Ременные передачи состоят из двух шкивов, укрепленных на валах электродвигателя (ведущий) и машины (ведомый), которые охватывает бесконечный ремень (рисунок 2.1).

Схема соединения электродвигателя и машины с помощью ременной передачи: D1 - ведущий шкив; D2 - ведомый шкив; S1 - ведущая ветвь ремня; S2 - ведомая ветвь ремня; в - ширина ремня; д - толщина ремня; lп - межцентровое расстояние

Клиноременная передача получила большое распространение благодаря техническим преимуществам перед плоскоременной. Она обладает большей тяговой способностью при меньшей ширине шкива, большим передаточным числом, меньшим давлением на валы двигателя и машины, неспаданием ремня при перегрузках и т. д. Клиновые ремни водонепроницаемые, передача может работать при большой влажности воздуха.

Клиноременная передача состоит из двух шкивов, по окружности которых имеются клиновые канавки. Глубина их больше высоты ремня. Рабочими поверхностями клиновых ремней и клиновой канавки являются их боковые стороны. Поэтому между нижним основанием ремня и дном канавки шкива всегда должен быть зазор (рисунок 2.2).

Ремни для клиноременной передачи, выпускаемые промышленностью, имеют стандартное сечение и длину, поэтому не подлежат укорачиванию и ремонту. Тяговая мощность плоских ремней определяется их шириной, а клиновых - площадью их сечения.

Расположение клинового ремня в канавке шкива:

а - профиль клинового ремня; б - правильное расположение; в - неправильное расположение

Клиновые ремни изготавливаются семи профилей из кордшнура или кордткани, залитых вулканизированной резиной и обернутых сверху прорезиненной тонкой тканью. Ремни предназначены для работы в условиях изменения температуры окружающей среды от - 30 до + 60С. Специальные морозостойкие ремни могут работать при температуре - 50С.

При нескольких ремнях клиноременная передача может передавать очень большие мощности.

2.2 Установка электродвигателя на опорное основание

Выбор места установки электродвигателя является одним из основных вопросов при монтаже электропривода. Приводные электродвигатели могут являться частью рабочей машины, устанавливаться непосредственно на ней или отдельно от нее. К опорному основанию они крепятся с помощью лап станины или фланцев. Если электродвигатель входит в конструкцию машины, то его установка, соединение с приводным органом, выверка соединения, подключение выводов обмоток и аппаратуры управления производятся непосредственно на заводах - изготовителях рабочей машины или агрегата, которые поставляются обычно без разборки .

Если электродвигатель приводит в движение рабочий орган через гибкую связь, то под него на фундамент устанавливают салазки, которые позволяют производить замену клиновых ремней и регулировать натяжение гибкой связи, в случае ее вытяжки. При отсутствии литых чугунных салазок их изготавливают в мастерских из швеллера. При установке электродвигателя проверяют с помощью уровня его горизонтальное положение в продольной и поперечной плоскостях. Выравнивание достигается подкладыванием под салазки стальных клиньев различной толщины. Затем двигатель закрепляют и приступают к выверке валов электродвигателя и рабочей машины /2/.

К конструктивным элементам зданий электродвигатели непосредственно не прикрепляются. Сначала на стене или потолке закрепляют стальные конструкции в виде сваренных из стального уголка кронштейнов, рам, салазок и т.п. (рисунок 2.3). При разметке отверстий на стене или потолке предусматривается такая установка конструкций, чтобы ось вала электродвигателя находилась в горизонтальной (или вертикальной) плоскости и была параллельна поверхности стены или потолка.

Крепление металлических конструкций к строительным деталям обычно выполняют с помощью анкерных болтов, закрепляемых в кирпичных или бетонных стенах цементным раствором. Для установки на опорные основания электродвигатели поднимают с помощью грузоподъемных машин и механизмов.

Установка электродвигателя на кронштейне: 1 - стена здания; 2 - электродвигатель; 3 - стальной кронштейн; 4 - болт; 5 - гайка; 6 - шайба; 7 - салазки; 8 - проводник заземления

В лабораторной установке приводной электродвигатель и рабочая машины установлены на общем основании. По условиям технологического процесса измельчения или дробления зерна их валы расположены в вертикальной плоскости. Поэтому для крепления приводного электродвигателя к основанию использован сварной металлический кронштейн аналогично рисунку 2.3.

2.3 Выверка передач

Для нормальной работы электропривода каждый вид механических передач, соединяющих валы электродвигателя и рабочей машины, в процессе монтажа требует соответствующей наладки или выверки. Заключается она в том, чтобы добиться необходимого расположения электродвигателя относительно рабочей машины. Различные передачи выверяют различными способами /2/.

Относительно трудоемкой является выверка непосредственных соединений валов электродвигателя и рабочей машины с помощью муфт. Для нормальной работы электропривода здесь требуется такое взаимное расположение электродвигателя и рабочей машины, при котором оси их валов лежат на одной прямой линии. Такую выверку передач часто называют центровкой.

Непосредственные соединения выверяют в два приема: предварительно и окончательно. Предварительная выверка может выполняться с помощью металлической линейки (без специальных приспособлений), которую прикладывают ребром к ободу в верхней точке полумуфты на валу машины и проверяют есть ли зазор между ребром линейки и второй полумуфтой. При наличии зазора под лапы электродвигателя подкладывают стальные прокладки толщиной 0,5…0,8 мм до его ликвидации. Если таких прокладок требуется более трех…четырех, их заменяют одной соответствующей толщины, так как большое число прокладок нарушает центровку электродвигателя при закреплении. Осевое смещение определяют, прикладывая линейку к боковым поверхностям полумуфт. Ликвидации осевых зазоров добиваются поворотом электродвигателя в горизонтальной плоскости.

