Электроснабжение и электрооборудование цеха металлорежущих станков

1.6 Проверка на потерю напряжения.doc

1.6 Проверка цеховой сети на потерю напряжения (((
Проверка сетей по потере напряжения производится путем сопоставления
расчетной величины потери напряжения с допустимой.
Расчетная величина потери напряжения на участках электрической сети от
шин цеховой подстанции до самого удаленного приемника определяется:
(Uрасч.=((Uрасч.уч. (((
где (Uрасч.уч.- расчетная потеря напряжения на участках цеховой сети.
Потеря напряжения на отдельных участках электрической сети может быть
определена по выражению
[pic]s([pic]+[pic]([pic]) В (((
[pic]удельные активное и индуктивное сопротивление проводников на
cos([pic] sin([pic]-коэффициент мощности нагрузки расчетного
При расчетах потерь напряжения в проводах и кабелях [pic] равна
действительной длине проводника.
Если сеть является элементом с равномерно распределенной нагрузкой (
ШРА ШМА) следует определить величину [pic]- следующим образом:
для распределительного шинопровода ШРА
для магистрального шинопровода ШМА
где [pic]расстояние от выводов магистрального шинопровода на подстанции
до места присоединения первого распределительного шинопровода;
[pic]расстояние от места присоединения первого
распределительного шинопровода до конца магистрального.
Определенные таким образом значения (U на различных участках следует
сложить ((U[pic]) с допустимым (U[pic]
Рассчитанные в вольтах значения (U[pic] можно выразить в %:
где Uн –номинальное напряжение для соответствующей сети В.
Если [pic]то сечение проводников цеховой электрической сети выбраны

2.2 Выбор электрооборудования КТП.doc

2.2 Выбор электрооборудования цеховой подстанции
Выбор электрооборудования цеховой комплектной трансформаторной подстанции
производится с учетом данных каталогов или справочных данных для
соответствующих КТП.
Поэтому следует записать например:
На основании данных каталога (указать номер) в шкафу ввода U=10 кВ
предусматривается установка выключателя нагрузки ВНП-17 с приводом ПРА-17.
Ошиновка U(1000 в выбрана по условиям монтажа алюминиевых шин А-30[pic]4
На стороне U=04023 кВ на вводе предусмотрен автомат ВА55
трансформатор тока ТНШЛ-066 во всех фазах.
Ошиновка на U=04023 кВ выполнена алюминиевыми шинами А-100[pic]8
Сечение сборных шин подстанции выбирается по условию допустимого нагрева
максимальным током (((.
Номинальный ток плавких вставок предохранителей ПК-10 защищающих силовые
трансформаторы выбирается с учетом отстройки от броска намагничивающего
Все аппараты (автоматы рубильники трансформаторы тока выключатели на
U=10 кВ) и ошиновку в цепи силового трансформатора выбирают с учетом
максимального тока [pic].
Для подстанций потребителей 1 и 2 категорий
где к=13-для трансформаторов установленных на КТП(((;
к=14-для трансформаторов некомплектных подстанций(((.
Для подстанций потребителей 3 категории :
где [pic] А- номинальный ток трансформатора. (((

Задание на КП.doc

Министерство образования и науки Челябинской области
Государственное бюджетное образовательное учреждение
среднего профессионального образования
(среднее специальное учебное заведение)
«Челябинский энергетический колледж им. С.М. Кирова»
на курсовое проектирование по специальности 140613
«Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и
электромеханического оборудования»
Студенту группы ЭП 8-10 курс 3
Созыкину Игорю Евгеньевичу
(Фамилия Имя Отчество)
Тема курсового проекта «Электроснабжение и электрооборудование
цеха металлорежущих станков»
Содержание курсового проекта
Задание на курсовое проектирование.
Пояснительная записка.
Графическая часть проекта.
Содержание пояснительной записки и исходные данные
Внутрицеховая силовая сеть.
1 Выбор типа конструктивного выполнения и схемы цеховой
2 Определение расчетных нагрузок (Определение расчетной нагрузки
освещения цеха выполнить методом удельной мощности удельная норма
установленной мощности осветительных приемников Руд= 16 Втм2 .
3 Решение вопроса о компенсации реактивной мощности. Уточнение
расчетной нагрузки подстанции цеха с учетом компенсации. Выбор числа и
мощности трансформаторов цеховой подстанции.
Данные для расчета нагрузки подстанции:
С шин низшего напряжения подстанции получает питание дополнительная
нагрузка - 2 категории; Рдоп. = 300 кВт cosφ=065. число линий 2 шт.
4 Выбор типов силовых пунктов шинопроводов марок и сечений
проводников на всех участках сети.
Проверка цеховой силовой сети на потерю напряжения
Цеховая трансформаторная подстанция.
1 Выбор компоновки цеховой подстанции места ее расположения и
2 Выбор электрооборудования цеховой подстанции.
3 Выбор питающей линии (количество марка сечение способ
4 Расчет токов короткого замыкания.
5 Проверка оборудования цеховой подстанции на стойкость к токам
Мощность питающей энергетической системы Sн.с.= 1000 МВА.
Сопротивление энергосистемы Хс=14.
Высшее напряжение ГПП 35кВ.
Низшее напряжение ГПП 10 кВ.
Длина питающей ГПП ВЛ 15 км.
Расчет заземляющего устройства
Графическая часть проекта
План расположения оборудования с прокладкой силовой сети.
Принципиальная схема питающей и распределительной сети.
выдачи задания «14» января 2013 г.
Срок выполнения « 20» марта 2013г.

2.5.1 Выбор пусковой аппаратуры в силовой электрической сети.doc

2.5.1 Выбор пусковой аппаратуры в силовой электрической сети
Для управления трехфазными асинхронными двигателями с короткозамкнутым
ротором предназначены магнитные пускатели серий ПМЛ ПМА и другие.
Выбор пускателей производится по условию:
где Iн.п.- номинальный ток пускателя А;
Iн.д.- номинальный ток двигателя А.
Для защиты двигателей от перегрузки предназначены тепловые реле РТЛ
РТТ встраиваемые соответственно в пускатели ПМЛ ПМА.
Выбор тепловых реле производится по условию:
где Iм.дл.- максимальный ток продолжительного режима реле А.
Для выбранного реле указываются пределы регулирования тока уставки.

Вопросы к защите курсового проекта по дисциплине.docx

Вопросы к защите курсового проекта по дисциплине «Электроснабжение объектов»
Как называется методика расчета электрических нагрузок?
Что такое коэффициент использования?
Как вы определили расчетный ток шинонровода (распределительного пункта)?
С какой целью определяются эти токи (где в дальнейшем они использовались)?
Как определена мощность силового трансформатора?
С какой целью выбираются конденсаторные батареи?
Как определены сечения проводов и кабелей ( низковольтных и высоковольтных) и какие сделаны проверки?
Расшифровать марки проводов и кабелей.
Чем обеспечивается защита от аварийных режимов в силовой сети?
Условиявыбора автоматических выключателей?
Почемувыбран именно этот тип автомата?
Гдеустановлены автоматические выключатели?
Скакой целью сделан расчет по потере напряжения?
От чего зависят потери напряжения в сети?
Что бы вы сделали если бы потери напряжения превысили допускаемое значение?
Почемувыбрана комплектная подстанция?
Какоеоборудование на ней усгановлено(уметь расшифровывать типы и знать назначение)?
Чем отличается выключатель нагрузки or других высоковольтных выключателей?
Почему выбран именно выключатель нагрузки?
3нать условия выбора всех аппаратов.
С какой целью сделан расчет токов к.з.
Какоедействие оказывает ток к.з. на аппараты?
От чего зависит величина тока к.з.?
Какиесуществуют способы ограничения токов к.з.?
Какпроверяется кабельная линия на термическую стойкость?
От чего зависит величина теплового импульса?
3нать назначение конструкцию расшифровку типов и принцип работы всех элементов изображенных на схеме.
Уметьпоказывать на плане и схеме для каких точек произведен расчет токов к.з.
Уметьпоказывать на плане до какого элекгроириемника произведен расчет по потере напряжения и какие участки рассчитывались.

1.2.1 определение расчетных нагрузок.doc

1.2 Определение расчетных нагрузок
2.1 Расчет производится по форме Ф636-92.
Таблица 1 Расчет электрических нагрузок (форма Ф636-92)(((.
Исходные данные Расчетные величины ЭффективКоэффициРасчетная мощность Расчетн
по заданию технологов

2 Эл. снабжение 3 Заземление.doc

Цеховая трансформаторная подстанция 29
1 Выбор компоновки цеховой подстанции места ее расположения и схемы
1.1 Выбор компоновки подстанции 29
1.2 Разработка схемы коммутации цеховой подстанции 29
2 Выбор электрооборудования цеховой подстанции 30
3 Выбор питающей линии 32
4 Расчет токов короткого замыкания 34
4.1 Расчет токов к.з. в установках напряжением выше 1000 В 34
4.2 Расчет токов к.з. в сетях и установках напряжением до 1 кВ 37
5 Проверка оборудования цеховой подстанции на стойкость к токам к.з. 39
5.1 Выбор и проверка шкафа высоковольтного ввода 39
5.2 Выбор и проверка шкафа низковольтного ввода 40
5.3 Выбор и проверка трансформатора тока 41
5.4 Выбор и проверка ошиновки 41
5.5 Проверка высоковольтной питающей кабельной линии на термическую
Расчет заземляющего устройства 43
Цеховая трансформаторная подстанция
1.1 Выбор компоновки подстанции
При выборе места расположения подстанции учитываются следующие
минимум занимаемой полезной площади цеха;
отсутствие помех производственному процессу;
удовлетворение требований пожарной и электрической безопасности;
удовлетворение требований архитектурного оформления здания;
максимальное приближение к центру нагрузки потребителей.
Подстанции с точки зрения их расположения разделяют на:
С точки зрения расположения подстанции в курсовом проекте принимается
встроенная подстанция.
Цеховая подстанция предусматривается комплектной. Это дает
экономический эффект так как сокращаются сроки монтажа удешевляется
строительство и появляется возможность вести работы индустриальными
1.2 Разработка схемы коммутации цеховой подстанции
Для подключения подстанции к питающей линии на КТП предусматривается
шкаф ввода U = 10кВ в состав которого входит выключатель нагрузки с
предохранителем [3].
Рисунок 2.1 Схема цеховой подстанции
2 Выбор электрооборудования цеховой подстанции
Выбор электрооборудования комплектной цеховой трансформаторной
подстанции произведен с учетом данных каталогов и справочных данных для
На основании данных каталога 03.61.23-95 в шкафу ввода U=10кВ
предусматривается установка выключателя нагрузки ВНП-10630-20 с приводом
ПП предохранителя ПКТ 102-10-20-315 УЗ.
На стороне U=04023 кВ на вводе предусмотрен автомат ВА 51-37
трансформатор тока ТШН-0.66 во всех фазах.
Ошиновка на U=0.40.23 кВ выполнена алюминиевыми шинами А-30[pic]4
Сечение сборных шин подстанции выбирается по условию допустимого
нагрева максимальным током.
Все аппараты (автоматы рубильники трансформаторы тока выключатели на
U=10кВ) и ошиновку в цепи силового трансформатора выбирают с учетом
максимального тока [pic].
Для подстанций потребителей 2 категорий
Номинальный ток трансформатора:
Таблица 3.1 Технические данные КТП [5]
Наименование параметра 2КТП-160
Мощность силового трансформатора кВА 160
Номинальное напряжение на стороне высшего напряжения 10
Номинальное напряжение на стороне несшего напряжения 0.4
Частота переменного тока Гц 50
Номинальный ток сборных шин кА устройства ода со 0.0092
стороны высшего напряжения (УВН)
Распределительного устройства со стороны низшего 0.231
Ток термической стойкости течении 1 с кА
Ток электродинамической стойкости кА
Ток предохранителей УВН А
При напряжении 10 кВ 20
Потери мощности трансформаторе кВт:
Ток холостого хода [pic] % 24
Напряжение короткого замыкания Uк % 45
3 Выбор питающей линии
Проектируемый цех отнесен ко 2 категории в расчетах выбраны два
трансформатора питание каждого из них должно осуществляться одиночной
Сечение кабеля напряжением 10 кВ выбирается в соответствии с
экономическим сечением.
[pic]-экономическая плотность тока А[pic](4(.
Ip = Iн.т + Iп (2.4(
где [pic]– ток транзитной нагрузки А.
Ip = 924 + 50 = 5924
Исходя из формулы (3.3) определяем экономически целесообразное сечение:
Рассчитанное значение сечения округляется до ближайшего стандартного
Принимается к установке кабель типа АПвБбШв-3*50 [1].
Проверка по условию допустимого нагрева производится для двух
Нормальный режим работы трансформаторов (в работе находятся два
трансформатора питание раздельное):
Послеаварийный режим работы трансформаторов (работает один
трансформатор с перегрузкой 40%):
Выбранная кабельная линия походит по условию длительного допустимого
4 Расчет токов короткого замыкания
4.1 Расчет токов к.з. в установках напряжением выше 1000 В
Рисунок 2.2 Расчетная схема
Рисунок 2.3 Схема замещения:
Сопротивление источника питания (системы):
где Хс*- сопротивление источника питания в относительных единицах;
S[pic]-номинальная мощность системы МВА.
Сопротивление трансформатора:
где Uк%- напряжение короткого замыкания трансформатора
S[pic]-номинальная мощность трансформатора МВА.
Сопротивление линии электропередач:
где Хо и [pic]-соответственно удельное индуктивное и удельное активное
сопротивления линии данного сечения Омкм;
[pic] -длина линии электропередач км
[pic]среднее номинальное напряжение ЛЭП кВ.
Полное результирующее сопротивление короткозамкнутой цепи (точка К-1):
где [pic]-сумма индуктивных сопротивлений до места к.з.
Полное результирующее сопротивление короткозамкнутой цепи (точка К-2):
После расчета результирующих сопротивлений приступают к определению
Сверхпереходный ток к.з.
где [pic]ударный коэффициент.
Действующее значение полного тока к.з.
Мощность короткого замыкания
Результаты расчетов сводят в таблицу 3.2.
Таблица 3.2 Результаты расчетов токов к.з.
Место к.з. Сверхпереходный Ударный Действующее значение Мощность
ток к.з ток ударного тока к.з.
- [pic] [pic] [pic] [pic]
Точка К-1 119 302 179 216
Точка К-2 116 26 152 2107
4.2 Расчет токов к.з. в сетях и установках напряжением до 1 кВ
Рисунок 3.4 Расчетная схема:
Рисунок 2.5 Схема замещения токов к.з:
Сопротивления силовых трансформаторов:
Сопротивление токопровода (шин) от трансформатора к автоматическому
выключателю ориентировочно Rш=05 мОм; Хш=225 мОм.
Ориентировочные значения сопротивлений катушек расцепителей
максимального тока автоматических выключателей напряжением до 1 кВ
контактов аппаратов и первичных обмоток трансформаторов тока приведены в
Таблица 2.3 Ориентировочные значения сопротивлений катушек расцепителей
Номинальный ток расцепителя А 400
Rа(при 65[pic]) мОм 015
Таблица 2.4 Ориентировочные значения активных переходных сопротивлений
контактов Rк аппаратов. мОм
Номинальный ток аппарата А 400
Таблица 2.5 Сопротивления первичных обмоток трансформаторов тока (класса
Коэффициент трансформации ТТ 5005
Суммарные сопротивления цепи трехфазного к.з. за автоматическим
выключателем трансформатора:
[pic]суммарное индуктивное сопротивление цепи к.з. Ом. (3.26(
Установившееся значение тока КЗ :
5 Проверка оборудования цеховой подстанции на стойкость к токам к.з.
Все виды аппаратов проектируемой трансформаторной подстанции а также
токоведущие части должны выбираться в соответствии с вычисленными
максимальными расчетными величинами для нормального режима и короткого
Для их выбора сравнивают указанные расчетные величины с допускаемыми
значениями для токоведущих частей и высоковольтного оборудования.
Составляют таблицу сравнения указанных величин.
5.1 Выбор и проверка шкафа высоковольтного ввода
Таблица 3.6 Выбор и проверка шкафа высоковольтного ввода КТП
Расчетные данные Условия выбора и проверкиСправочные данные КТП
(принимаются по расчетам (принимаются по
в пунктах 2.2 и 2.4.) каталожным данным КТП)
7 кА2 с [pic] 20[pic]*1=400кА[pic]с
значение [pic] рассчитывается:
[p может быть принято в расчете
[pic]-постоянная времени затухания апериодической составляющей тока
к.з. с. для рассматриваемых сетей принимается [pic]с
[pic]-номинальный ток отключения плавких предохранителей в составе
выключателя нагрузки кА;
[pic]-начальное значение периодической составляющей тока к.з. в месте
установки коммутационного аппарата кА.
5.2 Выбор и проверка шкафа низковольтного ввода
В шкафах низковольтного ввода проверяют автоматы ввода-
быстродействующие (неселективные) автоматы не проверяются ни на
термическую ни на электродинамическую стойкость.
Таблица 2.7 Выбор и проверка шкафа низковольтного ввода
35 [pic] 252 * 1 = 625 А с
5.3 Выбор и проверка трансформатора тока
Трансформаторы тока на вводе напряжением ниже1000 В и на отходящих
линиях выбираются по условию
[pic]-номинальный ток первичной обмотки трансформатора тока А.
Принимается по справочным данным (3(.
Трансформаторы тока напряжением до 1000 В на динамическую и термическую
стойкость не проверяются при присоединении их к сетям питаемым от
трансформатора мощностью 1000 кВА и ниже.
Принимается к установке трансформатор ТШН-066 (3(.
5.4 Выбор и проверка ошиновки
Ошиновка на напряжении ниже 1000 В выбирается по условию допустимого
нагрева расчетным током:
По условиям выбора проходит алюминиевая шина сечением А-30[pic]4
Проверка на термическую стойкость заключается в сравнении выбранного
стандартного сечения [pic]и минимально допустимого сечения по термической
С- термический коэффициент (для кабелей с алюминиевыми жилами С=85);
[pic]- тепловой импульс по расчету кА с
Вывод: кабель АПвБбШв-3*50 по термической стойкости проходит.
Расчет заземляющего устройства
Если заземляющее устройство применяется одновременно для установок
выще и ниже 1000 В то величина сопротивления заземляющего устройства
определяется по условиям: ( (
где Iз- расчетный ток замыкания на землю А.
Из этих двух значений за расчетное принимается наименьшее.
Если Rе(Rз то необходимо сооружение искусственных заземлителей
сопротивление которых должно быть равно
где Rе- сопротивление естественных заземлителей Ом
Расчетное удельное сопротивление грунта
где [pic]-удельное сопротивление грунта измеренное при нормальной
Ксез- коэффициент сезонности учитывающий промерзание и просыхание
Ксез=14 для вертикальных электродов;
Ксез=35 для горизонтальных электродов для II и III климатических
Сопротивление одиночного вертикального заземлителя диаметром 12 мм
Примерное число вертикальных заземлителей при предварительно
принятом коэффициенте использования [pic]
Заземляющее устройство изображается на плане и уточняются расстояния
Сопротивление вертикальных заземлителей
где [pic]-уточненное значение коэффициента использования
Сопротивление горизонтальных заземлителей
t- глубина заложения полосы м.
Общее сопротивление ЗУ
Сравнивается полученное сопротивление с рекомендуемым
Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов. – М.: Мастерство 2001. –
Руководящий технический материал: Указания по расчету электрических
нагрузок. – РТМ 36.18.324.-92. РЗЭТ. – Иваново 1993. – 11с.
Методические указания по выполнению курсового проекта по предмету
«Электроснабжение промышленных предприятий и установок». – ВЗЭТ. –
Иваново 1990. – 126с.
Правила устройства электроустановок (Текст): Все действующие разделы
ПУЭ-6 ПУЭ-7. Новосибирск: Сиб. унив. Изд-во 2008.
Межгосударственный стандарт. ЕСКД. – Общие требования к текстовым
документам. ГОСТ2.105-95. – Минск: Межгосударственный совет по
стандартизации метрологии и сертификации 1995. – 316с.
Федоров А.А. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий.
– Т.2. – Энергия 1973. – 565с.
Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. –
М.: Высшая школа 1981. – 394с.
Шеховцов В. П. Справочное пособие по электрооборудованию и
электроснабжению. –М.: ФОРУМ: ИНФРА-М 2008 136с.
Электротехнический справочник:В 4 т. Т. 4. использование электрической
энергии Под общ.ред. профессоров МЭИ В.Г. Герасимова и др.М.: изд.
Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. Изд. 7-
е – Ростов нД: Феникс 2008.
Федоров А.А. Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного
проектирования по электроснабжению промышленных предприятий. М.:
Энергоатомиздат 1987.-368 с.
ПКТ 102-10-20-315 У3
КП 140613.8-10.015.000.ПЗ

План цеха В15.cdw

Универсальные заточные станки
Заточные станки для фрезерных головок
Заточные станки для червячных фрез
Резьбошлифовальные станки
Электропривод раздвижных ворот
Плоскошлифовальные станки
Круглошлифовальные станки
Внутришлифовальные станки
Комплектная трансформаторная подстанция
Пункт распределительный
Шинопровод распределительный
Ящик распределительный
КП 140613.8-10.015.001
План расположения оборудования
с прокладкой силовой сети
КП 140613.8-10.015.001 Э3

Аннотация..doc

Курсовой проект на тему «Электроснабжение и электрооборудование цеха
металлорежущих станков» выполнен в соответствии с заданием на основе
учебной справочной и нормативной литературы с соблюдением требований
В курсовом проекте на основе нормативной и справочной литературы
разработано электроснабжение цеха металлорежущих станков выполнен выбор
типа конструктивного выполнения и схемы силовой электрической сети;
определение расчетных нагрузок; выбор типов распределительных пунктов
марок и сечений проводников на всех участках силовой цепи; выбор защитной
аппаратуры; проверка силовой сети на потерю напряжения. Определена
мощность и тип КТП; произведен расчет конденсаторной установки; расчет
питающей линии с ее проверкой на термическую стойкость стойкость к токам
короткого замыкания.
Графическая часть проекта выполнена на двух листах формата А1:
План расположения оборудования с прокладкой силовой сети.
Принципиальная схема питающей и распределительной сети.
Электроснабжение и электрооборудование цеха металлорежущих станков
КП 140613.8-10.015.000 ПЗ

