Ефективне використання електрообладнання на сільськогосподарському підприємстві

Вступ

Сільськогосподарське виробництво — одна з найважливіших галузей народного господарства, так як вона є основою виробництва продуктів харчування.

На жаль, на сучасному етапі сільське господарство перебуває занепаді. Все менше залишається господарств, багатіїв; і все більше тих, які зводять кінці з кінцями, або повністю занепадають. Вихід для таких господарств з даного положення є лише в правильному ведені господарства, застосування новітньої технології, використання енергозберігаючих технологій та підняття в цілому економіки праці. Потрібно проводити комплексну механізацію та автоматизацію, сільського господарства перехід на інтенсивний метод виробництва, що б зменшило собівартість продукції, як наслідок — збільшується прибуток.

Вирішення проблем стійкого забезпечення країн продуктами тваринництва і птахівництва в необхідній кількості і високої якості нерозривно пов’язано з переозброєнням галузі, переведенню її на промислову основу.

На сьогоднішній день — це тваринницькі ферми і птахофабрики, які мають значну кількість автоматизованих ліній, машин і агрегатів, що дозволяють автоматизувати основні технологічні процеси, а в ряді випадків забезпечити комплексну механізацію та автоматизацію більшості виробничих процесів.

Найважливішою умовою удосконалення с/г виробництва, підвищення життєвого рівня людей — є прискорення наукового прогресу високоефективне використання виробничого потенціалу й зміцнення матеріально-технічної бази с/г на основі подальшого розвитку електрифікації та автоматизації с/г виробництва.

Широке і всебічне використання електричної енергії в с/г виробництві є одною з умов стійкого розвитку с/г.

Електрифікація в сучасних умовах — умова технічного прогресу всіх галузей народного господарства і їй непровідна роль із розвитку продуктивних сил суспільства.

Сільське господарство інтенсивно проходить на промислову основу. Вже діють і споруджуються комплекси по вирощуванні свиней, великої рогатої худоби. Як відомо тваринницькі приміщення обладнуються сучасними пристроями для регулювання мікроклімату, переробки і підготовки кормів, прибирання приміщення і т.д.

Вирішальним фактором в забезпеченні подальшого розвитку електрифікації н/г в сучасних умовах є підготовка кваліфікованих спеціалістів, що знають організацію експлуатації і технічні прийоми обслуговування електроустановок. Важливе місце у активній підготовці спеціалістів з механізацією, електрифікацією і автоматизацією с/г виробничих процесів.

електропривід освітлення силовий мережа

1. Технологія виробничих процесів

На прикладі механічної майстерні слід показувати основні операції. які використовуються: вибрати електричні двигуни, пуско-захисну апаратуру, розробити принципіально-електричну схему та схему з'єднань, та підключень одного із верстатів. Вся апаратура для інших верстатів вибирається аналогічно.

У механічній майстерні використовується такі основні операції стругання металу, токарні роботи, гвинторізні роботи, свердлильні роботи. У таких майстернях також використовується значні верстати для заточування різних деталей. Цей верстат вмикається у трифазну мережу 0,4 кВт при частоті 50 Гц забезпечує відхилення напруги не більше ніж на ±10% і відхилення частоти не більше 2 5.

Величини лінійних напруг не повинні відрізнятися більше ніж на 10%. Вид лінійного виконання верстату УХЛ4 по ГОСТ 15 150–75. Верстат призначений для експлуатації в приміщеннях віднесених до пожежо — небезпечних зон!

Для приведення в дію виконавчих органів верстату використовують двигуни з коробками швидкостей на верстатах, які використовуються у ремонтних майстернях господарств, як правило встановлюють трифазні, одно фазні, асинхронні двигуни, і дуже різні двигуни постійного струму.

Сучасні металорізальні верстати мають індивідуальну або багато двигунові приводи.

Основні технічні характеристики усіх типів верстатів токарної групи наведені в таблиці 1.1.

Враховуючи, що у механічній майстерні працюють моди, то у зимовий період потрібно опалювати приміщення.

Таблиця 1.1. Технічні характеристики верстатів, що знаходяться у механічній майстерні

Мікроклімат, як сукупність зовнішнього середовища, має велике значення в роботі людей. Важливий параметр мікроклімату — температура, яка підтримується в приміщенні, за допомогою систем опалення і вентиляції. У зимовий період у токарному цеху використовується загальне опалення.

Теплогенератори призначені для повітряного опалення і вентиляції промислових приміщень. Вибираємо теплогенератор типу ГТГ — 1,5 його використовують в електрифікованих і газифікованих районах з помірним кліматом. Технічні характеристики теплогенератора наведені в таблиці 1.2.

Таблиця 1.2. Технічні характеристики генератора типу ГТГ — 1,5

Після закінчення роботи люди потребують привести себе в порядок. У приміщеннях де знаходиться велика кількість пилюки, навіть при використанні аспіраційних пристроїв потрібно мати душові. Для цього потрібна тепла вода. Тепла вода також потрібна для миття посуди, прибирання приміщень. Вибираємо для нагрівання води поточний водонагрівач типу ЭВ-Ф-15А, який призначений для приготування на технологічні і гарячо — санітарно-гігієнічні потреби.

Кліматичне виконання водонагрівача УХЛ, категорія 5 розміщення 4 по ГОСТ 15 543–70. Нагрівник вмикається в мережу напругою 220/380 В із частотою 50 Гц з глухо заземленою нейтраллю. Вода, що поступає із вихідного патрубка не використовується для пиття. В автоматичному режимі він керується температурним реле ТРМЛ-1.

Водонагрівач ЭВ-Ф-15А має порівняно невелику масу і номінальну потужність і може успішно використовуватися на невеликих підприємствах. Технічні характеристики водонагрівача наведені в таблиці 1.3.

