Проект автоматизації управління електроприводом кормороздавача кліткової батареї БКМ-3

Размещено на http://www.allbest.ru/

КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

Факультет енергетики і автоматики

Кафедра автоматики та робототехнічних систем

ім. акад. І.І. Мартиненка

Проект автоматизації управління електроприводом кормороздавача кліткової батареї БКМ-3

Пояснювальна записка до курсової роботи

КР-01.000.000.006 ПЗ

Керівник: Лисенко В.П.

Виконав: Янюк А.А.

КИЇВ 2016



Зміст

Вступ

І. Вибір пусковозахистної апаратури, проводів та кабелів

1.1 Вибір електродвигуна М1, М2, М3, М4

1.2 Вибір автоматичного вимикача QF

1.3 Перевірка автоматичного вимикача QF

1.4 Вибір електромагнітного пускача КМ1

1.5 Вибір електромагнітного пускача КМ2

1.6 Вибір електромагнітного пускача КМ3,КМ4

1.7 Вибір теплового реле КК1, КК2, КК3,КК4

1.8 Вибір плавкого запобіжника

1.9 Вибір проводів та кабелів

ІІ. Розробка схем електричних

2.1 Розробка схеми електричної принципової

2.2 Розробка схеми електричних з'єднань

2.3 Розробка схеми електричних підключень

ІІІ. Розрахунок надійності схеми автоматичного управління

IV. Розробка загального виду щита управління шкафного типу

Висновок

Список використаної літератури

Вступ

В даній курсовій роботі виконано автоматизацію вологої роздачі корму у свинарнику за допомогою кормороздавача-змішувача КС-1.5.

Кормораздатчик-змішувач КС - 1.5 призначений для змішування і роздачі вологих (60...80%) кормових сумішей всім віковим групам свиней на репродукторных і відгодівельних фермах. Роздавальник переміщується по рейковому шляху, прокладеному вздовж годівниці. Може роздавати корм в годівниці, розташовані по одну або одночасно обидві сторони від роздавальника. Може бути використаний для приготування і роздачі напіврідких і сухих кормів.

Основними вузлами кормороздавача є: бункер, шнекова і лопатева мішалки, два вивантажувального шнека, два дозувальні пристрої ходова візок, приводу, розподільна коробка для оператора, електрообладнання.

Бункер циліндричний, с усіченими конусами ємністю 2 м³. Він вмонтовується в раму ходового візка. В бункері є вивантажувальні віконця , які при відчиняються дозуючими пристроями. До днища бункера прикріплена розподільна коробка і два вивантажувальних шнеки (лівий та правий).

Шнекова мішалка складається з вертикального валу, шнека, самоцентруючої опори (верхньої) , розрівнювача.



І. Вибір пусковозахистної апаратури, проводів та кабелів

1.1 Вибір електродвигуна М1, М2, М3, М4

Електродвигуни до робочих машин та механізмів вибирають за наступними параметрами: напругою, родом струму, частотою обертання, умовами оточуючого середовища, характером та значенням навантаження.

При виборі електродвигунів за частотою обертання слід прямувати до того, щоб частота обертання двигуна була якомога ближче до частоти обертання робочої машини .

Для приводу транспортерів, як правило, використовують трифазні асинхронні електродвигуни з короткозамкненим ротором основного виконання.

Вихідні дані для розрахунку та вибору:

Двигун для змішувача

;

Вибираємо електродвигун МЦ2С-125 АИР 100L2P3 з наступними технічними характеристиками: ; ; ; ; ;

Двигун для приводу

;

Вибираємо електродвигун МЦ2С-80 АИP 100S4P3 з наступними технічними характеристиками: ; ; ; ; ;

Двигуни для шнекових роздавачів

;

Вибираємо електродвигун МЦ2С-63 АИP 80B8P3 з наступними технічними характеристиками: ; ; ; ; ;

