Методические указания выполнения курсового проекта по дисциплине "Электрическое и электромеханическое оборудование"

Министерство образования Пензенской области

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение   Пензенской области «Кузнецкий колледж электронных технологий»

                                УТВЕРЖДАЮ:

Зам. директора ГАПОУ ПО ККЭТ

  _______________ Хархун Т.А.

       «____»__________________2017  г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО КУРСОВОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ

ПО МДК.01.03

«Электрическое и электромеханическое оборудование»

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ

КОД ПМ.01

«Организация технического обслуживания и ремонта

электрического и электромеханического оборудования»

                                     для студентов_____ курса

специальности 13.02.11 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)»

2017

ОДОБРЕНО                                                                                                                                                                                  Методической

цикловой комиссией                                                               

профессиональных дисциплин                                                                  

13.00.00 Электро- и теплоэнергетика                                                                    

 Председатель                                                                              

___________ О.А. Фарафонова                                                            

____   __________ 20 ____

         Методические указания по курсовому проектированию составлены на основе Федерального государственного стандарта среднего профессионального образования по специальности13.02.11 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)», утвержденного приказом Министерства образования и науки РФ от 28.07.2014 года № 831.

 Содержание методических указаний реализуется в процессе освоения студентами программы подготовки специалистов среднего звена по специальности 13.02.11 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)»

Составитель: Краюшкин Владимир Александрович, преподаватель высшей квалификационной категории

Введение

Изменения в характере применяемого в настоящее время в промышленности и в быту электрического и электромеханического оборудования требуют  соответствующего уровня подготовки специалистов, предназначенных для его  эксплуатации.

Основная тенденция изменений состоит во всё большей унификации и  стандартизации оборудования,  в  насыщении  его  сенсорными  узлами,  микропроцессорами,  роботизированными  устройствами,  устройствами  автоматического  контроля,  наладки  и  регулирования  рабочих  процессов,  внедрением  управляющих  контроллеров. Все большую роль играет проникновение  на наш рынок  электротехнической  продукции  зарубежного  производства  и  применение  импортных  комплектующих  единиц отечественными  производителями  электрооборудования.

Знание номенклатуры выпускаемых промышленностью изделий, их рабочих  параметров, позволяет  в условиях  эксплуатации  быстро  и  качественно  решать  вопросы  ремонта  и  модернизации  электроустановок.

Знание устройства, характеристик и условий применения различного  электрооборудования позволяет  квалифицированно  производить  его  сервисное  обслуживание.

Знание нормативных требований, предъявляемых к установкам, умение выполнять  необходимые  расчеты  и  выбор  оборудования  позволяют  не  только  успешно  эксплуатировать  уже  имеющиеся  электроустановки,  но  и  создавать,  при  необходимости,  новые.

Основой приобретения необходимых знаний и умений является изучение  студентами  спецдисциплин и  выполнение  практических  работ, в т.ч. курсовых  проектов.

Курсовое проектирование по МДК.01.03. «Электрическое и электромеханическое оборудование» проводится в соответствии с рабочей программой.  Служит выполнению[ВК1]  требований государственного образовательного стандарта  к  минимуму  содержания и базовому  уровню  подготовки  выпускников  по  специальности  13.02.11.

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Курсовой проект должен носить расчетно-конструкторский характер и включать в  себя:

Пояснительную записку (объём записки 20-25 листов формата А4).

Графическую часть (1-2 листа -планов,  схем,  таблиц,  чертежей,  графиков  и  других  иллюстрирующих  элементов- формата А1).

Курсовой проект должен выполняться на основании материалов, собранных  студентами  во  время  производственной  практики  с  учетом  коррективов,  внесенных  в  эти  материалы  руководителем  курсового  проектирования  перед  началом  выполнения  проекта.

Курсовой проект должен быть выполнен в соответствии с выданным заданием.

В задании указан состав пояснительной записки и состав графической части  проекта.

При выполнении проекта рекомендуется использовать следующую литературу:

       1. Е.Н.Зимин, В.И.Преображенский И.И.Чувашов Электрооборудование  промышленных предприятий  и  установок  М,  Энергоиздат  1982

       2. А.Э.Кравчик и др. Асинхронные электродвигатели серии 4А; Справочник  Москва, Энергоиздат  1982

       3. Справочник по проектированию автоматизированного электропривода и  систем  управления  технологическими  процессами  под  редакцией  В.И. Круповича  Москва,  Энергоиздат  1982

       4.ПУЭ   7-е издание Санкт-Петербург, 2002.

ПУЭ   6-е издание Москва Энергоатомиздат, 1987

Цигельман И.Е.  Электроснабжение ГЗ и КП М, Высшая школа, 1982.