Таблиця 1.3. Технічна характеристика водонагрівникаЭВ-Ф-15А

До найбільш доскональних і універсальних нагрівників відносяться трубчаті нагрівні системи (ТЕН). Це металева труба всередині якої у наповнювачі (плавкий окис магнію) розміщена ніхромова спіраль 15Н60Н. матеріал труби вибирають залежно від робочої температури і умов роботи. Для нагрівання води використовується трубка із міді.

Для визначення діаметру і довжини спіралі проводимо певні розрахунки.

Встановлена потужність електронагрівної установки:

де С — середня за період нагрівання питома теплоємність тіла С=4,2 кДж/кгЧ (

t1it2 — початкова і кінцева температури тіла t1=5 °С, t2=7,5 °С К3 — коефіцієнт запасу, що враховує старіння нагрівних елементів і можливе зниження електричної напруги Приймаємо k3=1,3

з = ккделектронагрівної установки з = 0,91

G — продуктивність установки G = 178 л/год Робочий струм нагрівного пристрою де U — номінальна напруга U=380 B

n — кількість паралельних секцій n=1 в одній фазі

Робоча температура нагрівника По силі струму і робочій температурі для ніхромового дроту вибираємо діаметр дроту d=2,5 мм.

Основні конструктивні розміри спіралі визначають:

— крок h=(2−4) d; h=2Ч2,5=5 мм

— діаметр спіралі D=(6−10) d =6Ч2,5=15 мм

— кількість витків

— довжина дроту де — питомий опір міді =1,204 Ом де m — кількість фаз

n — кількістьсекцій Вибираємо нагрівний елемент типу ТЕН400Ж15/Р380.

Розрахунок вентиляції.

1. Розраховуємо оптимальну розрахункову температуру в приміщенні,; максимальну відносну вологість повітря, %, граничну концентрацію вуглекислого газу.

.

3. Визначаємо обмін повітря, який потрібний для видалення надмірної вологи:

Де 1,1 — коефіцієнт, який враховує випаровування води з підлоги

— кількість водяної пари, яка виділяється однією людиною середньої маси, беремо з [табл. 8, Л. 9];

— кількість людей у приміщенні чоловік;

— допустима норма вмісту водяної пари у повітрі хлібопекарського приміщення;

— вміст водяної пари у зовнішньому повітрі.

Де , — вміст водяної пари, при повному її насиченні, відносно, при оптимальні для даного приміщення температурі та при розрахунковій температурі зовнішнього повітря;

— відносні вологості повітря у приміщенні та на дворі, ;

.

4. Визначаємо обмін повітря, який потрібний для видалення зайвої теплоти.

Де — кількість вільного тепла, що виділяється однією людиною середньої маси з [табл. 10, Л. 9], ;

— температурний коефіцієнт розширення повітря, ;

— питома об'ємна теплоємність повітря при температурі і нормальному тиску;

— температура повітря в приміщенні і на дворі, ,

Технічна характеристика установки В — Ц4 — 75 — 4 наведена в таблиці 1.4.

Таблиця 1.4. Технічна характеристика установки В — Ц4 — 75 — 4.

2. Вибір електроприводів

Машини і механізми здебільшого представляються заводами-виготівниками комплектно з електродвигунами. Але часто вони підлягають заміні, внаслідок несправності. Крім цього слід перевірити відповідність характеристик встановлених двигунів конструктивним умовам на об'єкті.

Раціональний електропривід слід вибирати за такими вимогами:

— найбільш повна відповідність електроприводу приводними основами робочої машини (технологічним, кліматичним, механічним, навантажувальним та інерційним);

— максимальне використання потужності електродвигуна в процесі роботи;

— відповідність елементів електроприводу умовам навколишнього середовища;

— відповідність електроприводу параметрам мережі, від якої він живиться;

— прийнятний зовнішній вигляд, зручність і безпечність в експлуатації.

Проведемо розрахунок по вибору основного електродвигуна токарно-гвинторізного верстату типу 16К20 з потужністю 10 кВт.

Вибираємо електричний трифазний двигун серії АИ.

Електродвигун серії АИ розроблений в рамках міжнародної організації по співробітництву в галузі електротехнічної промисловості і відповідають перспективному рівню світового електромашинобудування.

Порівняно із двигунами серії 4А та 4АФМ вони мають кращі енергетичні показники: менший рівень шуму та маса, підвищена надійність та ступінь захисту.

Двигуни серії і АИ виготовляються з чавунного станиною та підшипниковими щитами і станиною з алюмінієвими щитами. Для досягнення підвищеної точності і зниження шуму використовують легку серію підшипників із зниженою віброактивністю.

Підшипники мають дві ущільнювальні шайби і закладене на весь термін служби підшипникове мастило.

Вертикально — горизонтальне оребріння поверхні станини забезпечую інтенсивне охолодження оболонки двигуна.

Коробку струмів воду відбирають разом із станиною, що забезпечує надійну герметизацію і дозволяє підвести живлення з кожного боку двигуна через один або два герметизованих штуцери.

За родом струму електродвигуни вибирають в залежності від роду струму, джерела поточного постачання господарства, та вимог виробничих машин і механізмів до характеристики двигунів.

За величиною напруги двигуни вибирають так, щоб їх номінальна напруга відповідала напрузі на яку вони будуть вимикатися.

Трифазні двигуни змінного струму вмикають на лінійку напругу електромережі. При цьому, якщо лінійна напруга електродвигуна та обмотки статора з'єднують в «зірку», а якщо лінійна напруга мережі дорівнює фазній напрузі, то обмотки двигуна з'єднують в «трикутник».

За режимом роботи (тривалий, короткочасний, повторно-короткочасний) електродвигуни вибирають відповідно до режимів роботи машин, для приводу яких вони призначені.