1.2 Вибір автоматичного вимикача QF1

Вибір автоматичного вимикача виконують за такими умовами:

а) за типом або серією;

б) за номінальною напругою за умовою:

U _н.ав ? U_м. , (1)

де U _н.ав - номінальна напруга автоматичного вимикача, В;

U_м - номінальна напруга електромережі, В;

в) за номінальним струмом за умовою:

І_н.ав ? І_н.дв , (2)

де І_н.ав - номінальний струм автоматичного вимикача, А;

І_н.дв - номінальний струм електродвигуна, А;

г) за номінальним струмом теплового розчіплювача:

І_нр ? 1,25 ? І_н.дв , (3)

де І_нр. - номінальний струм теплового розчіплювала автоматичного вимикача, А;

1,5 - коефіцієнт, враховуючий роздріб по струму спрацювання теплового розчіплювача;

по яким проходить струм, які знаходяться в середині корпуса, від потрапляння під корпус сторонніх твердих тіл і потрапляння в нього води, згідно ГОСТ 14254-69;

є) за кліматичним виконанням і категорією розміщення, згідно ГОСТ 11543-70 і ГОСТ 15150-69.

Вихідні дані для вибору автоматичного вимикача QF:

Так як згідно з технологічними умовами обрано:

АИР 100L2P3 з наступними технічними характеристиками: ; ; ; ; ; ;

АИP 100S4P3 з наступними технічними характеристиками: ; ; ; ; ; ;

Два двигуна АИP 80B8P3 з наступними технічними характеристиками: ; ; ; ; ;

Отже для вибору автоматичного вимикача QF1 використовуємо наступні дані:

U_н.м.=380В;

І_н.= І_н.дв.= І_н.дв.1 + І_н.дв.2 +І_н.дв.3 = 10+7,5+7*2=31,5 А;

І_н.р.=31,5 • 1,25=39,4А;

Згідно розглянутих умов (1, 2, 3) здійснюємо вибір автоматичного вимикача.

Вибираємо автоматичний вимикач mcb47-100-3-100 c з наступними технічними характеристиками U_н.ав.=415В; І_н.ав.=40А; І_н.р.= 100 А; К_{відс.р.м..}=

415B > 380B; 40A > 31,5A; 125A > 39,4A.

Умови (1, 2, 3) виконуються отже автоматичний вимикач вибраний вірно



1.3 Перевірка автоматичного вимикача QF1

Перевірку вибраного автоматичного вимикача виконують за наступними умовами:

1. За нормованою в ПУЕ кратності тривало допустимого струму проводу та струмів розмикачів;

2. За чуттєвістю автоматичного вимикача до однофазного струму короткого замикання;

3. За найбільшою вимикаючою здібністю автоматичного вимикача;

4. За умовою не спрацювання при запуску електродвигуна.

В курсовому проекті здійснюємо перевірку лише на не спрацювання автоматичного вимикача при запуску електродвигуна.

I_{відс.р.м.} ? I_п.розр. (4)

де I_п.розр. - розрахунковий пусковий струм, А, визначається за формулою:

I_п.розр. = 1,5 • I_п.дв. (5)

де I_п.дв. - пусковий струм електродвигуна, А, визначається за формулою:

I_п.дв.= К_і • I_н.дв. (6)

де К_і - кратність пускового струму;

I_н.дв. - номінальний струм електродвигуна, А.

I_п.дв.=2,0•31.5=63А

I_п.розр.=1,5•63=94.5А

100А>94.5А

Умова (4) виконується, отже вимикач забезпечують надійну роботу схеми.

Автоматичний вимикач mcb47-100-3-100 c

mcb47-100 - серія

3 - кількість полюсів автоматичного вимикача

с - категорія характеристики зпрацювання

100 - номінальний струм, А.

