (А)

Формула вычисления значения каталожного тока срабатывания:

I_ср.к. = 12* I_{ном. р}. = 12*40 = 480(А)

Как видно условие проверки выполняется:

I_ср.р. ? I_ср.к.,

339 (А) ? 480(А).

Поэтому автомат при пуске двигателя не срабатывает.

7.3 Выбор магнитных пускателей

Магнитные пускатели выбираем по условию:

I_н.пуск. >I_н,

где I_н.пуск. - номинальный ток пускателя, I_н- номинальный ток двигателя

Для двигателя 4A132S4У3 с I_н = 15,2 (А) выбираем пускатели ПМЛ-422002 с кнопками «Пуск» и «Стоп» и номинальным током I_н.пуск.= 25 (А)

25 (А) > 15,2(А)

Проверяем условия коммутации магнитного пускателя:

I_н.пуск. ? I _{пуск.дв}./6,

I_{пуск.дв.} =I_н*Ki/6 = 15,2*7,5 /6 = 19 (А),

гдеKi - кратность пускового тока.

Как видно условие проверки выполняется:

I_н.пуск. ? I_{пуск.дв}./6

25(А) ? 19 (А).

7.4 Выбор теплового реле

В нашем случае, мы взяли тепловое реле РТЭ-1322 17-25А с номинальным током расцепления в 25А

7.5 Выбор сигнальной аппаратуры (светодиоды, звонок)

7.5.1 Выбираем звонок.

Для звуковой сигнализации выбираем звуковой аппарат, руководствуясь номинальным напряжением Uн.

В нашем случае Uн = 380 (В), значит выбираем звонок ЗВП-380.

Составляем схему включения светодиода :

Рисунок 13 Схема подключения светодиода

7.5.2 Выбираем светодиоды.

В нашем случае выбираем светодиоды 3Л360А с Iдоп = 10 (мА) = 0,01 (А) и

Uобр.сд.. = 1,7 (В)

7.6 Кнопочные посты

В курсовом проекте используем кнопочные посты типов: ПКЕ-121-1, ПКЕ-221-1, ПКЕ-221-2, ПКЕ-121-2, ПКЕ-121-3, ПКЕ-121-3, ПКЕ-121-3, рассчитанные на напряжение Uн = 500 (В), и рабочий ток:

I_к.у. = 6,3 (А)

Последняя цифра в маркировке указывает на количество кнопочных элементов.

В нашем случае выбираем 3 кнопочных поста: ПКЕ-121-3



8. Расчет освещения и выбор защитной аппаратуры

Расчет и выбор элементов освещения производим исходя из габаритов помещения, которое указано в задании, следующим образом:

Собираем данные для расчета: 8 вариант

1. Параметры помещения (указаны в задании): А = 28 (м) - длина помещения,

В = 20 (м) - ширина помещения, Н = 3 (м) - высота помещения.

2. Тип источника света: люминесцентные лампы.

3. Тип помещения: молокозавод

4. Минимальная освещенность: Еmin = 70 (Лк)

Выполняем собственно расчет и выбор элементов освещения:

а) Выбираем тип светильника:

В нашем случае выбираем светильник ОД 2х40

б) Определяем расчетную высоту:

Н_р = Н - h_св- h_н,

где Н - высота вашего помещения.

h_св = 0,3 (м) - высота свеса светильника от потолка до средней точки h_н = 1,5…2,5 (м) рабочее расстояние от пола до освещенной поверхности

В нашем случае расчетная высота будет равна:

Н_р = Н - h_св - h_н = 3 - 0,3 - 1= 1,7 (м)

в) Определяем оптимальное расстояние между светильниками:

L_опт = л_опт * Н_р,

где л_опт - оптимальное отношение рассеивающей поверхности.

Н_р - расчетная высота

В нашем случае оптимальное расстояние между светильниками будет равно:

L_опт = л_опт * Н_р = 1,3 * 1,7 = 2,21 (м). Принимаем L_опт = 2,5 (м).

Определяем расстояние от стены до крайнего светильника:

L_ст = (0,4ч0,5)*L_опт

В нашем случае расстояние от стены до крайнего светильника будет равно:

L_ст = (0,4ч0,5)*L_опт = 0,5 * 2 = 1 (м)

д) Определяем количество светильником в одном ряду:

m = А - 2 * L_ст,

L_опт

где А - длина помещения.

В нашем случае количество светильников в одном ряду равно:

m = А - 2 * L_ст = 28 - 2 * 1 = 13 (шт.)

L_опт 2

е) Определяем количество рядов

n = В - 2 * L_ст,

L_опт

гдеВ - ширина помещения;

L_опт- оптимальное расстояние между светильника=2,5м

В нашем случае количество рядов равно:

n = В - 2 * L_ст= 20 - 2 * 1 = 9

L_опт 2

ж) Определяем общее количество светильников:

N = m * n,

в нашем случае общее количество светильников равно:

N = m * n = 9 * 13 = 117 (шт.)

з) Принимаем значение коэффициентов отражения стен, пола и потолка:

Р_ст = 70% Р_п = 50% Р_р.п = 30%

и) Определяем индекс помещения

В нашем случае индекс помещения будет равен:

i===6,86

к) Используя индекс помещения, определяем коэффициент светового потока:

?/100

В нашем случае принимаем ? = 0,98

л) Определяем расчетный световой поток

Ф_р = Е_min*S*k*Z ,

N*?