При высокой точности центровки пользуются специальными скобами, которые закрепляют на ступицах обеих полумуфт с помощью болтов и хомутов (рисунок 2.4, а). Радиальные и осевые зазоры обычно замеряют с помощью щупов в четырех точках окружности через 90, начиная с верхней точки. Изменяя положение вала электродвигателя, добиваются равенства одноименных зазоров при любом угле поворота вала.

Окончательную выверку соединения валов муфтой в производственных условиях часто выполняют с помощью двух жестких проволок, которые закрепляют на ступицах обеих полумуфт. Свободные концы проволок затачивают конусом в виде двух стрелок, которые загибают навстречу друг другу буквой Г (рисунок 2.4, б). Между осями стрелок оставляют небольшой зазор (1 мм).

Обе полумуфты соединяют не жестко болтом и вращают от руки. Изменение осевых в и радиальных а зазоров в точках 0є, 90є, 180є и 270є определяют визуально. При выверке добиваются такого положения электродвигателя, когда при вращении муфты зазоры а и в остаются неизменными.

Выверенный электродвигатель закрепляют на опорном основании с помощью болтов с гайками и снова выверяют точность установки, так как при закреплении центровка может быть нарушена.

При соединении электродвигателя и рабочей машины ременной передачей необходимо, чтобы их валы были параллельными, а поперечные оси шкивов лежали на одной прямой. Несоблюдение этих условий при плоскоременной передаче приводит к спаданию ремня, а при клиноременной - к преждевременному его износу. В зависимости от величины межосевого расстояния выверку можно осуществить с помощью металлической линейки при малом, а с помощью нитки или тонкой проволоки - при большом межцентровом расстоянии.



Выверка соосности валов электродвигателя и рабочей машины при соединении их муфтами: а - с помощью скоб; б - с помощью изогнутых проволок

Выверка валов электродвигателя и машины, соединенных ременной передачей: а - при одинаковой ширине шкивов; б - при различной ширине шкивов с помощью отвесов; в - при различной ширине шкивов с помощью линейки

При одинаковой ширине шкивов электродвигатель перемещают до тех пор, пока натянутая нитка не будет касаться всех четырех диаметрально противоположных точек на торцах обоих шкивов (рисунок 2.5).

Если межцентровое расстояние небольшое, то для этой цели удобнее пользоваться металлической линейкой, которую прикладывают к шкивам боковой поверхностью (ребром) и добиваются касания к ней всех четырех точек шкивов.

При различной ширине шкивов монтажную линейку прикладывают ребром к двум диаметрально противоположным точкам на торце большого шкива и добиваются, чтобы зазоры между линейкой и крайними точками на торце меньшего шкива были равны половине разности ширины шкивов. Если межосевое расстояние больше длины линейки, то выверить установку электродвигателя можно с помощью отвесов, переброшенных через поперечные оси шкивов, под которыми натянута нитка. После выверки электродвигатель закрепляют, корпус его присоединяют к нулевому защитному проводу, а передачу закрывают защитным кожухом.

В изучаемом электроприводе, как отмечалось выше, применяется расположение валов приводного электродвигателя и рабочей машины в вертикальной плоскости, поэтому их параллельность может контролироваться по отвесу. Для удобства выверки клиноременной передачи целесообразно использовать шкивы одинаковой ширины. Для выполнения условия, чтобы поперечные оси ведомого и ведущего шкивов лежали на одной прямой, необходимо обеспечить возможность перемещения вала электродвигателя в вертикальной плоскости. Это достигается за счет выполнения вертикальных пазов на кронштейне для крепления электродвигателя к общему основанию.

3 Структура и принцип работы лабораторной установки

Структура лабораторной установки для изучения согласования электрического двигателя с рабочей машиной включает: приводной электрический асинхронный двигатель; рабочую машину (измельчитель зерна); общее основание для их установки; узел механической передачи вращающего момента (клиноременная передача); узел крепления электродвигателя, позволяющий осуществлять его перемещение при выверке передачи; систему управления электроприводом.

Для ограждения вращающихся элементов механической передачи при работе АД от случайных прикосновений предусмотрен защитный кожух в виде металлической сетки.

Принципиальная электрическая схема лабораторной установки, представленная на рисунке 3.1, работает следующим образом: при включении автоматического выключателя QF1 осуществляется подача трехфазного напряжения питания 220 В, 50 Гц на лабораторную установку. Автоматический выключателя QF1 выполняет также функцию защиты приводного АД от коротких замыканий и перегрузок. При нажатии кнопки SB2 «Пуск» осуществляется подача однофазного напряжения питания 220 В, 50 Гц на систему управления приводным АД, через плавкий предохранитель FU1, выполняющий функцию защиты системы от коротких замыканий. В цепь системы управления АД включена катушка магнитного пускателя КМ1. Происходит одновременное срабатывание всех контактов магнитного пускателя: замыкаются нормально разомкнутые главные контакты КМ1.1, блокировочный контакт КМ1.2, а также контакт КМ1.3. Главные контакты КМ1.1 подключают приводной асинхронный двигатель М1 к цепи питания и он начинает вращаться. Блокировочный контакт КМ1.2 предназначен для шунтирования кнопки «Пуск» при включении двигателя, тем самым обеспечивая его надежную работу. Контакт КМ1.3 подключает к цепи питания катушку реле времени КТ1, в результате через определенный промежуток времени размыкается нормально замкнутый контакт КТ1.1, который последовательно включен в цепь катушки магнитного пускателя КМ1. Катушка КМ1 теряет питание и все замкнутые контакты магнитного пускателя (КМ1.1, КМ1.2, КМ1.3) размыкаются. Приводной асинхронный двигатель М1 отключается от сети и останавливается. Останов двигателя происходит также при нажатии кнопки SB1 «Останов», которая размыкает цепь питания катушки КМ1.