1 Эл. снабжение В15.doc

Внутрицеховая силовая сеть 6
1 Выбор типа конструктивного выполнения и схемы силовой электрической
1.1 Требования предъявляемые к цеховым сетям 6
1.2 Выбор схемы питания электрических сетей 6
1.3 Вид электропроводки схема силовой сети 8
2 Определение расчетных нагрузок 8
2.1 Определение расчетных нагрузок ЭП напряжением до 1 кВ 8
2.2 Определение расчетной нагрузки освещения участка цеха 11
2.3 Определение расчетной нагрузки участков силовой сети
(шинопроводов силовых распределительных пунктов ответвлений к
электроприемникам) 12
3 Решение вопроса о компенсации реактивной мощности. Уточнение расчетной
нагрузки подстанции цеха с учетом компенсации. Выбор числа и мощности
трансформаторов цеховой подстанции 13
3.1 Определение мощности батарей конденсаторов в сетях напряжением до
3.2 Уточнение расчетной нагрузки цеховой силовой сети после
распределения компенсирующих устройств сети. 17
4 Выбор типов силовых пунктов шинопроводов марок и сечений
проводников защитной аппаратуры на всех участках сети 17
4.1 Определение сечения проводников 17
4.2 Выбор защитной аппаратуры силовой электрической сети 18
4.3 Выбор распределительных пунктов и шинопроводов 20
5 Проверка цеховой силовой сети на потерю напряжения 21
Цеховая трансформаторная подстанция 29
1 Выбор компоновки цеховой подстанции места ее расположения и схемы
1.1 Выбор компоновки подстанции 29
1.2 Разработка схемы коммутации цеховой подстанции 29
2 Выбор электрооборудования цеховой подстанции 30
3 Выбор питающей линии 32
4 Расчет токов короткого замыкания 34
4.1 Расчет токов к.з. в установках напряжением выше 1000 В 34
4.2 Расчет токов к.з. в сетях и установках напряжением до 1 кВ 37
5 Проверка оборудования цеховой подстанции на стойкость к токам к.з. 39
5.1 Выбор и проверка шкафа высоковольтного ввода 39
5.2 Выбор и проверка шкафа низковольтного ввода 40
5.3 Выбор и проверка трансформатора тока 41
5.4 Выбор и проверка ошиновки 41
5.5 Проверка высоковольтной питающей кабельной линии на термическую
Расчет заземляющего устройства 43
Электрификация производства имеет важнейшее значение в развитии всех
отраслей народного хозяйства в развитии технического прогресса.
Распределение и потребление электроэнергии на промышленных
предприятиях должны производиться с высокой надежностью и экономичностью.
монтажными организациями разработаны и внедряются наиболее совершенные
системы передачи и распределения электроэнергии комплектные
распределительные устройства и подстанции широко применяются надежные и
простые системы автоматики и защиты. Всё это обеспечивает рациональное и
экономичное расходование средств и электроэнергии во всех отраслях
Для осуществления эффективности производства ускорения научно-
технического совершенствования производства необходимо предусматривать
повышение уровня электрификации производства и эффективности использования
электротехнических и электротехнологических процессов.
При большом дефиците электроэнергии в наше время необходимо
расширять производство электроэнергии строить новые электрические станции
(атомные тепловые газовые гидростанции) или вести разработки по поиску
новых видов получения электроэнергии.
Большие требования необходимо предъявлять к надежности
электроснабжения так как перерыв в электроснабжении ведет к большому
ущербу в производстве.
Внутрицеховая силовая сеть
1.1 Требования предъявляемые к цеховым сетям
Требования зависят от категории потребителей в отношении обеспечения
надежности электроснабжения.
- обеспечивать надежность питания потребителей электроэнергии;
- быть удобными в эксплуатации;
- затраты на сооружение расходы проводникового материала и потери
электроэнергии должны быть минимальными.
1.2 Выбор схемы питания электрических сетей
Схемы электрических сетей промышленных предприятий могут выполняться на
напряжение ниже 1000 В радиальными магистральными и смешанными (1(.
Радиальные схемы обеспечивают высокую надежность питания отдельных
потребителей так как авария локализуется отключением автоматического
выключателя поврежденной линии и не затрагивает другие линии.
Сосредоточение на КТП аппаратов управления и защиты отдельных
присоединений позволяет легче решать задачи автоматизации в системе
распределения электроэнергии на напряжении до 1 кВ чем при магистральной
Радиальные схемы питающих сетей с распределительными устройствами или
щитами следует применять при наличии в цехе нескольких достаточно мощных
потребителей не связанных единым технологическим процессом или друг с
другом настолько что магистральное питание их нецелесообразно.
К числу таких потребителей могут быть отнесены электроприемники
требующие применения автоматических выключателей на номинальный ток 400 А и
более с дистанционным управлением.
Магистральные схемы питания находят широкое применение не только для
питания многих электроприемников одного технологического агрегата но также
большого числа сравнительно мелких приемников не связанных единым
технологическим процессом распределенных относительно равномерно по
Магистральные схемы позволяют отказаться от применения громоздкого и
дорогого распределительного устройства или щита. В этом случае возможно
применение схемы блока трансформатор-магистраль где в качестве питающей
линии применяются токопроводы (шинопроводы) изготовляемые промышленностью.
Магистральные схемы выполненные шинопроводами обеспечивают высокую
надежность гибкость и универсальность цеховых сетей что позволяет
технологам перемещать оборудование внутри цеха без существенных переделок
электрических сетей.
Следует учитывать недостаток магистральных схем заключающийся в том
что при повреждении магистрали одновременно отключаются все питающиеся от
нее электроприемники. Этот недостаток ощутим при наличии в цехе отдельных
крупных потребителей не связанных единым непрерывным технологическим
В чистом виде радиальные и магистральные схемы применяются редко.
Наибольшее распространение на практике находят смешанные схемы сочетающие
элементы радиальных и магистральных схем.
В условиях неблагоприятных сред магистральные схемы нежелательны так
как при их применении коммутационные аппараты неизбежно рассредоточены по
площади цеха и подвергаются воздействию агрессивной среды.
В курсовом проекте принята радиальная схема питания.
1.3 Вид электропроводки схема силовой сети
Питание от КТП принимается распредпунктами РП1 РП2 РП3 РП4 и
шинопроводами ШР1 и ШР2. Питание от КТП до распредпунктов принимается
проводами АПВ проложенными в стальных трубах до щинопроводов принимается
кабелем АВВГ проложенным в лотках. Ответвления к станкам от
распределительных пунктов и шинопроводов осуществляются проводами АПВ
проложенными в стальных трубах.
Схема внутрицеховой силовой сети ЦМС показана на рисунке 2.1.
ШР1 РП1 РП2 РП3 РП4 ШР2
Рисунок 1.1 Схема внутрицеховой силовой сети
1.4 Описание питания мостового крана (при наличии его в цехе)
2 Определение расчетных нагрузок
2.1 Определение расчетных нагрузок ЭП напряжением до 1 кВ
Расчет выполняется по форме Ф636-92 (5(
Расчет электрических нагрузок ЭП напряжением до 1 кВ производится
для каждого узла питания (распределительного пункта шкафа шинопровода
цеховой трансформаторной подстанции) а также по цеху корпусу в целом.
Исходные данные для расчета (таблица 1.1 графы 1-4) заполняются на
основании полученных от технологов таблиц-заданий на проектирование
электрической части. Графы 5 6 заполняются согласно справочным материалам
в которых приведены значения коэффициентов использования и реактивной
мощности индивидуальных ЭП.
все ЭП группируются по характерным категориям с одинаковыми Ки и
tg(. В каждой строке указывают ЭП одинаковой мощности
при наличии в справочных материалах интервальных значений Ки
следует для расчета принимать наибольшее значение.
В графах 7 и 8 соответственно записываются построчно величины Ки*Рн
и Ки*Рн*tg(. В итоговой строке определяются суммы этих величин:
((и*Рн ((и*Рн*tg(. (1.((
Для универсальных заточных станков РП1:
4 * 9 = 126 кВт 012 * 9 * 0672 = 085 квар
Определяется групповой коэффициент использования для данного узла
Групповой коэффициент использования для РП1:
Для последующего определения Пэ в графе 9 построчно определяются для
каждой характерной группы ЭП одинаковой мощности величины [pic] и в
итоговой строке - их суммарное значение [pic]. При определении Пэ по
упрощенной формуле графа 9 не заполняется.
Определяется эффективное число электроприемников Пэ следующим
Как правило Пэ для итоговой строки определяется по выражению:
Эффективное число электроприемников для ШР1:
Найденное по указанным выражениям значение Пэ округляется до
ближайшего меньшего целого числа. При Пэ(4 рекомендуется
пользоваться номограммой( 5(.
В зависимости от средневзвешенного (группового) коэффициента
использования и эффективного числа электроприемников определяется
коэффициент расчетной нагрузки.
Расчетная активная мощность подключенных к узлу питания ЭП
напряжением до 1 кВ (графа 12) определяется по выражению:
Рр = Кр*(Ки*Рн (1.4(
Расчет активной мощности:
Рр = 196* 42= 823 кВт
Расчетная реактивная мощность (графа 13) определяется следующим
- для питающих сетей напряжением до 1 кВ в зависимости от Пэ:
при Пэ(10 Q=11((и*Рн*tg( (1.5(
при Пэ(10 Q=(Ки*Рн*tg(. (1.6)
Расчет реактивной мощности
Q = 11*266 = 292 квар
Значение токовой расчетной нагрузки по которой выбирается сечение
линии по допустимому нагреву определяется по выражению
[pic]- полная расчетная мощность кВА (графа 14).
Для остальных узлов питания расчет аналогичен результаты сведены в
2.2 Определение расчетной нагрузки освещения участка цеха
Определение расчетной осветительной нагрузки цеха производится методом
удельной мощности с учетом коэффициента спроса Кс.
Установленная мощность электроприемников освещения
Ру.о.=16*1500*10-3=24 кВт
где [pic]удельная норма установленной мощности осветительных
F- площадь цеха м[pic].
Расчетная активная нагрузка освещении
Рр.о.=095*24=228 кВт
где [pic]-коэффициент спроса осветительных нагрузок.(9(
Расчетная реактивная нагрузка освещения
[pic]([pic]квар (1.11(
Qр.о.=228*173=3944 квар
где tg([pic]=173 без учета компенсации реактивной мощности в
осветительных сетях с лампами ДРЛ.
Аварийное освещение составляет 10% от общего
Расчеты сведены в таблицу 1.2 (форма Ф636-92).
Пример расчетов нагрузки ответвлений к электроприемникам цеха (от
шинопровода до станка от силового распределительного пункта до станка и т.
Расчетный ток для одного электродвигателя
Расчетный максимальный ток для универсального заточного станка (РП1)
Кроме расчетных значений токов нагрузки определяются значения пиковых
Пиковые токи определяются по выражениям:
Для линий питающих два или три приемника (для РП2)
где [pic]-пусковой ток того двигателя который дает наибольшее
приращение тока при пуске А;
[pic]=7959+2274=10233 А
для линии питающей более трех приемников (для ШР1)
пользуются для определения пикового тока соотношением
где [pic]-номинальный ток того электроприемника для которого берем
[pic]=62355+15192-014[pic]8314 = 76383 А
Остальные расчеты производятся аналогично. Полученные значения
заносятся в таблицу 1.2.
трансформаторов цеховой подстанции
Решение вопросов данного раздела ведется в соответствии с «Указаниями
по проектированию компенсации реактивной мощности в электрических сетях
промышленных предприятий»- (3(.
Компенсация реактивной мощности имеет большое народнохозяйственное
значение относится к числу основных мероприятий по экономии
Специальные компенсирующие устройства в электрических установках
промышленных предприятий служат для повышения коэффициента мощности.
3.1 Определение мощности батарей конденсаторов в сетях напряжением
Суммарная расчетная мощность батарей конденсаторов напряжением до 1000
В (НБК) определяется двумя последовательными расчетными этапами по минимуму
Выбор экономически оптимального числа трансформаторов цеховых
трансформаторных подстанций.
Определение дополнительной мощности НБК в целях оптимального
снижения потерь в трансформаторах и в сети напряжением 10 кВ
предприятия питающей эти трансформаторы.
Суммарная расчетная мощность НБК равна:
где [pic]и [pic]-суммарные мощности батарей определенные на двух
указанных этапах расчета.
Суммарная мощность [pic] распределяется между отдельными
трансформаторами пропорционально их реактивным нагрузкам.
3.1.1 Определение мощности батарей конденсаторов по условиям выбора
оптимального числа трансформаторов
При малом числе трансформаторов (N[pic]3) определяется мощность их
исходя из наибольшей активной нагрузки согласно условия:
[pic] (1.17([pic][pic]
Sт ≥ [pic]= 1087 кВА
Принимаем мощность трансформатора Sт = 160 кВА
где [pic]-наибольшая суммарная расчетная активная нагрузка
Pм.т = Pм + Pр.о (1.18)
Pм.т = 17287 + 228 = 19567 кВА
При выполнении расчетов следует учитывать требования (3(: для
трансформаторов цеховых подстанций следует как правило принимать
следующие коэффициенты загрузки:
для цехов с преобладающей нагрузкой 2 категории при
возможности использования централизованного резерва
трансформаторов и для цехов 3 категории-(0.9-095).
Число трансформаторов необходимое для питания наибольшей активной
нагрузки определяется по формуле:
где N - добавка до ближайшего целого числа.
Экономически оптимальное число трансформаторов при N[pic]принимается
По принятому количеству трансформаторов и их мощности определяют
наибольшую реактивную мощность которую целесообразно передать через
трансформаторы в сеть напряжением до 1000 В
Qт = [pic]=21132 квар
Суммарная мощность НБК для данной группы трансформаторов
Qм.т = Qр + Qр.о (1.21)
Qм.т = 14113 + 3944 = 18057 квар
Qнк.1 = 18057 – 21132 = -3075 квар
где [pic]суммарная (наибольшая) расчетная реактивная нагрузка квар.
Т.к. Qнк.10 то для данной группы трансформаторов реактивная мощность
Qнк.1 принимается равной нулю.
3.1.2 Определение дополнительной мощности [pic]
Дополнительная суммарная мощность НБК для данной группы трансформаторов
K1 = 11 K2 = 7 ( = 045
Qнк.2 = 18057-0 – 045 * 2 * 160 = 3657 квар
где [pic]-расчетный коэффициент определяемый в зависимости от
показателей К1 К2 и схемы питания цеховой подстанции (3(.
По суммарной мощности
Qнк =0+ 3657 = 3657 квар
подбирается число и стандартная мощность единичной комплектной
конденсаторной установки. Полученная величина мощности НБК округляется до
ближайшей стандартной мощности комплектных конденсаторных батарей.
Принимаются две конденсаторные установки УК2–038–50УЗ Qку=50квар ККУ
присоединяется непосредственно к шинам цеховой подстанции.
После окончательного выбора мощности конденсаторных установок [pic] и
распределении их в электрической сети выполняют расчет суммарной нагрузки
цеховой подстанции с учетом расчетных нагрузок цеха (силовых и
осветительных) и дополнительных нагрузок подстанции [pic] и [pic]([pic].
Sп.ст. = [pic]= 2116 кВА
Подсчитывается фактический коэффициент загрузки трансформаторов и
сравнивается с допустимым.(3(
Фактический коэффициент загрузки
Определяют коэффициент мощности до подключения конденсаторной установки
и после подключения:
Вывод: принимаются две конденсаторные установки УКБН–038–100-50УЗ до
их подключения коэффициент мощности был cos( =073 после подключения
коэффициент мощности стал cos( =092.
распределения компенсирующих устройств сети.
Чтобы выбрать сечение проводника необходимо знать токовую расчетную
максимальную нагрузку.
Расчетный максимальный ток конденсаторной установки:
где К = 13 - коэффицент учитывающий что аппараты и токоведущие
части в цепи конденсаторной установки должны допускать длительное
прохождения тока составляющего 130% номинального тока батареи.
4 Выбор типов силовых пунктов шинопроводов марок и сечений проводников
защитной аппаратуры на всех участках сети
4.1 Определение сечения проводников
Проводники любого назначения должны удовлетворять требованиям в
отношении предельно допустимого нагрева с учетом не только нормальных но и
послеаварийных режимов. Выбор сечения производится по условиям допустимого
Условие выбора сечения по допустимому нагреву:
где [pic]-длительно допустимый ток на проводник данного сечения при
заданных условиях прокладки и заданной температуре окружающей среды А;
Сечение провода питающего универсальный заточной станок (РП1):
Принимаем марку и сечение провода АПВ-4(1*25).
4.2 Выбор защитной аппаратуры силовой электрической сети
Главные и распределительные магистрали и каждое ответвление от них
должны быть оборудованы аппаратами с помощью которых они в аварийных
случаях могут безопасно отключаться от источников питания.
В качестве защитных аппаратов для ответвлений к приемникам могут
применяться плавкие предохранители или автоматические выключатели.
Условия выбора автоматических выключателей приведены с учетом
Технического циркуляра №573 (ГПИ «Электропроект» 1980 г.)
«В соответствии с техническими условиями на выключатели автоматические
следует учитывать что длительный рабочий ток каждого автоматического
выключателя встраиваемого в распределительный пункт или другую защитную
оболочку должен снижаться до 80-90% номинального тока расцепителя в связи
с ухудшением условий теплоотвода».
«Для автоматических выключателей устанавливаемых в ответвительных
коробках шинопроводов рабочий ток линии защищаемой автоматическими
выключателями не должен превышать 90% номинального тока его расцепителя».
Таким образом условия выбора автоматов:
Автомат на ввод универсального заточного станка (РП1):
[pic]пиковый ток линии А.
Принимается автомат серии: ВА51-31.
Технические данные автомата:
Для остальных узлов расчет аналогичен результаты сведены в таблицу
Плавкие предохранители в цеховых электрических сетях выбирают с учетом
(- коэффициент зависящий от типа и материала предохранителя и
При легких условиях пуска когда время пуска не более 8 секунд (=25-3
при малоинерционных и безинерционных предохранителях с вставками из меди
Плавкий предохранитель на ввод ШР 1
Принимается плавкий предохранитель серии ПН2-350.
Технические данные предохранителя:
4.3 Выбор распределительных пунктов и шинопроводов
В курсовом проекте выбраны распределительные пункты ПР85-3 067-21-У3
ПР85-3 048-21-У3 ПР85-3 051-21-У3 [8].
В условном обозначении указаны номер разработки исполнение номер
схемы шкафа (аппараты которыми он укомплектован) степень защиты
категория размещения климатическое исполнение. Результаты выбора оформлены
Таблица 1.3. Технические данные распределительных пунктов
РаспределительШкаф серии Номиналь- Вводной Количество
ные пункты ПР85 ный выключателинейных ВА51-31
Номер схемы ток А ль
Однопо-люсТрехпо-люсн
РП1 067 до 250 на ВА51-35 - 8
РП2 4 048 до 160 на ВА51-33 - 2
РП3 051 до 160 на ВА51-33 - 4
В курсовом проекте выбраны шинопроводы типа ШРА4-250-32-УЗ ШРА4-100-
-УЗ. Результаты выбора сведены в таблицу 1.4.
Таблица 1.4 Технические данные шинопроводов [5]
ШинопрТип НоминаНоминальСечение Сопротивление фазПотеря Электрод
овод льный ное шин мм Омкм напряженинамичес
ток Анапряжен ия В кая
Активное Индуктивное ШР1 ШРА4 250 660 35×5 021
1 65 15 ШР2 ШРА4 100 380220 355×112 03 026 - 7
5 Проверка цеховой силовой сети на потерю напряжения
Проверка сетей по потере напряжения производится путем сопоставления
расчетной величины потери напряжения с допустимой.
Расчетная величина потери напряжения на участках электрической сети от
шин цеховой подстанции до самого удаленного приемника определяется:
(Uрасч. = ((Uрасч.уч. (1.32)
где (Uрасч.уч. - расчетная потеря напряжения на участках цеховой сети.
Потеря напряжения на отдельных участках электрической сети может быть
определена по выражению
[pic]s([pic]+[pic]([pic]) В (1.33)
[pic] удельные активное и индуктивное сопротивление проводников
cos([pic] sin([pic]- коэффициент мощности нагрузки расчетного
КТП АВВГ-4х95 ШРА4-250-32-У3 АПВ-4(1х25) 14
Рисунок 1.2 Схема силовой сети до наиболее удаленного электроприемника
Для участка А-Б согласно (1.33): кабель АВВГ-4×150
UАБ = [pic] * 15192* 0055 (0352 * 095 + 006 * 0328) = 512 В
Для участка Б-В согласно (1.33): шинопровод ШРА4-250-32-У3
UБВ = [pic] * 15192* 001 (03 * 095 + 026 * 0328) = 097 В
Для участка В-Г согласно (1.33): провод АПВ-4(1х25)
UВГ = [pic] * 502* 0027 (1339 * 083 + 0098 * 0672) = 262 В
Определенные таким образом значения (U на различных участках
складываются ((U[pic]) и сравниваются с допустимым (U[pic]
(U = 512 +097 +262 = 871 В
Рассчитанные в вольтах значения (U[pic] можно выразить в %:
где Uн –номинальное напряжение для соответствующей сети В.
Так как [pic] 229% [pic] 5% значит сечение проводников цеховой
электрической сети выбраны правильно.
КП 140613.8-10.015.000.ПЗ

1.1 Выбор типа, конструктивного выполнения.doc

1 Внутрицеховая силовая сеть
Выбор типа конструктивного выполнения и схемы цеховой электрической
Данный пункт задания следует выполнять в следующей последовательности:
Перечислить требования предъявляемые к цеховым электрическим сетям
Назвать выбранный тип схемы электрической сети и обосновать выбор
т.е. указать достоинства данного вида схемы целесообразность ее
применения в данном случае;
Привести краткие сведения по конструктивному выполнению схемы (назвать
типы принятых шинопроводов способы крепления секций способы
выполнения ответвлений к электроприемникам способы защиты их от токов
короткого замыкания типы распределительных пунктов и пр.);
Дать описание питания мостового крана (при наличии его в цехе).
Требования предъявляемые к цеховым сетям зависят от категории
потребителей в отношении обеспечения надежности электроснабжения.
обеспечивать надежность питания потребителей электроэнергии;
быть удобными в эксплуатации;
затраты на сооружение расходы проводникового материала и
потери электроэнергии должны быть минимальными.
Схемы электрических сетей промышленных предприятий могут выполняться
на напряжение ниже 1000 В радиальными магистральными и смешанными(((.
Радиальные схемы обеспечивают высокую надежность питания отдельных
потребителей так как авария локализуется отключением автоматического
выключателя поврежденной линии и не затрагивает другие линии.
Сосредоточение на КТП аппаратов управления и защиты отдельных
присоединений позволяет легче решать задачи автоматизации в системе
распределения электроэнергии на напряжении до 1 кВ чем при магистральной
Радиальные схемы питающих сетей с распределительными устройствами или
щитами следует применять при наличии в цехе нескольких достаточно мощных
потребителей не связанных единым технологическим процессом или друг с
другом настолько что магистральное питание их нецелесообразно.
К числу таких потребителей могут быть отнесены электроприемники
требующие применения автоматических выключателей на номинальный ток 400 А и
более с дистанционным управлением.
Магистральные схемы питания находят широкое применение не только для
питания многих электроприемников одного технологического агрегата но также
большого числа сравнительно мелких приемников не связанных единым
технологическим процессом распределенных относительно равномерно по
Магистральные схемы позволяют отказаться от применения громоздкого и
дорогого распределительного устройства или щита. В этом случае возможно
применение схемы блока трансформатор-магистраль где в качестве питающей
линии применяются токопроводы (шинопроводы) изготовляемые промышленностью.
Магистральные схемы выполненные шинопроводами обеспечивают высокую
надежность гибкость и универсальность цеховых сетей что позволяет
технологам перемещать оборудование внутри цеха без существенных переделок
электрических сетей.
Следует учитывать недостаток магистральных схем заключающийся в том что
при повреждении магистрали одновременно отключаются все питающиеся от нее
электроприемники. Этот недостаток ощутим при наличии в цехе отдельных
крупных потребителей не связанных единым непрерывным технологическим
В чистом виде радиальные и магистральные схемы применяются редко.
Наибольшее распространение на практике находят смешанные схемы сочетающие
элементы радиальных и магистральных схем.
В условиях неблагоприятных сред магистральные схемы нежелательны так как
при их применении коммутационные аппараты неизбежно рассредоточены по
площади цеха и подвергаются воздействию агрессивной среды.
В данном пункте описывают вид электропроводки обосновывают
необходимость ее применения.
Питание мостового крана может быть от троллейного шинопровода.

2.4 Расчет токов к.з НН.-1.doc

2.4.3 Расчет токов к.з. в сетях и установках напряжением
Электроустановки объектов электроснабжения напряжением до 1 кВ обычно
получают питание от понижающих трансформаторов с номинальной мощностью:
Sном.т.=25 2500 кВА.
Если мощность к.з. на стороне высшего напряжения трансформатора [pic] то
периодическая составляющая тока к.з. будет неизменной.
При расчетах токов к.з. в установках напряжением до 1 кВ необходимо
) активные и индуктивные сопротивления проводов кабелей и шин
(длиной 10 15 м и более);
) токовых катушек расцепителей автоматических выключателей;
) первичных обмоток многовитковых трансформаторов тока;
) переходных контактов аппаратов;
) активные и индуктивные сопротивления всех элементов
короткозамкнутой цепи.
Расчетная точка трехфазного к.з. в установках до 1 кВ- непосредственно
за автоматическим выключателем трансформатора.
Расчет параметров цепи и токов к.з. в установках напряжением до 1 кВ
ведется в именованных единицах.
Сопротивления в сети напряжением до 1 кВ удобно рассчитывать в мОм.
Сопротивления силовых трансформаторов
Сопротивление токопровода (шин) от трансформатора к автоматическому
выключателю ориентировочно Rш=05 мОм; Хш=225 мОм.(((
Ориентировочные значения сопротивлений катушек расцепителей
максимального тока автоматических выключателей напряжением до 1 кВ
контактов аппаратов и первичных обмоток трансформаторов тока приведены в
Таблица Ориентировочные значения сопротивлений катушек расцепителей
максимального тока автоматических выключателей напряжением до 1 кВ (((
Номинальный ток 100 140 200 400 600
Ха мОм 086 055 028 01 0094
Rа(при 65[pic]) 18 074 036 015 012
Таблица - Ориентировочные значения активных переходных сопротивлений
контактов Rк аппаратов. мОм (((
Номинальный 50 100 200 400 600 1000 1600
Автомат 13 075 06 04 025 - -
Рубильник - 0.5 0.4 02 0.15 0.08 -
Таблица -Сопротивления первичных обмоток трансформаторов тока (класса
Коэффициент 1005 1505 2005 3005 4005 5005
Хт.т.мОм 2.7 1.2 0.67 0.3 0.17 0.07
Rт.т. 17 075 0.42 0.2 0.17 0.05
Суммарные сопротивления цепи трехфазного к.з. за автоматическим
выключателем трансформатора:
[pic]суммарное индуктивное сопротивление цепи к.з. Ом. (((
Если требуется определить ток к.з. в какой-либо другой точке сети
напряжением до 1кВ то в суммарное сопротивление следует включить
сопротивление кабелей и шинопроводов до данной точки к.з.

конец пп.2.5.doc

Значение [pic]принимается равным или [pic] в зависимости от числа
кабелей в линии-1 или 2. В соответствии с требованиями ПУЭ проверка кабелей
на нагрев током к.з. должна производиться для:
) одиночных кабелей одной строительной длины исходя из к.з. в
начале кабеля (т.е. в точке К-1);
) пучка из двух и более параллельно включенных кабелей исходя из
к.з. непосредственно за пучком (т.е. в точке К-2).
Если условие проверки кабеля на термическую стойкость не выполняется
необходимо рассмотреть возможность применения для защиты линии
быстродействующей защиты (плавкие предохранители токовая отсечка) не
заменяя сечения кабельной линии.

2 Цеховая трансформаторная подстанция. 2.1.doc

2 Цеховая трансформаторная подстанция
1 Выбор компоновки цеховой подстанции места ее расположения и схемы
1.1 Выбор компоновки подстанции
При выборе места расположения подстанции учитываются следующие
минимум занимаемой полезной площади цеха;
отсутствие помех производственному процессу;
удовлетворение требований пожарной и электрической безопасности;
удовлетворение требований архитектурного оформления здания;
максимальное приближение к центру нагрузки потребителей.
Подстанции с точки зрения их расположения разделяются на:
Внутрицеховые подстанции рекомендуется применять главным образом в
многопролетных цехах большой ширины когда это допустимо по характеру
технологического процесса и категории производства.
Встроенные и пристроенные- в цехах небольшой ширины в двух- и
Отдельностоящие- проектируются на промпредприятиях редко.
При проектировании цеховых подстанций предусматриваются как правило
комплектные трансформаторные подстанции. Это дает экономический эффект так
как сокращаются сроки монтажа удешевляется строительство и появляется
возможность вести работы индустриальными методами(((.
1.2 Разработка схемы коммутации цеховой подстанции (((
Схемы коммутации цеховых трансформаторных подстанций1004 кВ должны
проектироваться как правило без сборных шин первичного напряжения.
Необходимость сооружения РУ-10 кВ должна быть обоснована (((.
Для подключения подстанции к питающей линии на КТП предусматривается шкаф
ввода U=10 кВ в состав которого может входить выключатель нагрузки или
разъединитель с предохранителями. Может быть предусмотрено присоединение
без защитных и коммутационных аппаратов. Глухое присоединение цехового
трансформатора как правило должно предусматриваться при радиальном
питании кабельными линиями по схеме блока «линия- трансформатор» за
исключением случаев:
) питания от пункта находящегося в ведении другой эксплуатирующей
) необходимости установки отключающего аппарата по условиям
На стороне U=04023 кВ силовых трансформаторов предусматривается
установка автоматических выключателей.