       5. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий Под редакцией  А.А. Федорова  Москва  Энергия  1974.

       6. Шеховцов В.П.  Расчет и проектирование ОУ и электроустановаок промышленных механизмов Москва, Форум 2010

             1. Расчет и выбор пусковой и защитной аппаратуры

По данным расчетов см. таблицы 3.3 и 4.1 выбираем пусковую и защитную аппаратуру. Выбор пусковой аппаратуры для силовых электроприемников цеха производить по следующим параметрам и условиям:

- по параметрам рабочего режима (по току, напряжению, роду тока и частоты сети, по частоте включений);

-  по характеру окружающей среды;

- требуемой защищенности от попадания внутрь аппарата посторонних предметов, пыли и воды (по требуемой стандартной степени защиты);

- требуемой пожаро- и взрывозащищенности;

- с учетом применяемых систем защит;

- требуемому быстродействию.

- требуемому способу управления (местного, дистанционного).

При расчете и выборе защитной аппаратуры необходимо учитывать, что, согласно ПУЭ, сети разделяются на 2 группы:

а) защищаемые от перегрузки и токов короткого замыкания;

б) защищаемые только от токов короткого замыкания.

Во всех случаях защитная аппаратура должна обеспечить надежное отключение короткого замыкания. Это условие выполняется, если:

- ток однофазного короткого замыкания в сетях с глухозаземленной нейтралью:

- в 3 раза и более превышает номинальный ток плавкой вставки предохранителя и номинальный ток расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратно зависимую от тока характеристику;

- в 1,1 раза и более превышает ток срабатывания автоматического выключателя, имеющего только электромагнитный расцепитель.

Для сетей, прокладываемых во взрывоопасных помещениях допустимые кратности тока короткого замыкания увеличиваются до:

а) 4-х по отношению к номинальному току плавкой вставки предохранителя;

б) 6-ти по отношению к номинальному току расцепителя автоматического выключателя с обратно зависимой от тока характеристикой.

Для сетей, защищаемых только от токов короткого замыкания, ток короткого

замыкания:

а) в 5 раза и более превышает номинальный ток плавкой вставки предохранителя;

б) в 1,5 раза и более – ток срабатывания электромагнитного расцепителя автомата.

Для расчета пусковой и защитной аппаратуры расчетный ток для электроприемников: I_расч. = К₃ 

где К₃ - коэффициент загрузки

(при отсутствии данных К₃ =I).

I_ном. – номинальный ток, А,

Формулы для определения I_ном.для различных типов электроприемников:

 Для 3-х фазных электродвигателей длительного режима:

                                        I_н.=

 Для однофазных электродвигателей длительного режима, включенных на линейные напряжения:

                                           I_н.=

 Для однофазных электродвигателей длительного режима, влюченных на фазное напряжение:

                                         I_н.=

 Для двигателей повторно-кратковременного режима все формулы аналогичны, необходимо лишь учесть ПВ:

                                              Р_н.=Р_пасп 

где Р_пасп - паспортная мощность

ПВ - относительная продолжительность включения.

1.1.  Выбор предохранителей силовой цепи

Дополнительные требования - это требования по выбору плавких вставок  предохранителя.

Плавкая вставка выбирается или проверяется:

Для предохранителей с большой тепловой инерцией

I_{н. пл. вст.} ≥ I_{расч.длительн}.

Для безинерционных предохранителей, а также

на ответвлении к одиночному электродвигателю с легкими условиями пуска - I_{н. пл.                    вст.} ≥ I_{пусковой}/2,5

на ответвлении к одиночному электродвигателю с тяжелыми условиями пуска -

                                       I_{н. пл. вст.} ≥ I_{пусковой}/(2 - 1,6)

На магистральной линии -

                                  I_{н. пл. вст.} ≥ I_{максимальный кратковремен}/2,5

Выбор автоматического выключателя силовой цепи

Номинальный ток автомата выбирают по длительному расчетному току в линии:

                                                   I_н.а. ≥ I_расч..

Номинальный ток электромагнитного расцепителя автомата выбирают кратным  номинальному  току  в  зависимости  от  типа  расцепителя  по  паспортным  данным  автомата:

                                                        I_н.э. = К_э* I_н.т.     

где К_э  -  заданная  паспортом  автомата  кратность  тока  расцепителя  по  отношению  к  ноимнальному  току  автомата.

Выбранный электромагнитный расцепитель следует проверить на несрабатывание  при  пуске  электродвигателя :

                                                  I_н.э. ≥ 1,25I_пуск..

где    

I_пуск.. – пусковой ток  лектродвигателя

                                                  I_пуск.. = i_п * I_н.д.

1.2.  Выбор электромагнитного пускателя

Для пуска, остановки и реверса электродвигателей как правило применя­ют магнитные пускатели или контакторы.