Принципиальная электрическая схема лабораторной установки

Блокировка подачи однофазного напряжения питания 220 В, 50 Гц на систему управления АД при снятом или незакрепленном защитном кожухе осуществляется микропереключателем SA1. Нормально - разомкнутый контакт SA1 включен последовательно в цепь катушки магнитного пускателя КМ1 и замыкается только при закреплении защитного кожуха крепежным винтом.

4 Общие требования ПУЭ к выбору и монтажу коммутационно - защитной аппаратуры электроприводов и их реализация при разработке электрической принципиальной схемы

4.1 Каждый электродвигатель, служащий для привода одной машины, должен иметь отдельные коммутационные аппараты /10/.

В лабораторной установке применена типовая схема пуска и останова АД с использованием магнитного пускателя.

4.2 Коммутационные аппараты в цепях электродвигателей должны отключать от сети одновременно все проводники, находящиеся под напряжением.

Это требование выполняется применением трехфазного магнитного пускателя КМ1с жесткой механической связью главных контактов .

4.3 Включение обмоток магнитных пускателей, контакторов и автоматических выключателей в сети до 1 кВ с заземленной нейтралью может производиться на междуфазное или фазное напряжение.

Обмотки магнитного пускателя КМ1 и автоматического выключателя QF1 включены на междуфазное напряжение (рисунок 3.1).

4.4 Для защиты электродвигателей от КЗ должны применяться предохранители или автоматические выключатели.

В лабораторной установке для защиты приводного электродвигателя от КЗ установлен автоматический выключатель QF1.

4.5 Аппараты защиты следует располагать по возможности в доступных для обслуживания местах таким образом, чтобы была исключена возможность их механических повреждений. Аппараты защиты должны устанавливаться непосредственно в местах присоединения защищаемых проводников к питающей линии. Допускается в случаях необходимости принимать длину участка между питающей линией и аппаратом защиты ответвления до 6 м. Проводники на этом участке могут иметь сечение меньше, чем сечение проводников питающей линии, но не менее сечения проводников после аппарата защиты.

Согласно данному требованию автоматический выключатель QF1 установлен непосредственно в месте присоединения защищаемых проводников к питающей линии. Длина участка между питающей линией и аппаратом защиты ответвления составляет 2м.

5 Порядок выполнения работы

5.1 Изучить способы передачи вращающего момента от электрического двигателя к рабочей машине, виды механических передач, их выверку при монтаже.

5.2 Изучить электрическую принципиальную схему системы управления приводным электрическим двигателем измельчителя зерна и ее элементную базу.

5.3 Изучить требования ПУЭ к монтажу электроприводов и их реализацию при монтаже лабораторной установки.

5.4 Изучить конструкцию лабораторной установки и представленное в ней соединение вала электрического двигателя с валом измельчителя зерна с использованием клиноременной передачи.

5.5 Произвести выверку клиноременной передачи согласно методическим указаниям по п. 2.3

5.6 Установить и закрепить защитный кожух из сетки.

5.7 Произвести пробное включение установки на холостом ходу и убедиться в нормальной работе клиноременной передачи.

5.8 Задать продолжительность работы измельчителя зерна, используя реле времени.

5.9 Произвести включение установки, засыпав зерно в бункер.

5.10 Оформить отчёт согласно требованиям /13/.

6 Содержание отчёта

Отчёт должен содержать:

6.1 Цель работы.

6.2 Электрическую схему лабораторной установки и ее описание.

6.3 Паспортные данные приводного асинхронного двигателя и рабочей машины (измельчителя зерна).

6.4 Последовательность технологических операций при монтаже приводного электродвигателя на опорном основании.

6.5 Последовательность операций при выверке клиноременной передачи.

6.6 Выводы по работе.

7 Вопросы для самоконтроля

7.1 Какие виды механических передач наиболее часто используются в электроприводных установках АПК?

7.2 Какие значения имеет КПД ременной передачи?

7.3 Какие требования предъявляются к приводным электрическим двигателям при их выборе?

7.4 Какую минимальную степень защиты должен иметь приводной электрический двигатель, используемый в сельскохозяйственном производстве?

7.5 Как производят выверку ременной передачи?

7.6 Как осуществляется замена ремня в случае необходимости?

7.7 Из каких материалов выполняют ремни для плоскоременной и клиноременной передач?

7.8. Как закрепляют шкивы на валах электрического двигателя и рабочей машины при монтаже клиноременной передачи?

7.9 Какие основные элементы включает система управления электрическим приводом измельчителя зерна?

Лабораторная работа № 6 (4 часа)

Способы определения начал и концов статорных обмоток трёхфазных асинхронных электродвигателей

1 Цель работы

1.1 Изучение методов определения начал и концов статорных обмоток электродвигателей.

1.2 Приобретение практических навыков по определению начал и концов обмоток статора и монтажу электродвигателей.

2 Программа работы

2.1 Ознакомиться с электрооборудованием установки.

2.2 Изучить содержание работы и описание лабораторной установки.

2.3 Определить пары выводов, принадлежащие отдельным фазным обмоткам.

2.4 Определить начала и концы обмоток методом трансформации.

2.5 Определить начала и концы обмоток методом подбора.

2.6 Определить начала и концы обмоток методом сравнения напряжений.

2.7 Оформить отчёт.

3 Краткие теоретические сведения и описание лабораторной

установки

На практике, когда отсутствует маркировка выводов обмоток статора асинхронных электродвигателей (обычно после капитального ремонта последних), приходится опытным путём определять начала и концы.

Определение пар выводов каждой из фазных обмоток статора с помощью контрольной лампы

Прежде всего, при помощи контрольной лампы, вольтметра, омметра или других индикаторов находят пары выводов, принадлежащие отдельным фазным обмоткам. При этом один вывод обмотки подсоединяют к одной фазе источника питания, а к другой фазе или нейтральному проводу присоединяют провод от контрольной лампы или измерительного прибора (рисунок 3.1). Затем концом второго провода от контрольной лампы поочерёдно касаются остальных выводов статорной обмотки. Лампа загорится, когда фазная обмотка замыкает цепь контрольной лампы.