2.5 проверка оборудования ТП.doc

2.5 Проверка оборудования цеховой подстанции на стойкость к токам к.з.
Все виды аппаратов проектируемой трансформаторной подстанции а также
токоведущие части должны выбираться в соответствии с вычисленными
максимальными расчетными величинами для нормального режима и короткого
Для их выбора сравнивают указанные расчетные величины с допускаемыми
значениями для токоведущих частей и высоковольтного оборудования.
Составляют таблицу сравнения указанных величин.
5.1 Выбор и проверка шкафа высоковольтного ввода
Таблица -Выбор и проверка шкафа высоковольтного ввода КТП
Расчетные данные Условия выбора и проверкиСправочные данные КТП (((
Принимаются по расчетам в[pic] Принимаются по каталожным
пунктах 2.2 и 2.4. данным КТП
значение [pic] рассчитывается:
принимается в расчете [p(((
[p может быть принято в расчете
[pic]-постоянная времени затухания апериодической составляющей тока
к.з. с. для рассматриваемых сетей принимается [pic]с (((
[pic]-номинальный ток отключения плавких предохранителей в составе
выключателя нагрузки кА;
[pic]-начальное значение периодической составляющей тока к.з. в
месте установки коммутационного аппарата кА.
5.2 Выбор и проверка шкафа низковольтного ввода
В шкафах низковольтного ввода проверяют автоматы ввода.
быстродействующие (неселективные) автоматы не проверяются ни на
термическую ни на электродинамическую стойкость.
Таблица -Выбор и проверка шкафа низковольтного ввода
5.3 Выбор и проверка трансформатора тока
Трансформаторы тока на вводе напряжением ниже1000 В и на отходящих
линиях выбираются по условию
[pic]-номинальный ток первичной обмотки трансформатора тока
А. Принимается по справочным данным.(((
Трансформаторы тока напряжением до 1000 В на динамическую и
термическую стойкость не проверяются при присоединении их к сетям питаемым
от трансформатора мощностью 1000 кВА и ниже.
5.4 Выбор и проверка ошиновки
Ошиновка на напряжении ниже 1000 В выбирается по условию допустимого
нагрева расчетным током:
5.5 Проверка высоковольтной питающей кабельной линии на термическую
Проверка на термическую стойкость заключается в сравнении выбранного
стандартного сечения [pic]и минимально допустимого сечения по термической
С- термический коэффициент (для кабелей с алюминиевыми жилами

2.4 Расчет токов короткого замыкания-2.doc

2.4 Расчет токов короткого замыкания
Для определения трехфазного тока КЗ необходимо составить расчетную схему и
преобразовать ее в следующем порядке:
Составить полную расчетную схему на которую нанести все
элементы системы электроснабжения с их номинальными параметрами;
Выбрать по схеме расчетные точки КЗ;
Задаться базисными условиями- мощностью и напряжением;
Сопротивления всех элементов схемы выраженные или в
относительных или в именованных единицах привести к базисным
Произвести упрощение схемы;
Определить результирующее сопротивление от каждого источника до
4.1 Расчет токов КЗ в установках U(1000 В (((
Данный расчет производится обычно в относительных единицах.
При этом все расчетные данные приводят к базисной мощности и базисному
напряжению. Для упрощения расчетов рекомендуется принимать Sб=Sн.с. за
исключением случая когда Sн.с.=( (в этом случае в качестве базисной
мощности принимается любое удобное для расчетов число кратное десяти
За базисное напряжение принимают среднее номинальное напряжение ступени
для которой рассчитывается ток короткого замыкания т.е.U=Uн.ср.=63; 105;
Расчет начинают с определения относительных базисных сопротивлений всех
Сопротивление источника питания (системы)
где Хс*- сопротивление источника питания в относительных единицах;
S[pic]-номинальная мощность системы МВА.
Сопротивление трансформатора
где Uк%- напряжение короткого замыкания трансформатора
S[pic]-номинальная мощность трансформатора МВА.
Сопротивление линии электропередач
где Хо и [pic]-соответственно удельное индуктивное и удельное активное
сопротивления линии данного сечения Омкм;
[pic] -длина линии электропередач км
[pic]среднее номинальное напряжение ЛЭП кВ.
Полное результирующее сопротивление короткозамкнутой цепи
где [pic]-сумма индуктивных сопротивлений до места к.з.
После расчета результирующих сопротивлений приступают к определению токов
Сверхпереходный ток к.з.
[pic]базисный ток. (((
где [pic]ударный коэффициент.
Действующее значение полного тока к.з.
Мощность короткого замыкания
Результаты расчетов сводят в таблицу
Таблица Результаты расчетов токов к.з.
Место к.з. СверхпереходныйУдарный ток Действующее Мощность к.з.
- [pic] [pic] [pic] [pic]

экзаменационные вопросы по ЭС 1 семестр.doc

Контрольные вопросы по дисциплине «Электроснабжение отрасли»
Общие сведения о системах электроснабжения.
Режимы работы энергетических систем.
Ряд номинальных напряжений.
Режимы работы нейтралей.
Условные обозначения электрических элементов на схемах.
Общие сведения об электрических станциях.
Тепловые электрические станции.
Атомные электростанции.
Гидравлические электростанции.
Группы электроприемников.
Категории электроприемников.
Виды электропроводки.
Выбор сечения проводов и кабелей по допустимому нагреву.
Схемы электроснабжения напряжением до 1 кВ.
Графики электрических нагрузок
Расчет силовых нагрузок напряжением ниже 1000 В.
Расчет нагрузок в осветительной сети.
Выбор предохранителей.
Выбор автоматических выключателей.
Проверка цеховой сети на потерю напряжения.
Способы регулирования напряжения в электроустановках.
Компенсация реактивной мощности.
Назначение и конструктивное выполнение воздушных линий
Назначение и конструктивное выполнение кабельных сетей.
Схемы электрических сетей напряжением выше 1000 В радиальные.
Схемы электрических сетей выше 1000 В магистральные.
Принципиальные схемы КТП 1004 кВ.
Выбор электрических сетей по экономической плотности тока.
Выбор числа и мощности трансформаторов на ПС.