Где Е_min - минимальное освещение, S - площадь вашего помещения, k - коэффициент запаса

Z - коэффициент неравномерности освещения .

В нашем случае расчетный световой поток равен:

Ф_р = Е_min*S*k*Z

N*?

S = A * B = 28 * 20 =560 (м²)

Ф_р = 70*560*1,8*1,1 =829 (Лм)

117*0,8

9. Расчет и выбор марки сечения проводов, способ их прокладки

Расчет и выбор марки сечения проводов и способов их прокладки производим в следующем порядке:

Выбираем марку и сечение провода для двигателя 4A132S4У3 с Р_н = 7,5 (кВт), I_н = 15,2 (А), Кi = 7,5 в следующей последовательности:

1) На основании условий окружающей среды выбираем провод.

В нашем случае выбираем провод марки АПВ, проложенный в трубе.

2) По условию допустимого нагрева I_доп ? I_н выбираем сечение провода.

В нашем случае выбираем сечение провода 2,5 мм² с I_доп = 19 (А).

3) Проверяем сечение провода по условию соответствия аппаратуре защиты.

В нашем случае, в качестве аппарата защиты применяется автоматический выключатель, с ВА 47-60М 1P (C)номинальным током расцепителя: I_{ном. р}.= 16 (А)

Проверку выполняем по условию:

I_доп ? К_з * I_{ном. р},

гдеК_з - кратность допустимого тока для проводов и кабелей (принимаем К_з =1).

I_доп ? 1*16

19 ? 16

Условия проверки выполняются, значит окончательно выбираем провод марки АПВ 2,5 (1*4) с I_доп = 19 (А).



10. Составление перечня элементов схемы автоматизации

Таблица 10 - Перечень элементов автоматизации.

Позиционное обозначение на схеме	Наименование	Кол - во	Примечание
QF1	Автоматический выключатель IEK ВА 47-29 3P (C) 4,5kA	1	Iном.р.=40 (А)
QF2	Автоматический выключатель ВА47-60M 3Р 1P(C)	1	Iном.р. = 40 (А)
КМ1,КМ2,КМ3	Магнитный пускатель ПМЛ-122002	3	Iн = 10 (А)
KK1-4	Тепловое реле	4	Iн.т.р. = 25 (А)
М	Электродвигатель	4	7,5кВт; 15,2 A 2,2кВт;7,27А 1кВт; 3,29А 4кВт; 10,4А
SB1-3	Кнопочный пост ПКЕ - 121 - 3	3	Iк.у. = 6,3 (А)
HL1	Лампа (3Л360А)	3	Iдоп = 10 (мА) Uобр.сд.. = 1,7 (В)



Заключение

Работая над курсовой работой, я развил навыки самостоятельной работы с пособиями, справочной и периодической литературой, выработал умение использовать достижения науки и передового, опыта в области электрооборудования и автоматизации сельскохозяйственных агрегатов и установок; усовершенствовал свою расчетную и графическую подготовку. Выполняя курсовую работу, я приобрел необходимые навыки для решения более сложных задач в дипломном проектировании и на практике.



Литература

1. Брагинец Н.В., Палишкин.А. Курсовое и проектирование по механизации животноводства. 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1991 г.

2. ГОСТ 2.105 - 95; введ. 1996-06-30.- ЕСКД. Общие требования к текстовым документам; Минск: Изд-во стандартов, 2007.- 28 с.

3. ГОСТ 21.613-2014; 2015-07-01.- Система проектной документа-цииля строительства. Правила выполнения рабочей документации силового электрооборудования; Москва: Изд-во стандартов, 2015.- 26 с.

4. Правила устройства электроустановок ПУЭ - 2000. Министерство топлива и энергетики. - Москва: НЦ ЭНАС, 2005 - 487 с.

5. Маронтыр Ф.Л.. Кузьмин А.В. Справочникт по расчетам подъемно-транспортных машин 2-е изд. Перераб. И доп. - Мн.: Высшая школа, знаки 1983 г.

6. Мельников С.В. Технологическое оборудованиет животноводческих ферм и комплексов. 2-изд. перераб. и доп.- Л.: Агропромиздат, 1985 г.

7. Ковалев Ю.Н. Молочное оборудование животноводческих ферм и комплексов. Справочник. - М.: Россельхозиздат, 1987 г.

8. Королев В.Ф. Доильные машины. Теория, конструкция и расчет. М.: Машиностроение, 1969 г.

9. Липинский В.И. Проектирование поточного процесса машинного доения коров и первичной обработки молока, Горки.: БГСХА, 1986 г

10. Терновский А.Д.и др. Справочник сельского строителя. Том 2. - М.: Стройиздат, 1975 г.

11. Халенин Н.И. и др. Альбом-справочник по реконструкции молочных ферм. - М.: Россельхозиздат,1997 г.

12. Шаршунов В.А., Цыганок Г.П. Справочник по машинному доению коров. Ураджай, 1991 г.

13. Цыганок Г.П., Шаршунов В.А. Практикум по машинному доению коров и обработке молока. - Мн.:Ураджай, 1998г.

Размещено на Allbest.ru



Графическая часть

Рисунок 14 - Электрическая принципиальная схема



Рисунок 15 - Технологическая схема

Размещено на Allbest.ru

...