Каждую пару выводов, принадлежащих отдельным обмоткам, каким - либо образом помечают.

После этого определяют начала и концы обмоток, используя один из трёх методов.

3.1 Метод трансформации

Предварительно найденные обмотки произвольно обозначают, например, цифрами 1; 2 и 3. В обмотке 1 также произвольно обозначают начало С1 и конец С4. К третьей обмотке подключают вольтметр PV1 со шкалой до 100 В или контрольную лампу HL1 на такое же напряжение (рисунок 3.2 а). К выводу С4 первой обмотки произвольно присоединяют один из выводов второй обмотки.

Определение начал и концов обмоток каждой из фаз методом трансформации

На вывод С1 первой обмотки и свободный вывод второй обмотки подают переменное напряжение, например, 220 В.

Когда конец первой обмотки С4 окажется соединенным с началом второй обмотки С2, их общий магнитный поток будет направлен перпендикулярно плоскости третьей обмотки и наведёт в ней электродвижущую силу (ЭДС), вызывающую свечение спирали контрольной лампы HL1 или отклонение стрелки вольтметра PV1.

Когда же в общей точке соединенных последовательно первой и второй обмоток окажутся два конца (или два начала), как показано на рисунке 3.2 б, общий магнитный поток обмоток 1 и 2 будет направлен вдоль плоскости обмотки третьей фазы, ЭДС в ней не наводится, что подтверждается отсутствием свечения спирали лампы HL1 или нулевым показанием вольтметра. В этом случае надо поменять местами выводы второй обмотки и включить схему вновь.

Если лампа или вольтметр зафиксировали наличие напряжения в третьей обмотке, то помечают начало второй обмотки С2 и конец С5. Затем собирают схему, представленную на рисунке 3.2 в: лампу или вольтметр подключают к первой обмотке с уже обозначенными выводами и приводят выводы третьей обмотки в соответствие с выводами второй. Таким образом помечают выводы C1, C2, СЗ, С4, С5 и С6, где C1, C2 и СЗ - являются началами, а С4, С5 и С6 - концами обмоток.

3.2 Метод подбора

Этим методом удобно пользоваться при определении начал и концов обмоток у электродвигателей мощностью до 5 кВт.

По одному из выводов каждой обмотки соединяют в общую точку, а другие выводы подключают к питающей сети. Если в общей точке оказались все три начала или все три конца, то электродвигатель будет работать нормально. В этом случае выводы, подключённые к сети, помечают как начала C1, C2, СЗ, а выводы, подведенные к общей точке, как концы С4, С5, С6.

Если же в общей точке оказались, например, два конца и одно начало обмотки (рисунок 3.3 а), то электродвигатель при включении будет сильно гудеть, ротор его не сразу будет трогаться с места и вращаться рывками.

В этом случае двигатель не следует держать включённым более 2…З с. После отключения следует поменять местами выводы второй фазы и снова включить в сеть (рисунок 3.3 б). Если же снова схема не угадана, то выводы второй фазы возвращают на прежнее место и меняют местами выводы третьей фазы (рисунок 3.3 в).

Рисунок 3.3 Определение выводов обмоток методом подбора по вариантам проб схемы `звезда”

3.3 Метод сравнения напряжений

По методу сравнения напряжений начала и концы обмоток определяют, собрав схему открытого треугольника (рисунок 3.4).

Если в точках А и Б сошлись начала и концы обмоток, то вольтметры покажут одинаковые напряжение на каждой обмотке.



Определение выводов обмоток методом сравнения напряжений по схеме открытого треугольника

Когда же одна из обмоток окажется "перевёрнутой", то напряжение на ней будет несколько больше, чем на двух других.

4 Подготовка к лабораторной работе

При подготовке к лабораторной работе необходимо:

4.1 Изучить соответствующий теоретический материал в объёме требований раздела 3 настоящей работы.

4.2 Изучить электрические схемы лабораторной установки.

5 Порядок выполнения работы

5.1 Ознакомиться с лабораторной установкой. Изучить конструктивные особенности и паспортные данные электрооборудования и приборов.

5.2 Собрать схему, изображённую на рисунке 3.1, с разрешения преподавателя включить автоматический выключатель QF1, определить пары выводов обмоток каждой фазы, произвольно пронумеровать обмотки и произвольно задаться началом С1 и концом С4 обмотки первой фазы.

5.3 Собрать схему, изображённую на рисунке 3.2 а и определить начало С2 и конец С5 обмотки второй фазы.

5.4 Собрать схему по рисунку 3.2 в и определить начало СЗ и конец С6 обмотки третьей фазы.

5.5 Собрать схему рисунок 3.3 и определить начала и концы обмоток фаз методом подбора.

5.6 Собрать схему рисунок 3.4 и определить начала и концы обмоток фаз методом сравнения напряжений.

5.7 Оформить отчёт по работе по работе согласно требованиям /13/.

6 Содержание отчёта

Отчёт должен содержать:

6.1 Цель работы.

6.2 Паспортные данные электрооборудования и приборов.

6.3 Принципиальные электрические схемы лабораторной установки и их описание.

6.4 Выводы по работе, в которых следует уделить внимание достоинствам и недостаткам различных методов определения начала и концов фазных обмоток электродвигателей.

7 Вопросы для самоконтроля

7.1 Назовите методы определения начал и концов фазных обмоток двигателей и перечислите их достоинства и недостатки.

7.2 Поясните сущность метода трансформации.

7.3 Как определяются выводы фазных обмоток методом подбора?

7.4 Как определяются выводы фазных обмоток двигателей методом сравнения напряжений?