ІР40 - категорія захисту

1.4 Вибір електромагнітного пускача КМ1

Електромагнітні пускачі призначені для дистанційного пуску, зупинки та реверсу трифазних асинхронних двигунів, а також вони можуть використовуватись для автоматичного керування електродвигунами та іншим електрообладнанням. Вибір електромагнітного пускача виконують за наступними умовами:

а) за типом або серією;

б) за номінальною напругою за умовою:

U _н.мп. ? U_м. , (7)

де U_н.мп. - номінальна напруга магнітного пускача, В;

U_м. - номінальна напруга електромережі, В;

в) за номінальним струмом за умовою:

І _н.мп.. ? І_н. , (8)

де І_н.мп. - номінальний струм магнітного пускача, А;

І_н. - номінальний струм навантаження, А.

г) за номінальною напругою котушки електромагнітного пускача за умовою:

U _к.мп ? U _кк. , (9)

де U _к.мп. - номінальна напруга котушки магнітного пускача, В;

U_кк. - напруга кола керування, В;

д) за ступенем захисту;

є) за кліматичним виконанням і категорією розміщення.

Вихідні дані для вибору електромагнітного пускача КМ1:

U_н.с.м.=380В; І_н.дв.=10А; U_н.м.у.=220В

Згідно розглянутих умов здійснюємо вибір пускача електродвигуна. Вибираємо електромагнітний пускач ПМЛ-1160 із наступними технічними характеристиками: U_н.м.п=380В; I_н.м.п.= 16А; U_н.к=220В.

380В=380В; 16А>10А; 220=220

1.5 Вибір електромагнітного пускача КМ2

Електромагнітні пускачі призначені для дистанційного пуску, зупинки та реверсу трифазних асинхронних двигунів, а також вони можуть використовуватись для автоматичного керування електродвигунами та іншим електрообладнанням. Вибір електромагнітного пускача виконують за наступними умовами:

а) за типом або серією;

б) за номінальною напругою за умовою:

U _н.мп. ? U_м. , (7)

де U_н.мп. - номінальна напруга магнітного пускача, В;

U_м. - номінальна напруга електромережі, В;

в) за номінальним струмом за умовою:

І _н.мп.. ? І_н. , (8)

де І_н.мп. - номінальний струм магнітного пускача, А;

І_н. - номінальний струм навантаження, А.

г) за номінальною напругою котушки електромагнітного пускача за умовою:

U _к.мп ? U _кк. , (9)

де U _к.мп. - номінальна напруга котушки магнітного пускача, В;

U_кк. - напруга кола керування, В;

д) за ступенем захисту;

є) за кліматичним виконанням і категорією розміщення.

Вихідні дані для вибору електромагнітного пускача КМ2:

U_н.с.м.=380В; І_н.дв.=7,5А; U_н.м.у.=220В

Згідно розглянутих умов здійснюємо вибір пускача електродвигуна. Вибираємо електромагнітний пускач ПМЛ-1161102 із наступними технічними характеристиками: U_н.м.п=380В; I_н.м.п.= 10А; U_н.к=220В.

380В=380В; 10А>7,5А; 220=220

1.6 Вибір електромагнітного пускача КМ3,КМ4

Вихідні дані для вибору електромагнітного пускача КМ3,КМ4:

U_н.с.м.=380В; І_н.дв.=7А; U_н.м.у.=220В

Згідно розглянутих умов здійснюємо вибір пускача електродвигуна. Вибираємо електромагнітний пускач ПМЛ-121002 із наступними технічними характеристиками: U_н.м.п=380В; I_н.м.п.= 10А; U_н.к=220В.

380В=380В; 10А>7А; 220=220

1.7 Вибір теплового реле КК1, КК2, КК3, КК4

Теплове реле призначене для захисту трифазних асинхронних електродвигунів з короткозамкненим ротором від струмів перевантаження неприпустимої тривалості.

