Реферат

Реферат оформляється як окремий розділ курсового проекту. У рефераті наводяться наступні відомості: тема курсового проекту; ключові слова і словосполуки ( наприклад, автоматизація, автоматизована технологія, приготування кормів, роздавальник кормів, витрата електроенергії та ін.); мета і завдання проекту; короткий зміст розділів проекту і результати проектування. (додаток 4 методичних вказівок).

ДО ПУНКТУ 1 -ТЕХНОЛОГІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОЧОЇ МАШИНИ

В технологічній частині курсового проекту необхідно детально розглянути технологічний процес і роль, яку задана машина або механізм виконують в технологічному процесі. Технологічні схеми показують напрям руху оброблюваного продукту і послідовність здійснення різних технологічних і транспортних операцій. При описі принципу дії машини посилання на цифрові позначення елементів схеми обов'язкові. Перед складанням схеми необхідно ознайомитися з будовою і принципом дії машини за технічною документацією, за джерелами інформації.

Для опису роботи схем використовувати паспорти установок, рекомендовані технічні джерела інформації, довідники або методичні вказівки (додаток 1), а на графічній частині викреслюють схеми.

Кінематичні схеми показують послідовність передачі руху від електродвигуна до робочих органів. На цих схемах можуть вказуватися моменти інерції або махові моменти рухомих частин, коефіцієнти корисної дії передач, швидкості обертання, передаточні відношення.

Розробка кінематичної схеми необхідна при конструюванні нової машини, при модернізації старої, а також при дослідженні працюючої машини. Кінематична схема (рисунок 1) подається у вигляді схеми, що показує послідовність передачі руху від двигуна до робочих органів.

Кінематичну схему треба креслити з відповідною кількістю ступенів передаточного механізму (пар зубчатих коліс), g, яке задане згідно варіанту. Для приведеної на рисунку 1 схеми g=1.

Дати стислий опис кінематичної схеми електроприводу відповідно до індивідуального завдання, використовуючи для цього рекомендовані джерела інформації або додаток 1 методичних вказівок.

Рисунок 1 - Кінематична схема приводу

ДО ПУНКТУ 2 - РОЗРАХУНОК І ПОБУДОВА МЕХАНІЧНОЇ ХАРАКТЕРИСТИКИ РОБОЧОЇ МАШИНИ.ВИЗНАЧЕННЯ РЕЖИМУ РОБОТИ ЕЛЕКТРОДВИГУНА

Механічна характеристика робочих машин описується за такою емпіричною формулою

М_с = М_о + (М_с.н. - М_о) · (ω/ ω_м)^х (1)

де М_с – поточні значення моментів статичних опорів при кутовій швидкості ω;

М_с.н – момент статичного опору робочої машини при номінальній кутовій швидкості, Н·м;

М_о - момент опору тертя в рухомих частинах машини(момент зрушення), який не залежить від швидкості ω, Н·м;

ω_м – номінальна кутова швидкість приводного вала машини,с^-1;

х – показник ступеня, що характеризує зміну статичного моменту опору, при зміні кутової швидкості (у відповідності до завдання).

Номінальний момент статичного опору робочої машини М_с.н. визначається за формулою

М_с.н. = Р _м /ω_м (2)

де Р _м – споживана потужність машини чи механізму, Вт;

ω_м – номінальна кутова швидкість приводного вала машини,с^-1

Момент опору тертя М_о в рухомих частинах машини, який не залежить від швидкості ω, визначається за формулою

М_о = к · М_с.н. (3)

де к – коефіцієнт, що характеризує відношення М_о/М_с.н.

Коефіцієнт к приймається згідно[Л –8, с.37 ] за таблицею 1.

Таблиця 1 – Класифікація машин залежно від початкового моменту опору

Група машин	к=Мо/ Мс.ном	Перелік машин
1	0,05…0,15	Вентилятори,
2	0,4…0,5	Насоси
3	0,7…0,8	Вакуум-насоси
4	0,1…0,15	Дробарки
5	0,3…0,35	Змішувачі
6	0,3	Транспортери
7	0,2	Для всіх інших машин

Момент зрушення вентиляторів, насосів,дробарок орієнтовно можна прийняти М_о=(0,2…0,3)М_с.н. Для транспортерів та інших механізмів із постійним моментом опору М_о=М_с.н.