7.5 Поясните назначение и принцип действия автоматического выключателя QF1.

Лабораторная работа № 7 (4 часа)

Монтаж ситемы Управления трёхфазным асинхронным электродвигателем с помощью нереверсивного магнитного пускателя

1 Цель работы

1.1 Изучение устройства, принципа действия, выбора и монтажа автоматических выключателей, магнитных пускателей, тепловых реле, плавких предохранителей и кнопок управления.

1.2 Изучение принципиальных электрических схем систем управления асинхронными двигателями (АД) с помощью нереверсивных магнитных пускателей.

1.3 Приобретение практических навыков по монтажу силовых цепей и цепей управления асинхронными двигателями.

2 Краткие теоретические сведения

Выбор и монтаж коммутационно-защитной аппаратуры (КЗА) систем управления электроприводом является одной из наиболее часто встречающихся задач в комплексе электромонтажных работ.

Анализ электрических принципиальных схем систем управления электроприводом показывает, что коммутационно - защитная аппаратура этих систем практически всегда включает следующие основные компоненты: плавкие предохранители, автоматические выключатели и магнитные пускатели.

2.1 Выбор плавких предохранителей

Плавкие предохранители могут использоваться для защиты электрических двигателей от коротких замыканий.

Электрические двигатели относятся к классу электроприемников, включение которых характеризуется значительной продолжительностью изменения тока в цепи. Пусковой ток АД с короткозамкнутым ротором может в 5...7 раз превышать номинальный. По мере разгона двигателя пусковой ток падает до значения, равного номинальному току машины. Длительность пуска зависит от характера нагрузки.

Следовательно, выбирать плавкую вставку предохранителя по номинальному току двигателя нельзя, т.к. она перегорит при пуске. Нельзя выбирать плавкую вставку и по пусковому току, т.к. не будет обеспечена защита. Предохранитель не должен отключать установку при перегрузках, которые являются эксплуатационными. Поэтому выбор плавкой вставки предохранителя для защиты электрических двигателей производят в зависимости от режима их пуска /1, 2/.

При легком и нормальном режимах пуска (время пуска не более 10 с, нечастые пуски), характерных для двигателей привода механизмов с относительно небольшой инерцией (насосов, вентиляторов и др.), плавкую вставку выбирают из условия:

Iп в ? 0,4 Iп

где Iп в - номинальный ток плавкой вставки, А;

Iп - пусковой ток АД, А.

Величина пускового тока АД определяется выражением

Iп = Iн ? Iп*,

где Iн - номинальный ток АД, А;

Iп* - кратность пускового тока - приводится в каталожных данных /11/.

Для тяжелых условий пуска (время пуска более 15 с), когда двигатель медленно разворачивается (например, привод центрифуги), или в повторно - кратковременном режиме, когда пуски происходят с большой частотой, плавкие вставки выбирают с еще большим запасом:

Iп в ? (0,5…0,6) Iп.

Расчетное значение Iп в округляют до ближайшего большего значения, выбираемого из стандартного ряда номинальных токов плавких вставок: 2; 4; 6,3; 10; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000; 2500 А /6/.

Следует отметить, что плавкие вставки, выбранные таким образом, работают с большим запасом и в процессе пуска нагреваются до небольших температур (порядка 65° С при о = 25о С).

В настоящей работе пуск двигателя производится вхолостую, т.е. режим пуска лёгкий.

2.2 Выбор автоматических выключателей

Автоматические выключатели (АВ) служат для отключения электрической цепи при ненормальных и аварийных режимах - перегрузках, коротких замыканиях, чрезмерном понижении напряжения питания, изменении направления мощности и т.п. АВ можно также использовать для редких включений и отключений номинальных токов нагрузки /1, 2, 5/.

Для защиты двигателя от перегрузок используются тепловые расцепители автоматического выключателя, а для защиты от коротких замыканий - электромагнитные расцепители.

Автоматический выключатель для защиты АД выбирают из условий:

;

Iн т ? kн т? Iр max ;

Iср эл = (12…15)Iн ,

где Iн а - номинальный ток автоматического выключателя, А;

Iн - номинальный ток АД, А;

Iн т - номинальный ток теплового расцепителя, А;

kн т - коэффициент запаса тепловой перегрузки, kн т = 1,1…1,3;

Iр max - максимальный рабочий ток АД, А:

,

где k3 - коэффициент загрузки АД, при k3 = 1,0 Iр max = Iн ;

Iср эл - ток срабатывания электромагнитного расцепителя, А.

Затем выполняют проверку выбранного автоматического выключателя на несрабатывание при пуске двигателя, для этого должно выполняться следующее условие:

Iср эл ? (1,5…1,6) Iп

где Iп - пусковой ток АД, определяемый выражением (2.2).

Если условие (2.5) выполняется, то выбор произведен правильно.

2.3 Выбор магнитных пускателей

Магнитные пускатели (МП) предназначены для дистанционного и автоматического управления асинхронными двигателями и их тепловой защиты. Выбор магнитных пускателей в систему управления электроприводом осуществляют по конструктивному исполнению и следующим основным параметрам /1, 2, 11/:

- номинальному напряжению питающей сети Uс, В;

- номинальному напряжению питания катушки пускателя Uн кат , В;

- максимальному рабочему току АД Iр max согласно (2.4), в данном случае принимаем k3 = 1,0 и Iр max = Iн.

Магнитный пускатель выбирают из условий:

;

Uн п ? Uс ;

Uн кат ? Uупр,

где Iн п - номинальный ток магнитного пускателя, А;

Uн п - номинальное напряжение МП, В;

Uупр - номинальное напряжение цепи управления АД, В.

Выбор конструктивного исполнения МП производят с учетом требований системы управления АД:

1) По характеру вращения электродвигателя, коммутируемого пускателем: нереверсивный или реверсивный.