За електричною модифікацією (з підвищеним ковзанням, з підвищеним пусковим моментом, багатошвидкісний, з фазним ротором) двигуни вибирають залежно від моменту зрушення, характеристик навантаження, величини масових мас установки, потрібні в змінні частоти, тощо.

За частотою обертання ел. двигуни вибирають залежно від потрібної частоти обертання приводного валу машини.

Для вибору і вивчення номінальної напруги можна скористатися формулою для визначення розрахункової потужності, виходячи з умов:

— ККД передачі; з=0,95

Порядок вибору:

1) вибираємо трифазний двигун з коротко замкнутим ротором змінного струму, за величиною напруги вибираємо відповідно до напруги мережі 380 В

2) за електронною модифікацією:

АИР — серія загального призначення

132 — висота осі обертання (мм) М — середня довжина станини

2 — кількість полюсів

3) за конструктивним виконанням вибір виконується при замовленні електродвигуна ІМ1001

4) за ступенем захисту ІР54

5) за кліматичним виконанням та категорією розміщення: УЗ — помірний клімат, 3 — пилозахисний ввідні пристрої даного двигуна з висотою осі обертання 132 мм розміщенні зверху. Вони дозволяють повороти із фіксацією через 180%, що забезпечує підвід коливального кабелю з будь якого боку двигуна.

Для заземлення корпусу використовують зовнішні затискачі з пристроями проти самовідкручування, один на корпусі та один на ввідному пристрої.

Для двигунів серії АИР встановлено:

— середній термін служби — не менше 15 років при виробітку 40 000 год.;

— Середній термін служби до першого капремонту — 8 років при виробітку 20 000 год.;

— Виробіток підшипників — не менше 14 000 год.;

— Імовірність безвідказної роботи не менше 0,9 за 10 000 год.;

— Допустимий термін зберігання до вводу в експлуатацію 3 роки.

На основі даних досліджень вибираємо електричний двигун типу: АИР132М2У3.

Аналогічно проводимо розрахунок та вибір інших двигунів для токарно-гвинторізного верстату та інших деталей в механічній майстерні. Дані вибору заносимо в таблицю 2.1.

Таблиця 2.1. Дані вибору електричних двигунів

Для подальшого проведення розрахунків вибору проводів, пуско — захисної апаратури потрібні технічні характеристики цих двигунів.

Технічні характеристики двигунів наведені в таблиці 3.2.

Таблиця 2.2. Технічні характеристики електродвигунів, що використовуються в механічній майстерні

3. Освітлення

Електричне освітлення застосовують для створення достатньої освітленості на робочих місцях, при якій забезпечується нормальний хід технологічних процесів, та позитивний фактор на трудопромисловість працюючого колективу. Освітлення може бути загальним і рівномірним або локалізованим розміщенням світильників, місцевим або комбінованим.

Загальне освітлення з рівномірним розміщенням світильників застосовують у таких випадках, коли треба забезпечити рівномірне освітлення всієї площі переміщення, включаючи робочі поверхні.

Загальне освітлення з локалізованим розміщенням світильників застосовують у приміщеннях з явно вираженими технологічними проходами з малою густиною і фіксованим положенням робочих місць.

Місцеве освітлення забезпечує належний рівень освітленості лише у межах робочої поверхні.

Застосування одного лише місцевого освітлення не допускається. Комбіноване освітлення є поєднанням місцевого і загального освітлення. При цьому місцеве освітлення забезпечує потрібну освітленість у межах робочої поверхні, а загально-рівномірну освітленість всієї площі приміщення. Комбіноване приміщення застосовують тоді, коли потрібне менш високу освітленість на робоче місце, а також коли робочі поверхні затінені частинами керування. а також недоступні для загального освітлення. Наприклад у механічних і деревообробних майстернях, кормоцехах.

За призначенням освітлення призначене для людей та створення сприятливого життєвого середовища для роботи людей.

Чергове освітлення передбачають у приміщеннях, де вночі періодично виконуються роботи.

Аварійне освітлення повинні мати виробничі приміщення з електроприймачами 1-шої категорії. При цьому повинна забезпечуватись освітленість 0,5 Лк.

Розрахунок освітлення та складання світлотехнічної таблиці.

Для ремонтної майстерні слід використати комбіноване освітлення, а саме загальну рівномірну систему освітлення і місцеве освітлення біля певних верстатів.

1. Розрахуємо загальну рівномірно систему освітлення у ремонтній майстерні. Вибираємо тип світильника враховуючи тип світильника враховуючи умови навколишнього середовища. До основних характеристик світильників належать:

— Світлорозподіл — розподіл світлового потоку в просторі, визначається класом світильника в даному випадку Н — переважно прямого світила.

— Коефіцієнт корисної дій, вказує, яку частину становить світловий потік світильника ФС від світлового потоку встановленої лампи Фn; з=7,5%

— Захисний кут світильника г — характеризує зону в межах якої око спостерігача захищене від прямої дії машини г=30°.

Класифікуємо світильники за захистом від дії навколишнього середовища:

— Н — лампа розжарення загального призначення;

— С — підвісні;

— П — для промислових підприємств;

— номер серії;

— кількість ламп у світильнику;

— Потужність лампи 100 Вт;

— Номер модифікації 001;

— Кліматичне виконання та категорія розміщення УЗ.

Вибираємо тип світильника НСПО1Ч100−001УЗІР68. Аналогічно вибираємо світильники для інших приміщень. Основні технічні характеристики заносимо в таблицю 4.1.

2. Визначаємо розрахункову висоту підвішування світильників, якщо висота приміщення 4 м.