Вибір теплового реле виконують за такими умовами :

а) за типом або серією;

б) за номінальною напругою за умовою:

(10)

де - номінальна напруга теплового реле, В;

- номінальна напруга електромережі, В;

в) за номінальним струмом за умовою:

(11)

де - номінальний струм теплового реле, А;

- номінальний струм електродвигуна, А;

г) за номінальним струмом неспрацьовування за умовою:

, (12)

де - номінальний струм неспрацьовування теплового реле, А;

- номінальний струм електродвигуна, А;

д) за кліматичним виконанням і категорією розміщення.

Вихідні дані для вибору КК1:

Згідно розглянутих вище умов (10, 11, 12) вибираємо теплове реле ТРН-25О4 з наступними технічними характеристиками: з послідуючою настройкою на номінальний струм

ТРН-25О4

ТРН - серія;

25 - номінальний струм реле - 25А;

О - кліматичне виконання;

4 - категорія розміщення.

Вихідні дані для вибору КК2,КК3,КК4:

Згідно розглянутих вище умов (10, 11, 12) вибираємо теплове реле РТЛ-1014 з наступними технічними характеристиками: з послідуючою настройкою на номінальний струм (М2)

(М3,М4)

1.8 Вибір плавкого запобіжника

Запобіжник призначений для захисту електричного кола від струму короткого замкнення і короткочасних перевантажень.

Вибір плавкого запобіжника виконується за такими умовами:

а) за типом або серією;

б) за номінальною напругою з умови:



, (13)

де - номінальна напруга запобіжника, В;

в) за номінальним струмом з умови:

, (14)

де - номінальний струм запобіжника, А;

- максимальне значення струму, який протікає через запобіжник, встановлений в нерозгалудженій частині кола управління, А.

Максимальне значення струму, який протікає через запобіжник

, (15)

, (16)

де І_км. - струм, який протікає в колі котушки магнітного пускача, А;

І - струм, який протікає в колі котушки проміжного реле, А;

І_hl - струм, який протікає в колі сигнальних ламп, А.;

Так як у довідковій літературі приводяться дані, то приймаємо їх такі:

0.1 + 0.2 + 0.25=0.55А.

г) за номінальним струмом плавкої установки з умови:

, (17)

де - номінальний струм плавкої вставки запобіжника, А.

Вихідні дані: = 220 В

Згідно приведених умов обираємо плавкий запобіжник ПРС-6-П з наступними технічними характеристиками:

U_н.зап. = 380В; І_н.зап. = 6А; І_вст. = 1А .

Плавкий запобіжник ПРС-6-П вибраний вірно, так як умови (13, 14, 16) виконуються.

1.8 Вибір проводів та кабелів

Переріз струмопровідної жили проводу, шнура або кабелю вибирають, виходячи з умов гранично допустимого його нагрівання та достатньої механічної міцності. Під час визначення кількості проводів, які прокладають в одній трубі (або жил багатожильного провідника), нульовий робочий провід чотирипровідної системи трифазного струму (або заземлюючу жилу) не враховують. пусковозахистний електричний автоматичний управління

Площу поперечного перерізу жил проводів, шнурів і кабелів вибирають за тривало допустимим струмом:

(17)

де - розрахунковий струм ділянки електричної мережі, А.

Для відгалужень до окремих електроспоживачів за максимальні тривалі робочі струми беруть їх номінальні струми, які визначаються за формулами:

а) для однофазних споживачів:

(18)

б) для трифазних споживачів:

(19)

в) для трифазних асинхронних електродвигунів з короткозамкнутим ротором:

(20)

Розрахунковий струм магістралей, від яких живиться кілька споживачів, здобувають за формулою:

(21)

де - коефіцієнт одночасності роботи споживачів електроенергії,

- сума номінальних всіх (розрахункових) сил струму, А

Вихідні дані для вибору кабеля для живлення двигуна М1:

АИР 100L2P3 з наступними технічними характеристиками: ; ; ; ; ;

Розраховуємо номінальний струм двигуна згідно із умовою :

Згідно із умовою (17) , обираємо трьохжильний кабель з площею поперечного перерізу струмоведучих жил 1,5 мм² марки АПВГ. Оскільки М2, М3, та М4 мають менший номінальний струм, то вони зможуть використати аналогічний кабель.