2) По наличию тепловых реле: без тепловых реле или укомплектованные тепловыми реле.

3) По наличию и количеству дополнительных контактов (сигнальных, блокировочных), которые могут быть замыкающими (з) или размыкающими (р). Дополнительные контакты могут быть встроены в пускатель или изготовлены в виде отдельной приставки.

4) По степени защиты от воздействия окружающей среды: открытого (IР00), защищенного (IP40) или пылебрызгонепроницаемого (IP54) исполнения.

Наибольшее применение находят магнитные пускатели с контактными системами и электромагнитным приводом типов ПМЕ, ПМА, ПА (ПАЕ).

3 Содержание работы и описание лабораторной установки

На рисунках 3.1 и 3.2 приведены принципиальные электрические схемы пуска и останова АД с короткозамкнутым ротором при помощи нереверсивного магнитного пускателя, силовые (главные) контакты которого включены в статорную цепь двигателя. Такие схемы могут быть использованы, например, в системе управления электроприводом транспортёра для перемещения сыпучих грузов. Все три схемы работают одинаково и отличаются одна от другой лишь способом защиты электродвигателя от перегрузок и коротких замыканий.

В настоящее время наибольшее распространение в силу надёжности и экономичности получила схема управления, приведённая на рисунке 3.1 а. Следует отметить, что на практике ещё довольно часто встречается и схема управления, приведённая на рисунке 3.1 б. Схема, изображённая на рисунке 3.2, в настоящее время используется крайне редко.

Работают схемы управления следующим образом. Включением автоматического выключателя QF1 (рисунки 3.1 а и 3.1 б) или рубильника QS1 (рисунок 3.2) на стенд подаётся сетевое напряжение. При последующем нажатии копки управления SB2 "Пуск" на катушку магнитного пускателя КМ1 подаётся напряжение, пускатель срабатывает и замыкает контакты КМ1.1 в силовой цепи. Одновременно замыкается блокировочный контакт КМ1.2 и шунтирует кнопку SB2 "Пуск". Поэтому при отпускании кнопки двигатель не отключается от сети.

Принципиальные электрические схемы управления АД при помощи нереверсивного магнитного пускателя: а - с автоматическим выключателем с тепловым и электромагнитным расцепителями; б - с тепловым реле и автоматическим выключателем с электромагнитным расцепителем

Для останова двигателя следует нажать на кнопку SB1 "Стоп". При этом разрывается цепь питания катушки магнитного пускателя КМ1 и двигатель отключается от сети контактами КМ1.1.

Электродвигатель также будет отключён, если напряжение сети, а следовательно, и напряжение на катушке КМ1, снизится до величины напряжения отпускания, то есть до значения Uoтп< 0,85Uном.

Принципиальная электрическая схема управления асинхронным двигателем при помощи нереверсивного магнитного пускателя с тепловым реле и плавкими предохранителями

4 Подготовка к лабораторной работе

При подготовке к лабораторной работе необходимо:

4.1 По /1, 2, 5 и 6/ изучить устройство, назначение, принцип действия, выбор и особенности монтажа плавких предохранителей, автоматических выключателей, магнитных пускателей, тепловых реле и кнопок управления.

4.2 Изучить электрические принципиальные схемы лабораторной установки (рисунок 3.1).

4.3 По паспортным данным электродвигателя М1 выбрать автоматический выключатель с комбинированными расцепителями (рисунок 3.1 а), автоматический выключатель с электромагнитными расцепителями (рисунок 3.1 б), тепловые реле (рисунки 3.1б и 3.2) и плавкие предохранители FU1...FU3 (рисунок 3.2).

4.4 Выбрать магнитный пускатель КМ1, плавкий предохранитель цепей управления FU4 и кнопки управления SB1 и SB2.

5 Порядок выполнения работы

5.1 Представить результаты расчёта и выбора электрооборудования для схемы лабораторной установки.

5.2 Ознакомиться со стендом лабораторной установки. Изучить конструктивные особенности и паспортные данные установленного электрооборудования. Сравнить их с паспортными данными выбранного оборудования.

5.3 Собрать схему лабораторной установки по рисунку 3.1 а, и произвести пуск и останов электродвигателя.

5.4 Оформить отчёт по работе в соответствии с требованиями /13/.

6 Содержание отчёта

Отчёт по лабораторной работе должен содержать:

- цель работы;

- паспортные данные электрооборудования лабораторной установки;

- результаты расчетов для выбора электрооборудования;

- принципиальную электрическую схему лабораторной установки и её описание;

- выводы по работе.

7 Вопросы для самоконтроля

7.1 Поясните назначение, принцип действия, устройство и условия выбора автоматических выключателей.

7.2 Поясните назначение, принцип действия, устройство и условия выбора магнитных пускателей.

7.3 Поясните назначение, принцип действия, устройство и условия выбора плавких предохранителей.

7.4 Поясните назначение, принцип действия, устройство и условия выбора тепловых реле.

7.5 Как работает схема управления электродвигателем с помощью нереверсивного магнитного пускателя?

7.6 Каково назначение блок - контакта КМ1.2 в схемах рисунка 3.1?

7.7 Какие буквенные обозначения имеют компоненты КЗА в принципиальных электрических схемах?

Лабораторная работа №8 (4 часа)

Монтаж ситемы Управления трёхфазным асинхронным электродвигателем с помощью реверсивного магнитного пускателя

1 Цель работы

1.1 Изучение принципиальных электрических схем систем управления асинхронными двигателями (АД) с помощью реверсивных магнитных пускателей.

1.2 Приобретение практических навыков монтажа силовых цепей и цепей управления реверсивных асинхронных электродвигателей.