Для побудови механічної характеристики робочої машини треба розрахувати

значення моментів статичних опорів робочої машини і результати занести в таблицю 2.

Таблиця 2 – Результати розрахунків

ω, с^-1	ω = 0	0,1ωм	0,2ωм	0,3ωм	0,4ωм	0,5ωм	0,6ωм	0,7ωм	0,8ωм	0,9ωм	ω = ωм
	0
Мс, Н·м

За результатами розрахунків побудувати графік механічної характеристики робочої машини М_с = f (ω).

У зв’язку з тим, що не заданий графік роботи устаткування приймається тривалий режим роботи S1 для всіх робочих машин.

ДО ПУНКТУ 3 - ВИЗНАЧЕННЯ ПОТУЖНОСТІ І ВИБІР ТИПУ ЕЛЕКТРОДВИГУНА

Електродвигун вибирають враховуючи технологію виробництва, кінематичну схему передаточного механізму, характеристику навколишнього середовища, напругу мережі, спосіб монтажу, та за умовами:

Р_дв ≥ Р_мзв (4)

ω_дв ≈ ω_м (5)

де Р_дв – номінальна потужність електродвигуна;

Р_мзв – зведена потужність машини;

ω_дв – номінальна кутова швидкість електродвигуна;

ω_м- номінальна кутова швидкість приводного вала машини.

Якщо машина має передаточний механізм (відповідно до рисунку 1), то спочатку визначають зведену потужність машини до валу електродвигуна за формулою

(6)

де Р_мзв – зведена потужність машини;

Р_м - – споживана потужність машини чи механізму;

η_пер – коефіцієнт корисної дії передачі (згідно завдання).

Користуючись довідниковими джерелами інформації [8], вибирають ближчий більший стандартний електродвигун за потужністю від числа обчисленого в попередньому пункті.

Вибір електродвигуна за частотою обертання зводиться до економічно ефективного прийнятого рішення:

ω_дв = ί · ω_м (7)

де і – загальне передаточне відношення від двигуна до робочої машини (згідно завдання).

Враховуючи всі вище перелічені вимоги, користуючись довідниковими джерелами інформації [8], остаточно вибирають електродвигун і виписують його паспортні дані:тип електродвигуна; номінальну потужність - Р_н, кВт;номінальний струм - I_н, А; номінальну частоту обертання – n_н, об/хв ; коефіцієнт корисної дії – η; коефіцієнт потужності - соs φ;кратність пускового моменту - К_пуск=М_пуск/М_ном; кратність пускового струму – К_і = ;кратність максимального моменту - К_макс=М_макс/М_ном; кратність мінімального моменту К_min= M_min/M_ном;момент інерції ротора – Ј, кг·м² · 10^-3; масу –m, кг.

Перевіряють правильність вибору електродвигуна за умовами (4), (5).

ДО ПУНКТУ 4 - РОЗРАХУНОК І ПОБУДОВА МЕХАНІЧНОЇ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЕЛЕКТРОДВИГУНА ЗА ЙОГО ПАСПОРТНИМИ ДАНИМИ

Розрахунок механічної характеристики асинхронного двигуна здійснюється на підставі спрощеної формули Клоса

(8)

де М_max – максимальний (критичний) момент, Н·м;

S – поточні значення ковзання, їх значення приймають з інтервалом ∆S=0,1, в діапазоні від 0 до 1;

S_кр – критичне (максимальне) ковзання.

Критичний (максимальний) момент, Н·м визначається за формулою

М_max = К_max · М_н (9)

де К_макс – кратність максимального моменту (перевантажувальна здатність), довідникове значення ( див. вказівки до пункту 2 )

Критичне ковзання визначається за формулою

(10)

де S_н – номінальне ковзання, д.о.

Визначається номінальне ковзання за формулами

S_н = (n_о – n_н)/n_о або S_н = (ω_o – ω_н)/ω_о (11)

де n_о – синхронна частота обертання, об/хв,

n₀ =;

f – частота змінного струму мережі, f=50 Гц;

р – число пар полюсів електродвигуна (вказано в позначенні типу електродвигуна);

ω_о – синхронна кутова швидкість, с^-1, ω₀=0,105·n₀.