Нр=Н — (h3+hh) м;

де Н — висота приміщення, м;

h3 — висота звисання h3 (0,5…0,25) ()()()

hр — висота робочої поверхні над рівнем підлоги Н=Н — (0,2Нр ю) Таблиця 3.1. Технічні характеристики світильника з лампами розжарення

3. Вибираємо коефіцієнт запасу, який враховує зменшення освітленості на робочому місці в процесі експлуатації освітлювальної установки. Він залежить в основному від затемненості приміщення, типу джерела світла, та інтервалу між чергуванням світильників. У приміщеннях з великим виділенням пилу при лампах розжарення коефіцієнт запасу вибирають К=1,7. Чистота світильників проводиться 4 рази на місяць.

4. Визначаємо відстань між сусідніми світильниками. При рівномірному розміщенні світильників з лампами розжарення їх розташовують по кутах квадратів, прямокутників, або ромбів. Вибираємо значення найвигіднішої відстані між світильниками л=1,4…1,6

б= лЧНрЧm

б = 1,4Ч2,9=4, м

5. Вибираємо кількість рядів:

Де В-ширина приміщення, м

6. Визначаємо відстань від крайніх світильників до стін:

7. Розрахована відстань між рядами:

8. Розрахована відстань між світильниками:

м

9. Визначаємо кількість світильників:

Де, А — довжина приміщення А=10 м

10. Визначаємо індекс приміщення:

11. Загальна кількість світильників:

N=naЧnp=6Ч4=24 шт.

Вибираємо коефіцієнт відбивання:

— Стелі сст=30%(бетонна, брудна)

— Стін сст=30%(брудна)

— Підлоги сст=7%(асфальтова) Шукаємо коефіцієнт використання світлового потоку з=0,49

Приймаємо нормову освітленість Ел=40 Лк Для світильників з лампами розжарення коефіцієнт нерівномірності освітлення: Z=1,15

12. Вибираємо розрахунковий світловий потік світильника:

В каталогу вибираємо стандартну лампу з світловим потоком 1630. Як типу БК 220−230−100.

Потужність кожної лампи БК220−230−100

13. Визначаємо фактичну освітленість:

14. Визначаємо відхилення освітленості у відсотках:

Допустиме відхилення фактичної освітленості у відсотках повинна бути в межах 20%.

Розраховуючи місцеве освітлення верстаків, можна вважати, що допустима освітленість перебуває в нормі.

15. Визначаємо встановлену потужність освітлювальної установки:

Компоновка освітлювальної мережі та складання розрахункового-монтажної таблиці

При компоновці освітлювальної мережі світильників та розміщують на групи розмічають на плані приміщення, місця установку групових щитів, траси мережі живлення і групових мереж. Групові щити розміщують по можливості в центрі електричного навантаження і в місцях допустимих для обслуговування. Висота встановлення повинна бути не більша ніж 2 м.

Для живлення установок приймають трифазні чотири провідні мережі змінного струму з напругою 380/220 В із заземленою нейтраллю та 220 в при ізольованій нейтраллі.

Нормами допускаються відхилення напруги у освітлювальних мережах у межах -5 … +5%. У сільських мережах ці границі не витримуються оскільки в них ()()() нормах допустиме відхилення напруги складає: -7,5 … +7,5%. При таких умовах підтримування напруги в освітлювальних мережах можна спеціальними пристроями — обмежувачами і стабілізаторами напруги.

Електричну мережу від споживчого трансформатора до електро-приймачів прийнято ділити на мережу живлення — від джерела до групового щитка, до електроустановок.

Траса групової освітлювальної мережі визначається розташуванням світильників. Під прокладені траси враховуються такі вимого та особливості:

— Машинальне скорочення довжини лінії;

— Архітектурно-будівельні особливості приміщення;

— Зручність подальшої експлуатації обладнання.

Кожна групова лінія повинна бути захищена запобіжниками або автоматичними вимикачами з електромагнітними розчіплювачами, розрахованими на струм не більше ніж 25 А. загальне навантаження освітлювальної установки бажано рівномірно розподіляти між фазами мережі живлення.

Світильники розташовують на групи з урахування обмеження за допустимою потужністю і кількістю світильників. При наявності штепсельнихрозеток приймається потужність 0,6 кВт на одну розетку. Найбільша допустима встановлена потужність в групових мережах на напругу 380/220 В складає:

— Двопровідні мережі (напруга нуль) -4,4 кВт для ламп розжарення;

— Чотирьохрпровідні мережі (при фазі і нуль) -8,8 кВт для ламп розжарення Допустима кількість світильників у груповій лінії складає:

— Двопровідна мережа 20 шт. з лампами розжарення;

— Чотири провідникова мережа 60 шт. з лампами розжарення.

Захист освітлювальних установок.

Проводи електричних мереж залежно від їх типу, способу прокладання і умов роботи розраховані на протікання певних тривало допустимих струмів навантаження. Протікання по провідниках струмів що перевищують допустимі величини, викликає їх надмірне нагрівання, яке веде до прискореного старіння ізоляції, виходу проводки з ладу, аварійного режиму. Такими аномальними струмами є струми короткого замикання і струми перевантажень.

Електричні мережі у всіх випадках повинні бути захищені від струму короткого замикання. Захист повинен у найкоротший час вимкнути пошкоджену ділянку ()()() лінії при виникнені струму короткого замикання.

Для приміщень, в яких необхідно створити особливо надійну і безпечну роботи освітлювальних проводок, крім захисту від струмів короткого замикання, необхідний захист і від перенавантажень.

Таких освітлювальних щитків вибирають залежно від кількості груп, а також захищеності від впливу навколишнього середовища.

Розрахунок і вибір проводів і кабелів освітлювальних установок.

Вид електропроводки; норму то спосіб прокладання проводу або кабелю вибирають залежно від призначення, ()()() та архітектурних особливостей будівлі, умов оточуючого середовища, характеристики та режиму роботи електроприймачів, вимог техніки безпеки та протипожежних правил тощо.