Учебное пособие по электроприводу.doc

Государственное бюджетное образовательное учреждение среднего
профессионального образования (ССУЗ)
Челябинский энергетический колледж имени С.М. Кирова
Курс лекций по дисциплине
«Основы электропривода»
для студентов дневного вечернего и заочного отделений
Составитель: Юрина Т.Д. преподаватель спецдисциплин
Москаленко ВВ «Электрический привод» Учебник для студентов СПО 2004 г.
Ильинский Н.Ф. Козаченко В.Ф. Общий курс электропривода: Учебник для
вузов. М.: Энергоатомиздат 1992.
Ключев В.И. «Теория электропривода» Учебник для вузов. М.:
Энергоатомиздат 2001.
Чиликин М.Г. Сандлер А.С. « Общий курс электропривода» Учебник для
вузов. М.: Энергоиздат 2007.
Тема 1. Структура электропривода 3
Занятие 1 ( 2 часа) Назначение и типы электроприводов 4
Тема 2. Механические характеристики электропривода 6
Занятие 2 (2 часа) Уравнение движения электропривода 6
Занятие 3 (2 часа) Расчетные схемы механической части электропривода.
1. Кинематическая и эквивалентная (расчетная) схемы механической части
2. Определение приведенного момента инерции J. 10
3. Определение приведенного момента нагрузки Мс 11
1. Установившееся движение электропривода 13
Неустановившееся движение электропривода 15
Занятие 5 (2 часа) Контрольная работа №1 16
Тема 3 Регулирование координат электропривода 16
Занятие 6 (2 часа) Регулирование скорости 16
2. Регулирование скорости 16
Занятие 7 (2 часа) Регулирование момента и тока 19
1. Общие определения. 19
Занятие 8 (2 часа) Регулирование положения 21
1. Общие определения. 21
2. Структуры электропривода применяемые при регулировании координат. 21
3. Основные принципы работы замкнутого электропривода. 24
Занятие 9 (2 часа) Контрольная работа №2 25
Тема 4 Электроприводы с двигателями постоянного тока 25
Занятие 10 (2 часа) Регулирование скорости двигателя постоянного тока с
помощью резисторов в цепи якоря 25
4. Расчет регулировочных резисторов в цепи якоря. 30
Занятие 11 (2 часа) Регулирование координат электропривода с двигателем
постоянного тока независимого возбуждения изменением напряжения якоря 32
(система преобразователь – двигатель) 32
Тема 5. Электроприводы с асинхронным двигателем 36
Занятие 12(2 часа) Регулирование координат асинхронного двигателя с
помощью резисторов 36
Занятие 13(2 часа) Регулирование координат электропривода с асинхронным
двигателем изменением величины и частоты напряжения 42
Занятие 14(2 часа) Регулирование скорости асинхронного двигателя
изменением числа пар полюсов 50
Занятие15(2 часа) Контрольная работа№3 51
Тема 7. Взаимосвязанный электропривод 51
Занятие 16 (2 часа) Электропривод с механическим соединением валов
Занятие 17(2 часа) Электропривод с электрическим валом 54
1. Общие положения. 54
2. Система электрического вала с уравнительными асинхронными машинами.
3. Схема с основными рабочими машинами и общими резисторами — рабочий
электрический вал. 56
Тема 8. Энергетика электропривода 57
Занятие 18(2 часа) Коэффициент полезного действия и коэффициент
мощности электропривода 57
Тема 9. Выбор и проверка двигателей для электропривода 58
Занятие 19(2 часа) Расчет мощности и выбор двигателей 58
1. Общие положения 58
Тема 10. Разомкнутые схемы управления электропривода 60
Занятие 20(2 часа) Электрические аппараты ручного и дистанционного
Занятие 21(2 часа) Схемы управления двигателями производственных
Занятие 22 Контрольная работа №4 68
Тема 11 Замкнутые схемы управления электропривода 68
Занятие 23 . Схемы замкнутых структур электропривода 68
Занятие 24(2 часа) Аналоговые системы управления электроприводом 71
Занятие 25(2 часа) Дискретные (цифровые) системы управления
Занятие 26(2 часа) Аналого-цифровой преобразователь 79
Занятие 27(2 часа) Микропроцессорные средства управления электропривода 81
Тема 1. Структура электропривода
Занятие 1 ( 2 часа) Назначение и типы электроприводов
1. Назначение электроприводов
Электропривод предназначен для выполнения своей основной функции -
приведения в движение исполнительных органов рабочих машин и механизмов и
управления этим движением.
ЭП включает в себя совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих
друг с другом электротехнических электромеханических и механических
элементов и устройств. Такая электромеханическая система н получила
название электрического привода.
Общая структурная схема ЭП приведена на рис. 1.1 где утолщенными
линиями показаны силовые каналы энергии а тонкими линиями - маломощные
(информационные) цепи.
Рис.1.1. Общая структурная схема электропривода
– электрический двигатель.
- силовой преобразователь
– источник электроэнергии
– система управления электроприводом
– передаточное устройство
ЭЭ – электрическая энергия МЭ – механическая энергия
Uу – управляющий сигнал
Uз – задающий сигнал
Uдс – дополнительные сигналы
Основным элементом любого электропривода 6 служит электрический
двигатель 1 который вырабатывает механическую энергию (МЭ) за счет
потребляемой электрической энергии т.е. является электромеханическим
преобразователем энергии.
От электродвигателя механическая энергия через передаточное устройство 9
(механическое гидравлическое электромагнитное) подается на исполнительный
орган 7 рабочей машины 8 за счет чего тот совершает требуемое механическое
Функция передаточного устройства заключается в согласовании параметров
движения электродвигателя и исполнительного органа.
Электрическая энергия поступает в ЭП от источника электроэнергии 3.
Для получения электроэнергии с требуемыми для электродвигателя
параметрами и управления потоком этой энергии между двигателем и источником
электроэнергии включается силовой преобразователь 2.
Функции управления и автоматизации в ЭП осуществляются маломощным
блоком управления 4. Этот блок вырабатывает сигнал управления Uу с
помощью входного сигнала Uз задающего характер движения исполнительного
органа и ряда дополнительных сигналов Uдс дающих информацию о реализации
технологического процесса рабочей машины характере движения
исполнительного органа работе отдельных узлов ЭП возникновении аварийных
Преобразователь 2 вместе с блоком управления 4 образуют систему
управления электроприводом 5.
Регулятор (Р) предназначен для управления процессами протекающими в
Электрический преобразователь (ЭП) предназначен для преобразования
электрической энергии сети в регулируемое напряжение постоянного или
Электромеханический преобразователь (ЭМП)— двигатель предназначен
для преобразования электрической энергии в механическую.
Механический преобразователь (МП) может изменять скорость вращения
двигателя а также характер движения (с вращательного на вращательное
или с вращательного на поступательное).
Упр— управляющие воздействие.
ИО— исполнительный орган.
Функциональные части:
Силовая часть или электропривод с разомкнутой системой регулирования;
Система управления электропривода.
Итак электрическим приводом называется электромеханическая система
состоящая из взаимодействующих электрических электромеханических и
механических преобразователей а также управляющих информационных
устройств и устройств сопряжения предназначенная для приведения в движение
исполнительных органов рабочих машин и управления этим движением в целях
осуществления технологического процесса.
По характеру движения различают:
Электропривод вращательного движения
Электропривод поступательного движения
Скорость электропривода может быть регулируемой или нерегулируемой
Движение электропривода может быть:
непрерывным или дискретным
двунаправленным (реверсивным)
вибрационным (возвратно-поступательным).
По числу используемых двигателей различают электроприводы:
Групповой ЭП характеризуется тем что один его двигатель приводит в
движение несколько исполнительных органов одной машины или один
исполнительный орган нескольких рабочих машин.
Индивидуальный ЭП обеспечивает движение одного исполнительного органа
Взаимосвязанный ЭП представляет собой два или несколько электрически или
механически связанных между собой индивидуальных ЭП работающих совместно
на один или несколько исполнительных органов. При этом если двигатели
связаны между собой механически и работают на общий вал ЭП называется
многодвигательным а если двигатели связаны электрическими цепями ЭП
называется электрическим валом.
Тема 2. Механические характеристики электропривода
Занятие 2 (2 часа) Уравнение движения электропривода
В механическом движении электропривода участвуют:
подвижная часть электродвигателя (ротор или якорь)
элементы механического передаточного устройства
исполнительный орган.
Совокупность этих элементов называют механической частью ЭП.
Движение любого элемента механической части электропривода подчиняется
Поступательное движения при неизменной массе элементов движения
описывается следующим уравнением:
v - линейная скорость движения элемента.
a - ускорение поступательного движения элемента
Вращательное движения при неизменной массе элементов движения
J - момент инерции элемента;
- угловая скорость движения элемента.
- ускорение вращательного движения элемента
Данные уравнения можно записать иначе:
Уравнения отражают известный закон механики: ускорение движения
механического элемента (тела) пропорционально алгебраической сумме
действующих на него сил (моментов) и обратно пропорционально его массе
то a =0 ; = 0 и элемент движется с постоянной скоростью или находится в
Элемент будет двигаться с неизменной скоростью (или будет неподвижным)
если сумма сил или моментов к нему приложенных будет равна нулю.
Такое движение называют установившимся.
При F > 0 или М > 0 элемент будет двигаться с ускорением
а приF 0 или М 0 - с замедлением.
Элементы образующие механическую часть электропривода связаны между
собой и оказывают тем самым друг на друга соответствующее воздействие.
Поэтому анализируя механическое движение того или иного элемента
необходимо учитывать влияние на него других элементов кинематической схемы
Это достигается соответствующим пересчетом входящих в уравнения сил
моментов масс и моментов инерции к элементу движение которого
Такой расчет в теории ЭП получил название операции приведения а сами
пересчитанные переменные и параметры называют приведенными.
На рис.3.1. показан внешний вид грузоподъемного устройства
называемого электрической талью ( лебедкой). Таль может поднимать опускать
и перемещать грузы. Электропривод подъема состоит из двигателя подъема
редуктора понижающего барабана со стальным канатом электромеханического
тормоза и соединительных муфт валов электродвигателя и приводных
Рис.3.1. Электрическая таль грузоподъемностью 3 тонны
Рис. 3.2. Кинематическая схема механической части электропривода подъемной
На кинематической схеме:
и 7 - соединительные муфты
и 6 - шестерни редуктора
Рассмотрим операцию приведения и получим соответствующие
математические формулы на примере механической части ЭП подъемной лебедки
кинематическая схема которой приведена на рис. 3.2.
Электродвигатель1 вращательного движения с моментом инерции Jдв через
одноступенчатый редуктор 4 с парой шестерен 5 и 6 приводит во вращение с
угловой скоростью 6 барабан 8 подъёмной лебедки который с помощью троса 9
и крюка 10 поднимает (или опускает) с линейной скоростью VИО груз 11
На схеме показаны также соединительные механические муфты 3 и 7
первая из которых служит шкивом для механического тормоза 2.
Примем допущения что все элементы приведенной кинематической схемы
являются абсолютно жесткими и между ними отсутствуют зазоры.
Операцию приведения можно выполнять относительно любого элемента движение
которого подлежит рассмотрению. Обычно в качестве такого элемента выбирают
двигатель1 являющийся источником механического движения.
В этом случае сущность операции приведения состоит в том что
реальная схема механической части ЭП (см. рис. 3.2 ) заменяется некоторой
расчетной (эквивалентной) схемой основой которой является двигатель1(см.
рис. 3.3) а остальные элементы этой схемы представляются некоторыми пока
неизвестными приведенными моментом нагрузки (сопротивления) Мс и моментом
Такая расчетная схема получила название одномассовой схемы или
жесткого приведенного механического звена.
Рис. 3.2. Эквивалентная схема к рис.3.3.
Математические соотношения позволяющие определить Mс и J и тем самым
перейти к расчетной схеме определяются исходя из закона сохранения
2. Определение приведенного момента инерции J.
Запишем выражения для определения кинетической энергии элементов в
реальной (см. рис. 3.2) и расчетной (см. рис. 3.3) схемах и приравняем их
где J1 - суммарный момент инерции элементов вращающихся со скоростью
J2 - момент инерции элементов вращающихся со скоростью барабана б .
Умножим обе части выражения на [pic] получим
Из технической механики известно что:
отношение [pic] (z2 и z1 - соответственно число зубцов шестерен
и 5) является передаточным отношением редуктора
отношение [pic] представляет собой радиус приведения кинематической
схемы между исполнительным органом (крюком 10) и валом двигателя.
С учетом этого окончательно получаем:
Отсюда вытекает общее правило:
для расчета J следует моменты инерции вращающихся элементов разделить на
квадрат передаточного числа кинематической схемы между этими элементами и
валом двигателя а массы поступательно движущихся элементов умножить на
квадрат радиуса приведения и полученные результаты расчета сложить с
моментами инерции двигателя и элементов вращающихся с его скоростью.
3. Определение приведенного момента нагрузки Мс
При подъеме груза к исполнительному органу от электропривода должна быть
подведена следующая механическая мощность
где:g - ускорение силы тяжести;
FИО - усилие развиваемое исполнительным органом.
Учитывая с помощью КПД потери мощности в кинематической цепи запишем
баланс мощности нагрузки ЭП в реальной и расчетной схемах:
[pic]и [pic]— соответственно КПД редуктора 4 и барабана 8.
Разделим обе части уравнения на тогда:
Если исполнительный орган совершает не поступательное а вращательное
где МИО - момент нагрузки
ИО - скорость исполнительного органа
[pic] - приведенный момент нагрузки
Приведенный момент Мс иногда называют статическим или моментом
В электроприводе двигатель создает движущий момент а исполнительный орган
– момент сопротивления движению. ( М - Мс) тогда формула суммарного
момента (см. занятие 2)
Левая часть уравнения представляющая собой разность моментов двигателя и
нагрузки и определяющая условия ускорения или замедления движения в теории
электропривода получила название динамического момента
При положительном динамическом моменте Мдин 0; М Мс. скорость
электропривода увеличивается
При отрицательном динамическом моменте Мдин 0; М Мс. скорость
электропривода уменьшается
Задача 3.1 Выполнить операцию приведения в случае подъема груза при
следующих параметрах кинематической схемы (см. рис. 3.2.);
Передаточное число редуктора
Радиус приведения кинематической схемы:
Приведенный момент нагрузки:
[pic]Занятие 4 (2 часа) Установившееся и неустановившееся движения
электропривода и его устойчивость
1. Установившееся движение электропривода
Для расчетной одномассовой схемы приведенной на рис. 33.
установившееся механическое движение электропривода будет определяться
равенством моментов двигателя и нагрузки т.е. условием М = Мс.
Проверка выполнения этого условия может производиться аналитически или
с помощью так называемых механических характеристик двигателя и
исполнительного органа.
Механической характеристикой двигателя называется зависимость его
скорости от развиваемого момента (М) (для вращательного движения) или
усилия v(F) (для поступательного движения). (см. рис.4.1.)
Различают естественную и искусственную характеристики двигателей.
Естественная характеристика двигателя (она у него единственная)
соответствует основной (паспортной) схеме его включения и номинальным
параметрам питающего напряжения. Естественные механические характеристики
двигателей вращательного движения приведены на рис. 4.1. На естественной
характеристике располагается точка номинального (паспортного) режима работы
двигателя с координатами ном. и Мном.
Если включение двигателя происходит не по основной схеме или в его
электрические цепи включены какие-либо дополнительные электротехнические
элементы (резисторы реакторы конденсаторы) или двигатель питается
напряжением с неноминальными параметрами то его характеристики будут
называться искусственными.
Рис.4.1.Механические характеристики электродвигателей.
– механическая характеристика синхронного электродвигателя
- механическая характеристика электродвигателя постоянного тока с
независимым возбуждением
- механическая характеристика асинхронного электродвигателя
последовательным возбуждением
Механической характеристикой исполнительного органа называется
зависимость скорости его движения от усилия или момента на нем т.е.
ИО(МИО) при вращательном движении и vИО(FИО) при поступательном движении.
В результате операции приведения эти характеристики преобразуются в
зависимость вида (Мс). где - скорость двигателя а Мс - приведенный к
его валу момент нагрузки (сопротивления).
Механические характеристики некоторых исполнительных органов приведены
- механические характеристики механизма главного движения
металлообрабатывающего станка;
- механические характеристики транспортера механизма подачи станка;
- механические характеристики подъемного механизма;
- механические характеристики вентилятора дымососа компрессора и
центробежного насоса.
Рис.4.2. Механические характеристики исполнительных органов
Введенное понятие механических характеристик позволяет графически выполнить
проверку условия установившегося движения и найти его параметры. Для этого
в одном и том же квадранте совмещаются характеристики двигателя 1 и
исполнительного органа 2 как это показано на рис. 4.3. Точка А пересечения
этих характеристик в которой моменты двигателя и исполнительного органа
равны и будет соответствовать установившемуся движению со скоростью уст
Рис.4.3.Определение установившегося движения с помощью графиков
Видом механических характеристик двигателя и исполнительного органа
определяется устойчивость установившегося движения. Под устойчивостью
понимается свойство системы «двигатель - исполнительный орган» поддерживать
движение со скоростью или с минимально возможными отклонениями от нее.
Рассмотрим способ определения устойчивости движения с помощью
механических характеристик (см. рис. 4.3).
Предположим что по какой-то причине скорость ЭП повысилась до уровня
Выясним что будет происходить со скоростью если вызвавшая ее
изменение причина исчезнет. Из характеристик двигателя и исполнительного
органа видно что при скорости 1 момент нагрузки Мс1 больше момента
двигателя М1 т.е. М1 Mс1 . Тогда в системе «двигатель - исполнительный
орган» будет действовать отрицательный динамический момент. Начнется
процесс торможения который закончится при скорости уст
Рассмотрим теперь положение при котором кратковременное возмущение
вызвало снижение скорости до уровня 2 уст. В этом случае М2 > Mс2 и
под действием уже положительного динамического момента скорость начнет
возрастать пока не достигнет уровня уст . Таким образом система
«двигатель - исполнительный орган» с приведенными на рис. 4.3 механическими
характеристиками обладает свойством возвращаться к скорости установившегося
движения при возможных отклонениях от нее. т.е. движение в такой системе
является устойчивым.
Неустановившееся движение электропривода
Неустановившееся движение ЭП имеет место когда моменты двигателя и
нагрузки отличаются друг от друга т.е. М Mс. В этом случае динамический
момент Мдин не равен нулю и происходит увеличение или снижение скорости
движения. Наиболее типичными примерами неустановившегося движения в ЭП
являются пуск торможение и реверс двигателя его переходы с одной скорости
на другую в процессе ее регулирования или изменения нагрузки на валу.
Неустановившееся движение возникает при переходе ЭП из установившегося
движения с одними параметрами к установившемуся движению с другими
параметрами (если конечно движение устойчивое). По этой причине
неустановившееся движение называют также переходным процессом или
переходным режимом ЭП.
Занятие 5 (2 часа) Контрольная работа №1
Тема 3 Регулирование координат электропривода
Занятие 6 (2 часа) Регулирование скорости
1. Общие определения
Для обеспечения требуемых режимов работы производственных процессов и
самого электропривода некоторые переменные величины должны
регулироваться. Такими переменными величинами часто называемыми в ЭП
координатами являются например скорость ускорение положение
исполнительного органа или любого другого механического элемента привода
токи в электрических цепях двигателей моменты на их валу и др.
Типичным примером необходимости регулирования координат может служить
ЭП пассажирского лифта. При пуске и остановке кабины лифта для обеспечения
комфортности пассажиров ускорение и замедление ее движения ограничиваются.
Перед остановкой скорость кабины должна снижаться т.е. регулироваться. И
наконец кабина с заданной точностью должна останавливаться на требуемом
этаже. Такое управление движением кабины лифта обеспечивается за счет
регулирования соответствующих координат (переменных) ЭП лифта.
2. Регулирование скорости
Регулирование скорости движения исполнительных органов требуется во
многих рабочих машинах и механизмах - прокатных станах подъёмно -
транспортных механизмах горнодобывающих и бумагоделательных машинах
металлообрабатывающих станках и др. С помощью электропривода обеспечиваются
регулирование и стабилизация скорости движения их исполнительных органов.
Кроме того с помощью ЭП можно изменять скорость исполнительных органов в
соответствии с заранее заданной программой (программное движение) или в
соответствии с произвольно изменяющимся задающим сигналом (режим слежения)
Рассмотрим каким образом с помощью ЭП можно обеспечивать
регулирование скорости исполнительных органов рабочих машин.
Скорости двигателя и исполнительного органа связаны между собой
при вращательном движении
при поступательном движении
Где: ИО – угловая скорость исполнительного органа
- угловая скорость двигателя
i – передаточное соотношение редуктора
vИО - линейная скорость исполнительного органа
ρ - радиус приведения кинематической схемы
Анализ формул показывает что регулировать скорость движения ИО можно
на механическую передачу
одновременно на механическую передачу и двигатель.
а) В первом случае воздействие заключается в изменении передаточного
числа или радиуса приведения р механической передачи при постоянной
скорости двигателя поэтому этот способ регулирования получил название
механического. Для его реализации используются коробки передач (при
ступенчатом регулировании) вариаторы и электромагнитные муфты (для
плавного регулирования). Применяется механический способ ограниченно из-за
сложности автоматизации таких технологических процессов малого набора
регулируемых механических передач указанного типа и их невысоких надежности
б) Способ регулирования скорости ИО предусматривающий воздействие на
двигатель при неизменных параметрах механической передачи получил название
электрического. Этот способ нашел широкое применение в современных ЭП
вследствие его больших регулировочных возможностей простоты удобства
использования в обшей схеме автоматизации технологических процессов и
в) Комбинированный способ регулирования скорости ИО применяется
ограниченно в основном в ЭП металлообрабатывающих станков.
Итак управление движением исполнительных органов современных рабочих
машин и механизмов в большинстве случаев достигается за счет
целенаправленного воздействия на электродвигатель с помощью его системы
управления с целью получения соответствующих искусственных характеристик.
Регулирование частоты вращения двигателей характеризуется следующими
основными показателями.
Диапазон регулирования
Плавность регулирования
Направление возможного изменения частоты вращения двигателя
(зона регулирования).
Экономичность регулирования
Допустимая нагрузка двигателя
2.1. Диапазон регулирования D (предел изменения частоты вращения). Под
этой величиной понимается отношение максимальной частоты вращения двигателя
max к его минимальной частоте вращении min
2.2.Плавность регулирования
характеризуется минимальным скачком частоты вращения двигателя при
переходе с одной механической характеристики на другую.
2.3.Стабильность скорости характеризуется изменением скорости при
возможных колебаниях момента нагрузки на валу двигателя и определяемая
жесткостью его механических характеристик. Чем больше жесткость
механической характеристики двигателя тем стабильнее скорость при
изменениях момента нагрузки и наоборот.
В рассматриваемом примере большая стабильность обеспечивается при жесткой
характеристике (верхняя линия).
2.4.Направление возможного изменения частоты вращения двигателя (зона
При номинальных условиях работы (напряжении и частоте питающей сети)
двигатель имеет определенную механическую характеристику то есть
зависимость момента двигателя от числа оборотов вала двигателя.
При регулировании частоты вращения соответствующие им характеристики
будут отличаться от первоначальной. Эти характеристики носят название
искусственных (регулировочных) характеристик. С помощью одних методов
регулирования удается получить например только увеличение числа оборотов
при сохранении заданного момента. Другие методы обеспечивают регулирование
частоты вращения как выше так и ниже естественной характеристики.
2.5.Экономичность регулирования
Определяется по дополнительным капитальным затратам необходимым при
создании регулировочных устройств а также по потерям электроэнергии при
При этом более рационально применение простых и дешевых способов
регулирования частоты вращения двигателей даже и неэкономичных с точки
зрения потребления энергии.
2.6.Допустимая нагрузка двигателя при изменения частоты вращения .
Диапазон изменения скорости вращения вала двигателя может быть ограничен
величиной токов в статорной и роторных цепях. Эта нагрузка определяется
допустимым нагревом двигателя и механическими характеристиками
производственных механизмов моментом сопротивления на валу моментом
инерции двигатели и механизма и т. д.
Занятие 7 (2 часа) Регулирование момента и тока
1. Общие определения.
При формировании заданного графика движения исполнительных органов часто
бывает необходимо обеспечивать требуемое их ускорение или замедление. Это
достигается регулированием прикладываемого к исполнительным органам со
стороны ЭП момента или усилия.
В некоторых технологических процессах (прокатка металла изготовление
проводов и кабелей бумажное и текстильное производства) требуется чтобы
исполнительные органы рабочих машин создавали необходимое натяжение в
обрабатываемом материале или изделии. Это также обеспечивается с помощью
ЭП регулированием создаваемого им момента или усилия на исполнительных
органах соответствующих рабочих машин и механизмов.
В некоторых случаях требуется ограничивать момент ЭП для предотвращения
поломки рабочей машины или механизма при внезапном стопорении движения
исполнительного органа (например при копании грунта бурении скважин
заклинивании механической передачи и др.).
2. Регулирование момента и тока
Развиваемый электрическим двигателем момент пропорционален
произведению магнитного потока и тока якоря т.е.
где k - конструктивный коэффициент двигателя.
Таким образом изменяя ток якоря I или магнитный поток Ф можно
регулировать (ограничивать) момент.
Регулирование тока и момента двигателей требуется также и для
обеспечения нормальной работы самих двигателей.
Так при пуске двигателей постоянного тока обычного исполнения для
обеспечения нормальной работы их коллекторно-щеточного узла ток должен быть
ограничен значением не более 3I ном.
Таким образом. с одной стороны необходимо рассчитывать на определенную
величину момента для нормальной работы электропривода с другой стороны
требуемый момент электропривода может создать в двигателе недопустимо
большой ток. что приведет к выходу двигателя из строя.
Для анализа возможности регулирования тока используется
электромеханическая характеристика двигателя (иногда называемая
скоростной) которая представляет собой зависимость его скорости от тока
На рис. 7.1. показаны типовые электромеханические характеристики двигателя
постоянного тока независимого возбуждения позволяющие регулировать
(ограничивать) ток I и момент М при пуске с помощью добавочного резистора в
Рис.7.1. Электромеханические характеристики двигателя постоянного тока с
– электромеханическая характеристика с резистором включенным в цепь
– электромеханическая характеристика без резистора в цепи якоря.
Допустим по техническим условиям работы электропривода заданы следующие
Пусковой ток двигателя не более Iпуск
Пусковой момент двигателя Мпуск
Рабочая угловая скорость 2
Номинальный момент на валу двигателя М1
При электрических и экономических расчетах выбран двигатель постоянного
тока имеющий естественную электромеханическую характеристику (кривая 2).
Данный двигатель при требуемом номинальном токе имеет необходимую нам
частоту вращения 2. Однако при всех достоинствах двигатель не подойдет
для данного электропривода так как при пуске по характеристике 2 ток в
двигателе Iпуск значительно больше заданного по техническим условиям.
Однако если в цепь якоря включить резистор с заранее рассчитанным
сопротивлением то характеристика двигателя изменится и будет
представлять кривую 1.
Это свойство электродвигателя постоянного тока используется в
электроприводах для безопасного пуска при котором величина пускового тока
и момента не превышает заданных значений.
Регулирование тока производится следующим образом:
Точка А (момент пуска): Резистор включается в цепь якоря двигателя на
период пуска (прямая 1 отрезок АБ) При этом в момент пуска =0
Mпуск = Mпуск1 что соответствует техническим условиям на
По мере раскручивания якоря двигателя ток в нем уменьшается и
достигает номинального значения I1. (точка Б). Однако скорость
двигателя при этом меньше заданной 1 2
Для обеспечения заданных параметров электропривода в его цепи
управления производят шунтирование (закорачивание) резистора ( переход
от т.Б в т.В) . При этом характеристика электродвигателя изменяется с
прямой 1 на прямую 2. и производится дальнейшая раскрутка двигателя.
Таким образом с помощью системы управления электроприводом удается
регулировать (ограничивать) ток и момент электродвигателя.
Занятие 8 (2 часа) Регулирование положения
Для обеспечения выполнения ряда технологических процессов требуется
перемещение исполнительных органов рабочих машин и механизмов в заданную
точку пространства и их установка там с заданной точностью.
Например роботы и манипуляторы подъемно-транспортные механизмы
клапаны задвижки механизмы подач станков и ряд других.
Перемещение исполнительного органа из одной точки пространства
(позиции) в другую называется позиционированием и обеспечивается
соответствующим регулированием положения вала двигателя.
В тех случаях когда не требуются высокие точность и качество
движения позиционирование обычно обеспечивается с помощью путевых или
конечных выключателей. Они устанавливаются в заданных позициях и при
подходе к ним исполнительного органа производят отключение ЭП.
Исполнительный орган тормозится и с некоторой точностью останавливается.
2. Структуры электропривода применяемые при регулировании координат.
В зависимости от выполняемых функций вида и числа регулируемых
координат степени автоматизации технологических процессов реализация
электропривода может быть самой разнообразной (см.рис. 8.1.)
Рис.8.1. Виды электроприводов применяемых при регулировании координат.
Все ЭП делятся на неавтоматизированные и автоматизированные.
Неавтоматизированные - это такие ЭП управляет которыми с помощью
простых средств человек (оператор). Он осуществляет пуск и остановку
ЭП изменение скорости и реверсирование в соответствии с заданным
технологическим циклом. Для помощи оператору ЭП снабжен необходимыми
элементами зашиты блокировок и сигнализации.
В автоматизированном ЭП операции управления в соответствии с
требованиями технологического процесса выполняются системой
управления. На оператора возлагаются функции включения и отключения
ЭП наладка и контроль его работы . При работе ЭП в общем комплексе
автоматизированного производства внешние команды поступают от
управляющих устройств более высокого уровня например АСУ
производством. Автоматизированный ЭП является более эффективным и
экономически целесообразным он позволяет освободить человека от
утомительного и однообразного труда повысить производительность
рабочих машин и механизмов а также качество выполняемых ими
технологических процессов и операций.
Все автоматизированные ЭП подразделяются в свою очередь на разомкнутые и
Работа разомкнутого ЭП характеризуется тем что все внешние возмущения
(например момент нагрузки) влияют на его выходную координату
например скорость. Другими словами разомкнутый ЭП не защищен от
влияния внешних возмущений и поэтому не может обеспечить высокого
качества регулирования координат хотя и отличается простой схемой.
Разомкнутые ЭП обычно применяются для обеспечения пуска торможения
или реверса двигателей. В таких схемах ЭП используется информация о
текущих значениях скорости времени тока (момента) или пути что
позволяет автоматизировать указанные процессы.
Замкнутый ЭП. как и любая система автоматического регулирования может
быть реализован либо по принципу отклонения с использованием обратных
связей либо по принципу компенсации внешнего возмущения. Основным
отличительным признаком замкнутого ЭП является полное или частичное
устранение влияния внешнего возмущения на регулируемую координату
например скорость такого ЭП может оставаться практически неизменной
при возможных колебаниях момента нагрузки. В силу этого обстоятельства
замкнутые ЭП обеспечивают более качественное управление движением
исполнительных органов хотя их схемы оказываются более сложными.
Любая система автоматического управления электроприводом включает:[pic]
– объект управления;
– исполнительный механизм;
Структурная схема управления приведена на рис.8.2:
Рис. 8.2. Функциональная схема замкнутого электропривода.
ОУ - объект управления агрегат в котором происходит технологический
ИМ - исполнительный механизм устройство оказывающее управляющее
воздействие на объект управления.
РЕГ - регулятор устройство подающее команду на исполнительный механизм в
зависимости от сигнала приходящего со схемы сравнения;
СС - схема сравнения сравнивающая два сигнала - один с датчика объекта
управления другой сигнал "НОРМА".
В - внешнее воздействие на объект управления;
Д - датчик - преобразователь преобразует неэлектрический параметр
объекта управления в электрический сигнал поступающий на схему сравнения.
Система автоматического управления представляет собой замкнутую цепь с
обратной связью "выхода" и "входа".
Современные САУ ЭП основаны на широком применении в процессе управлении
элементов вычислительной техники. Сбор данных о состоянии технологического
процесса наблюдение за его ходом регулирование параметров
технологического процесса с высокой скоростью обработки информации
возможно только с применением ЭВМ.
Особенностью ЭП построенного по принципу отклонения является наличие
цепи обратной связи. Информация о регулируемой координате подается на вход
ЭП в виде сигнала обратной связи который сравнивается с задающим сигналом
и полученный результирующий сигнал (его называют сигналом рассогласования
отклонения или ошибки) является управляющим сигналом для ЭП. Если под
влиянием возмущающего воздействия начинает изменяться регулируемая
координата то за счет выбора направления и силы воздействия обратной связи
произойдет соответствующее изменение режима работы ЭП и полное или
частичное восстановление ее уровня т. е. в таких системах регулирование
ведется с учетом результата регулирования.
3. Основные принципы работы замкнутого электропривода.
Рассмотрим работу системы автоматического управления на примере
схемы приведенной на рис.8.3.
В качестве технологического процесса возьмем процесс определения и
установку положения руки робота и установку ее в заданную точку
пространства ( в частности по одной из трех осей например оси Х)
Объектом управления является рука робота исполнительным механизмом –
электродвигатель перемещения руки робота по оси Х. регулятором -
устройство подачи напряжения на двигатель руки. Остальные элементы входят в
автоматическую систему управления роботом.
Система работает следующим образом:
Допустим рука робота находится в точке на оси ОХ с координатой Х1.
Однако согласно программы работы робота его рука должна быть в точке на
оси ОХ с координатой Х2. Причем Х2 больше Х1. Координата Х2 заложена в
схеме сравнения. Датчик - преобразователь выдает электрический сигнал
пропорциональный координате Х1 который подается на схему сравнения.
Одновременно по другому каналу на схему сравнения подается электрический
сигнал соответствующий заданной координате Х2 положения руки робота. В
схеме сравнения производится анализ двух поступающих сигналов и
вырабатывается "сигнал ошибки " или иначе сигнал рассогласования.
В рассматриваемом случае сигнал с датчика будет меньше сигнала "НОРМА".
Рис. 8.3. Замкнутая схема управления электроприводом положения.
Uнорма - Uдатчик = . Сигнал ошибки имеет положительный знак. Он подается
на регулятор напряжения. Регулятор подает напряжение на исполнительный
механизм (двигатель). Двигатель начинает перемещать руку робота. Причем
направление перемещения зависит от знака ошибки а скорость перемещения –
от величины ошибки. По мере приближения к заданной точке на оси координат
величина ошибки уменьшается скорость движения руки уменьшается. При Uнорма
- Uдатчик = 0 (сигнал ошибки равен нулю) рука робота останавливается в
заданной точке на оси Х. Так как регулирование ведется одновременно по
трем осям (ХYZ) то рука робота остановится в строго заданной программой
Иногда такие системы называют следящими. Если на вход схемы сравнения
подавать по каналу "НОРМА" программно изменяющийся сигнал то система будет
отрабатывать заданную программу изменения параметра.
Если в руку робота поместить сварочную головку сварочного автомата то
робот по программе сделает сварочный шов необходимой конфигурации и
Занятие 9 (2 часа) Контрольная работа №2
Тема 4 Электроприводы с двигателями постоянного тока
помощью резисторов в цепи якоря
1. Общая характеристика электроприводов с двигателями постоянного тока.
В электроприводах используются двигатели постоянного тока:
независимого возбуждения (ДПТНВ)
последовательного возбуждения (ДПТПВ)
смешанного возбуждения (ДПТСВ)
а также двигатели с возбуждением от постоянных магнитов которые по
своим характеристикам близки к ДПТНВ.
Электротехническая промышленность выпускает двигатели постоянного тока
основной общепромышленной серии 2П в диапазоне мощностей от 013 до 200 кВт
различного конструктивного исполнения и с разными способами вентиляции
предназначенные в первую очередь для работы в регулируемых ЭП.
Усовершенствование двигателей постоянного тока привело к разработке
новой серии 4П рассчитанной на напряжения 110 и 220 В со скоростями
вращения от 750 до 3000 обмин и номинальными моментами от 2 до 15 000 Н- м
с улучшенными удельными энергетическими показателями динамическими и
виброакустическими свойствами. Кроме того трудоемкость их изготовления по
сравнению с серией 2П снижена в 25 3 раза при уменьшении расхода меди на
Для ЭП ряда рабочих машин и механизмов выпускаются специализированные
серии ДПТНВ. Для ЭП металлорежущих станков помимо серий 2П и 4П применяются
двигатели серий ПБСТ и ПГТ (с гладким якорем) а также высокомоментные
двигатели серий ПБВ ДК1 и ДК2 с возбуждением от постоянных магнитов.
Для крановых механизмов выпускаются двигатели серии Д с независимым и
последовательным возбуждением исполнение которых максимально учитывает
условия их работы и предъявляемые к ним требования. Для краново-
металлургических ЭП применяются также двигатели с независимым
последовательным и смешанным возбуждением серий ДП.
Специализированные серии ДПТ выпускаются и для металлургического
производства (например прокатные двигатели серий НП и ПП) текстильной
промышленности и ряда других отраслей народного хозяйства.
2. Схема включения и характеристики двигателя постоянного тока
независимого возбуждения.
Основная схема включения ДПТНВ представлена на рис. 10.1.
На схеме обозначены:
I – ток в цепи обмотки якоря А.
Iв - ток в обмотке возбуждения А.
- угловая скорость двигателя радс
М - момент двигателя Н-м ;
Rя - сопротивление якоря Ом;
Rов - сопротивление обмотки возбуждения (ОВ) Ом;
Lя – индуктивность якоря Гн.
Lов- индуктивность обмотки возбуждения Гн.
Rд – добавочное сопротивление в цепи обмотки якоря Ом.
Rв – добавочное сопротивление в цепи обмотки возбуждения Ом.
U – напряжение питания обмотки якоря В.
Uв – напряжение питания обмотки якоря В.
Рис.10.1. Схема включения двигателя постоянного тока независимого
Для данной схемы уравнения напряжения ЭДС якоря и электромагнитного
Где: R = Rя + Rд – полное сопротивление цепи якоря Ом.
Ф – магнитный поток Вб.
U – подводимое к якорю напряжение В.
k – конструктивный коэффициент двигателя.
Подставляя первую формулу во вторую получим формулу для
электромеханической характеристики (I):
используя третью формулу получим выражение для механической
В соответствии с данными формулами электромеханическая и механическая
характеристики ДПТНВ представляют собой линейные зависимости угловой
скорости (далее скорости) от тока и момента вид которых при положительном
значении питающего напряжения и kФ = const приведен на рис. 10.2. Так как
электромеханическая и механическая характеристики ДПТНВ совпадают. на
рисунке они изображены одной линией.
Рис.10.2. Электромеханическая и механическая характеристики ДПТНВ.
Характерными точками характеристики являются точка А которая
называется точкой холостого хода
В этой точке характеристики частота вращения двигателя равна частоте
вращения холостого хода = 0 а ток двигателя и его момент равны нулю ( I
и точка В которая называется точкой короткого замыкания где = 0
а I = I к.з М = Mкз.
В данном случае режим короткого замыкания для электрической машины
соответствует неподвижному состоянию якоря при поданном на двигатель
напряжении а не замыканию его электрических цепей между собой или на
корпус. Режим короткого замыкания называется также пусковым режимом
поскольку является начальным при включении (пуске) двигателя.
выведенные формулы позволяют назвать основные способы реализации
искусственных характеристик ДПТНВ используемых для регулирования координат
изменение сопротивления добавочного резистора Rд в цепи якоря
изменение магнитного потока Ф
изменение подводимого к якорю напряжения U.
Рассчитать и построить естественные характеристики ДПТНВ. используя
следующие его паспортные (номинальные) данные:
Для построения характеристик представляющих собой прямые линии достаточно
рассчитать координаты двух точек: номинального режима и холостого хода.
Найдем номинальные скорость и момент двигателя:
Из формулы [pic] определим значение kФ:
Определим скорость идеального холостого хода
По координатам точек холостого хода ( = 0 I = М = 0) и номинального
режима ( = ном I =I ном М =M ном) построим естественные
электромеханическую (I):
и механическую (М) характеристики. (см. рис.10.3)
Рис.10.3. Электромеханическая и механическая характеристики к задаче
3. Регулирование скорости двигателя постоянного тока с помощью
резисторов в цепи якоря
Проведем анализ формулы скорости вращения двигателя постоянного тока
с независимым возбуждением.
Из формулы видно что при холостом ходе (при I = 0 ) угловая скорость
вращения не зависит от сопротивления обмотки якоря и включенного
дополнительного сопротивления т.е.
При всех других режимах при увеличении значения дополнительного
сопротивления скорость вращения двигателя пропорционально уменьшается.
Этот анализ позволяет построить семейство электромеханических характеристик
при разных значениях Rд. (см.рис.10.4.)
Рис.10.4. Семейство электромеханических характеристик при разных значениях
Семейство характеристик представляет собой линии различного наклона
(жесткости) проходящих через одну и ту же точку на оси скорости с
ординатой 0. Характеристика 1 соответствует случаю когда R Д = 0 и
является естественной искусственные характеристики 2 4 построены при
наличии в цепи якоря резисторов с сопротивлениями соответственно R Д2 R
Оценим данный способ регулирования скорости
Диапазон регулирования скорости небольшой (обычно 2 3).
Направление регулирования скорости - вниз от естественной
Плавность регулирования скорости определяется характером изменения R .
Если это сопротивление изменяется плавно то данный способ
обеспечивает плавное регулирование скорости. Чаще же рассматриваемый
способ обеспечивает ступенчатое регулирование скорости.