Вихідні дані для вибору кабеля для живлення установки:

Згідно із формулою (21):

Згідно із умовою (17) , обираємо чотирьохжильний кабель з площею поперечного перерізу струмоведучих жил 16 мм² марки ВВГ.



ІІ. Розробка схем електричних

2.1 Розробка схеми електричної принципової

Принципова електрична схема - це проектний документ, що визначае повний склад електричних елементів, зв'язків між ними та дає повнеуявлення про принцип роботи системи.

При включеному рубильнику QS загоряється лампа HL, сигналізація про наявність напруги в ланцюзі управління. При натисканні кнопки SB2 замикається ланцюг магнітного пускача КМ1 і запускається електродвигун змішувача М1. Потім кнопкою SB4 подають напругу на котушку реверсивного магнітного пускача КМ2 і проміжного реле КV1, яке своїми замикаючими контактами блокує пускову кнопку SB4. запускається електродвигун ходової частини (візки) кормораздатчика М2. для руху кормороздавача уздовж годівниць вперед. Кнопкою SB7 включають електродвигун першого шнека М3 або кнопкою SB9 включають електродвигун другого шнека М4 залежно від того, на яку сторону подається корм. При двосторонньої роздачі корму включають обидва шнека.

При натисканні педалі гальма розмикаються контакти кінцевого вимикача SQ1, відключається тяговий електродвигун М2, і під дією гальма і сил опору руху кормораздатчик майже миттєво зупиняється.

При відпуску педалі гальма контакти SQ1 знову замикаються і відбувається миттєве включення тягового електродвигуна М2 без додаткового натискання кнопки SB4 або SB5, і рух відбувається в ту сторону, в яку рухався кормороздавач до натискання педалі гальма. В даному випадку кормораздатчик рухався вперед, проміжне реле KV1 знаходиться під напругою і його контакти будуть замкнуті, блокуючи кнопку пуску SB4.

Якщо на шляху руху вперед зустрінеться перешкода, то під дією його знаходиться спереду роздавальника стрижневе пристрій діє на кінцевий вимикач SQ2, розмикаючи його контакти і автоматично зупиняючи кормораздатчик.

Після спорожнення бункера, кнопкою SB3 зупиняють тяговий електродвигун М2, привід вивантажувальних шнеків відключають кнопками SB6 і SB8, а потім тяговий двигун кормораздатчика М2 перемикають на зворотний хід кнопкою SB5.

2.2 Розробка схеми електричних з'єднань

Схема з'єднань - це схеми, на яких зображують з'єднання складових частин установки або виробу.

На основі схеми електричної принципової, мною була розроблена схема електрична з'єднань. Деякі особливості її описані нижче:

· схема складається з трьох частин - передньої панелі, лівої бічної панелі, та задньої панелі.

· на передню панель винесено кнопки запуску двигунів та сигналізатор наявності напруги в ланцюзі управління.

· на лівій бічній панелі знаходиться клемна збірка через яку здійснюється внутрішня комутація щита, а також до якої підводяться кабелі що йдуть із зовні.

· на задній панелі щита знаходиться магнітні пускачі,теплові реле, кінцеві вимикачі.

· схема виконана адресним методом.

2.3 Розробка схеми електричних підключень

Схема підключень - показує зовнішнє підключення апаратів, установок, щитів, пультів тощо.

На схемі електричній підключень показані зв'язки щита керування САУ із зовнішніми пристроями такими як: щит живлення, електродвигуни мішалки, приводу, та шнекових роздавачів. Зображено до яких контактів клемної збірки підключень чи інший пристрій, позначено марки кабелів, що з'єднують пристрої.