2 Содержание работы и описание лабораторной установки

На рисунках 2.1 а и 2.1 б приведены принципиальные электрические схемы пуска, останова и реверса электродвигателя при помощи реверсивного магнитного пускателя. Обе схемы работают одинаково и отличаются лишь степенью защиты от случайных коротких замыканий при пуске и реверсе двигателя.

Принципиальная электрическая схема управления АД с короткозамкнутым ротором при помощи реверсивного магнитного пускателя, представленная на рисунке 2.1а, имеет защиту от случайных коротких замыканий.



Принципиальная электрическая схема управления АД с короткозамкнутым ротором при помощи реверсивного магнитного пускателя: а - с блокировкой от случайных коротких замыканий контактами КМ1.3 и КМ2.3; б - с блокировкой контактами КМ1.3, КМ2.3, SB2.2 и SB3.1

Контакты КМ1.3 и КМ2.3 предотвращают одновременное включение обоих магнитных пускателей; в противном случае может произойти короткое замыкание в силовой цепи. В схеме управления АД, представленной на рисунке 2.1 б, для дублирования защиты от случайных коротких замыканий из - за возможного залипания контактов КМ1.3 или КМ2.3 дополнительно используются размыкающие контакты кнопок управления SB2.2 и SB3.1.

При нажатии кнопки управления SB2.1 "Пуск вперёд" (рисунок 2.1 б) образуется цепь питания катушки магнитного пускателя КМ1. Пускатель срабатывает, в результате чего замыкаются контакты КМ1.1 в статорной цепи двигателя М1. Двигатель запускается. Одновременно замыкается блокировочный контакт KM1.2, шунтирующий замыкающий контакт кнопки управления SB2.1, и размыкается контакт КМ1.3 в цепи питания катушки магнитного пускателя КМ2.

При нажатии кнопки SB3.2 "Пуск назад" размыкается цепь питания катушки магнитного пускателя КМ1 и вместе с контактной системой магнитного пускателя размыкается цепь питания статорной цепи двигателя М1. Одновременно образуется цепь питания катушки магнитного пускателя КМ2, пускатель срабатывает и замыкает контакты КМ2.1 в статорной цепи двигателя, блокировочный контакт КМ2.2 и размыкает контакт КМ2.3 в цепи питания катушки магнитного пускателя КМ1. Двигатель резко тормозится в режиме противовключения и затем начинает вращаться в обратную сторону.

Останов электродвигателя производится нажатием кнопки управления SB1 "Стоп". При реверсировании двигателей с большими маховыми моментами или при большой нагрузке следует сначала остановить двигатель нажатием кнопки SB1 "Стоп", а затем включить его на обратное направление вращения.

3 Подготовка к лабораторной работе

При подготовке к лабораторной работе необходимо:

3.1 Изучить описание и принципиальные электрические схемы лабораторной установки (рисунок 2.1).

3.2 По паспортным данным электродвигателя М1 выбрать автоматический выключатель QF1 с комбинированными расцепителями.

3.3 Выбрать реверсивный магнитный пускатель КМ1, плавкий предохранитель цепей управления FU1 и кнопочную станцию управления SB1.

4 Порядок выполнения работы

4.1 Представить результаты расчёта и выбора электрооборудования для схемы лабораторной установки.

4.2 Ознакомиться со стендом лабораторной установки. Изучить конструктивные особенности и паспортные данные установленного электрооборудования, сравнить их с паспортными данными выбранного оборудования.

4.3 Собрать схему лабораторной установки. Произвести пуск, реверс и останов электродвигателя.

4.4 Оформить отчёт по работе согласно требованиям /13/.

5 Содержание отчёта

Отчёт по лабораторной работе должен содержать:

- цель работы;

- результаты расчётов и выбора электрооборудования;

- паспортные данные электрооборудования лабораторной установки;

- принципиальные электрические схемы лабораторной установки (рисунок 2.1) и их описание;

- выводы по работе.

6 Вопросы для самоконтроля

6.1 Как работает схема управления АД с помощью реверсивного магнитного пускателя?

6.2 Каким образом в схемах с реверсивными магнитными пускателями исключается одновременное включение двух контакторов, в результате которого могло бы произойти короткое замыкание?

6.3 Каково назначение контактов КМ1.3, КМ2.3, SB2.2 и SB3.1?

6.4 Поясните назначение, принцип действия, устройство и условия выбора автоматических выключателей, магнитных пускателей, кнопочных станций управления и плавких предохранителей.

6.5 Для каких рабочих машин необходимо использование в схемах управления АД реверсивных магнитных пускателей?

6.6 Почему в исследуемой схеме не применяются тепловые реле и плавкие предохранители в силовой цепи?

6.7 Поясните маркировку коммутационно-защитной аппаратуры, применяемой в лабораторной установке.

Лабораторная работа № 9 (4 часа)

Монтаж системы управления трёхфазными асинхронными электродвигателями при обеспечении заданной последовательности их пуска

1 Цель работы

1.1 Изучение принципиальных электрических схем систем управления пуском электродвигателей в определённой последовательности.

1.2 Приобретение практических навыков по чтению электрических схем, выбору электрооборудования и монтажу силовых цепей и цепей управления приводных электродвигателей при заданной последовательности их пуска.

2 Содержание работы и описание лабораторной установки

Принципиальная электрическая схема пуска двух электродвигателей в определённой последовательности приведена на рисунке 2.1.



Принципиальная электрическая схема управления пуском электродвигателей в определенной последовательности

Определённая последовательность пуска двигателей и рабочих механизмов необходима в установках, связанных между собою общим технологическим процессом. В сельском хозяйстве к таким технологическим процессам могут быть отнесены: уборка навоза, перемещение сыпучих грузов, приготовление кормов, очистка, сушка и сортировка зерна и т.п.