Стабильность скорости снижается по мере увеличения диапазона
регулирования так как уменьшается жесткость регулировочных
4. Расчет регулировочных резисторов в цепи якоря.
В теории ЭП разработано несколько методов расчета регулировочных
резисторов в цепи якоря.
Допустим что известна естественная электромеханическая
характеристика1 двигателя (рис. 10.5) и его паспортные данные.
Требуется рассчитать сопротивление резистора R при включении
которого в цепь якоря желаемая искусственная характеристика 2 пройдет
через точку А с заданными координатами и и I и .
Рис.10.5. Расчет регулировочных резисторов в цепи якоря.
Запишем формулу скорости двигателя постоянного тока с независимым
возбуждением в виде:
Используя рис. 10.5. можно записать:
Введем понятие перепада скорости [pic] показывающего во сколько раз
изменится скорость двигателя при введении в цепь якоря дополнительного
При расчете регулировочных (дополнительных) резисторов в большинстве
случаев необходимо знать собственное сопротивление якоря RЯ которое можно
определить по каталогам найти в справочной литературе или рассчитать по
приближенной формуле для номинальных паспортных данных:
где [pic]- номинальный КПД двигателя
ДПТНВ типа ПБСТ-53 имеет следующие паспортные данные:
Определить сопротивление резистора включение которого обеспечит
прохождение искусственной электромеханической характеристики через точку с
и= 90 радс. Iи = 25 А.
Определим перепад скорости на естественной характеристике при токе
Определим перепад скорости на искусственной характеристике при том
Определим сопротивление добавочного резистора
постоянного тока независимого возбуждения изменением напряжения якоря
(система преобразователь – двигатель)
1. Схема и электромеханические характеристики электропривода с
изменением напряжения якоря.
Данный способ широко используется для регулирования любых координат ЭП
при высоких требованиях к показателям его качества. По этой причине до
недавнего времени он являлся основным при создании регулируемых ЭП
Реализация этого способа предусматривает питание якоря ДПТНВ от
преобразователя выходное напряжение которого регулируется по значению и
может изменяться при необходимости по полярности.
Поскольку основным источником питания ЭП служит сеть переменного тока
то таким преобразователем является управляемый выпрямитель (УВ).
Схема ЭП при питании якоря двигателя от УВ получившая название система УВ
- Д показана на рис. 11.1.
Рис.11.1. Схема электропривода при питании якоря двигателя от управляемого
Еп - ЭДС управляющего выпрямителя;
Rп - внутреннее сопротивление УВ;
kп - коэффициент усиления УВ.
Напряжение на выходе УВ вследствие наличия внутреннего сопротивления Rn
определяется по формуле
Обмотка возбуждения ДПТНВ питается от отдельного источника постоянного
тока например от управляемого выпрямителя.
Формула для определения электромеханической характеристики :
Формула для определения механической характеристики :
Из формул видно что при изменении ЕП пропорционально изменяется скорость
идеального холостого хода 0 поэтому характеристики при изменении ЕП
перемещаются по вертикальной оси параллельно самим себе. (прямые 2 .7).
Искусственные характеристики (прямые 2 .7) имеют больший наклон чем
естественная характеристика ДПТНВ (прямая 1). Больший наклон искусственных
характеристик объясняется наличием в цепи сопротивления резистора RП
При изменении полярности питающего напряжения характеристики переходят в
область отрицательных значений угловой скорости. момента и тока. Это
означает что двигатель начинает вращаться в противоположном направлении и
ток в цепи также течет в другую сторону.
Рис.11.2. Семейство электромеханических (механических) характеристик при
изменении ЭДС питания электропривода.
Управляемый выпрямитель чаше всего выполняется в виде электромашинной
системы «генератор - двигатель» (Г - Д) или системы «тиристорный
преобразователь - двигатель» (ТП - Д).
2. Система «генератор - двигатель».
Рис.11.3. Схема электропривода по системе «Генератор – двигатель»
– приводной электродвигатель переменного тока.
– электромашинный выпрямитель.
- генератор постоянного тока.
– двигатель электропривода.
- обмотка возбуждения двигателя привода
– обмотка возбуждения двигателя генератора
– потенциометр в цепи возбуждения генератора.
В системе «Генератор – двигатель» якорь 4 двигателя непосредственно
присоединяется к якорю 3 генератора образующего вместе с приводным
двигателем 1 электромашинный выпрямитель 2 трехфазного переменного тока в
постоянный вращающийся со скоростью г . Регулирование напряжения на
якоре двигателя происходит за счет изменения тока возбуждения генератора
Iв.г. с помощью потенциометра 8. При этом изменяется ЭДС генератора Ег и
соответственно напряжение на якоре двигателя U.
Регулирование магнитного потока двигателя осуществляется изменением Iв.д.
за счет включения в цепь обмотки 5 возбуждения двигателя резистора 6. В
замкнутых ЭП питание обмотки 7 возбуждения генератора происходит от
регулируемого источника постоянного тока например полупроводникового УВ.
Система «тиристорный преобразователь - двигатель».
Основным типом преобразователей применяемых в настоящее время в
регулируемых ЭП постоянного тока являются полупроводниковые статические
преобразователи и. в первую очередь тиристорные.
Они представляют собой управляемые выпрямители собранные по нулевой или
мостовой однофазной или трехфазной схемам.
Принцип действия свойства и характеристики системы ТП - Д рассмотрим на
примере схемы приведенной на рис. 11.4. в которой использован однофазный
двухполупериодный нереверсивный тиристорный выпрямитель собранный по
Рис.11.4. Схема электропривода по системе «Тиристорный преобразователь -
Т - согласующий трансформатор
L - сглаживающий реактор
СИФУ - система импульсно-фазового управления
ОВМ - обмотка возбуждения двигателя
М – якорь двигателя.
Uу – сигнал управления.
Управляемый выпрямитель (преобразователь) включает в себя согласующий
трансформатор Т. имеющий две вторичные обмотки два тиристора VS1 и VS2.
сглаживающий реактор с индуктивностью L и систему импульсно-фазового
управления СИФУ. Обмотка возбуждения двигателя ОВМ питается от своего
Если одновременно открыть тиристоры VS1 VS2 на якорь электродвигателя М
подается полное напряжение.
Если с помощью СИФУ тиристоры VS1 и VS2 открывать не одновременно с
задержкой на какое – то время относительно друг друга то ЭДС
преобразователя снижается а следовательно уменьшается среднее напряжение
подводимое к двигателю. Данная операция задержки времени открытия
тиристоров производится по управляющему сигналу Uу
Ввиду пульсирующего характера ЭДС преобразователя ток в цепи якоря также
является пульсирующим что оказывает вредное влияние на работу двигателя
приводя к ухудшению условий работы его коллектора дополнительным потерям
энергии и нагреву. Для уменьшения вредного влияния пульсации тока в цепь
якоря обычно включают сглаживающий реактор с индуктивностью L.
Тема 5. Электроприводы с асинхронным двигателем
ЭП с трехфазным асинхронным двигателем (АД) является самым массовым
видом привода в промышленности коммунальном и сельском хозяйстве. Такое
положение определяется простотой изготовления и эксплуатации АД меньшими
по сравнению с ДПТ массой габаритными размерами и стоимостью а также
высокой надежностью в работе.
В основную общепромышленную серию 4А входят АД с мощностью от 006 до
0 кВт и высотами осей вращения от 50 до 355 мм которые выпускаются самых
различных модификаций и конструктивных исполнений:
с повышенными пусковым моментом и скольжением;
со встроенной температурной защитой;
с электромагнитным тормозом;
с подшипниками скольжения;
АД различаются также по климатическому исполнению и категории размещения.
Для комплектации ЭП большой мощности выпускаются АД серий:
АН-2 (мощностью до 2000 кВт)
АВ (мощностью до 8000 кВт)
ДАЗО (мощностью до 1250 кВт) и ряд других.
Для ЭП крановых механизмов производятся специализированные АД серий:
MTF (с фазным ротором)
MTKF (с короткозамкнутым ротором)
Для рабочих машин и механизмов металлургического производства выпускают АД
МТН (с фазным ротором)
МТКН (с короткозамкнутым ротором).
Крановые и металлургические АД новой серии 4МТ отличаются улучшенными
технико-экономическими показателями работы расширенной шкалой мощностей
более высоким уровнем стандартизации.
Двигатели серии АИ с мощностью от 075 до 160 кВт имеют унифицированные по
международным стандартам параметры.
Кроме того электротехническая промышленность выпускает АД серий В и BP для
работы во взрывоопасных и пожароопасных средах.
Основной областью применения АД вплоть до недавнего времени являлся
нерегулируемый ЭП. В последние годы в связи с разработкой и серийным
выпуском электротехнической промышленностью тиристорных преобразователей
частоты и напряжения стали создаваться регулируемые асинхронные ЭП с
характеристиками не уступающими по своим показателям ЭП постоянного тока.
Применение таких ЭП в силу преимуществ АД отражает прогрессивную тенденцию
развития автоматизированных ЭП.
2. Типы электроприводов с различными вариантами асинхронных двигателей.
Трехфазный АД имеет обмотку статора подключаемую к трехфазной сети
переменного тока с напряжением U1 и частотой f1 и обмотку ротора которая
может быть выполнена в двух вариантах.
Первый вариант предусматривает выполнение обычной трехфазной обмотки
из проводников с выводами на три контактных кольца. Такая конструкция
соответствует АД с фазным ротором (рис. 12.1 а) она позволяет
включать в роторную цепь различные электротехнические элементы
например резисторы для регулирования скорости тока и момента ЭП и
создавать специальные схемы включения АД.
Второй вариант - это выполнение обмотки заливкой алюминия в пазы
ротора в результате чего образуется конструкция известная под
названием «беличья клетка». Схема АД с такой обмоткой не имеющей
выводов и получившей название короткозамкнутой представлена на рис.
Рис.12.1. Конструктивные схемы электропривода с асинхронным двигателем
а) с фазным ротором. б) с короткозамкнутым ротором
3 Механическая и электромеханическая характеристики асинхронного
Механической характеристикой электропривода называется зависимость
момента на валу электропривода от угловой скорости М().
Однако в асинхронных двигателях скорость вращения магнитного поля статора и
скорость вращения ротора двигателя не совпадают. Величина характеризующая
отставание вращения ротора от магнитного поля статора называется
Поэтому угловая скорость ротора асинхронного двигателя связана с угловой
скоростью магнитного поля статора соотношением:
Где: – угловая скорость вращения ротора радс.
- угловая скорость вращения магнитного поля статора радс.
s (0 ..1) – скольжение.
В асинхронном электроприводе используют механические характеристики с
зависимостью момента от скольжения М(s) (см.рис.12.2.)
Рис.12.2. Механическая М(s) и электромеханическая I(s) характеристики
электропривода с асинхронным двигателем.
На механической характеристике М(s) (красная линия) можно выделить
следующие характерные точки:
т.А. – точка пуска.( точка короткого замыкания). В этой точке =0 s =
т.Б – точка максимального момента электропривода.(критическая точка)
В этой точке s = sкрит М = Ммакс.
т. В – точка номинального режима работы электропривода. В этой точке
= ном s = sном М = Мном
т.Г. – точка идеального холостого хода. В этой точке = 0 s = 0 М
Электромеханическая характеристика I(s) (синия линия) показывает
зависимость тока двигателя от скольжения .
На этой характеристике можно определить:
значение пускового тока I = Iпуск при s = 1.
значение тока в номинальном режиме I = Iном при s = sном.
4. Регулирование координат асинхронного двигателя с помощью резисторов
Данный способ регулирования координат называемый часто реостатным
осуществляется введением добавочных активных резисторов в статорные или
роторные цепи АД (см. рис. 12.1). Он привлекателен простотой своей
реализации но имеет в то же время невысокие показатели качества
регулирования и экономичности.
Включение добавочных резисторов R в цепь статора применяется главным
образом для регулирования (ограничения) в переходных процессах тока и
момента АД с короткозамкнутым ротором. (Рис.12.1.б) Этот способ нашел
применение лишь для ограничения тока при пуске асинхронных двигателей с
короткозамкнутым ротором.
Включение добавочных резисторов R2Д в цепь ротора (см. схему рис. 12.1 а)
применяется как с целью регулирования тока и момента АД с фазным ротором
так и для регулирования его скорости.
Искусственные механические характеристики при включении добавочных
сопротивлений в цепь ротора имеют вид приведенный на рисунке 12.3. и могут
использоваться для регулирования (ограничения) пускового тока и скорости
Рис. 12.3. Механические характеристики электропривода с добавочными
резисторами включенными в цепь ротора.
Анализ данных характеристик показывает что скорость идеального холостого
хода АД и его максимальный (критический) момент остаются неизменными при
регулировании R2д а критическое скольжение изменяется пропорционально
сопротивлению этого резистора.
Выполненный анализ позволяет сделать вывод о том что за счет изменения R2Д
можно повышать пусковой момент АД вплоть до критического значения Мк при
одновременном снижении пускового тока. Это позволяет сохранить
перегрузочную способность двигателя что весьма важно при регулировании его
5.Расчет резисторов в цепи ротора.
Обычно требуется определить сопротивление дополнительного резистора R2д
при включении которого АД будет иметь заданную искусственную характеристику
или же она будет проходить через заданную точку с координатами (и Ми).
При этом предполагается что естественная механическая характеристика АД
известна (рассчитана или снята экспериментально) а требуемая искусственная
характеристика задана по условиям пуска или регулирования скорости.
Расчет сопротивления добавочного резистора R2д может быть выполнен
Если искусственная характеристика задана полностью и определена точка
критического момента (например характеристика 2 на рис. 12.4) то в этом
случае расчет основывается на формуле с помощью которой находится
отношение критических скольжений АД на естественной 1 и искусственной 2
Рис. 12.4. К расчету добавочных сопротивлений в цепи ротора.
где Rp - сопротивление фазы обмотки ротора АД.
Из данной формулы определим искомое значение добавочного сопротивления R2Д1
Формула справедлива не только для критического момента МK но и для любого
фиксированного момента Мн.
Таким образом если задана некоторая точка f искусственной
характеристики 3 (см. рис. 12.4.) с координатами Ми sи то искомое
сопротивление резистора можно найти по формуле
где sе - скольжение АД на естественной характеристике 1 соответствующее
Задача 12.1 Для АД типа МТН-312-6 с техническими данными
(естественная механическая характеристика представлена на рис.12.5.кривая
Рассчитать добавочное сопротивление R2Д при включении которого в цепь
ротора механическая характеристика пройдет через точку с координатами и =
Рис.12.5. К задаче 12.1
Определим координаты точек номинального режима:
Рассчитаем координаты заданной точки используя координаты номинальной
и нанесем ее на плоскость механических характеристик (см. рис. 12.5).
Для момента Ми = 159 Н-м определим скольжение se при работе АД на
естественной характеристике 1 которое оказывается равным 006.
По формуле определим требуемое добавочное сопротивление:
двигателем изменением величины и частоты напряжения
В соответствии с приведенными ранее формулами можно записать что
частота вращения ротора n обмин равна:
где f1 — частота питающей сети Гц;
р — число пар полюсов двигателя;
s — скольжение отн. ед.
Из формулы следует что существуют три основных способа регулирования
изменением частоты f1 питающего двигатель напряжения;
изменением числа пар полюсов р;
изменением скольжения s.
Скольжение двигателя можно изменить если вводить в обмотку ротора
дополнительное активное сопротивление. Этот способ подробно был рассмотрен
в предыдущем занятии.
Все три способа нашли широкое применение на практике.
Кроме указанных трех способов регулирования частоты вращения ротора в
автоматических электроприводах иногда применяется способ изменения величины
напряжения на статоре двигателя.
2. Регулирование координат электропривода с асинхронным двигателем
изменением величины напряжения.
Изменение напряжения подводимого к статору АД позволяет осуществлять
регулирование его координат с помощью относительно простых схем управления
Рис.13.1. Схема управления изменением напряжения подводимого к статору
асинхронного двигателя.
- регулятор напряжения
Uу - внешний сигнал управления
U1 ном – сетевое напряжение
U1 рег – выходное напряжение регулятора
Для регулирования координат АД между сетью переменного тока со
стандартным напряжением U1 ном и статором двигателя 2 включен регулятор
напряжения 1 выходное напряжение которого U1 рег изменяется с помощью
маломощного внешнего сигнала управления Uу в пределах от значения сетевого
напряжения U1 ном и практически до нуля.
При этом частота напряжения на двигателе не изменяется и равна
стандартной (f1=50 Гц).
Регулирование напряжения на статоре не приводит к изменению скорости
и не влияет на критическое скольжение sk
но существенно изменяет критический момент Мк.
Уменьшение Мк происходит пропорционально квадрату снижения напряжения.
В результате при изменении U1 рег искусственные характеристики 3 6
построенные соответственно при напряжениях (1; 08; 06 и 04) U1 ном
оказываются малопригодными для регулирования скорости так как по мере
уменьшения напряжения резко снижаются критический момент АД и тем самым его
перегрузочная способность а диапазон регулирования скорости очень мал.
Рис.13.2. Механические характеристики асинхронного двигателя при изменении
напряжения на его статоре.
Разомкнутая схема приведенная на рис. 13.1 используется лишь для
воздействия в переходных процессах на момент АД что может требоваться
например для обеспечения заданного ускорения движения ЭП или регулирования
натяжения на исполнительном органе рабочей машины.
3. Регулирование координат электропривода с асинхронным двигателем
изменением частоты напряжения.
Данный способ называемый иногда частотным широко используется для
качественного регулирования в первую очередь скорости АД и широко
применяется в настоящее время. Принцип его заключается том что изменяя
частоту f1 питающего АД напряжения можно в соответствии с выражением
изменять его скорость 0 получая различные искусственные
Этот способ обеспечивает плавное регулирование скорости в широком
диапазоне а получаемые при этом характеристики обладают высокой
Частотный способ к тому же отличается и еще одним весьма важным
свойством: регулирование скорости АД в этом случае не сопровождается
увеличением его скольжения поэтому потери мощности оказываются небольшими.
Необходимым элементом ЭП является преобразователь частоты на вход
которого подается стандартное напряжение сети U1 (220 380 В и т.д.)
промышленной частоты
f1 = 50 Гц а с выхода снимается переменное напряжение U1 рег
регулируемой частоты f 1 рег .. Регулирование выходной частоты
осуществляется с помощью управляющего сигнала Uу который задает
требуемое значение скорости двигателя 2.
Анализ механических характеристик двигателя показывает что скорость
идеального холостого хода двигателя изменяется пропорционально частоте
напряжения а критический момент Мк остается неизменным
Механические характеристики (см. рис. 13.4.) при частотном
регулировании разделяются на характеристики соответствующие частотам
ниже номинальной (сетевой) f1ном.
выше номинальной (сетевой) f1ном.
Рис.13.3. Схема управления изменением частоты напряжения подводимого к
статору асинхронного двигателя.
Рис.13.4. Семейство механических характеристик при изменении частоты
Область частот f1 f1ном
В этой области частота напряжение подводимого к АД регулируется от
номинальной (сетевой) в сторону уменьшения.
В этой области Мк = const и АД имеет постоянную перегрузочную способность.
номинальной (сетевой) в сторону увеличения.
В этой области критический момент Мк будет уменьшаться при увеличении
4.Принцип действия преобразователей частоты.
Различные ПЧ которые нашли применение в частотных асинхронных ЭП можно
разделить на две группы:
электромашинные вращающиеся преобразователи частоты.
статические преобразователи частоты
а) Электромашинные вращающиеся ПЧ в них для получения переменной частоты
используются обычные или специальные электрические машины.
Рис.13.5. Схема электромашинного вращающегося преобразователя частоты.
– двигатель асинхронный
– генератор постоянного тока
- регулируемый двигатель постоянного тока
– синхронный генератор
7 – двигатели электроприводов
На рис. 13.5. приведена схема ПЧ с синхронным генератором 4 от
которого питаются три асинхронных двигателя 5 7. Преобразователь состоит
из двух частей: агрегата постоянной скорости включающего в себя
асинхронный двигатель 1 (вместо него может быть использован двигатель
любого типа) и приводимый им во вращение генератор постоянного тока 2 и
агрегата переменной скорости состоящего из регулируемого двигателя
постоянного тока 3 приводящего во вращение синхронный генератор переменной
Двигатель 1 питается от сети со стандартной частотой f1 = 50 Гц а на
выводах синхронного генератора 4 частота и напряжение могут регулироваться.
С помощью резистора R1 в цепи обмотки возбуждения генератора 2 изменяется
напряжение подводимое к якорю двигателя 3 и тем самым его скорость и
скорость генератора 4.
При этом меняется частота напряжения на выводах синхронного генератора
определяемая выражением [pic] а значит и на двигателях 5 7.
Напряжение на этих двигателях регулируется с помощью резистора R3
включенного в цепь обмотки возбуждения синхронного генератора 4.
Применение ПЧ позволяет плавно регулировать скорость двигателей 5 7
в широком диапазоне.
Однако процесс регулирования частоты в электромашинном ПЧ имеет
существенные недостатки:
Для создания такого преобразователя необходимы четыре
электрические машины рассчитанные на полную мощность
потребителей (группы АД) что определяет его громоздкость и
высокую цену особенно при больших мощностях нагрузки.
Двойное преобразование энергии - энергии переменного тока с
частотой f1 = 50 Гц в энергию постоянного тока и затем опять в
энергию переменного тока регулируемой частоты - сопровождается
потерей энергии во всей цепи определяя невысокий КПД системы.
Коллекторные машины постоянного тока требуют непрерывного
надзора и ухода при эксплуатации а их работа сопровождается
Процесс изменения частоты в электромашинном ПЧ инерционен что
объясняется механической инерцией электромашинного агрегата.
б) Статические ПЧ названные так потому что в них используются не имеющие
движущихся частей элементы и устройства.
Существует два основных типа статических преобразователей частоты:
с непосредственной связью
с промежуточным контуром постоянного тока.
В первом случае выходное напряжение синусоидальной формы формируется из
кусочков ( участков) синусоид преобразуемого входного напряжения. При этом
максимальное значение выходной частоты принципиально не может быть равным
частоте питающей сети. Частота на выходе преобразователя этого типа обычно
лежит в диапазоне от 0 до 25-33 Гц.
Наибольшее распространение получили преобразователи частоты с
промежуточным контуром постоянного тока выполненные на базе инверторов
Рис.13.5. Типовая схема преобразователя частоты
Преобразователь включает:
сеть переменного тока
неуправляемый выпрямитель В
конденсатор LC-фильтра
автономный инвертор напряжения И с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ)
асинхронный двигатель АД к которому приложено переменное 3-фазное
напряжение с регулируемой частотой f = var и амплитудой U = var ;
управление инвертором осуществляется блоком управления БУ.
Звено постоянного тока состоит из неуправляемого выпрямителя и
фильтра. Переменное напряжение питающей сети преобразуется в нем в
напряжение постоянного тока (+ -).
Силовой трехфазный импульсный инвертор состоит из шести транзисторных
ключей соединенных по схеме приведенной ниже.
Каждая обмотка двигателя подсоединяется через соответствующий ключ к
положительному и отрицательному полюсу звена постоянного тока.
Рис.13.6. Силовой трехфазный импульсный инвертор
Система управления осуществляет управление силовым инвертором.
С помощью ключевых схем можно осуществить преобразование постоянного
напряжение в синусоидальное напряжение переменной частоты и амплитуды.
Непосредственно приложить синусоидальное напряжение переменной
частоты и амплитуды к обмоткам двигателя данная схема не позволяет но
она позволяет используя Широтно-Импульсную Модуляцию (сокращенно
ШИМ) импульсно прикладывать к обмоткам двигателя напряжение звена
постоянного тока таким образом что эффект оказывается практически
эквивалентен приложению синусоидального напряжения требуемой частоты
в) Принцип работы широтно-импульсной модуляции
Идею автономного инвертора напряжения (АИН) проиллюстрируем на
простейшей однофазной схеме с четырьмя идеальными ключами 1 2 3 4 и
активной нагрузкой R – (см.рис.13 7.)
При попарной коммутации ключей 12 – 34 – 12 и т.д. через время Т2
(рисб) к резистору будет прикладываться переменное напряжение uab
прямоугольной формы с частотой [pic]. Ток при активной нагрузке будет
повторять форму напряжения. Изменяя коммутационный промежуток Т2 можно
менять частоту в любых пределах.
Рис. 13.7. Однофазный инвертор нагруженный активным сопротивлением (а)
и диаграмма работы (б)
Таким образом постоянное напряжение на входе инвертора с помощью
электронных переключателей мы превратили в прямоугольное напряжение
различной полярности.
Однако для нормальной работы регулируемого асинхронного привода необходимо
синусоидальное напряжение частоту которого можно изменять по заданной
Можно ли сформировать последовательность прямоугольных импульсов
полученных путем включения и отключения электронных ключей в
синусоидальный сигнал?
Да можно. Для этого используют широтно-импульсную модуляцию.
Последовательность прямоугольных импульсов характеризуется
скважностью то есть отношением длительности импульса к периоду его
Рис.13.8. Прямоугольные импульсы различной скважности
Из графиков видно что чем больше скважность тем больше переданная
электрическая энергия. Если цепь с последовательностью импульсов через
интегрирующую цепочку (RC или LC) подсоединить к вольтметру то можно
заметить что напряжение на приборе тем выше чем больше скважность
импульсов. Так как период следования импульсов все время одинаков то можно
сказать что напряжение на вольтметре прямо пропорционально ширине
прямоугольного импульса
Рис.13.9. Зависимость величины напряжения на приборе от скважности
Таким образом если транзисторные ключи инвертора включать в определенной
последовательности и открывать их на определенное время то можно на выходе
инвертора (см.рис. 13.6.) получить синусоидальный сигнал.
Широтно-импульная модуляция - это процесс формирования импульсов из
постоянного напряжения причем ширина импульсов изменяется по определенному
Это означает что ширина каждого импульса в последовательности будет
определяться уровнем управляющего сигнала в данный момент времени. Таким
управляющим сигналом обычно служит сигнал с системы управления асинхронным
Если такую последовательность импульсов напряжения по всем трем фазам
послать на асинхронный двигатель то ток в обмотках двигателя будет
изменяться по синусоидальному закону. Изменяя период следования импульсов
можно изменять частоту синусоидального сигнала и следовательно частоту
вращения электропривода.
изменением числа пар полюсов
Регулирование частоты вращения изменением числа полюсов в
обмотке статора обеспечивается благодаря изменению частоты вращения
магнитного поля статора. При неизменной частоте питающей сети частота
вращении магнитного поля и определяемая ею частота вращения ротора
изменяются обратно пропорционально числу полюсов. Так как число полюсов
фиксированное ступенями может быть равно 2 4 6 8 10 и т. д. что при
частоте питающей сети равной 50 Гц соответствует синхронной частоте
вращения 3000 1500 1000 750 600 обмин и т. д. то указанным способом
может быть обеспечено только ступенчатое регулирование.
Изменение числа пар полюсов обычно достигается следующими способами:
На статоре двигателя укладываются две электрически не связанные между
собой обмотки имеющие разное число пар полюсов например р1 и р2. При
подключении одной из обмоток к сети переменного тока например с
числом полюсов р1 двигатель будет иметь синхронную частоту вращения
соответствующую данному числу полюсов .
Другая обмотка при этом обесточена. При необходимости получения другой
частоты вращения п2 обмотка с числом полюсов р1 отключается и включается
с числом полюсов p2.
Такие асинхронные двигатели получили название двухобмоточных.
На статоре укладывается одна обмотка допускающая переключение на
разное число полюсов.
К положительным показателям многоскоростных асинхронных двигателей следует
отнести экономичность и относительно большой диапазон регулирования частоты
вращения ротора. Недостатком данного способа регулирования является
невозможность плавного изменения частоты вращения.
В рамках единой общепромышленной серии асинхронных двигателей 4А
выпускается модификация многоскоростиых двигателей предназначенных для
работы на двух трех или четырех скоростях.
Однообмоточные двигатели выпускаются на следующие соотношения частот
вращения: 15003000 7501500 10001500. 7501000 5001000 обмин.
Двухобмоточные (трехскоростные) имеют соотношения 100015003000
015003000 75010001500 обмин.
двухобмоточные (четырехскоростные)—750100015003000.
Занятие15(2 часа) Контрольная работа№3
Тема 7. Взаимосвязанный электропривод
Для приведения в движение исполнительных органов ряда рабочих машин
используются не один а два или более электродвигателей что позволяет
получить некоторые специфические механические характеристики ЭП снизить
суммарный момент инерции системы по сравнению с однодвигательными приводами
ЭП создавать мощные ЭП на базе серийных двигателей относительно небольшой
мощности повысить надежность работы привода за счет резервирования а в
ряде случаев - упростить механическую часть его и рабочих машин.
Два или несколько электрически или механически связанных между собой
двигателя при работе которых поддерживается заданное соотношение их
скоростей нагрузок или положение их подвижных частей называются
Если два или несколько двигателей работают на общий вал (механически
связаны между собой) то такой взаимосвязанный ЭП называется
Взаимосвязанный ЭП обеспечивающий совместную работу двух или
нескольких двигателей валы которых не имеют непосредственной механической
связи а их взаимодействие обеспечивается электрической схемой называется
электрическим валом.
Широкое распространение двухдвигательного электропривода обеспечивается
рядом преимуществ а именно:
) меньшим моментом инерции при суммарной мощности двух двигателей равной
мощности одной электрической машины при той же скорости вращения.
Уменьшение момента инерции двухдвигательного электропривода улучшает
динамические свойства установки повышает ее быстродействие;
) обеспечение 50% резерва. При выходе из строя одной из машин
двухдвигательного электропривода можно для некоторых механизмов (например
для печного толкателя) обеспечить работу с меньшей производительностью за
счет уменьшения полезной нагрузки либо скорости движения;
) двухдвигательный электропривод в некоторых случаях (как это будет
показано далее) позволяет получить необходимые механические характеристики
которые нельзя получить в однодвигательном электроприводе при простой схеме
Недостатки двухдвигательного электропривода:
) усложняется схема соединения электрических машин как при
последовательном так и при параллельном подключении их к питающей сети;
) возможно возникновение неравномерного распределения нагрузки между
В качестве примеров можно назвать взаимосвязанные ЭП поворотных
платформ мощных экскаваторов и крупных портальных кранов шлюзовых затворов
и аэродинамической трубы.
При механическом соединении валов двигателей скорость их одинакова а
момент ЭП представляет собой алгебраическую сумму моментов отдельных
двигателей. Запишем суммарный момент двух двигателей имеющих прямолинейные
где Мк1 Мк2 01 02 - соответственно моменты короткого замыкания
скорости холостого хода каждого двигателя;
Если двигатели имеют абсолютно одинаковые характеристики и скорости
холостого хода их абсолютно одинаковы ( 01=02) то [pic]
То есть в этом случае суммарный момент двухдвигательного привода
В большинстве случаев механические характеристики двигателей не
являются идентичными и они могут иметь различные скорости идеального
холостого хода или жесткости. При совместной работе таких двигателей
распределение нагрузки между ними происходит неравномерно.
2. Электропривод с механическим дифференциалом.
Одним из видов взаимосвязанных ЭП являются двухдвигательные приводы с
механическим дифференциалом которые находят применение в металлургическом
производстве крановых механизмах установках бурения нефтяных скважин
горных и строительных машинах.
Их распространение объясняется следующими ценными свойствами:
возможностью ограничения нагрузок привода при стопорении движения
исполнительного органа рабочей машины;
возможностью получения большого диапазона регулирования скорости
привода при относительно небольшом диапазоне регулирования скорости
одного из двигателей;
наличием автоматического распределения нагрузки между двигателями а
следовательно отсутствием перегрузки одного двигателя при выходе
другого из строя малым падением скорости при приложении нагрузки.
В распространенной схеме ЭП с механическим дифференциалом (рис. 16.1)
двигатели 1 и 6 приводят во вращение со скоростями (1и 2 шестерни 2 и 5
по которым обкатываются шестерни 4 называемые сателлитами. Вращение
сателлитов 4 приводит к вращению жестко связанной с ними выходной шестерни
от которой движение через дополнительную шестерню 8 передается
исполнительному органу 7 рабочей машины.
Рис.16.1. Схема электропривода с механическим дифференциалом
и 6 – электродвигатели
– шестерни – сателлиты.
– исполнительный орган
– дополнительная шестерня
Движение исполнительного органа в общем случае может осуществляться
либо от одного двигателя либо от двух.
При работе одного из двигателей при неподвижном (заторможенном) другом
приведенная схема будет соответствовать схеме обычного однодвигательного
ЭП в котором скорость выходной шестерни 3 будет определяться скоростью
работающего (вращающегося) двигателя
В случае работы двух двигателей (основной режим) выходная скорость ЭП
определяется значениями и направлением скоростей 1и 2
При одинаковых диаметрах шестерен 25 и 4 скорость вращения сателлитов
относительно вертикальной оси определяется выражением
а угловая скорость шестерни 3 при этом
Если пренебречь потерями момента на преодоление сил трения в
дифференциале то момент на шестерне 3 определится суммой моментов
двигателей 1 и 6 равных по значению в установившемся режиме:
Для примера на рис. 16.2. показаны характеристики ЭП 1 и 3 при
прямолинейных характеристиках двигателей.
Рис.16.2. Характеристики ЭП и электродвигателей.
В случае идентичности механических характеристик 2 обоих двигателей и
одинаковом направлении их вращения характеристика ЭП 1 имеет вдвое более
высокую жесткость по сравнению с характеристиками двигателей что следует
также из формулы При вращении одного из двигателей в противоположном
направлении (характеристика 4) ЭП будет иметь характеристику 3 являющуюся
характеристикой динамического торможения. Используя другие искусственные
характеристики двигателей можно формировать различные искусственные
характеристики ЭП с дифференциалом.
Занятие 17(2 часа) Электропривод с электрическим валом
В ряде случаев между отдельными механизмами одного и того же агрегата
требующими согласованного движения и расположенными на значительном
расстоянии трудно осуществить механическую связь из-за необходимости
увеличения диаметра и длины соединительных валов возрастания числа опорных
При передаче значительных вращающих моментов и большой длине вала
может возникнуть недопустимое скручивание вала. Иногда конструктивно
производственный механизм такой что механическая передача движения его
рабочим органам становится практически невозможной.
Взамен громоздкой механической передачи может быть использована
электрическая передача для согласованного вращения отдельных механизмов
которую называют электрическим валом.
Помимо упрощения кинематической схемы механизма электрический вал
упрощает управление механизмом.
Электрический вал находит применение для привода таких механизмов как
разводные мосты затворы шлюзов мостовые краны крупные токарные станки и
Можно выделить три основные схемы:
) с уравнительными машинами или уравнительный электрический вал;
) с основными рабочими машинами и общими резисторами — рабочий
) с асинхронным преобразователем частоты — дистанционный
Принципиальная схема электрического вала с уравнительными асинхронными
машинами приведена на рис.
Рис. 17.1. Принципиальная схема электрического вала с уравнительными
асинхронными машинами.
Каждый элемент привода состоит из основного (рабочего) двигателя Ml
(М2) (двигатель может быть любым в том числе и не электрическим)
механически связанного с производственным механизмом ПМ1 (ПМ2) а также со
вспомогательной уравнительной машиной ВМ1 (ВМ2).
Уравнительные машины — это обычные асинхронные двигатели с фазным
ротором с одинаковыми числом фаз напряжением обмотками и числом полюсов;
статорные обмотки их параллельно присоединяются к сети переменного тока
роторные соединяются между собой.
При одинаковом относительном положении обмоток статора и ротора (и
одинаковом скольжении) в обмотках ротора будут наводиться равные по
амплитуде и совпадающие по фазе ЭДС. Поворот ротора одной из машин на
определенный угол . вызовет под влиянием разности ЭДС уравнительный ток
который взаимодействуя с магнитными полями
статора одной и другой машин создаст вращающие моменты стремящиеся
повернуть ротор в исходное положение.
Одна из уравнительных машин развивает положительный момент т. е. работает
в двигательном режиме тогда как другая развивает отрицательный момент
работая в генераторном режиме.
Синхронизирующий момент поддерживает согласованное вращение за счет
передачи вращающего момента от одной машины к другой.
В рассмотренной системе электрического вала уравнительные машины могут
развивать асинхронный момент только при 0 и различных нагрузках на
валах отдельных элементов системы; Основной ее особенностью является
образование синхронизирующего момента обеспечивающего согласованное
вращение валов уравнительных машин.
Вместо двух уравнительных машин можно создать такую систему в которой
одна и та же машина выполняла бы задачу приводного двигателя и
синхронизирующего устройства. Такой является система электрического вала
состоящая из двух (или нескольких) одинаковых асинхронных машин с фазными
роторами статорные цепи которых подключены параллельно к питающей сети а
роторные обмотки соединены встречно и параллельно этим соединениям включены
во все три фазы регулируемые резисторы. Иногда эту систему называют рабочим
электрическим валом потому что в ней одна и та же машина выполняет рабочую
и синхронизирующую функции.
Рис.17.2. Схема с основными рабочими машинами и общими резисторами
Влияние регулируемых добавочных резисторов весьма существенно;
при Rдo6 = 0 электрический вал превращается в обычные независимо
работающие асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.
Если Rдo6 = электрические машины работают в режиме передачи угла
При Rдo6 > 0 если нагрузки на валах машин окажутся разными то
уравнительный момент будет разгружать машину с большей нагрузкой и
подгружать менее нагруженную машину.
Рабочий электрический вал может применяться лишь при небольшой разнице
статических моментов приложенных к разным валам. Кроме того из-за наличия
постоянно включенных резисторов КПД этого вала оказывается низким и
ухудшается использование машин.
4.Дистанционный электрический вал.
Для обеспечения согласованной работы вспомогательного привода с
главным приводом приобрел особо важное значение дистанционный электрический
Например для точного нарезания резьбы в токарных станках часто
требуется чтобы скорость подачи резца (суппорта) находилась в постоянном
соответствии с угловой скоростью главного привода вращающего
обрабатываемую деталь.
Так как мощности главного привода и привода суппорта сильно
различаются то вся необходимая для перемещения суппорта мощность
передается через дистанционный электрический вал.
Рис. 17.3. Система «Дистанционный электрический вал.»
На рис.17.3. представлена схема дистанционного электрического вала.
Одна из машин М1 вала (датчик Д)— соединена с главным приводным
двигателем ДГ а другая М2 (приемник П1) — соединена с производственным
К одному датчику могут быть присоединены два приемника и больше с
различными нагрузками. Датчик получает необходимую мощность в основном от
главного привода. Приемник как двигатель вращает нагрузку Мс2. Датчик
работает в режиме асинхронного преобразователя частоты а приемник как
машина двойного питания — в синхронном режиме.
Тема 8. Энергетика электропривода
мощности электропривода
Основное назначение электропривода – преобразовывать электрическую
энергию в механическую и управлять этим процессом. В связи с этим
энергетические показатели и характеристики электропривода имеют
первостепенное значение тем более что электропривод потребляет около 60-
% электроэнергии производимой в стране.
Любой процесс передачи и преобразования энергии сопровождается ее
потерями т.е. входная мощность Рвх всегда больше выходной Рвых на величину
потерь (Р и очень важно сколь велики эти потери.
Энергетическую эффективность процесса в данный момент обычно оценивают
посредством коэффициента полезного действия (КПД) определяемого как
Важными энергетическими характеристиками изделия – двигателя
преобразователя редуктора или электропривода в целом – служит номинальный
Где: Рн (Рн – номинальная выходная мощность и номинальные потери
В случаях когда в линии питающей электропривод напряжение и ток не
совпадают по фазе и имеют несинусоидальную форму используется еще одна
энергетическая характеристика – коэффициент мощности определяемый как
где Р – активная мощность;
( = II(1) – коэффициент искажений;
U I I(1)– действующие значения напряжения тока первой гармоники тока;
((1) – угол сдвига между первыми гармониками напряжения и тока.
При небольших искажениях ( ( 1 т.е.
При передаче по линии с некоторым активным сопротивлением Rл активной
мощности Р при cos( ( 1 потери (Р~ вырастут в сравнении с потерями при
передачи той же мощности постоянным током (Р= в отношении
Тема 9. Выбор и проверка двигателей для электропривода
Занятие 19(2 часа) Расчет мощности и выбор двигателей
Основным требованием при выборе электродвигателя является его
соответствие условиям технологического процесса рабочей машины. Задача
выбора состоит в поиске такого двигателя который будет обеспечивать
заданный технологический цикл рабочей машины иметь конструкцию
соответствующую условиям эксплуатации и компоновки с рабочей машиной а его
нагрев при этом не должен превышать допустимый уровень.
Выбор двигателя недостаточной мощности может привести к нарушению
заданного технологического цикла и снижению производительности рабочей
машины. Происходящие при этом его повышенный нагрев и ускоренное старение
изоляции определяют преждевременный выход самого двигателя из строя
останов рабочей машины и соответствующие экономические потери.
Недопустимым является также использование двигателей завышенной
мощности так как при этом имея повышенную первоначальную стоимость ЭП
работает с низкими КПД и коэффициентом мощности. Таким образом
обоснованный выбор электродвигателя во многом определяет технико-
экономические показатели работы комплекса «ЭП - рабочая машина».
Выбор электродвигателя производится обычно следующим образом:
рассчитывается требуемая мощность
по справочнику выбирается необходимый двигатель
выбранный двигатель проверяется по условиям пуска перегрузке и
Если двигатель удовлетворяет условиям проверки то на этом выбор
заканчивается если же не удовлетворяет то выбирается другой двигатель
(как правило большей мощности) и проверка повторяется.
Мощность двигателя для электроустановок в зависимости от их принципа
действия и функциональных особенностей рассчитывается по разным формулам.
2. Расчет мощности электродвигателей для насосов:
Рассчитываем мощность электродвигателя по формуле:
Р - мощность электродвигателя (кВт)
кз=11 14 - коэффициент запаса по мощности
γ = 9810 - плотность прокачиваемой жидкости. ( Нм3)
Q- производительность насоса (м3с)
Н - напор насоса (м)
н = 03 07 -кпд насоса
п = 1 - кпд передачи "насос-двигатель" (при закреплении насоса на валу