Освітлювальні електропроводки прокладають закритим і відкритим способом на тросах, у пластмасових і сталевих трубах, у панелях будівель, по стінах або стелі. Здебільшого використовують проводи і кабелі. З алюмінієвими жилами перерізом 2,5 мм і більше.

Визначивши площу перерізу проводу за двома умовами, вибирають площі перерізу за другою умовою приймати найближчий менший переріз.

Захищені проводи і кабелі дозволяється прокладати безпосередньо по поверхні стін і стелі за допомогою монтажних металевих стрічок шириною 16 мм, товщиною 0,8 мм, які закріплюються до стіни (стелі) дюпелями на відстані 500 мм між точками кріплення.

Плоскі проводи прокладаються у пазах, які закривають цементним розчином або шаром штукатурки.

Плоскі проводи, які мають роздільну ізолюючу основу, закріплюють цвяхом, клеєм, або спеціальними скобами.

У місцях приєднання повинен бути запас проводу довжиною не менше 50 мм.

При виконані тросової електропроводки проводи і неброньовані кабелі кріпляться до несучого стального тросу і проводу стальною стрічною з ізоляційною прокладкою. Кінцеве кріплення тросів виконується спеціальними натяжними муфтами.

Стріла провисання у прольотах між точками кріплення повинна бути 0,017… 0,02 довжини прольоту. Діаметр тросу 2…8 мм для проводу довжиною 90 м.

У замкнутих приміщеннях (ремонтна майстерня і кузня) виберемо тросову електропроводку типу АПРН.

У допоміжних приміщеннях виберемо сковану ()()() і погано горючих поверхнях і під штукатуркою типу АППВ.

Поділ на групи, вибір апаратури керування та захисту щитка освітлювального, електропроводки зводимо в таблицю 3.3.

4. Автоматизація технологічного процесу

Керуванням електропроводом — це будь яка дія, що змінює стан або режим роботи приводу. Залежно від міри участі в цій дії також розрізняють три способи керування: неавтоматизоване (ручне), автоматизоване та автоматичне.

До основних систем керування належать: пуск і зупинка, реверсування, гальмування, регулювання, стабілізація частин роботи, обертання ротора, двигуна, забезпечення заданого режиму роботи технологічного обладнання, здійснення захисту двигуна та іншого обладнання від перенавантаження, струмів короткого замикання, режимів роботи, тощо.

Автоматичне керування електропроводами дає можливість підвищити продуктивність робочих машин, зменшити витрати електроенергії на виробництво одиниці с/г продукції.

4.1 Розробка принципіальної електричної схеми

Принципіальна електрична схема — це проектний документ розроблений на основі функціональної схеми. В ньому визначено повний склад електричних елементів та зв’язків між ними, він дає детальне уявлення про принцип роботи схеми.

Під час розробки схем керуються, в першу чергу, такими нормативними допущеннями ГОСТ 2701–84 «Схеми, види і типи». Загальні вимоги до використання: ГОСТ 2.702. — 75. Правила виконання електричних схем цифровою електричною технікою.

В загальному випадку принципові електричні схеми складаються з умовних зображень, елементів і звуків між ними пояснювальних натисків, діаграми перемикань контактів багатопозиційних пристроїв переліку приладів, тощо.

Для умовного графічного позначення елементів на цих схемах застосовують літеро-цифрові позначення, їх називають позиційними. Позиційне позначення складається з трьох частин. У першій частині записують вид елементів латинського алфавіту, в другій частині - номер елементу (одну або кілька цифр) в третій частині - функцію елементу.

Слід пам’ятати, що вид та номер елементу — обов’язкова частина умовного позначення. Показувати функцію елементу не обов’язково.

Наприклад КМ2, КМ — магнітний пускач 2-другий.

Принципові схеми виконують — рядковим методом. При цьому графічні позначення елементів або їх складають послідовно один за одним по прямій, а окремі ланцюги — поряд, створюючи паралельні рядки. Щоб полегшити сприйняття схем, їх, іноді розбивають на функціональні ділянки і збоку (справа) роблять таким, що показують функціональне призначення, або вказують до якої схеми технологічного обладнання належить цей ланцюг.

Позиційне позначення елементів на схемі проставляють біля умовного графічного призначення з правого боку або над ним.

Всі апарати (реле, контакти, кнопки, ключі керування, автоматичні вимикачі, тощо) на електричних схемах необхідно зображувати у вимкненому положенні, тобто при відсутності напруги у всіх ланцюгах схем. Контакти реле, контакторів, кнопкових перемикачів, тощо, показують таким чином, щоб сила, необхідна для спрацювання, діяла на рухомий контакт зверху вниз при горизонтальному зображені ланцюгів схеми та зліва направо при вертикальному.

На принципових електричних схемах лінії зв’язку повинні бути показані, як правило повністю, якщо ж це утрудняє можливість читати схеми, то допускається їх обривати. У таких випадках обриви слід закінчувати стрічками, біля яких показують місце підключення та характеристику, ланцюгів — полярність, потенціал.

Відповідно до ГОСТ 2709–80 «Система позначення кіл в електричних схемах» маркування ділянок електричних ланцюгів, розділених контактами апаратів, обмотками реле, резисторами та іншими елементами, повинна бути різним, а маркування ділянок ланцюгів, розділених контактами та такими елементами, має бути різним, а маркування ділянок ланцюгів, що проходять через розбірні або нерозбірні контакти з'єднання — однаковим.

При маркуванні ланцюгів дотримуються таких правил: силові ланцюги змінного струму маркують літерами, що означають фази (А, В, С — ланцюги трифазного струму: A, N; B, N; C, N — ланцюги однофазного струсу А, В; В, С; С, А — ланцюги двофазного струму), та послідовними числами.