Номінальний момент електродвигуна М_н,Н·м, розраховується за формулою

М_н = Р_н/ω_н (12)

де Р_н – номінальна потужність вибраного електродвигуна, Вт;(див. вказівки до пункту2 )

ω_н – номінальна кутова швидкість обертання ротора електродвигуна, с^-1;

ω_н = 0,105 · n_н. (13)

де n_н – номінальна частота обертання ротора електродвигуна, об/хв.

Пусковий момент електродвигуна визначається за формулою

М_пуск = К_пуск· М_н (14)

де К_пуск – кратність пускового моменту, довідникове значення ( див. вказівки до пункту 2 )

З метою реального уявлення значень ковзання S визначають відповідні значення кутової швидкості ω, та частоти обертання n, за формулами

ω = ω_о · (1-S) (15)

n = n_o · (1-S) (16)

Таблиця 3 –Результати розрахунків

№ рядка	Значення	А	W	T	Y	U	I	K	O	P	S	D
1	Мдв, Н·м
2	S, д.о	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
3	ω, с-1
4	n, об/хв

Результати розрахунків заносять в таблицю 3.

За результатами розрахунків будується механічна характеристика електродвигуна М_дв = f(ω). Рівняння механічної характеристики (8) дає задовільні результати лише в зоні робочої частини характеристики від s=0 до s=s_кр. В неробочій частині характеристики через прийняті припущення при виводі рівняння спостерігаються значні відхилення. Тому точку пускового моменту звичайно уточнюють за каталожними даними, де приводиться кратність пускового моменту, а також перевантажувальна здатність двигуна K_max=М_max/М_н. Механічну характеристику асинхронного двигуна побудувати, використовуючи для цього і чотири характеристичні точки з координатами:пуска - А ( М_пуск; 1); критичну - В ( М_макс; S_кр); номінальну - С ( М_н; S_н); ідеального холостого ходу - D ( 0; 0).Координати точок В і С не ввійшли до таблиці 3, але при побудові графіка їх треба враховувати.

ДО ПУНКТУ 5 - РОЗРАХУНОК І ПОБУДОВА МЕХАНІЧНОЇ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЕЛЕКТРОПРИВОДУ.

Більшість машин, що використовуються в сільському господарстві, мають невисокі частоти обертання. Однак електродвигуни, виходячи з економічних міркувань виготовляють в основному на частоту обертання 750…3000 об/хв. Тому при невідповідності частот обертання робочої машини і приводного двигуна використовують різного роду передачі. Для зручності розв’язання рівняння руху машинного агрегату необхідно моменти рухових сил і сил опору привести до валу двигуна.

Поточні моменти статичного опору робочої машини для кожного значення ділянки (для різних значень кутової швидкості) зводять до валу електродвигуна за формулою

М_с.зв =(17)

де М_с.зв – зведений момент опору, Н·м;

i – загальне передаточне число від двигуна до робочої машини;

η_пер – коефіцієнт корисної дії передачі (згідно завдання);

М_с – поточні значення моментів статичних опорів при різних значеннях кутової частоти, Н·м.

Результати розрахунків записують до таблиці 3 рядок 4 (значення М_с наведено в таблиці 1). Будують механічну характеристику М_с.зв = f(ω) робочої машини .

Основне рівняння руху електропривода має вигляд

(18)

де М_дин – динамічний момент, Н·м;

М_дв – обертовий момент електродвигуна, Н·м;

М_с.зв – зведений момент опору, Н·м.

Динамічний момент проявляється тільки під час перехідних режимів, коли змінюється кутова швидкість. Рівномірне обертання здійснюється при М_дв = М_с.зв.(М_дин=0). Якщо М_дв>М_с.зв (М_дин>0), то здійснюється прискорення електродвигуна і механізму, а якщо М_дв<М_с.зв (М_дин<0), то – сповільнення.

Динамічний момент на кожній ділянці (для поточних значень кутової частоти) визначають за формулою (16), для чого від значень рядка 2 таблиці 4 віднімають

відповідні значення рядка 3 цієї ж таблиці і результати розрахунку заносять в рядок 4 таблиці 4

Таблиця 4–Результати обчислень

№ рядка	Параметри	Значення
1	ω, с^-1	0
2	Мд, Н∙м											0
3	Мс.зв, Н∙м
4	Мдин, Н∙м

За результатами розрахунків будують механічну характеристику електроприводу М_дин. = f(ω).