ІІІ. Розрахунок надійності схеми автоматичного управління

При проектуванні схем автоматичного керування необхідно розробляти такі схеми, які володіли б заданими технічними характеристиками і забезпечували відповідну ступінь надійності в процесі їх експлуатації.

Розрахунок надійності схеми при проектуванні носить оціночний характер із-за невисокої точності початкових даних.

Визначається інтенсивність відмов схеми автоматичного керування л_У, 1/_год, за формулою:

(22)

де - сума інтенсивностей відмов усіх елементів, що входять до схеми керування (окрім електродвигуна), ¹/год.

Для зручності значення інтенсивності відмов схеми автоматичного керування виконуємо табличним методом.

Значення інтенсивності відмов елементів схеми автоматичного управління приведено у таблиці 1.

Таблиця 1 - Визначення значення інтенсивності відмов схеми автоматичного управління

Назва елементів	Кількість однотипних елементів	Інтенсивність відмов елемента 10-6, 1/год.	Результуюча інтенсивність відмов, 10-6, 1/год.
Автоматичний вимикач	1	0,2	0,2
Запобіжник	2	0,5	1
Теплове реле	4	0,3	1,2
Лампа	1	0,6	0,6
Вимикачі кінцеві	2	0,16	1,1
Кнопки керування	9	0,06	0,54

Визначається час напрацьовування на відмову Т_напр., год., за формулою

(23)

де л_У - інтенсивність відмов схеми автоматичного керування, ¹/_год.

Т_напр. = 1/4,64 * 10^-6 = 215517год.

Визначається вірогідність безвідмовної роботи схеми P(t), за формулою

(24)

де k - поправочний коефіцієнт, який враховує вплив зовнішнього середовища;

л_У - інтенсивність відмов схеми автоматичного керування, ¹/год.;

t_x - час роботи, для якого визначаються параметри надійності, год.

Згідно довідкової літератури приймаємо для стаціонарних установок К=10 і t_x=1000год

Отже система при експлуатації буде працювати досить надійно, так як показники вірогідності безвідмовної роботи знаходяться в встановлених межах (від 0,955 до 0,99) згідно довідкової літератури.



IV. Розробка загального виду щита управління шкафного типу

Щитом управління є площина з листового метала в якій прорізаються отвори для установки кнопок і перемикачів управління. Кількість і призначення елементів управління визначена по принциповій електричній схемі . Послідовність органів управління звітує логіці управляючих дій оператора: пуск і стоп сигналізації, вибір і управління двигунами, перевірка ламп сигналізації і так далі.

За моїм завданням розробки системи автоматичного управління температурою повітря в телятнику, панель управління має шафовий тип зі штативом. Експериментальним шляхом були підібрані такі розміри щита 1800 х 800 х 600 мм.

Умовам розміщення відповідає шафний щит малогабаритний типу ЩПК.

Перелік застосованих на панелі управління елементів в специфікації. Поряд з кожним елементом розташована пояснювальна таблична.



Висновок

В даній курсовій роботі мною було виконано розробку системи автоматичного управління кормороздавачем-змішувачем КС-1.5. Було розроблено принципову електричну схему САУ, обрано пускозахисну апаратуру, кабелі для підключення зовнішніх пристроїв. Також було розроблено схеми електричних з'єднань та підключень, розраховано показники надійності САУ, що дорівнює 0,955, обрано щит для розміщення апаратури.



Список використаної літератури

1. І.І. Мартиненко, В.П. Лисенко, Л.П. Тищенко, В.С. Лукач. Проектування систем електрофікації та автоматизації сільского господарства. - 1999.

2. Мартыненко И.И., Люсенко В.Ф. Проектирование систем автоматики. - М.: Агропромиздат, 1991.

3. Мартыненко И.И., Тищенко Л.П. Курсовое и дипломное проектирование по комплексной электрофикации и автоматизации, - М,: Колос, 1978.

Размещено на Allbest.ru

...