Ланцюги керування, захисту, сигналізації та вимірювання в межах вибору або установки маркують числами, причому їх послідовність повинна бути від джерела до споживача, а розгалуження ланцюгів — зверху вниз та зліва направо.

Електрична схема верстата наведена на рис 4.1. Шптндель верстата приводиться в дію електродвигуном М1 потужністю 10 кВт з номінальною кутовою швидкістю 152,8 1/с двигун М2 з потужністю 0,75 кВт і швидкістю 151,8 1/с використовують ля поздовжнього і поперечного пересування супортів. Двигуном М3 потужністю кнопкою SB1. Керування електродвигуном М2 здійснюється за допомогою кнопки вмонтованої в рукоятку фартуха, яка діє на кінцевий вимикач SQ3. При цьому котушка пускача КМ2 одержує живлення і за допомогою головних контактів КМ2 електродвигун вмикається в мережу. Пуск і зупинка електродвигуна М3 привода насоса охолодної рідини здійснюється вмиканням та вимиканням тумблера S2. Електродвигун М3 та М1 зблоковані і вмикання М3 можливе тільки після замикання контактів пускача КМ1.

Вмикання головного приводу (замикається) електродвигуна можливе у тому випадку, якщо закритий кожух змінних коліс і контакти кінцевого вимикача SQ2 замкнені.

Від перенавантажень електродвигуни захищені тепловими реле КК1, КК3, КК4. Електродвигун М3 потужністю 0,12 кВт з кутовою швидкістю 280 1/с та електродвигун М4 потужністю 1,7 кВт з кутовою швидкістю 142 1/с приводять в дію насос гідросистеми, та насос охолодженої рідини.

Пуск електродвигунів М1 і М2 здійснюється натисканням кнопки SB2, яка замикає коло котушки пускача КМ1, переводячи його на саможивлення. Зупинка електричного двигуна, головного приводу М1 здійснюється за допомогою магнітного пускача КМ1.

Таблиця 4.1. Найменування на електрообладнання

4.2 Вибір пуско-захисної апаратури

Електричні апарати пуску, керування та захисту — це електричні пристрої та механізми, що призначені для вмикання і вимикання, забезпечення певного режиму роботи і для захисту електроспоживачів та електричних кіл. Апарат може виконувати одну або кілька із вказаних функцій.

Для вмикання і вимикання електроспоживачів та електричних кіл і керування ними призначені рубильники, пакетні вимикачі, кнопки керування, пакетно-кулачкові перемикачі, контактори електромагнітні пускачі та автоматичні вимикачі.

Автоматичні вимикачі та електромагнітні пускачі при наявності в них теплових реле виконують також функції захисту електроустановок та електричних кіл. Апаратами захисту є також запобіжники.

Всі апарати, що використовуються в схемі керування електричними установками, поділяють на виконавчі, проміжні, командні, захисні та сигнальні.

Вибирають апарати за призначенням напругою величиною струму, кліматичним виконанням, умовами захисту від впливу навколишнього середовища та іншими показниками. При виборі елементів схеми потрібно враховувати режими роботи електроприймачів, вимоги техніки безпеки та проти пожежні правила.

Всі електроустановки потрібно захищати від струмів короткого замикання, перевантаження, зникнення або надмірного зникнення напруги та неповно фазних режимів роботи.

Електродвигуни захищають від перенавантаження в тому випадку, якщо з технологічних причин можливі тривалі систематичні перевантаження, а також, якщо під час важких умов пуску, необхідно обмежити тривалість пуску.

Захисти двигунів від неповно фазних режимів застосовують для обладнання, яке працює без постійного нагляду обслуговуючого персоналу, а також для двигунів, захищених тільки плавними запобіжниками.

Проведемо вибір автоматичного вимикача для електричного двигуна типу АИР132S4У3 з потужністю 10 кВт для токарно-гвинтового верстату 16К20.

Вибираємо серію ВА (В-вимикач, А — автоматичний). Вони призначені для проведення струму у нормальному режимі, захисту електринчних кіл від струмів короткого замикання і перевантаження, оперативних вимикань з частотою до 30 на год. Захисту електричних двигунів від струмів перевантаження та коротких замикань. Вони розраховані для роботи в мережах змінного струму напругою до 660 В і частотою 50 Гц.

Автомати вбудовуються у розподільні пристрої і окремо, застосовуються в усіх галузях народного господарства.

При виборі автоматичного вимикача слід дотримуватись таких умов:

— Номінальна напруга автоматичного вимикача повинна перевищувати напругу мережі або дорівнювати їй:

— Номінальний струм автомату повинен перевищувати або дорівнювати робочому струмові електричного двигуна:

;;

; 63А 26,3 А

— Номінальний струм теплового і електромагнітного розчіплювачів має дорівнювати розрахунковому струмові або перевищувати його:

; 63А 26,3 А

— Перевірка на спрацювання електромагнітним розчіплювачем під час запуску електродвигуна:

1) Вибираємо серію ВА

2) 51 — неструмообмежуючий

3) Г — для захисту електричних двигунів

4) 29 — з номінальним струмом 160 А

5) 3 — кількість полюсів

6) 4 — вид розчіплювачів електромагнітний і тепловий (комбінований)

7) 00 — без допоміжних розчіплювачів і вільних контактів

8) 1 — вид привода ручний, стаціонарний спосіб встановлення вимикача

9) 0 — відсутні запобіжні механізми

10) Р — з регулюванням струму не спрацювання теплового розчіплювала

11) 30 — ІР30 — ступінь захисту оболонки

12) УХЛ — кліматичне виконання 3 категорія розміщення Вибираємо автоматичний вимикач типу: А51Г29−340 010Р30УУХЛ3

Аналогічно вибираємо автоматичні вимикачі для інших двигунів, верстатів, що використовуються у механічній майстерні і заносимо в таблицю 4.2.