Наибольшее применение нашли магнитные пускатели марок(серий) ПМЕ, ПМЛ, ПА, ПАЕ, а контакторы серии КТ и КМИ

Магнитные пускатели выбирают по основным параметрам как указано выше

Дополнительные параметры:

v          Необходимость реверса двигателя или его отсутствие

Необходимость в комплектном с пускателем тепловом реле или её отсутствие

v          Необходимость в комплектных с пускателем кнопках управления или  их  отсутствие

v         Напряжение катушки – в зависимости от типа сети и наличия в схеме управления аппаратов на различные напряжения;

v         Количество и вид вспомогательных контактов - в зависимости от потребности в них схемы управления механизмом, для которого предназначен  пускатель.

2.2.  Выбор аппаратов схемы управления

В данном пункте должны быть выбраны все аппараты занесенные в перечень  элементов  схемы  и  изображенные  на  ней  в  цепях  управления.

В их число могут входить:

Кнопки управления.  Несколько кнопок, смонтированные в общем корпусе  образуют  кнопочную  станцию.  Кнопки управления различают по числу штифтов (одно,- двух- и трех-штифтовые), по исполнению: открытые, защищенные,  пылеводонепроницаемые;  по  количеству  нормально-замкнутых  и  нормально-разомкнутых  контактов.  Кнопки открытого исполнения устанавливают в ящиках и  шкафах,  а защищенного  в  кожухе,  предохраняющем  их  от  механических  повреждений.

Выпускаются кнопки нескольких серий. Наибольшее распространение нашли серии КУ, КЕ, ПКЕ.

При выборе кнопок управления учитывают условия окружающей среды, номинальный ток контактов, количество цепей управления, форму и габарит­ные размеры, если кнопка встраивается в пульт управления, шкаф, механизм.

Переключатели (ключи управления)

Для разграничения режимов управления, подачи команд и управляющих  воздействий,  координации  работы  сложных  схем  управления  применяются  ключи  управления.

Ключи управления выбираются по напряжению, току, количеству коммутируемых  цепей, числу  положений  рукоятки,  наличию  или  отсутствию  фиксации  положений  рукоятки  (самовозврата).

Наиболее часто применяемые марки - УП, ПК

Реле

Реле предназначены для организации работы схемы.  Типы их очень разнообразны  и  зависят от  функций, которые реле выполняет  в  схеме.

В качестве логических реле наиболее часто применяются реле серии РП. Реле выбираются по назначению, номинальному напряжению катушки и контактов, по  допустимой  токовой  нагрузке  контактов,  по  дополнитель-ным  требованиям,  вытекающим  из  назначения  реле.

Пакетные выключатели

Для коммутации слаботочных и обесточенных цепей применяются пакетные выключатели и переключатели.

Они выбираются по номинальному напряжению, номинальному току, числу полюсов, количеству коммутируемых цепей.

Наибольшее распространение нашли серии ВП, КВП.

Лампы сигнальные

Сигнальные лампы служат для получения визуальной информации о состоянии и  режиме работы механизма. Как правило, они выпускаются в виде комплекта из  собственно сигнальной  лампы,  приспособления  для  её  фиксации  в  пространстве  и  добавочных  сопротивлений.  Такой комплект носит название сигнальной арматуры. 

Наиболее часто применяемый тип – АС - ….

 3. Выбор предохранителей

Для электроприемников и проводников, не испытывающих больших пусковых токов (лампы накаливания, электронагревательные приборы) плавкая вставка выбирается по расчетному току:

                                              I_ПВ 

При защите ответвления, идущего к одиночному электродвигателю при легких и тяжелых пусках (электродвигатели вентиляторов, насосов, станков и т.п.) ток вставки

                                             I_ПВ,

где I_пик - пиковый ток, А.

Для одного асинхронного двигателя пиковый ток

                                      I_пик= I_пуск= I_н,

где I_пуск и I_н - соответственно пусковой и номинальный токи, А

К_п - кратность пускового тока по отношению к номинальному (см.справочник),

L - коэффициент, учитывающий характер и частоту пуска для двигателей с частыми или длительными пусками L =(1,6-2).

Для двигателей с легкими условиями пуска L =2,5.

При защите магистрали, питающей силовую или смешанную нагрузку:

                                           I_н.в.

где I_кр - максимальный кратковременный ток линии:

                                        I_кр = I_пуск + I_дл

                                     I_п.в.

Селективность (избирательность) защиты плавкими предохранителями магистральной линии с ответвлениями достигается последовательным возрастанием номинального тока плавких вставок на отдельных участках линии по мере приближения к пункту питания.