ДО ПУНКТУ 6 - ВИЗНАЧЕННЯ ТРИВАЛОСТІ ПУСКУ ЕЛЕКТРОДВИГУНА

Час пуску електродвигуна можна отримати з виразу

t_п = ј_пр·∆ω / М_{дин.сер.} (19)

де t_п – час пуску, с;

ј_пр – момент інерції приводу, визначається за формулою - ј_пр = ј_м + ј_дв

ј_м – момент інерції робочої машини (подано в завданні), кг·м²;

ј_дв – момент інерції електродвигуна (див. вказівки до пункту 2), кг·м².

∆ω – поточні значення кутової швидкості;

М_{дин.сер} – середнє значення динамічного моменту для поточних значень кутової швидкості, Н·м.

Поточні значення кутової швидкості визначаються за формулою

∆ω = ω_кін - ω_поч, с^-1 ; (20)

де ω_поч – попереднє значення кутової частоти, с^-1;

ω_кін – наступне значення кутової частоти, с^-1.

Для першої ділянки ω_поч = 0, ω_кін– це наступне значення після 0 рядка 3 таблиці 3, кінцеве значення першої ділянки одночасно є початковим для другої і т.д.

Середнє значення динамічного моменту визначається за формулою

М_{дин.сер.} = (М_{дин. 1} + М_{дин. 2}) / 2 (21)

де М_дин.1–попереднє значення динамічного моменту, Н·м;

М_дин.2 – наступне значення поточного моменту, Н·м.

Значення динамічних моментів М_дин в рядок 1 таблиці 5 виписуємо з рядка 4 таблиці 4.

Розрахунки проводять для кожної ділянки, результати заносять до таблиці 5.

Таблиця - 5–Результати розрахунків

№ рядка	∆ω, с^-1
1	Мдин, Н∙м
2	Мдин сер, Н∙м
3	tп, с

Час пуску електропривода визначається, як алгебраїчна сума значень часу пуску на окремих ділянках

∑t_п = t_п1 + t_п2 + ........ t_п9 (с) (22)

За даними таблиці 5 будують графік часу пуску t_п=f(ω).

ДО ПУНКТУ 7 - ВИЗНАЧЕННЯ ЧАСУ НАГРІВАННЯ ЕЛЕКТРОДВИГУНА

Рівняння нагрівання електродвигуна має такий вигляд:

(23)

де е - основа натурального логарифму, е=2,73;

τ – поточне значення перевищення температури електродвигуна, яке залежить від поточного значення часу, t,˚С;

τ_уст – усталене значення перевищення температури електродвигуна над температурою навколишнього середовища, ˚С;

τ_уст = τ_дв – τ_н.с. (24)

де τ_н.с= (40÷35) ^оС

τ_дв – допустима температура, що залежить від класу ізоляції закладеної в електродвигун; для електродвигунів серії АИР з висотою осі обертання в межах 56…63 мм закладена ізоляція класу „Е” (τ_дв = 120^оС), при висоті осі обертання 71…132 мм – ізоляція класу «В» (τ_дв = 130^оС), при висоті осі обертання 160…355 мм – ізоляція класу «F» (τ_дв = 155^оС)

τ_поч – початкове перевищення температури електродвигуна над температурою навколишнього середовища, приймається τ_поч = 0^оС;

Т – постійна часу нагрівання, вибирається значення згідно таблиці 7.

Постійна часу нагрівання – це час, на протязі якого перегрів двигуна досягнув би усталеного значення, якщо б не було тепловіддачі в навколишнє середовище.

Таблиця 6

Позначення класу нагрівостійкості	А	Е	В	F	H
Перевищення температури, °С	65	80	90	110	135

Таблиця 7 – Орієнтовні значення сталої часу нагрівання для електродвигунів серії АИР.

Номінальна потужність електродвигуна, кВт	Значення Т, хв
До 4	15 … 20
5,5 - 11	25 … 30
15 – 37	35 … 40
45 – 90	50 …60

Теоретично процес встановлення температурного режиму продовжується нескінченно довго, а практично температура досягне усталеного значення вже через (4-5)Т_н.