Таблиця 4.2. Результати вибору автоматичних вимикачів

Для дистанційного пуску в схемах керування електродвигунами, зупинки і реверсування трифазних асинхронних електродвигунів з короткозамкнутим ротором в електричних колах до 1000 В змінного струму частотою до 50 Гц використовують електромагнітні пускачі.

Вибираємо ектромагнітний пускач для електричного двигуна токарно — гвинторізного верстату типу 16К20 типу АИР132S4У3 потужністю. Вибираємо серію ПМЛ. Вони мають:

— Добрий доступ до блоку силових контактів;

— На 10 — С понижена температура перегріву електромагнітної котушки;

— На С підвищена термостійкість пластмаси корпусу;

— Конструкція корпусу виконана таким чином, що при приєднанні теплового реле РТ — S виключена можливість приєднання до тих же контактів додаткових виконавчих пристроїв, і відповідна збільшена степінь притискання контактів і зменшений шанс обгоряння корпусу в прилеглих місцях.

При виборі магнітних пускачів слід дотримуватись таких умов:

— Номінальна напруга магнітного пускача повинна перевищувати напругу мережі або дорівнювати їй:

;

Де — номінальна напруга магнітного пускача;

— напруга мережі;

;

— Номінальний струм магнітного пускача повинен перевищувати робочий струм електродвигуна:

;

— Напруга котушки магнітного пускача повинна перевищувати робочу напругу або дорівнювати їй:

;

Де — напруга котушки магнітного пускача;

;

Вибираємо магнітний пускач типу ПМЛ3100

Аналогічно вибирають магнітні пускачі для всіх верстатів, що використовуються у механічній майстерні. Дані вибору магнітних пускачів заносимо в таблицю 4.3.

Таблиця 4.3. Дані вибору магнітних пускачів.

Вибір технічних засобів автоматизації.

При проектуванні систем автоматизації технологічних процесів використовують такі елементи автоматики (первині перетворювачі, підсилювачі, виконавчі механізми, елементи порівняння, командні апарати, контрольно-вимірювальні прилади), які випускаються промисловістю серійно.

При виборі технічних засобів автоматизації необхідно враховувати особливості проходження технологічного процесу (тиск, вологість, концентрація, рівень, температура і т.д.), умови в яких працюють прилади. Крім цього вибрані прилади повинні відповідати певним умовам, які необхідні для нормальної роботи систем автоматизації: чутливість, клас точності, інерційність, лінійність характеристик, а також охорони праці.

Аналогічно вибирають і кінцеві вимикачі.

Вимикач типу ВПК21 106У2 з базовим кріпленням і нарізним вводом виконання ІР67, кількість контактів — один замикаючий або один розмикаючий з прямим штовхачем, другої категорії розміщення, для помірного клімату. In=5А при напрузі 380 В, 5А1,73А.

Завдяки струму можна вибрати сигнальну лампу типу Y<288

Таблиця 4.4. Технічні характеристики сигнальної лампи

4.3 Розробка схем з'єднань підключень

Згідно з ГОСТ 2702.75 «Схеми з'єднань — це схеми, на яких зображують з'єднання складових частин установки або вибору. Вони розробляють на основі принципових електричних схем живлення та використовують під час виконання монтажних і налагоджувальних робіт.

Схеми з'єднань виконують на підставі таких загальних правил:

— Схеми з'єднань розробляють на один щит, пульт, статор, станцію керування;

— Усі типи апаратів, приладів та апаратури, що передбачені принциповою електричною схемою мають бути повністю відображені на схемі з'єднань;

— Позиційне позначення приладів та засобів автоматизації а також маркування ділянок кіл, що прийняті на принципових схемах, потрібно зберегти на схемі з'єднань.

Застосовують три способи виконання схем з'єднань: адресний, графічний і табличний. В даній роботі будемо складати схему адресним способом.

Для цього потрібно виконати такі правила:

— Щит або шафу керування розвертають в одну площину показуючи лише ті їхні конструкції, на яких розміщують прилади та засоби автоматизації, при цьому зберігають взаємне розміщення приладів та засобів автоматизації;

— Прилади та засоби автоматизації показують спрощено, без зберігання масштабу у вигляді прямокутників, над якими розміщують круги, цифри над рискою вказують порядковий номер виробу (номери присвоюють попанельно зліва направо і зверху вниз), а під рискою позиційне позначення цього виробу (відповідно до принципової електричної схеми).

Адресний спосіб є найбільш поширеним і полягає в тому, що лінії зв’язку між окремими елементами апаратів, які встановлюються на щиті, або на пульті, не показують, а замість цього у місці приєднання проводу на кожному апараті або елементі проставляють цифрову або літерно-цифрову адресу того апарату до елементу, з ними він електрично має бути з'єднаний. Це не загромаджує схему лініями зв’язку і дає змогу її читати.

Згідно з ГОСТ 2702.75 схеми вмикання показують зовнішнє підключення апаратів, установок, щитів, пультів.

Їх виконують на підставі принципових схем живлення, спеціалізацій приладів і обладнання, а також креслення виробничих приміщень із розміщенням технологічного обладнання та трубопроводів. Їх використовують під час монтажу проводок, що забезпечують живлення щитів, пультів, установок, приладів та апаратів.

Використовують дві побудови схем підключень графічну і табличну. Більш поширена графічна. При цьому умовними графічними позначеннями зображають відбірні пристрої та первинні перетворювачі: щити, пульти та локальні пульти автоматизації, з'єднувальні та протяжні коробки і вільні коробки кінців, електропроводки та кабелі, що прокладаються поза щитами і вузли приєднання електропроводів, апаратів та коробок забірну апаратуру елементів для з'єднання та відгалуження; комутаційні затискачі, розміщені поза щитами і захисне заземлення.