           4. Выбор сечения и марки провода

  Алгоритм выбора плавких предохранителей и сечения провода.

Пример:

Выбрать предохранитель для защиты электродвигателя АО2-32-2 вентилятора P_ном=4кВт, I_ном=8А, I_п – 5,6А, с напряжением сети 220/380 В.

Расчетный ток I_расч. = К₃ ∙ I_ном, т.к. К₃ неизвестен, то принимаем К₃= I, тогда I_расч. = 8А.

                                    I_ПВ

принимаем I_ПВ =25А

По справочнику выбираем НПН – 60 

По расчетному току выбираем провод марки АПВ 3 (1х2,5)

                                    с I_доп.пр=19А≥ I_расч., то есть 19А>8А.

Проверяем, защищает ли предохранитель провод от КЗ I_ПВ ≤ 3∙I_доп.пр, т.е. 25<3 ∙ 19=57А.

Выбранная плавкая вставка удовлетворяет всем условиям.

Выбор тепловых элементов реле магнитных пускателей для электродвигателей с длительным режимом работы производится по номинальному току электродвигателя

                                                     I_н.э.  I_н.д.

где I_н.э. - номинальный ток нагревательного элемента;

I_н.д. номинальный ток двигателя.

Выбор тепловых и комбинированных расцепителей автоматов с нерегулируемой обратно зависимо от тока характеристикой как для ответвлений к одиночным двигателям, так и для линий, питающих группу, производится по расчетному току цепи:

                                                     I_н.а.  I_м

где – I_н.а.- номинальный ток расцепителя автомата;

I_м - расчетный ток цепи

г) Выбор тепловых расцепителей автоматов с регулируемой обратно зависимой от тока характеристикой производится по расчетному току:

                                                I_тр.а.  1,25 ∙I_м

где I_тр.а. - ток трогания расцепителя автомата;

I_м - расчетный ток цепи.

 Выбор электромагнитных расцепителей автоматов производится по кратковременному току установки (для электродвигателя I_пуск.а.= I_кр)

                                             I_пуск.а.  1,25 ∙I_кр

где I_пуск.а. - ток установки расценителя автомата;

          I_кр - кратковременный ток установки.

Установка автоматов, имеющих только электромагнитные расцепители (отсечки), на ответвлениях к короткозамкнутым электродвигателям не рекомендуется, т.к. это вызывает резкое увеличение сечений проводов.

         7. Расчет освещения и осветительных сетей

Вопросы, решаемые в этом разделе проекта можно разделить на 2 самостоятельных расчета:

А. Светотехнический расчет.

Б. Электрический расчет осветительной сети.

Задача светотехнического расчета состоит в:

а) определении мощности отдельной линии;

б) определении необходимого количества ламп и светильников в помещении.

Светотехнический расчет включает:

1. Характеристику помещения с указанием оценки зрительных работ.

2. Выбор норм ответственности, вида и систем освещения типов светильников.

3. Размещение светильников.

4. Расчет освещенности методом коэффициента использования светового потока, методом удельной мощности и точечным методом.

Электрический расчет включает:

1. Выбор принципиальной схемы сетей освещения.

2. Определение расчетных осветительных нагрузок.

3. Расчет электрических сетей освещения.

4. Выбор щитков освещения и осветительной аппаратуры.

5. Выбор марки проводов освещения и способы их прокладки.

 Размещение светильников на плане цеха

Для размещения светильников общего назначения необходимо определить высоту их подвеса и установить расстояние между светильниками. Высота подвеса должна удовлетворять условиям ограничения ослепленности и быть не ниже величин, указанных в табл. 1.6.

Величина h_с – расстояние между потолком и светильником, называемое высотой свеса, колеблется в пределах 0,3-1,5 м; при этом низший предел относится к низким помещениям. Расчетной высотой – Н_р считается расстояние от светильника до рабочей поверхности.

                                         Н_р=Н-/h_p+h_c/ /4.1./

где Н_р - расчетная высота подвеса светильника, м.

Н – высота помещения, м.

h_p - высота рабочей поверхности над полом, м.

h_c - высота свеса светильника, м.

По таблице 4.2 находится наивыгоднейшее отношение.

                                                 

и найденному значения  находится расстояние между рядами светильников: L =l∙H_p, м.

Расстояние светильников или рядов от стен при освещении проходов вспомогательных помещений принимается равным = м.

I. Метод коэффициента использования светового потока.

Целесообразно применять в тех случаях, когда требуется запроектировать общее равномерное освещение производственных, административных помещений.

При расчете освещения лампами накаливания или ДЛР расчетный световой поток лампы светильника:

                                              F=,

где F - световой поток лампы, лм;

Е – нормированное значение освещенности, лк [2];

S - площадь помещения, м²

---

 [ВК1]