Суть розрахунку полягає в підстановці в рівняння (23) значень t починаючи від 0 до часу, який дорівнює 4Т.

Отримані значення заносять в таблицю7.

Для побудови криволінійного графіка експоненційного характеру, яким є графік нагрівання електродвигуна, достатньо десяти точок. Крок часу ∆t приймається рівним 1:10 від значення 4Т.

Таблиця 8-Динаміка нагрівання електродвигуна

t, хв	0
τ,^оС	0

За результатами розрахунків будується графік τ = f(t).

ДО ПУНКТУ 8 - ВИБІР АПАРАТУРИ КЕРУВАННЯ І ЗАХИСТУ

Для вибраного електродвигуна, технічні характеристики якого приведено в пункті 2, складається однолінійна схема, у відповідності до якої здійснюється вибір апаратури керування і захисту.

Рисунок2 – Однолінійна схема живлення електродвигуна

Вибір автоматичного вимикача QF1 здійснюється за типом (серією), ступенем захисту, кліматичним виконанням, категорією розміщення згідно наступних умов:

а) за номінальною напругою із умови

U_{ном.авт} ≥ U_мер (25)

де U_{ном.авт} - номінальна напруга автоматичного вимикача;

U_мер – напруга мережі;

б) за номінальним струмом автоматичного вимикача

І_{ном.авт} ≥ І_розр. (26)

де І_{ном.авт} - номінальним струмом автоматичного вимикача;

І_розр. – розрахунковий струм кола;

І_розр. = К_зм· I_ндв, (27)

де К_зм – коефіцієнт завантаження машини приймають згідно таблиці 9

Таблиця 9 – Значення коефіцієнту завантаження

Потужність електропривода, Р, кВт	< 20	20 - 60	60 – 300	> 300
Коефіцієнт завантаження машини, Кзм	1,25	1,2	1,15	1,1

в) за номінальним струмом теплового розчіплювача

I_.р.тI_розр. (28)

де I_р.т– номінальний струм теплового розчіплювача, А;

I_розр - розрахунковий струм кола, А.

Перевіряється автоматичний вимикач на можливість спрацювання при запуску електродвигуна за умовою:

І_спр.р.м ≥ І_п (29)

де І_спр.р.м – струм спрацювання електромагнітного розчіплювача, А;

I_п – пусковий струм електродвигуна, А.

І_{спр.р.м.} = К_відс∙І_р.т (30)

де К_відс – стандартна кратність відсічки електромагнітного розчіплювача, залежить від серії автоматичного вимикача.

Пусковий струм електродвигуна визначається за формулою

І_п = І_ндв·К_і (31)

За довідниковою літературою [8] вибирається автоматичний вимикач.

Електромагнітний пускач КМ1 вибирається за умовами:

а) за номінальною напругою пускача з умови

U_ном.м.п ≥ U_мер (32)

де U_ном.м.п – номінальна напруга електромагнітного пускача, В;

U_мер – напруга мережі, В;

б) за номінальним струмом пускача

І_ном.мп ≥ І_н.дв. (33)

I_ном.мп – номінальний струм електромагнітного пускача, А;

I_н.дв – номінальний струм електродвигуна, А

в) за умовою пуску

І_ном.мп ≥ І_п.дв/6 (34)

I_п.дв – пусковий струм електродвигуна, А

Згідно [8] вибирається електромагнітний пускач і записуються його паспортні дані.

Вибирається електротеплове реле КК1 за умовами:

а) за номінальною напругою теплового реле

U_{ном.т.р.} ≥ U_мер (35)

U_ном.т.р – номінальна напруга теплового реле, В;

U_мер – напруга мережі, В.

б) за номінальним струмом теплового реле

І_ном.т.р ≥ І_н.дв (36)

I_ном.т.р – номінальний струм теплового реле, А;

I_н.дв – номінальний струм електродвигуна, А

в) за номінальним струмом неспрацювання теплового реле

І_н.т.р ≥ I_н.дв (37)

I_н.т.р – номінальний струм неспрацювання теплового реле

Вибирається теплове реле згідно [8]. Виписуються його технічні характеристики.