3. Расчет мощности электродвигателей для металлообрабатывающих станков
Вычисляем мощность электродвигателя по формуле:
Fc - удельное сопротивление резанью (Нм)
g - сечение стружки (м2)
Up- скорость резанья (мс)
с = 06 07 - кпд станка
примечание: Fc = 25 55 Fразр. Fразр - сопротивление разрыва (Нм)
для стали: Fразр = (300 1200)·106 (Нм)
4. Расчет мощности электродвигателей для грузоподъемных механизмов:
Кз = 12 15 – коэффициент запаса по мощности
Н - высота подъема груза (м)
Q - производительность машины (Нм)
м =03 045 - кпд машины
5. Расчет мощности электродвигателей для вентиляторов:
Рассчитаем мощность электродвигателя по формуле:
Кз = 12 15 - коэф. запаса по мощности
Q - производительность вентилятора (м3с)
в = 04 07 - кпд вентилятора
п = 092 094 - кпд передачи
Определив мощность двигателя и зная требования предъявляемые к конструкции
электроустановки по справочнику электрических машин определяем тип серию
и конструктивное исполнение электрического двигателя.
Тема 10. Разомкнутые схемы управления электропривода
1. Общее описание разомкнутых схем управления электроприводом.
К разомкнутым относятся электрические схемы в которых для управления
ЭП не используются обратные связи по его координатам или технологическим
параметрам приводимых в движение рабочей машины или производственного
механизма. Эти схемы отличаясь простотой своей реализации широко
применяются там где не требуется высокое качество управления движением ЭП
например для пуска реверса и торможения двигателей.
Разомкнутые схемы осуществляя управление ЭП обеспечивают и защиту
самого ЭП питающей сети и технологического оборудования при возникновении
различных ненормальных режимов работы - коротких замыканий перегрузок
двигателей исчезновения питающего напряжения или обрыва фазы питающей сети
и др. Для такой защиты применяются соответствующие аппараты и устройства
находящиеся во взаимодействии с устройствами управления двигателями.
В разомкнутых схемах управления главным образом используется релейно-
контакторная аппаратура в состав которой входят командные маломощные
аппараты силовые коммутационные аппараты с ручным и дистанционным
управлением а также реле управления и защиты.
2. Электрические аппараты ручного управления.
К аппаратам ручного управления относятся:
командные маломощные устройства - кнопки и ключи управления
командоаппараты и силовые коммутационные аппараты (рубильники
пакетные выключатели и силовые контроллеры).
Кнопки управления предназначены для подачи оператором управляющего
по размерам -нормальные и малогабаритные
по числу замыкающих и размыкающих контактов
Две три или более кнопок смонтированных в одном корпусе образуют
Выпускаются кнопки серий КУ 120 и КЕ предназначенные для работы в цепях
переменного тока с напряжением до 500 В и постоянного тока с напряжением до
0 В и токами до 4 А.
Рис. 20.1.Обозначение контактов кнопок
Рис.20.2. Кнопки управления и кнопочные станции
Ключи управления (универсальные переключатели) предназначены для подачи
управляющего воздействия на ЭП и имеют два или более фиксированных
положений рукоятки и несколько замыкающих и размыкающих контактов . В
среднем положении рукоятки (позиция 0) замкнут контакт SM1 что
обозначается точкой на схеме а контакты SM2 и SM3 разомкнуты. В положении
рукоятки замыкается контакт SM2 и размыкается SML Число контактов ключей
и диаграмма их работы могут быть самыми различными.
Рис. 20.3. Обозначение контактов ключа управления
Ключи управления серии ПЕ рассчитаны на те же напряжения и токи что и
кнопки управления КЕ. Универсальные переключатели серий УП 5300 УП 5400 и
ПКУ 3 используются для коммутации цепей катушек контакторов масляных
выключателей управления многоскоростными АД и в ряде других случаев. Они
могут коммутировать до 32 цепей и иметь до восьми положений (позиций)
рукоятки управления.
Рис. 20.4. Ключи и переключатели
Командоконтроллеры (командоаппараты) служат для коммутаций нескольких
маломощных (ток нагрузки до 16 А) электрических цепей. Эти аппараты
имеющие ручное управление от рукоятки или педали с несколькими положениями
находят широкое применение в схемах управления ЭП крановых механизмов
металлургического оборудования на транспорте.
Командоаппараты классифицируются
по числу коммутируемых цепей
по виду привода контактной системы
по числу рабочих положений рукоятки (педали)
по диаграммам включения и выключения контактов.
Их электрическая схема изображается аналогично схеме ключей управления и
Командоаппараты общепромышленного назначения серий серий КА 410 А КА 420
А КА 4000 КА 4100 КА 4200 КА 4500 КА 4600 КА 11 предназначены для
коммутации цепей постоянного тока напряжением до 440 В и переменного тока
напряжением до 500 В. Командоконтроллеры серий ККП 1000 и ККП 423
используются для управления ЭП
крановых механизмов и металлургического оборудования.
Рис. 20.5. Командноконтроллеры
Рубильники - это простейшие силовые коммутационные аппараты которые в
основном предназначены для неавтоматического нечастого замыкания и
размыкания силовых электрических цепей двигателей постоянного и переменного
тока напряжением до 500 В и током до 5000 А.
по силе коммутируемого тока
по числу полюсов (коммутируемых цепей)
по виду привода рукоятки
по числу положений рукоятки (два или три).
Рубильники серий Р и РА рассчитаны на токи 100 600 А напряжения
0 660 В и имеют 1 3 полюса.
Пакетные выключатели - это разновидность рубильников. Их контактная система
набирается из отдельных пакетов по числу полюсов (коммутируемых цепей).
Пакет состоит из изолятора в пазах которого находятся неподвижный контакт
с винтовыми зажимами для подключения проводов и пружинный подвижный контакт
с устройством искрогашения.
Выпускаемые пакетные выключатели серий ПВМ ППМ ПУ УП ОКП ПВП 11
предназначены для коммутации электрических цепей постоянного тока до 400 А
напряжением до 220 В и переменного тока до 250 А напряжением до 380 В.
Контроллеры - это многопозиционные электрические аппараты с ручным или
ножным приводом для непосредственной коммутации силовых цепей двигателей
постоянного и переменного тока. В ЭП используются контроллеры двух видов -
кулачковые и магнитные.
В кулачковых контроллерах размыкание и замыкание контактов обеспечивается
смонтированными на барабане кулачками поворот которых осуществляется с
помощью рукоятки маховичка или педали. За счет профилирования кулачков
обеспечивается необходимая последовательность коммутации контактных
В крановых ЭП используются кулачковые контроллеры серии ККТ-60А для
управления асинхронными двигателями рассчитанными на напряжение до 380 В
и серии KB 100 для управления двигателями постоянного тока напряжением до
0 В. Такие контроллеры имеют до 12 силовых контактов рассчитанных на
номинальные токи до 63 А а также маломощные контакты для коммутации цепей
управления. Число позиций их рукояток (маховиков) может достигать шести в
каждую сторону от среднего (нулевого) положения.
Магнитные контроллеры представляют собой коммутационные устройства в
состав которых входят командоконтроллер и силовые электромагнитные аппараты
- контакторы. Командоконтроллер с помощью своих контактов управляет
катушками контакторов которые в свою очередь осуществляют коммутацию
силовых цепей двигателей. Применение такого контроллера вместо кулачкового
позволяет повысить степень автоматизации ЭП а следовательно и
производительность рабочей машины или механизма и улучшить условия труда
оператора так как управление ЭП с помощью командоконтроллера или кнопочной
станции не потребует от него приложения больших усилий. Магнитные
контроллеры нашли основное применение в ЭП крановых механизмов работа
которых характеризуется частым включением двигателей. В ЭП крановых
механизмов для металлургического производства применяются магнитные
контроллеры серий К рассчитанные на номинальные токи контакторов до 250 А
и КС рассчитанные на токи до 400 А а в кранах общего назначения
-контроллеры серий ТА (токи до 160 А) и ТСА (токи до 250 А).
Главная цепь контроллеров рассчитывается на переменный ток напряжением 220
и 380 В а цепи управления - на постоянный ток напряжением 220 В (серии К и
КС) и на переменный ток с напряжением силовой цепи (серии ТА и ТСА).
3. Электрические аппараты дистанционного управления.
К аппаратам дистанционного управления относятся:
магнитные пускатели и реле
Коммутация контактов контакторов и магнитных пускателей осуществляется при
подаче на их катушки электрического сигнала (напряжения или тока) и снятии
этого сигнала. Другими словами это двухпозиционные коммутационные аппараты
с самовозвратом включение и выключение которых осуществляется
электрическим сигналом.
представляет собой электромагнитный аппарат предназначенный для частых
дистанционных коммутаций силовых цепей двигателей. Контакторы различаются
по роду тока коммутируемой цепи числу главных контактов (одно- двух- и
многополюсные) роду тока цепи катушки (управление постоянным или
переменным токами) номинальным току и напряжению коммутируемых цепей
конструктивному исполнению и другим признакам.
Магнитный пускатель представляет собой специализированный комплексный
аппарат предназначенный главным образом для управления трехфазными
асинхронными двигателями т. е. для их подключения к сети отключения
обеспечения тепловой защиты и сигнализации о режимах работы. В соответствии
с функциями пускателя в него могут входить контактор кнопки управления
тепловые реле защиты сигнальные лампы размещаемые в одном корпусе.
Магнитные пускатели различаются по назначению (нереверсивные и
реверсивные) наличию или отсутствию тепловых реле и кнопок управления
степени защиты от воздействия окружающей среды уровням коммутируемых
токов рабочему напряжению главной Цепи.
Пускатели серии ПМЛ выпускаются на токи от 10 до 200 А допустимое число
включений пускателя 1 5 габаритов составляет 3600 в час а для 6 7
Пускатели серии ПМС предназначены для управления АД серии 4 А и имеют шесть
типоисполнений на токи от 10 до 160 А. Для обеспечения требуемых функций
они могут иметь разделительный трансформатор кнопки управления амперметр
сигнальную лампу. Их механическая износостойкость составляет (10 16)106
циклов а частота включений в час - 6000 для пускателей первого габарита и
00 - для пускателей пятого и шестого габаритов.
Электромагнитное реле представляет собой аппарат предназначенный для
коммутации слаботочных цепей управления ЭП в соответствии с электрическим
сигналом подаваемым на его катушку. Область применения реле очень широкая.
Они используются в качестве датчиков тока и напряжения а также как
промежуточные элементы для передачи команд из одной цепи в другую и
размножения сигналов как датчики времени выходные элементы различных
датчиков координат ЭП и датчики технологических параметров рабочих машин и
механизмов. Другими словами они выполняют самые разнообразные функции
управления контроля защиты и блокировок в автоматизированном ЭП.
Каждый многодвигательный автоматизированный электропривод имеет
механические и электрические блокировки необходимые для осуществления
заданной взаимосвязи отдельных узлов механизма или различных механизмов и
обеспечения высокой надежности работы.
В схемах управления двигателями широко применяется электрическая
блокировка которая обеспечивает требуемую по условиям технологии и техники
безопасности последовательность пуска нескольких двигателей.
Занятие 22(2 часа) Контрольная работа №4
Тема 11 Замкнутые схемы управления электропривода
Занятие 23(2 часа) Схемы замкнутых структур электропривода
Занятие 24(2 часа) Аналоговые элементы и устройства управления
Занятие 25(2 часа) Дискретные элементы и устройства управления
Занятие 26(2 часа) Микропроцессорные средства управления
Занятие 27(2 часа) Следящий электропривод
Занятие 28(2 часа) Контрольная работа №5
1.Состав электросхемы.
Электрическая схема ленточного транспортера включает следующие
* Электродвигатель М1 - двигатель перемещения ленты.
* Электродвигатель М2 - двигатель наклона рамы.
* Сетевой выключатель
* Магнитные пускатели КМ1КМ2 и КМ3;
* Кнопки SB1"Стоп лента" SB2 "Пуск ленты" SB3"Выкл" SB4"Стоп наклон
* Тепловые реле КК1 КК2;
* Конечный выключатель SQ2 SQ4.
* Предохранители FU1 - FU6
* Сигнальные лампы LН1 "Лента" LН2"Вверх"; LН3"Вниз
2.Работа электросхемы.
При отключенном электрооборудовании ленточного транспортера и отсутствии
материала на ленте концевые выключатели перегрузки и пределов наклона
находятся в следующих положениях: конечный выключатель SQ2 замкнут
конечный выключатель SQ3 замкнут конечный выключатель SQ4 разомкнут.
Для включения транспортера необходимо включить сетевой выключатель SQ1
Сеть" . При этом трехфазное напряжение подается на разомкнутые силовые
контакты магнитных пускателей КМ1КМ2КМ3 а с фазы А - на схему
управления конвейером.
Для запуска ленты транспортера необходимо нажать на кнопку SB2 "Пуск
ленты". При этом срабатывает катушка магнитного пускателя КМ1. В
силовой цепи замыкаются контакты КМ1 (1-3) и напряжение поступает на
двигатель питателя. Он начинает вращать вал ленточного транспортера и
падающий на ленту сыпучий материал перемещается в зону работ. это
нормальный режим работы транспортера. Однако если подача сыпучего груза
будет велика или на ленту попадет тяжелый кусок породы то под
действием предельной массы материала сработает конечный выключатель SQ2.
При его срабатывании размыкаются его контакты SQ2 в цепи питания
катушки магнитного пускателя КМ1 . Катушка обесточивается и
размыкает контакты КМ1 (1-3) в силовой цепи. Двигатель привода ленты
Этот момент является аварийным так как грозит перегрузкой
транспортера и его опрокидыванием. В случае возникновения такой ситуации
необходимо вручную разгрузить ленту транспортера. По мере расходования
материала на ленте его масса уменьшается и в какой-то момент сработает
конечный выключатель SQ2 . Это вновь приведет к возникновению
возможности включения магнитного пускателя КМ1 кнопкой SB2"Пуск ленты
и запуску двигателя привода ленты. Одновременно в схеме управления
происходят следующие переключения:
– замыкается контакт КМ1-4 и блокирует кнопку SB2"Пуск ленты". Теперь
– замыкается контакт КМ1-5 загорается сигнальная лампочка LН1
Лента" сигнализируя оператору ленточного транспортера о включении
двигателя привода ленты;
Для включения двигателя наклона рамы необходимо нажать кнопку SB5
Вверх". При этом замыкается цепь питания катушки магнитного пускателя
КМ2 она срабатывает и замыкает в силовой цепи контакты КМ2 (1-3)
Двигатель привода наклона рамы приходит во вращение и начинает
перемещать раму транспортера вверх.
Одновременно со срабатыванием катушки магнитного пускателя КМ2
замыкаются контакты КМ2-4 блокируя кнопку SB5 "Вверх" . замыкаются
контакты КМ2-5 включая сигнальную лампу LH "Вверх" размыкаются контакты
КМ2-6 предотвращая ложное срабатывание магнитного пускателя КМ3.
Этот процесс продолжается до тех пор пока оператор не нажмет кнопку
SB4"Стоп наклон" или не разомкнутся контакты конечного выключателя SQ3
установленного в конце пути максимального подъема рамы.
При размыкании контактов SQ3 катушка магнитного пускателя КМ2
обесточивается контакты КМ2 (1-3) размыкаются и двигатель наклона
Для включения движения рамы транспортера вниз необходимо нажать на
кнопку SB6 "Вниз".При этом сработает магнитный пускатель КМ3 замкнутся
его контакты КМ3 (1-3) в силовой цепи. В цепи питания двигателя М2
происходит переброс фаз и двигатель начинает вращаться в другую сторону.
Рама движется вниз пока не разомкнутся контакты конечного выключателя
SQ4. Одновременно со срабатыванием катушки магнитного пускателя КМ3
замыкаются контакты КМ3-4 блокируя кнопку SB6"Вниз" . замыкаются
контакты КМ3-5 включая сигнальную лампу LH3 "Вниз" размыкаются контакты
КМ3-6 предотвращая ложное срабатывание магнитного пускателя КМ2.
Если необходимо остановить раму то необходимо нажать кнопку
SB4"Стоп наклон" если необходимо выключить двигатель ленты необходимо
нажать на кнопку SB1 "Стоп лента" . Чтобы отключить схему управления
транспортера необходимо нажать и удерживать кнопку SВ3 "Выкл". Чтобы
полностью отключить электрооборудование ленточного транспортера
необходимо выключить выключатель SQ1"Сеть
3.Защита электродвигателей от токов короткого замыкания и
Защита электроцепей от короткого замыкания производится с помощью
предохранителей . Предохранители FU1-3 установлены в цепи питания
двигателя М1 предохранители FU4-6 в цепи питания двигателя М2 . От
перегрузок электродвигатели М1М2 защищены тепловыми реле сущность
работы которых заключается в следующем: при перегрузке двигателя
вследствие повышения противодействующего момента на валу свыше
номинального или из-за электрических неисправностей ( пробой на корпус
или межвитковое замыкание ) величина тока в фазах сети значительно
возрастает. Это приводит к повышенному нагреву чувствительного элемента
теплового реле. Если сила тока в фазе превышает величину уставки
теплового реле то оно срабатывает и размыкает свои контакты КК1 или
КК2 в цепи управления магнитными пускателями. Катушка магнитного
пускателя обесточивается его контакты размыкаются и электросхема
приходит и исходное состояние. Аварийное отключение двигателей при
перегрузках и коротких замыканиях в сети обеспечивает сохранность дорого
стоящего оборудования
Занятие 22 Контрольная работа №4
Занятие 23 . Схемы замкнутых структур электропривода
Качество электропривода в большой мере зависит от системы его
управления. Современные регулируемые электроприводы управляются
преимущественно по замкнутому принципу. Замкнутые схемы приводов образуются
посредством разных обратных связей с использованием тех или иных
Назначение обратных связей состоит в том чтобы автоматически
поддерживать определенное соотношение между входной и выходной величинами
при наличии возмущающих воздействий (например изменении нагрузки).
Применение обратных связей в электроприводах позволяет значительно
расширить диапазон регулирования скорости повысить жесткость механических
характеристик улучшить качество переходных процессов и устойчивость
Имеются разного рода обратные связи как по выполняемым функциям так
и по способу исполнения.
По разным признакам различают следующие типы обратных связей.
В зависимости от физической величины передаваемой на вход обратные связи
передача информации о скорости
передача информации положении объекта
передача информации о токе
передача информации о напряжении
передача информации о вращающем моменте.
По относительному знаку передаваемой величины
положительная обратная связь
отрицательная обратная связь
В зависимости от области в которой проявляется обратная связь
жесткая действующая в установившемся и в переходном режимах;
гибкая — только в переходных режимах;
с отсечкой— работающая когда переменная отклоняется от заданного
По устройству обратные связи подразделяются на:
параметрические (статические электрические цепи)
электромеханические (тахогенераторы)
пассивные без собственных источников энергии
активные с источниками энергии.
2. Принцип работы системы автоматического управления и регулирования.
Любая система автоматического управления (САУ) включает:[pic]
Структурная схема управления приведена на рис.:
Рис. 23.1. Функциональная схема системы автоматического управления и
обратной связью "выхода" и "входа". Современные САУ основаны на широком
применении в процессе управлении элементов вычислительной техники. Сбор
данных о состоянии технологического процесса наблюдение за его ходом
регулирование параметров технологического процесса с высокой скоростью
обработки информации возможно только с применением ЭВМ.
3. Датчики-преобразователи
Датчики-преобразователи являются одним из основных элементов
автоматической системы управления и контроля от которых зависит
чувствительность и точность работы системы.
Датчик устанавливается непосредственно в рабочей зоне технологического
процесса параметры которого необходимо контролировать и ими управлять.
Такими рабочими зонами могут быть трубопроводы баро и термокамеры котлы
топки контролируемые зоны перемещения изделий и т.п.
На чувствительный элемент Датчика воздействует внешний неэлектрический
параметр технологического процесса (давлениетемпература и пр.) с помощью
которого формируется будущая продукция. Если этот параметр выходит за
пределы допусков то продукция окажется бракованной. Поэтому Датчик является
контролирующим органом автоматической системы контроля и управления.
Кроме того Датчик с помощью исполнительного механизма возвращает
параметр технологического процесса в заданный допуск предотвращая выпуск
бракованной продукции. Все команды в автоматических системах представляют
собой электрические сигналы (изменение тока и напряжения). Причем закон
изменения электрического сигнала должен точно повторять изменение
неэлектрического параметра в технологическом процессе. Это значит что если
в технологическом процессе к примеру начинает расти давление то на
выходе Датчика появляется электрическое напряжение повышающееся точно
также как растет давление
Электрический сигнал с выхода Датчика анализируется в специальных
устройствах где происходит его сравнение с допуском и вырабатывается
сигнал ошибки " в соответствии с которым система самостоятельно принимает
решение о включении исполнительного механизма на уменьшение давления.
Исполнительный механизм работает до тех пор пока сигнал ошибки не станет
Электрический сигнал с датчика может быть преобразован в импульсный код
для дальнейшего использования в ЭВМ кроме того усиленный сигнал может быть
использован для визуального контроля за параметрами технологического
процесса со стороны оператора.
Занятие 24(2 часа) Аналоговые системы управления электроприводом
Рассмотрим работу системы автоматического управления на примере схемы
приведенной на рис.24.1.
В качестве технологического процесса возьмем процесс сгорания топлива в
камере сгорания авиационного двигателя при полете самолета с заданной
постоянной скоростью
Объектом управления является самолет исполнительным механизмом - камера
сгорания двигателя самолета регулятором - устройство подачи топлива в
форсунки двигателя. Остальные элементы входят в бортовую систему
При включении автопилота самолет должен продолжить полет на заданном
курсе с заданной скоростью. Рассматриваемая система обеспечивает полет
самолета с заданной постоянной скоростью. Но в полете на самолет
воздействует встречный боковой или попутный ветер изменяя скорость полета
самолета. Задача системы автоматического управления не допустить
изменения скорости самолета при внешнем воздействии ветра.
Допустим на самолет действует встречный ветер. В результате этого
воздействия скорость самолета начинает уменьшаться. Датчик -
преобразователь выдает электрический сигнал пропорциональный скорости
полета который подается на схему сравнения. Одновременно по другому каналу
на схему сравнения подается электрический сигнал соответствующий заданной
автопилоту скорости. В схеме сравнения производится анализ
двух поступающих сигналов и вырабатывается "сигнал ошибки " или иначе
сигнал рассогласования.
Сигнал ошибки имеет положительный знак. Он подается на регулятор подачи
топлива. Регулятор открывает клапан подачи топлива в форсунки двигателя.
Двигатель увеличивает тягу и самолет преодолевая встречное воздействие
ветра увеличивает скорость до заданной. По мере увеличения скорости
самолета сигнал ошибки уменьшается и регулятор призакрывает клапан тяги.
Таким образом система сама следит за скоростью самолета и поддерживает ее
в заданных пределах.
Иногда такие системы называют следящими.
Если на вход схемы сравнения подавать по каналу "НОРМА" программно
изменяющийся сигнал то система будет отрабатывать заданную программу
изменения параметра.
Основным условием правильной работы такой системы является строгое
соответствие соотношения между входным механическим воздействием на систему
и электрическим сигналом воздействующим на исполнительный механизм.
Электрический сигнал в системе управления должен изменяться по закону
изменения входного воздействия то есть аналогично. Системы и их элементы
работающие на таком принципе называются аналоговыми.
Допустим скорость самолета равна 900 кмч тогда датчик -преобразователь
выдает электрическое напряжение равное 9 В. Если задана скорость 1000 кмч
на канал "НОРМА" схемы сравнения будет подано напряжение 10 В а
напряжение рассогласования системы будет равно 10-9=1 В. Такой способ
представления параметров процесса называется аналоговым . Аналогичный
значит одинаковый Т.Е. каждому значению параметра соответствует свое
значение тока или напряжения в цепи.
На рисунке показано в виде графика изменение температуры в
технологическом процессе. Точно также (по такому закону) должен изменяться
и ток в аналоговой системе управления. Величина тока сравнивается с
программной величиной заложенной в память машины. Если есть
рассогласование (сигнал ошибки) то автоматическая система управления
своими исполнительными механизмами создает такую ситуацию при которой
сигнал ошибки стремиться к нулю.
Допустим что в системе управления произошел сбой. Например когда
температура в технологическом процессе стала понижаться величина тока в
результате сбоя системы резко возросла. Аналоговая система воспримет этот
скачек тока как повышение температуры технологического процесса и примет
меры к понижению температуры. Но на самом деле никакого повышения
температуры не было и такие действия аналоговой системы управления могут
привести к нарушению технологического процесса в целом и выпуску
бракованной продукции
Таким образом можно сделать вывод что аналоговые системы управления слабо
защищены от внешних электрических помех.
1. Дискретизация аналоговых сигналов
Анализ работы систем автоматического управления показывает что
система в процессе своей работы должна производить логические и
арифметические операции: сравнение величин сложение и вычитание
запоминание команд выдачу команды при определенных условиях и т.п.
Технологические процессы представляют собой изменение неэлектрических
величин: температуры давления скорости перемещения объектов угла
поворота времени действия параметра и т.п.
Для того чтобы производить математические операции с различными
неэлектрическими величинами их представляют в виде чисел. Но число - это
символ несущий определенную информацию но не имеющий физической сущности.
В системах автоматического управления все параметры и команды
преобразуются в последовательность электрических импульсов.
Аналоговый способ не нашел широкого применения т.к. даже незначительное
изменение напряжения в цепи приводило к большой погрешности в управлении.
Если представлять величину параметра технологического процесса как
определенное количество электрических импульсов точность работы системы
значительно повышается потому что для такой системы важна не величина
импульса напряжения а сам факт его наличия. Такой способ представления
информации о параметре называется цифровым.
Таким образом параметр необходимо преобразовать в последовательность
Для представления параметра в цифровом виде аналоговый электрический сигнал
разбивают на одинаковые временные промежутки и затем в каждый из
промежутков времени производят измерение параметра. Каждой амплитуде
тока будет соответствовать свое число которое переводят в соответствующее
количество импульсов.
Это количество импульсов запоминается в памяти системы. Устойчивость
цифровой системы значительно выше так как система регистрирует любой даже
искаженный импульс. Для системы важна не амплитуда импульса а сам факт его
Мы привыкли выражать числа сочетанием десяти цифр от нуля до девяти. Это
значит что для запоминания однозначного числа система должна иметь элемент
с десятью устойчивыми электрическими состояниями.
( десятичная система счисления ). Основание такой системы счисления равно
Но наиболее простыми с точки зрения технической реализации являются
так называемые двухпозиционные элементы способные находится в одном из
двух устойчивых состояний. Например: электромагнитное реле - эамкнуто-
разомкнуто; лампочка включена-выключена; полупроводниковый диод-проводит-не
проводит; транзисторный ключ открыт-закрыт; Такие элементы являются
надежными и простыми. В основе их работы лежит исключительно простой
принцип действия - " ДА " или " НЕТ " . Одно из этих устойчивых состояний
может представлять цифру " 0 " а другое цифру " 1 ".
По этой причине наибольшее распространение в ЭВМ и автоматических системах
получила двоичная система счисления. Основание этой системы равно 2 в ней
используются только две цифры 0 и 1.
Но при любой системе счисления параметр необходимо преобразовать в
последовательность импульсов. Прямоугольный импульс напряжения представляет
собой скачок напряжения который действует строго определенное время затем
исчезает на строго определенное время. Графическая форма прямоугольного
импульса приведена на рис.
Рис.. Параметры импульса.
Импульс характеризуется амплитудой А длительностью Тимп. и паузой между
2. Классификация цифровых средств управления используемых в ЭП:
Цифровые узлы и устройства по своему функциональному назначению делятся на:
элементы согласования;
временные устройства;
цифроаналоговые преобразователи;
устройства ввода — вывода данных;
Рассмотрим состав этих групп и реализацию отдельных наиболее употребимых
Вычислительные устройства. Эти устройства предназначены для выполнения
различных арифметических операций. Вычислительные операции выполняются в
цифровых узлах на основе двоичной системы счисления. К вычислительным
устройствам относятся счетчики сумматоры и компараторы (устройства
Логические цифровые узлы. В этих узлах осуществляются различные логические
операции над дискретными электрическими сигналами. В основе логических
цифровых узлов лежат логические схемы «И» «ИЛИ» « НЕ» и их комбинации.
К ним относятся распределители импульсов шифраторы дешифраторы и
Устройства памяти. Эти устройства предназначены для запоминания хранения и
выдачи информации. К ним относятся регистры матрицы-накопители и
запоминающие устройства (ЗУ): оперативные (ОЗУ) и постоянные (ПЗУ).
Временные устройства. К ним относятся генератор эталонной частоты служащий
для выработки тактовых импульсов частотой 100—500 кГц (I исполнение) или
—5 мГц (II исполнение) а также мультивибратор универсальный с частотой
выходного сигнала до 200 кГц.
Цифроаналоговые устройства. В их состав входят: преобразователь
код—напряжение (ПКН) преобразующий двоичный или двоично-десятичный код в
напряжение постоянного тока; преобразователи частоты напряжение (ПЧН) и
аналого-цифровые преобразователи осуществляющие преобразование частоты
следования импульсов в напряжение постоянного тока и обратное
Устройства согласования. Они обеспечивают согласование сигналов узлов и
устройств дискретного управления с релейно-контакторной аппаратурой
управления ЭП усиление выходных сигналов логических узлов и гальваническую
(потенциальную) развязку электрических цепей.
Кроме того в состав этих устройств входят вспомогательные узлы
ввода—вывода информации и блоки питания.
3. Логические элементы систем автоматического управления и
В системах автоматического управления информация подвергается не
только арифметической но и логической обработке. В основе работы
логических схем и устройств лежит специальный математический аппарат
называемый математической логикой в которой изучаются вопросы применения
математических методов для решения различных логических задач.
В алгебре логики интересуются не содержанием логического высказывания
а лишь утверждением истинно оно или ложно. Никакие другие признаки
высказывании в алгебре логики не рассматриваются.
Если высказывание истинно то говорят что его значение равно 1; если
высказывание ложно то его значение равно 0. Это приводит к точному
соответствию между логическими высказываниями и двоичными цифрами в
Устройства реализующие в системах управления решение логических задач
называются логическими элементами. Логический элемент представляет собой
электронную схему на входы которой поступают двоичные переменные а на
выходе образуется двоичный сигнал в соответствии с логической функцией
К числу основных логических элементов относятся элементы: " И " " ИЛИ "
Логическим элементом " И " называется элемент выход которого находится в
состоянии 1 только тогда когда все его входы находятся в состоянии 1.
Логическим элементом " ИЛИ "называется элемент выход которого принимает
состояние 1 если хотя бы один вход находится в состоянии 1
Логическим элементом "НЕ" называется элемент на выходе которого появляется
если на входе 0и наоборот.
Логический элемент " И
Логическим элементом " И " называется элемент ЭВМ электронная схема
которого выдает сигнал на выходе только при наличии сигналов на всех его
входах одновременно.
Структурная схема элемента "И" приведена на рисунке 10.
Рис.. Функциональная схема логического элемента "И".
Если хотя бы на одном входе сигнала нет то на выходе сигнала не будет. В
простейшем виде реализовать такое устройство можно при помощи нескольких
выключателей включенных последовательно. Каждая кнопка может
рассматриваться как вход а прикладываемое к ней усилие при включении- как
сигнал на входе. Только при нажатии одновременно всех кнопок на выходе цепи
появляется электрический сигнал.
Рассмотрим электронную (бесконтакную) схему логического элемента "И" на
полупроводниковых диодах. Принципиальная схема устройства приведена на
Рис.. Принципиальная схема логического элемента "И
Схема работает следующим образом:
Сопротивления резисторов R1R2R3 значительно меньше сопротивления
резистора R. При отсутствии положительного импульса хотя бы на одном из
входов схемы один из диодов будет открыт (его сопротивление
будет очень малым.) Падение напряжения на диоде будет очень малым а так
как диоды включены параллельно выходным клеммам схемы то и на них также
практически не будет импульса напряжения. Если на все входы схемы будут
поданы положительные импульсы то диоды будут заперты (их сопротивление
Падение напряжения на диодах будет большим. Этот импульс напряжения будет
подан на выход схемы
Логический элемент " ИЛИ
Логический элемент " ИЛИ " имеет несколько входов и один выход. (см.рис..)
Сигнал на выходе этого элемента появляется тогда когда хотя бы на одном
входе будет положительный импульс. Если сигнала нет ни на одном из входов
сигнала на выходе не будет. Такое устройство можно смонтировать с помощью
нескольких кнопочных выключателей соединенных параллельно.
Если хотя бы одну из кнопок нажать то на выходе появится импульс
Рис.. Функциональная схема логического элемента "ИЛИ".
Рис.. Принципиальная схема логического элемента "ИЛИ
Схема электронного (бесконтактного) элемента "ИЛИ" приведена на рис. 13.
При подаче положительного импульса напряжения на любой из входов импульс
свободно проходит через диод включенный в прямом направлении и выделяется
на выходном резисторе R.
Логический элемент " НЕ
Электронное устройство логического отрицания " НЕ " имеет только один
вход и один выход. (см.рис.) При наличии сигнала на входе на выходе сигнала
нет. И наоборот если на входе сигнала нет на выходе он появляется.
Рис.23.11. Функциональная схема логического элемента "НЕ
Элемент " НЕ " может быть реализован с помощью кнопочного выключателя
включенного параллельно выходным зажимам. При замыкании контактов кнопки
(поступление на вход механического импульса)
выходные зажимы будут замкнуты накоротко и напряжения между ними не будет.
И наоборот если не нажимать кнопку то напряжение входного сигнала будет
Электронная схема логического элемента "НЕ" реализуется с помощью
Принципиальная схема элемента "НЕ"приведена на рис..
Рис.23.12. Принципиальная схема элемента "НЕ»
Полупроводниковый триод типа n - p – n при подаче положительного напряжения
на "БАЗУ" триода отпирается ( его сопротивление становится очень малым)
и выходные зажимы схемы закорачиваются через переход "КОЛЛЕКТОР - ЭМИТТЕР
транзистора который в этот момент имеет малое сопротивление .Если
положительный импульс с "БАЗЫ " снять то транзистор закрывается.
Сопротивление перехода "КОЛЛЕКТОР -БАЗА" становится большим и на нем
выделяется импульс напряжения. Таким образом наличие одновременно на входе
и выходе положительного импульса исключается. Это и есть основное свойство
логического элемента "НЕ".
Это один из наиболее распространенных элементов цифровых устройств
управления обладающий двумя устойчивыми состояниями и способный скачком
переходить из одного состояния в другое под воздействием внешнего
управляющего сигнала. С использованием триггеров строятся различные
логические и вычислительные узлы а также генерирующие устройства и памяти.
Триггер состоит из двух логических элементов ИЛИ — НЕ (рис. а) и работает
При подаче входного сигнала Х1 = 1 и отсутствии сигнала Х2 = 0 выход
верхнего элемента устанавливается в состояние У=0 а нижнего основного—в
состояние У = 1. (Отметим что черта над переменной обозначает ее
противоположное состояние). Это состояние схемы сохранится при снятии
При подаче теперь сигнала Х2 = 1 триггер перейдет в другое устойчивое
состояние в котором У=0 а У = 1.
Занятие 26(2 часа) Аналого-цифровой преобразователь
Аналого-цифровой преобразователь — устройство преобразующее входной
аналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал). Обратное
преобразование осуществляется при помощи ЦАП (цифро-аналогового
Формально входной величиной АЦП может быть любая физическая величина –
напряжение ток сопротивление емкость частота следования импульсов угол
поворота вала и т.п.
Преобразование аналогового сигнала происходит в определенные моменты
времени которые называются точками отсчета. Количество отсчетов за единицу
времени определяет частоту дискретизации (преобразования) которая в свою
очередь определяется быстродействием и условиями использования АЦП.
Интервал времени между отсчетами Тотс и частота дискретизации fпр связаны
В измерительной технике для преобразования медленно меняющихся
процессов частота преобразования может быть установлена небольшой - единицы
Герц и менее. В устройствах где требуется преобразовывать сигналы в
масштабе реального времени частота преобразования выбирается из условия
достижения максимальной точности восстановления цифрового сигнала в
2.Принцип работы аналогово-цифрового преобразователя
Рассмотрим работу устройства преобразующее аналоговый сигнал в
последовательность импульсов число которых пропорционально амплитуде
входного сигнала. Структурная схема устройства приведена на рис 26.1..
Рис.26.1. Аналогово-цифровой преобразователь
Д - датчик преобразующий входной параметр в электрическое напряжение
определенной величины.
ГПН - генератор пилообразного напряжения
ГИ - генератор прямоугольных импульсов
Сх.СП - схема совпадения.
Сч. им. - счетчик импульсов
Работу устройства можно иллюстрировать графиком приведенным на рис.26.2.
Рис..26.2. График работы аналогово-цифрового преобразователя
Работа схемы заключается в следующем: схема совпадения имеет три входа и
один выход На первый вход подается сигнал с датчика представляющий в
данный момент постоянное напряжение определенной амплитуды. На второй вход
подается пилообразное напряжение представляющее собой линейно нарастающее
напряжение. На третий вход подается непрерывная последовательность
прямоугольных импульсов с генератора прямоугольных импульсов.
В схеме сравнения происходит следующий процесс: как только с датчика
поступает сигнал схема совпадения пропускает прямоугольные импульсы с ГИ на
счетчик импульсов . Это прохождение импульсов происходит до тех пор пока
линейно нарастающее напряжение с ГПН не сравняется с амплитудой напряжения
с датчика ( точка совпадения на графике) В момент совпадения двух
напряжений по амплитуде схема совпадения закрывает свой выход. Таким
образом количество импульсов записанное в счетчике пропорционально
величине сигнала с датчика и соответственно величине параметра
технологического процесса. Теперь эту информацию можно обрабатывать
математически т.к. она представляет собой число.
Занятие 27(2 часа) Микропроцессорные средства управления электропривода
Микропроцессором (МП) называется программно-управляемое устройство
осуществляющее процесс обработки цифровой информации и управления им и
построенное на одной или нескольких больших интегральных микросхемах (БИС).
Микропроцессор является элементом управления с гибким алгоритмом
работы который определяется закладываемой в его память программой и может
2. Структурная схема микропроцессора.
В эту схему (рис. а) входят арифметико-логическое устройство АЛУ
устройство управления УУ и регистровое запоминающее устройство РЗУ. Эти три
основные части МП соединены тремя линиями связи—шинами данных ШД адресов
Рис.27.1. Структурная схема микропроцессора.
Арифметико-логическое устройство предназначено для выполнения
арифметических и логических операций над данными в виде двоичных чисел.
Данные с которыми производятся эти операции называются операндами. Обычно
в операции участвуют два операнда один из которых находится в специальном
регистре—аккумуляторе А а другой—в регистрах РЗУ или памяти МП. Иногда АЛУ
называют операционной частью МП.
Регистровое запоминающее устройство содержит несколько регистров общего
назначения (РОН) а также регистров специального назначения в частности
счетчик команд СК. Иногда РЗУ называют внутренней памятью МП.
Управляющее устройство предназначено для выработки сигналов управления
обеспечивающих работу блоков МП. В состав УУ входит регистр команд РК в
котором фиксируется выполняемая в данный момент команда.
Последовательность команд обеспечивающих реализацию заданного
алгоритма обработки информации образует программу. Отметим важную
особенность работы МП состоящую в том что команды программы выполняются в
пошаговом режиме строго в записанной последовательности.
Каждая команда программы содержит информацию о том что нужно делать с
какими операндами и по какому адресу поместить результат операции. Для
этого команда имеет определенную структуру. Первая часть команды содержит
код операции КОП т. е. информацию о характере выполнения операции над
операндами (например сложение логическое сравнение и т. д.). Вторая часть
команды—адресная—содержит адреса расположения операндов с которыми
производится данная операция и адрес регистра или ячейки памяти куда
должен быть помещен результат.
Программа (совокупность команд) МП может быть записана несколькими
способами. Первый из них предусматривает запись команд непосредственно в
виде двоичных чисел т. е. в виде так называемого машинного кода
«понятного» для данного МП. Такой способ составления программ в большинстве
случаев оказывается малоудобным и требует больших затрат времени особенно
при создании больших программ.
Более удобным является использование языков программирования.
3. Микропроцессорная система.
Совокупность МП и указанных устройств образует микропроцессорную
систему (МПС) структурная схема которой приведена на рис..
В состав МПС наряду с МП в общем случае входят устройства памяти
оперативной ОЗУ и постоянной ПЗУ; интерфейсное устройство ИУ; устройства
сопряжения УС с внешними объектами; внешние запоминающие устройства ВЗУ;
устройства ввода— вывода информации УВВ; общая шина ОШ включающая в себя
Кроме того на схеме обозначено: СЧЭП—силовая часть ЭП (преобразователь +
двигатель + механическая передача).
Рис.27.2. Структурная схема микропроцессорной системы
Рассмотрим кратко назначение каждого из устройств МПС.
Память ОЗУ и ПЗУ служит для размещения подлежащих обработке данных
программы в соответствии с которой эта обработка должна вестись и
результатов обработки. Для расширения возможностей МПС кроме ОЗУ и ПЗУ
могут использоваться ВЗУ к числу которых относятся накопители информации
на гибких магнитных дисках магнитной ленте кассетные накопители
Устройства ввода — вывода информации. УВВ предназначено для обеспечения
взаимодействия МПС и человека в удобной для него форме. К устройствам ввода
— вывода относятся например клавиатура пульта управления МПС печатающая
машинка (принтер) графопостроители устройства визуального представления
информации (дисплеи) и т. д.
Устройства сопряжения УС обеспечивают связь МПС с различными внешними
(периферийными) устройствами. Они могут иметь самые разнообразные схемные и
элементные реализации.
Интерфейс устройств ИУ—это совокупность электронных схем шин и алгоритмов
(программ) обеспечивающая управление передачей информации между МП
памятью и внешними устройствами к которым относятся УВВ ВЗУ и Д. Говоря
кратко ИУ обеспечивает требуемое взаимодействие МПС с указанными внешними
устройствами при изменении режима ее работы. Типичным примером является
переход от выполнения одной программы к выполнению другой при поступлении
от какого-либо внешнего устройства сигнала управления. Такой переход
получил название прерывания. После завершения прерывающей программы ИУ
обеспечивает возврат МПС. к работе по прерванной программе.