Зв’язки одного призначення на схемах підключень показують суцільними лініями і, лише в місцях приєднання до проводів, виконавчих механізмах та інших апаратів проводи розділяють щоб провести їх маркування.

На рисунку 4.3. зображена схема з'єднань та підключень токарно-гвинторізного верстату.

4.4 Розробка конструкції щита керування

Щити і пульти застосовують для розміщення засобів контролю, сигналізації і керування. Вони дозволяють сконцентрувати засоби автоматики і вберегти їх від механічних, температурних і інших впливів. За допомогою апаратури, розміщеної на пультах і щитах оператор дістає необхідну інформацію про хід технологічного процесу і керую процесом в автоматичному та ручному режимах. Щити можна класифікувати по призначенню і конструктивному виконанню.

По призначенню щити поділяються на місцеві, центральні і щити живлення.

Місцеві щити встановлюють в безпосередній близькості до технологічного обладнання і розміщення датчиків та відбірних приладів. На місцевих щитах сконцентрована апаратура контролю сигналізації і керування деякими параметрами технологічного процесу чи однією незалежною установкою.

По конструкції щити діляться на шафні та панельні. На передній стінці шафного щита вирізані отвори для приладів, встановленихна щиті.

На кресленнях загальних щитів і пультів зображають головний вигляд (вигляд спереду) види збоку і внутрішні на яких встановлена апаратура. Ці креслення виконують в масштабі 1:10. На всіх виглядах в прийнятому масштабі використовують апаратуру лініями обмежуючи її зовнішній контур.

Кожний прилад позначений номером, взятий з принципової електричної схеми автоматизації.

На загальних виглядах щитів і пультів проставляють розміри панелей і проводять прив’язку всіх встановлених приладів і засобів автоматизації. Проставляють відстань від нижнього і бокового образів панелі до відповідних основних ліній приладів.

Щити розміщують так, щоб було зручно спостерігати за апаратурою. Проходи між робочими сторонами щитів чи пультів і стінами сторонами повинні бути не менше 0,8 см.

Габаритні розміри щитів і пультів визначаються розмірами технічних засобів, що в них розміщують. Прилади та апарати на лицевому боці щитів і пультів розміщуються згідно прийнятих принципів їх компоновки. При цьому мають забезпечуватися зручність та ефективність роботи оператора, а також безпека обслуговування. На щитах, що обслуговуються ззовні, апарати та прилади із струмоведучими частинами можна розташовувати на будь-яких стінах.

Апарати та прилади всередині щитів і пультів слід групувати за належністю до систем, вимірювання, керування, сигналізації і інших всередині цих груп — за родом струму.

При розташуванні приладів та апаратів на щитах і пультах відстань між відкритими струмоведучими елементами різних фаз, а також між елементами і неізольованими металевими частинами, має бути не менше як 20 мм, по поверхні ізоляції та 12 мм по повітрі.

Апарати та прилади, що розміщуються всередині щитів, рекомендується розміщувати всередині щитів, рекомендується розміщувати на таких відстанях до основи щита:

— Трансформатори — 1700−2000 мм;

— Панелі із вимикачами, запобіжниками, автоматами 700−1700 мм;

— Реле — 600−1900 мм;

— Зборки затискачів у разі вертикального розташування знизу та зверху нижній край зборки — 350 мм, верхній край зборки — 1900 мм, столи для закріплення кабелів — 150 мм;

— Зборки затискачів у разі горизонтального розташування із врахуванням розбору кабелю: за умов розташування двох і більше горизонтальних зборок відстань між ними має бути не менше як 2000 мм.

Апаратуру що виділяє під час роботи велику кількість теплоти необхідно як правило, розташовувати у верхній частині щита. Апарати та прилади, характеристики, яких суттєво залежать від температури навколишнього середовища розташовують у місцях віддалених від пристроїв, що виділяють теплоту. Апарати з рухомими струмоведучими частинами слід розташовувати так, щоб вони не могли самостійно залишити коло під час дії сили тяжіння.

Таблиця 4.5. Основні частини щита керування.

На рис. 4.4. зображено загальний вигляд щита керування токарно-гвинторізного верстату 16К20.

5. Компоновка силової мережі та складання розрахунково-монтажної таблиці

Вибір внутрішніх електропроводок. Внутрішньою електропроводкою називають сукупність розміщених всередині будівель і споруд ізольованих проводів, шнурів і кабелів з усіма належними до них ізоляційними опорами (ізоляторами, роликами, клемами), підтримувальними конструкціями (планками, рисками, скобами, кронштейнами, тросами, струнами), ізоляційними втулками, ізоляційними та стальними трубами та інші.

Зо способом виконання внутрішній електропроводки ділять на відкриті та сховані.

Відкриті прокладають на поверхнях стін, перегородок і стель, по фермах, балках та інших конструктивних елементах будівель і споруд, на тросах, струнах або спеціальними проводами.

Проводи, шнурки і кабелі в цих проводках до поверхонь кріплень на ізоляційних опорах в металевих, або ізоляційних трубах. Силова електропроводка завжди виконується відкритим способом. Ці електропроводки в більшості являються стаціонарними. Для них використовуються переважно проводи і кабелі з алюмінієвими жилами.

Оболонки та ізоляції проводів і кабелів, що застосовуються в електропроводках, повинні відповідати способу прокладання і умовам навколишнього середовища. Ізоляція, крім того, повинна відповідати номінальній напрузі електромережі. Нульові робочі провідники повинні мати ізоляційні рівномірні проводи.

У нормальних виробничих приміщеннях можуть використовуватися стальні труби і троси відкритих електропроводок. При цьому треба забезпечити неперервність і достатню електропровідність цих провідників, надійне зварювання штиків.