Пуск электродвигателей в заданной последовательности обеспечивается системой электрической блокировки. Схема исключает возможность пуска электродвигателя М2 прежде, чем запустится электродвигатель M1. Для этой цели в цепи управления двигателя М2 включены замыкающие контакты КМ1.3, связанные с процессом пуска двигателя M1. Если двигатель M1 остановится, то автоматически остановится и двигатель М2. Такая последовательность включения необходима, например, при уборке навоза в коровниках с помощью транспортёров ТСН - 160. Для предотвращения завала вначале запускается двигатель M1 привода наклонного транспортёра, а затем включается двигатель М2 привода горизонтального транспортёра. Для раздельного включения двигателей при наладке схемой предусмотрен выключатель SA1 типа "тумблер".

3 Подготовка к лабораторной работе

При подготовке к лабораторной работе необходимо:

3.1 По /1, 2, 11/ изучить соответствующий теоретический материал.

3.2 Изучить принципиальную электрическую схему лабораторной установки (рисунок 2.1).

3.3 По паспортным данным электродвигателей M1 и М2 выбрать автоматические выключатели QF1 и QF2 с комбинированными расцепителями, магнитные пускатели КМ1 и КМ2, кнопочные станции управления SB1, SB3 и SB2, SB4, выключатель SA1 и плавкие предохранители цепей управления FU1 и FU2.

4 Порядок выполнения работы

4.1 Представить для проверки результаты расчёта и выбора электрооборудования и электрическую схему соединений.

4.2 Ознакомиться со стендом лабораторной установки. Изучить конструктивные особенности и паспортные данные установленного электрооборудования. Сравнить их с паспортными данными выбранного электрооборудования.

4.3 Собрать схему лабораторной установки согласно рисунку 2.1 Произвести раздельный пуск двигателей и пуск в заданной последовательности.

4.4 Оформить отчёт по работе в соответствии с требованиями /13/.

5 Содержание отчёта

Отчёт должен содержать:

- цель работы;

- результаты расчёта и выбора электрооборудования;

- паспортные данные электрооборудования лабораторной установки.

- принципиальную электрическую схему лабораторной установки и её описание.

- выводы по работе.

6 Вопросы для самоконтроля

6.1 Как работает схема управления пуском двух электродвигателей в определённой последовательности?

6.2 Для какой цели в схеме на рисунке 2.1 используется выключатель SA1?

6.3 В каких случаях необходим пуск электродвигателей в определённой последовательности? Приведите примеры.

6.4 Какие степени защиты от воздействия окружающей среды имеет электрооборудование лабораторной установки? Правильно ли произведен выбор исполнения электрооборудования по степени защиты?

6.5 Как выбрать автоматический выключатель для защиты электродвигателя от перегрузок и коротких замыканий?

6.6. Как выбрать плавкий предохранитель для защиты цепей управления от коротких замыканий?

6.7 Перечислить основные требования при монтаже коммутационно-защитной аппаратуры систем управления электроприводом.

Литература

Основная:

1. Монтаж электрооборудования и средств автоматизации [Текст] :

a. А.П. Коломиец [и др.] - Москва: Колос 2009-357 с. (Учебники и учебные пособия для студентов высших учебных заведений).

2. Полуянович Н.К. Монтаж наладка эксплуатация и ремонт систем электроснабжения промышленных предприятий [Электронный ресурс]: учебное пособие для студентов вузов; Н.К. Полуянович; издательство «Лань» (ЭБС) - Санкт-Петербург: Лань 2012.

Дополнительная:

3. Алиев И.И., Абрамов М.Б. Электрические аппараты / Справочник. - М.: Изд-во Радио Софт, 2004. - 256 с.

4. СП 31-110-2003 Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий. Взамен ВСН 59 - 88. Введен с 01.01.2004. - М.: Госстрой России, ФГУП ЦПП, 2004. - 52 с.

5. Ботян А.М. Монтаж электрооборудования в сельскохозяйственном производстве. - Мн.: Ураджай, 1980. - 296 с.

6. ГОСТ 2.702-75 ЕСКД. Правила выполнения электрических схем. Взамен ГОСТ 2.702-69. Введен с 01.07.1977. - М. : Государственный стандарт, 1975. - 30 с.

7. ГОСТ 21.614-88 (СТ СЭВ 3217-81) СПДС. Изображения условные графические электрооборудования и проводок на планах. Дата введения 01.07. 1988. Введен впервые. - М.: ИПК Издательство стандартов, 1988. - 15 с.

8. ГОСТ 9098 - 78 (СТ СЭВ 3562 -82) Выключатели автоматические низковольтные. Общие технические условия. Введен впервые. Дата введения 01.01.1980. - М. : Издательство стандартов, 1978. - 18 с.

9. ГОСТ Р 50339.0 - 92 (МЭК 269-1-86) Низковольтные плавкие предохранители. Общие требования. Введен впервые. Дата введения 01.01.1994. - М.: Издательство стандартов, 1992. - 24 с.

10. ГОСТ Р 50571.25-2001 Электроустановки зданий. Часть 7. Электроустановки зданий и сооружений с электрообогреваемыми полами и поверхностями. Дата введения 01.07.2002. Введен впервые. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2001. - 21 с.

11. Ктиторов А.Ф. Практическое руководство по монтажу электрических сетей. - М.: Высшая школа, 1989. - 268 с.

12. Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок. - СПБ.: Издательство ДЕАН, 2002. - 208 с.

13. Правила устройства электроустановок. - СПБ.: Издательство ДЕАН, 1999. - 928 с.

14. Савченко П.И. и др. Практикум по электроприводу в сельском хозяйстве. - М.: Колос, 1996. - 224 с.

Подписано в печать 24.03.15г. Формат 60 х 84 1/16.

Бумага офсетная Усл.п.л.3,8 Тираж 100 экз. Зак. № 36

Размножено в типографии ИП «Магомедалиева С.А.»

г. Махачкала, ул.М.Гаджиева,176

Размещено на Allbest.ru

...