1.4 Выбор типов силовых пунктов.doc

1.4 Уточнение расчетной нагрузки цеховой силовой сети после распределения
компенсирующих устройств в сети. Выбор типов силовых пунктов шинопроводов
марок и сечений проводников на всех участках сети.
4.1 Расчетные нагрузки
Чтобы выбрать сечение проводника необходимо знать токовую расчетную
максимальную нагрузку участка.
Для проектируемой силовой сети цеха рассчитываются токовые нагрузки
магистрального шинопровода (если он предусмотрен в схеме) всех
распределительных шинопроводов питающих кабельных линий ответвлений к
электроприемникам и конденсаторным установкам.
Если компенсирующее устройство подключено к шинам цеховой подстанции то
расчетными будут значения токовых нагрузок рассчитанные в п. 1.2.3
Если компенсирующее устройство подключено к магистральному шинопроводу
то расчетная нагрузка должна быть подсчитана следующим образом:
[pic]-мощность конденсаторной установки квар.
Расчетный максимальный ток шинопровода:
Расчетный максимальный ток конденсаторной установки:
где К=13- коэффициент учитывающий что аппараты и токоведущие части
в цепи конденсаторной установки должны допускать длительное прохождение
тока составляющего 130% номинального тока батареи.(((
4.2 Определение сечения проводников
Проводники любого нагначения должны удовлетворять требованиям в отношении
предельно допустимого нагрева с учетом не только нормальных но и
послеаварийных режимов. Выбор сечения производится по условиям допустимого
Условие выбора сечения по допустимому нагреву:
где [pic]-длительно допустимый ток на проводник данного сечения при
заданных условиях прокладки и заданной температуре окружающей среды А;
В общем случае [pic] (((
где [pic]-значение допустимого тока на проводник при
нормированных условиях прокладки и температуре окружающей среды А;(((
К[pic]-поправочный коэффициент на фактическую температуру
окружающей среды;(((
К[pic]-поправочный коэффициент учитывающий условия
Выбор распределительных пунктов
В курсовом проекте могут быть выбраны распределительные пункты ПР8501
ПР-22 ПР-24 и другие.
В данном вопросе следует указать номер схемы шкафа перечислить
аппараты которыми он укомплектован. Результаты выбора оформляют в виде
Таблица Технические данные распределительного пункта(((.
Шкаф Номиналь-Количество выключателей Исполнение по способу
серии ный ток установки и степени защиты
Однополюсных Трехполюсных НавесноеНапольноеУтопленное

2.3 Выбор питающей линии.doc

2.3 Выбор питающей линии
В большинстве случаев цеховые трансформаторные подстанции напряжением
04 кВ получают питание по кабельным линиям которые значительно
надежнее и безопаснее в эксплуатации чем воздушные линии.
Наиболее простой и дешевой является прокладка кабелей в земляных
траншеях такой способ прокладки можно принять и в курсовом проекте.
Количество кабелей зависит от категории цеха по степени надежности
электроснабжения и числа кабелей(((.
Если проектируемый цех отнесен к 3 категории и в расчетах выбран
для питания нагрузки один силовой трансформатор то должна быть
выбрана одна кабельная линия состоящая из одиночного кабеля
определенного сечения.
Сечение кабеля напряжением 10 кВ выбирается в соответствии с
экономическим сечением (((.
[pic]-экономическая плотность тока А[pic](((.
Рассчитанное значение сечения округляется до ближайшего стандартного
Выбранное сечение кабеля проверяется по условию допустимого нагрева
[pic] -расчетный ток линии А.
Если проектируемый цех отнесен ко 2 категории и в расчетах выбран
один трансформатор то допускается питание по одной кабельное
линии но расщепленной не менее чем на два кабеля (((.
В этом случае экономически целесообразное сечение каждого из двух кабелей
определяется по формуле:
Выбранное сечение кабеля проверяется по условиям нагрева:
в нормальном режиме ( в работе оба кабеля трансформатор
нагружен на номинальную мощность)
где 2- количество кабелей в линии;
[pic]-длительно допустимый ток одного кабеля принятого
[pic] -поправочный коэффициент на число работающих
кабелей лежащих рядом в земле
в послеаварийном режиме ( в работе находится один из двух
кабелей трансформатор работает с перегрузкой на 30 %)
где К- учитывает возможность перегрузки кабеля.
[pic] А -максимальный ток послеаварийного режима. (((
Если проектируемый цех отнесен к 1 или 2 категории в расчетах
выбраны два трансформатора то питание каждого из них должно
осуществляться одиночной кабельной линией
Выбор сечения каждого из кабелей производится по формуле:
значение [pic] может быть принято равным [pic]
Проверка по условию допустимого нагрева производится для двух режимов:
нормального (в работе находятся два трансформатора питание
послеаварийного ( в работе находится один из двух
трансформаторов нагрузка трансформатора составляет 13[pic]
для комплектных подстанций((( )

Методическое указания к КП и ДП (титульник).docx

Министерство образования и науки Челябинской области
Государственное бюджетное образовательное учреждение
среднегопрофессионального образования
(среднее специальное учебное заведение)
«Челябинский энергетический колледж имени С.М. Кирова»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО КУРСОВОМУ И ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ
Учебная дисциплина:Электроснабжение отрасли
Для специальности (ей): (шифр) 140613
Одобрено цикловой комиссией
Электро-сварочных дисциплин
Составитель: Акмурзина С.А.
TOC o "1-3" h z u Аннотация PAGEREF _Toc348276564 h 4
Введение PAGEREF _Toc348276565 h 5
Организация и порядок проведения курсового и дипломного проектирования по дисциплине «Электроснабжение отрасли» PAGEREF _Toc348276566 h 7
Примерный перечень тем курсовых проектов PAGEREF _Toc348276567 h 8
Комплект методических указаний по проведению курсового и дипломного проектирования PAGEREF _Toc348276569 h 9
Структура отчетной работы PAGEREF _Toc348276570 h 10
Критерии оценки выполнения курсового проекта PAGEREF _Toc348276571 h 11
ЛИТЕРАТУРА PAGEREF _Toc348276572 h 12
Методическое пособие содержит методические указания по выполнению курсового и дипломного проектирования по дисциплине «Электроснабжение отрасли». Методическое пособие выполнено в соответствии с методическими указаниями по структуре содержанию и оформлению учебно-методических текстовых документов разработанными методическим советом Челябинского энергетического колледжа имени С.М. Кирова.
В пособии рассмотрены вопросы проектирования внутризаводского и цехового электроснабжения компенсации реактивной мощности в сетях общего назначения расчетов токов короткого замыкания заземляющих устройств и выбора основного электрооборудования. Пособие содержит некоторые справочные данные необходимые для расчетов.
Методическое пособие предназначено для студентов обучающихся по специальности 140613 « Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования»
Учебное пособие написано в соответствии с программой дисциплины «Электроснабжение отрасли» для специальности 140613 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования». Пособие содержит краткие теоретические сведения методические указания порядок выполнения курсового и дипломного проектирования.
При работе над пособием автор ориентировался на учебники Е.А. Конюховой «Электроснабжение объектов» Б.Ю. Липкина «Электроснабжение промышленных предприятий и установок» Л.Л. Коноваловой Л.Д. Рожковой «Электроснабжение промышленных предприятий и установок» и другую справочную и нормативную литературу.
В настоящем пособии изложены сведения дополняющие материал учебника основные требования нормативно-технической документации. Приведены необходимые формулы и справочные данные для расчетов.
Пособие рассчитано на самостоятельную домашнюю работу учащихся при выполнении курсового и дипломного проектирования.
Курсовой и дипломный проект по электроснабжению отрасли состоит из двух частей:
расчетно-пояснительная записка;
графический материал.
Объем расчетно-пояснительной записки курсового проекта составляет 40-50 страниц.
В курсовом проекте рассматриваются следующие вопросы:
Внутрицеховая силовая сеть.
Цеховая трансформаторная подстанция.
Расчет заземляющего устройства.
Количество и содержание графического материала курсового проекта определяется руководителем проекта и составляет 2-3 листа.
Объем расчетно-пояснительной записки дипломного проекта составляет 90-100 страниц.
В дипломном проекте могут быть рассмотрены следующие вопросы:
Расчет электрических нагрузок одного или нескольких цехов.
Расчет электрического освещения одного или нескольких цехов.
Расчет заземляющего устройства одного из элементов системы электроснабжения.
Экономические расчеты (по заданию консультанта).
Раздел по технике безопасности противопожарных мероприятиях экологичности проекта.
Спецвопрос для углубленной проработки - по указанию руководителя проекта.
Количество и содержание графического материала дипломного проекта определяется руководителем проекта и составляет 4-6 листов.
Организация и порядок проведения курсового и дипломного проектирования по дисциплине «Электроснабжение отрасли»
В процессе выполнения курсового и дипломного проектирования по дисциплине «Электроснабжение отрасли» студент приобретает практические навыки проектирования внутреннего электроснабжения промышленных предприятий выбора числа и мощности цеховых трансформаторов проектирования схемы распределительной сети выбора электрических аппаратов для защиты основного электрооборудования проведения расчетов токов короткого замыкания заземляющего контура подстанций.
Эти навыки необходимы в работе на производстве.
Для своевременного и осмысленного выполнения курсового и дипломного проектирования студенты должны быть подготовлены они должны проработать теоретический материал по всем разделам и темам дома.
Примерный перечень тем курсовых проектов
Электроснабжение и электрооборудование ремонтно-механического цеха.
Электроснабжение и электрооборудование участка кузнечно- прессового цеха.
Электроснабжение и электрооборудование электромеханического цеха.
Электроснабжение и электрооборудование автоматизированного цеха.
Электроснабжение и электрооборудование механического цеха тяжелого машиностроения.
Электроснабжение и электрооборудование цеха обработки корпусных деталей.
Электроснабжение и электрооборудование механического цеха серийного производства.
Электроснабжение и электрооборудование насосной станции.
Электроснабжение и электрооборудование учебных мастерских.
Электроснабжение и электрооборудование цеха механической обработки деталей.
Электроснабжение и электрооборудование инструментального цеха.
Электроснабжение и электрооборудование механического цеха.
Электроснабжение и электрооборудование цеха металлоизделий.
Электроснабжение и электрооборудование участка механосборочного цеха.
Электроснабжение и электрооборудование цеха металлорежущих станков.
Электроснабжение и электрооборудование сварочного участка цеха.
Электроснабжение и электрооборудование прессового участка цеха.
Электроснабжение и электрооборудование участка токарного цеха.
Электроснабжение и электрооборудование строительной площадки жилого дома.
Электроснабжение и электрооборудование узловой распределительной подстанции.
Электроснабжение и электрооборудование комплекса томатного сока.
Электроснабжение и электрооборудование гранитной мастерской.
Электроснабжение и электрооборудование деревообрабатывающего цеха.
Электроснабжение и электрооборудование шлифовального цеха.
Электроснабжение и электрооборудование комплекса овощных закусочных консервов.
Электроснабжение и электрооборудование светонепроницаемой теплицы.
Комплект методических указаний по проведению курсового и дипломного проектирования
1 Выбор типа конструктивного выполнения и схемы цеховой электрической сети
2 Определение расчетных нагрузок
3 Решение вопроса о компенсации реактивной мощности. Уточнение расчетной нагрузки подстанции цеха с учетом компенсации. Выбор числа и мощности трансформаторной цеховой подстанции
4 Уточнение расчетной нагрузки цеховой силовой сети после распределения компенсирующих устройств в сети. Выбор типов силовых пунктов шинопроводов марок и сечений проводников на всех участках сети
5 Выбор защитной аппаратуры в цеховой электрической сети
6 Проверка цеховой сети на потерю напряжения
1 Выбор компоновки цеховой подстанции места ее расположения и схемы коммутации
2 Выбор электрооборудования цеховой подстанции
3 Выбор питающей линии
4 Расчет токов короткого замыкания
5 Проверка оборудования цеховой подстанции на стойкость к токам к.з.
Расчет заземляющего устройства
Структура отчетной работы
Отчетная работа должна содержать:
-задание и исходные данные
-пояснительная записка
-перечень литературы
-заключение руководителя.
Критерии оценки выполнения отчетных работ
Неудовлетворительно
Отношения к работе уровень ЗУН уровень самостоятель
Наблюдения руководителя проверка результатов работы.
Работа выполнена самостоятельно в срок технически грамотно оформлена аккуратно с соблюдением требований ЕСКД. Без дополнительных пояснений использует знания полученные при изучении смежных дисциплин.
Работа выполнена самостоятельно в срок но в ней есть (1-2) незначительные ошибки не искажающие суть расчетов. Отклонения от ЕСКД незначительные
Работа выполнена с постоянной помощью преподавателя в срок но в ней есть (2-3) ошибки не искажающие суть расчетов. В работе есть отклонения от ГОСТов выполнение не аккуратное
Работа не выполнена в срок студент демонстрирует полное безразличие к выполняемой работе требует постоянного внимания для выполнения работы. Работ содержит ошибки имеющие принципиальное значение.
Уровень общей профессио-
Студент отвечает технически грамотно четко уверенно умеет обосновать принятые решения
Студент отвечает технически грамотно но не всегда уверенно и четко может обосновать отдельные принятые решения только после наводящих вопросов.
Студент отвечает не достаточно грамотно но по сути верно. Может обосновать принятые решения только с помощью наводящих вопросов.
Студент показывает незнание материала не может обосновать принятые решение и с помощью наводящих вопросов не владеет профессиональной терминологией.
Критерии оценки выполнения курсового проекта
(неудовлетворительно)
Отношение к работе уровень ЗУН уровень самостоятельности студента в процессе выполнения курсового проекта
Работа не выполнена в срок студент демонстрирует полное безразличие к выполняемой работе требует постоянного внимания для выполнения работы. Работа содержит ошибки имеющие принципиальное значение.
Технически грамотное четкое и уверенное пояснение всех этапов расчетов обоснование принятых вариантов решений свободное владение специальной терминологией умение обобщать и делать выводы по результатам расчетов.
Технически грамотное и уверенное пояснение всех этапов расчетов обоснование принятых вариантов решений владение специальной терминологией умение обобщать и делать выводы по результатам расчетов в которых могут быть отдельные неискажающие суть содержания неточности.
Не достаточное четкое и уверенное пояснение всех этапов расчетов обоснование принятых вариантов решений допускается 1-2 ошибки которые студент в состоянии самостоятельно исправить затруднение при формулировке выводов.
Изложение материала не полное бессистемное. Ошибки студент не может исправить даже при наводящий вопросах. Не умение делать выводы по результатам расчетов.
Студент отвечает технически грамотно но не всегда уверенно и четко не всегда может обосновать принятые решения.
Студент отвечает не достаточно грамотно но по сути верно. Может обосновать принятые решения только с помощью наводящих вопросов
Е.А. Конюхова.Электроснабжение объектов -М.: Мастерство Высшая школа 2001.
Б.Ю. Липкин. Электроснабжение промышленных предприятий и установок -М.: Высшая школа 1990.
Л.Л. Коновалова Л.Д. Рожкова. Электроснабжение промышленных предприятий и установок -М.: Энергоатомиздат 1989
Правила устройства электроустановок..-М.: Энергоатомиздат 1998.
А.А. Ермилов Основы электроснабжения промышленных предприятий.-М.: Энергоатомиздат 1983.
Б.Н.Неклепаев Электрическая часть станций.-М.: Энергия 1986.
Справочник по проектированию электроснабжения. Электроустановки промышленных предприятий Под ред. В.И. Круповича Ю.Г.Барыбина М.Л. Самовера.-М.:Энергия1980.
Справочник по проектированию электрических сетей и оборудования Под ред. В.И. Круповича и др. 3-е изд.- М.: Энергия 1981.
Б.А.Князевский Б.Ю. Липкин. Электроснабжение промышленных предприятий.-
-М.: Высшая школа 1986.
А.А. Федотов Справочник по электроснабжению и электрооборудованию. Т.1 и 2.-М.: Энергоатомиздат 1990.
А.А.Федотов Л.Е.Старкова. учебное пособие для курсового и дипломного проектирования. М.: Энергоатомиздат 1992.

1.2.2 Определение расчетных нагрузок.doc

1.2.2 Определение расчетных нагрузок ЭП напряжением до 1 кВ
Расчет выполняется по форме Ф636-92 (((
Расчет электрических нагрузок ЭП напряжением до 1 кВ производится для
каждого узла питания (распределительного пункта шкафа шинопровода
цеховой трансформаторной подстанции) а также по цеху корпусу в целом.
Исходные данные для расчета (графы 1-4) заполняются на основании
полученных от технологов таблиц-заданий на проектирование
электрической части. Графы 5 6 заполняются согласно справочным
материалам в которых приведены значения коэффициентов использования и
реактивной мощности индивидуальных ЭП.
все ЭП группируются по характерным категориям с одинаковыми Ки и
tg(. В каждой строке указывают ЭП одинаковой мощности
при наличии в справочных материалах интервальных значений Ки
следует для расчета принимать наибольшее значение.
В графах 7 и 8 соответственно записываются построчно величины Ки*Рн и
Ки*Рн*tg(.В итоговой строке определяются суммы этих величин:
((и*Рн ((и*Рн*tg(. (((
Определяется групповой коэффициент использования для данного узла питания:
Для последующего определения Пэ в графе 9 построчно определяются для каждой
характерной группы ЭП одинаковой мощности величины [pic] и в итоговой
строке-их суммарное значение [pic]. При определении Пэ по упрощенной
формуле графа 9 не заполняется.
Определяется эффективное число электроприемников Пэ следующим образом:
Как правило Пэ для итоговой строки определяется по выражению:
[pic]При значительном числе ЭП (магистральные шинопроводы шины
цеховых трансформаторных подстанций в целом по цеху корпусу
предприятию) Пэ может определяться по упрощенной формуле:
Найденное по указанным выражениям значение Пэ округляется до
ближайшего меньшего целого числа. При Пэ(4 рекомендуется
пользоваться номограммой( (.
В зависимости от средневзвешенного (группового) коэффициента использования
и эффективного числа электроприемников определяется коэффициент расчетной
Расчетная активная мощность подключенных к узлу питания ЭП напряжением до !
кВ (графа 12) определяется по выражению :
Расчетная реактивная мощность (графа 13) определяется следующим образом:
o Для питающих сетей напряжением до 1 кВ в зависимости от Пэ:
при Пэ(10 Q=11((и*Рн*tg( (6(
при Пэ(10 Q=(Ки*Рн*tg(. (7(
o Для магистральных шинопроводов и на шинах цеховых
трансформаторных подстанций а также при определении
реактивной мощности в целом по цеху корпусу предприятию
Qр=Кр*(Ки*Рн*tg( (8(
К расчетной активной и реактивной мощности силовых ЭП напряжением до 1 кВ
должны быть при необходимости добавлены осветительные нагрузки Рр.о. и
Значение токовой расчетной нагрузки по которой выбирается сечение линии по
допустимому нагреву определяется по выражению
[pic]- полная расчетная мощность кВА (графа 14). (10(

Титульный.doc

Министерство образования и науки Челябинской области
Государственное бюджетное образовательное учреждение
среднего профессионального образования
(среднее специальное учебное заведение)
«Челябинский энергетический колледж им. С.М. Кирова»
Электроснабжение и электрооборудование
цеха металлорежущих станков
Пояснительная записка к курсовому проекту
КП 140613.8-10.015.000.ПЗ

2.6 Расчет однофазного к.з..doc

2.6 Расчет однофазного короткого замыкания в сети. Проверка надежности
срабатывания защитной аппаратуры
Величина тока однофазного короткого замыкания
где Uф-фазное напряжение сетиВ;
Zт3-полное сопротивление обмотки трансформатора току однофазного
замыкания на корпус Ом;
Zц-полное сопротивление цепи «фаза-нуль» линии до наиболее удаленной точки
Rц Хц-активное и индуктивное сопротивление фазного и нулевого проводов
В сетях напряжением до 1 кВ для успешного срабатывания защитных
аппаратов необходимо обеспечить протекание в цепи однофазного замыкания
достаточного по величине тока.
где К-кратность тока однофазного замыкания к току уставки автомата или
номинальному току предохранителя.
Значения коэффициента к регламентируются и приводятся в таблице 1
Вид защитного аппаратаКратность К тока замыкания в помещениях
с нормальной средой со взрывоопасной средой
Предохранители 3Iн 4Iн
Автоматические 3Iн 6Iн
Автоматические 14Iн при Iн(100 А 14Iн при Iн(100 А
выключатели с 125Iн при Iн(100 А 125Iн при Iн(100 А

1.2.3 Определение расчетной нагрузки освещения.doc

1.2.3 Определение расчетной нагрузки освещения цеха
Определение расчетной осветительной нагрузки цеха производится методом
удельной мощности с учетом коэффициента спроса [pic].
Установленная мощность электроприемников освещения
где [pic]удельная норма установленной мощности осветительных приемников
F- площадь цеха м[pic].
Расчетная активная нагрузка освещения
где [pic]-коэффициент спроса осветительных нагрузок.(((
Расчетная реактивная нагрузка освещения
где tg([pic]=0?329 c учетом компенсации реактивной мощности в
осветительных сетях (в ПРА) с люминесцентными лампами.(((
tg([pic]=173 без учета компенсации реактивной мощности в
осветительных сетях с лампами ДРЛ.(((
2.3 Определение расчетной нагрузки участков силовой сети
(шинопроводов силовых распределительных пунктов ответвлений к
Определение расчетных нагрузок отдельных участков цеха (шинопроводов
распределительных пунктов) производится аналогично расчетам в п.1.2.1.
Расчеты следует свести в таблицу (форма Ф636-92).
При наличии силовых распределительных пунктов в цехе следует привести
подробный расчет нагрузки для одного из них в тексте остальные расчеты
представить в виде таблицы.
В данном разделе следует привести 2-3 примера расчетов нагрузки
ответвлений к электроприемникам цеха (от шинопровода до станка от силового
распределительного пункта до станка и т.п.):
при этом для одного электродвигателя расчетный ток
для группы из двух или трех двигателей
для группы электродвигателей состоящей более чем из трех
двигателей но при n[pic]
где [pic]-коэффициент загрузки электродвигателя
Кроме расчетных значений токов нагрузки определяются значения пиковых
Пиковые токи определяются по выражениям:
для линий питающих один приемник
для линий питающих два или три приемника
где [pic]-пусковой ток того двигателя который дает наибольшее приращение
для линии питающей более трех приемников пользуются для
определения пикового тока соотношением
где [pic]-номинальный ток того электроприемника для которого берем
Полученные значения заносятся в таблицу.

1.3 Компенсация реактивной мощности.doc

1.3 Решение вопроса о компенсации реактивной мощности. Уточнение расчетной
нагрузки подстанции цеха с учетом компенсации. Выбор числа и мощности
трансформаторной цеховой подстанции
Решение вопросов данного раздела ведется в соответствии с «Указаниями по
проектированию компенсации реактивной мощности в электрических сетях
промышленных предприятий»- ( (.
Компенсация реактивной мощности имеет большое народнохозяйственное
значение относится к числу основных мероприятий по экономии
Специальные компенсирующие устройства в электрических установках
промышленных предприятий служат для повышения коэффициента мощности.
3.1 Определение мощности батарей конденсаторов в сетях напряжением до
Суммарная расчетная мощность батарей конденсаторов напряжением до 1000 В
(НБК) определяется двумя последовательными расчетными этапами по минимуму
Выбор экономически оптимального числа трансформаторов цеховых
трансформаторных подстанций.
Определение дополнительной мощности НБК в целях оптимального
снижения потерь в трансформаторах и в сети напряжением 10 кВ
предприятия питающей эти трансформаторы.
Суммарная расчетная мощность НБК равна:
где [pic]и [pic]-суммарные мощности батарей определенные на двух
указанных этапах расчета.
Суммарная мощность [pic]распределяется между отдельными трансформаторами
пропорционально их реактивным нагрузкам.
3.1.1 Определение мощности батарей конденсаторов по условиям выбора
оптимального числа трансформаторов
При малом числе трансформаторов (N[pic]3) определяется мощность их
исходя из наибольшей активной нагрузки согласно условия:
[pic] ((([pic][pic][pic]
Число трансформаторов необходимое для питания наибольшей активной
нагрузки определяется по формуле:
где Р[pic]-наибольшая суммарная расчетная активная нагрузка
трансформаторов кВт;
[pic]-добавка до ближайшего целого числа.
Экономически оптимальное число трансформаторов при N[pic]принимается
При выполнении расчетов следует учитывать требования (((:
для трансформаторов цеховых подстанций следует как правило принимать
следующие коэффициенты загрузки:
для цехов с преобладающей нагрузкой 1 категории при
двухтрансформаторных подстанциях-
для цехов с преобладающей нагрузкой 2 категории при
двухтрансформаторных подстанциях с взаимным резервированием
возможности использования централизованного резерва
трансформаторов и для цехов 3 категории-(0.9-095).
По принятому количеству трансформаторов и их мощности определяют
наибольшую реактивную мощность которую целесообразно передать через
трансформаторы в сеть напряжением до 1000 В
Суммарная мощность НБК для данной группы трансформаторов
где [pic]суммарная (наибольшая) расчетная реактивная нагрузка квар.
Если окажется что [pic]( 0 то по первому этапу расчета установка НБК не
требуется и [pic] принимается равной нулю.
Определение дополнительной мощности [pic]
Дополнительная суммарная мощность НБК для данной группы трансформаторов
где [pic]-расчетный коэффициент определяемый в зависимости от показателей
К1 К2 и схемы питания цеховой подстанции (((.
Если окажется что [pic]( 0 то для данной группы трансформаторов
реактивная мощность [pic]принимается равной нулю.
По суммарной мощности
подбирается число и стандартная мощность единичной комплектной
конденсаторной установки. Полученная величина мощности НБК округляется до
ближайшей стандартной мощности комплектных конденсаторных батарей.
Если распределительная сеть выполнена только кабельными линиями ККУ
любой мощности рекомендуется присоединять непосредственно к шинам цеховой
При питании от одного трансформатора двух и более магистральных
шинопроводов к каждому из них присоединяется только по одной НБК. Общая
расчетная мощность батарей распределяется между шинопроводами
пропорционально их суммарной реактивной нагрузке.
На одиночном магистральном шинопроводе следует устанавливать не более
двух близких по мощности ККУ суммарной мощностью [pic].
Если основные реактивные нагрузки шинопровода присоединены во второй
половине его следует устанавливать только одну НБК.
Точка ее подключения определяется условием:
где [pic]наибольшая реактивная нагрузка шинопровода перед узлом h и после
него соответственно.
При подключении к шинопроводу двух НБК точки их подключения находят из
точка подключения дальней НБК
точка подключения ближней к трансформатору НБК
После окончательного выбора мощности конденсаторных установок [pic] и
распределени их в электрической сети выполняют расчет суммарной нагрузки
цеховой подстанции с учетом расчетных нагрузок цеха (силовых и
осветительных) и дополнительных нагрузок подстанции [pic] и [pic]([pic].
Подсчитывается фактический коэффициент загрузки трансформаторов и
сравнивается с допустимым.(((
Фактический коэффициент загрузки

Таблица 1.1.doc

Исходные данные Расчетные величиныЭффеКоэффицРасчетная мощность Расчетный
По заданию технологов
Универсальные заточные станки
Резьбошлифовальные станки
Электропривод раздвижных ворот
Круглошлифовальные станки
Итого по РП1 7 3 3000 014 094 035
Круглошлифовальные станки 26 27 44 45 11 2198 16485 2198 16485
АПВ 4(1х6) 30 ВА51-25 25 175 Заточные станки 32-34 22 502
12 502 3012 АПВ 4(1х25) 19 ВА51-25 63 441 Токарные
станки 35 36 46 47 75 1516 1137 1516 1137 АПВ 4(1х4) 23
ВА51-25 20 140 Внутришлифовальные станки 37-43 11 2198 16485
98 16485 АПВ 4(1х6) 30 ВА51-25 25 175 Итог по ШР2
85 22097 АВВГ 4х25 69 ПН2-100 100
КП 140613.8-10.015.000.ПЗ

1.5 Выбор защитной аппаратуры в цеховой электрической сети.doc

1.5 Выбор защитной аппаратуры в цеховой электрической сети
Главные и распределительные магистрали и каждое ответвление от них
должны быть оборудованы аппаратами с помощью которых они в аварийных
случаях могут безопасно отключаться от источников питания.
В качестве защитных аппаратов для ответвлений к приемникам могут
применяться плавкие предохранители или автоматические выключатели.
Условия выбора автоматических выключателей приведены с учетом
Технического циркуляра №573(ГПИ «Электропроек» 1980 г.)
«В соответствии с техническими условиями на выключатели автоматические
следует учитывать что длительный рабочий ток каждого автоматического
выключателя встраиваемого в распределительный пункт или другую защитную
оболочку должен снижаться до 80-90% номинального тока расцепителя в связи
с ухудшением условий теплоотвода».
«Для автоматических выключателей устанавливаемых в ответвительных
коробках шинопроводов рабочий ток линии защищаемой автоматическими
выключателями не должен превышать 90% номинального тока его расцепиталя».
Таким образом условия выбора автоматов:(((
[pic]пиковый ток линии А.
Плавкие предохранители в цеховых электрических сетях выбирают с учетом
(- коэффициент зависящий от типа и материала предохранителя и
) При легких условиях пуска когда время пуска не более 8 секунд (=25-3
при малоинерционных и безинерционных предохранителях с вставками из меди
) Для предохранителей с теми же плавкими вставками но при тяжелых
условиях пуска (более 10 с) указанный коэффициент принимается равным 16-

Электроснабжение В15.cdw

для фрезерных головок
КП 140613.8-10.015.002
электрооборудование цеха
металлорежущих станков
Принципиальная схема питающей
и распределительной сети
ПКТ 102-10-20-315 У3
КП 140613.8-10.015.002 Э7
Данные питающей сети
Марка и сечение провода
Длина участка сети м.
Условное обозначение
Номинальная мощностькВт.