Примеры выполнения контрольного задания

А. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА ДИПЛОМНОЕ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО СТАНКА

 

1. Наименование разработки.

Электропривод металлорежущего станка

2. Основание для разработки

Приказ ректора по университету.

3. Сроки разработки

Начало разработки

Окончание разработки

4. Исполнители и соисполнители

Разработчик проекта – студент ИГЭУ Волков А.В.

Руководитель проекта – доц. каф. ЭП и АПУ, к.т.н. Зайцев А.М.

5. Цель разработки

Создание электропривода подачи (оси х) металлорежущего станка ИРТ80ВФЗ и обеспечение технологического процесса.

6. Источники разработки

Техническая и эксплуатационная документация к металлорежущему станку ИРТ80ВФЗ, комплектным электроприводам, литература по технологии металлообработки, электроприводу и электрооборудованию металлорежущих станков.

7. Технические требования

7.1 Состав электропривода

Электродвигатель.

Блок регулирования, включающий в себя силовое устройство и устройство управления.

Блок питания, обеспечивающий питание блока регулирования.

7.2 Требования к питающей сети

Согласно ГОСТ 21128–83 и ГОСТ 13109–97:

– номинальное напряжение сети U_н = 380 В;

– номинальная частота f_н = 50 Гц;

– отклонение напряжения от номинального значения:

δU% = + 5 % – нормальное отклонение,

δU% = + 10 % – максимальное отклонение,

в соответствии с ГОСТ 27803–91 допустимо δU% = –15 ÷ +10 % в послеаварийном режиме работы;

– отклонение частоты, питающей сети:

δf = + 0,2 Гц – нормальное отклонение,

δf = + 0,4 Гц – максимальное отклонение,

δf = –1 ÷ +0,5 Гц – в послеаварийном режиме;

– глубина провала мгновенных значений питающего напряжения:

λ∆U% ≤ 400,

где λ ≤ 20⁰ – угол коммутации; ∆U% ≤ 100 %;

– длительность провала мгновенных значений напряжения не должна превышать 40⁰

7.3 Требования к основным техническим параметрам и функции электропривода.

Основной функцией разрабатываемого электропривода является приведение в движение и регулирование скорости при постоянстве момента во всем диапазоне скоростей суппорта станка.

Режим работы в соответствии с технологическим процессом повторно-кратковременный.

Статические и динамические показатели:

– статические показатели в соответствии с ГОСТ 25778–83;

– диапазон регулирования скорости не менее 1:10000;

– максимальная скорость вращения электродвигателя 2000 об/мин;

– полоса пропускания частот замкнутого контура регулирования скорости при амплитуде задающего напряжения 0,1 В должна быть не менее 100 Гц;

– перерегулирование при скачкообразном задающем напряжении должно быть не более 10%.

7.4 Требования к системам защиты и диагностики.

Электропривод должен быть снабжен аппаратурой защиты, сигнализации и индикации рабочих и аварийных режимов и предусматривать возможность настройки преобразователя на станке. Электропривод должен быть термически и динамически устойчив при всех аварийных режимах в течении времени срабатывания установленных в нем защитных аппаратов.

Электропривод должен иметь следующие виды защит:

– от исчезновения, обрыва фазы питающей сети;

– от коротких замыканий в силовых цепях;

– от коротких замыканий в цепях питания управления, в цепях питания датчиков;

– от перегрева преобразователя и электродвигателя;

– от токовых перегрузок силовых элементов;

– от неисправности датчиков обратной связи.

 

При возникновении аварийной ситуации в электроприводе должно быть предусмотрено интенсивное торможение электродвигателя.

Диагностика рабочих и аварийных режимов должна быть функционально разделена, иметь индикацию и выход на интерфейс. Диагностика аварийных режимов должна иметь «память» и «сброс».

В преобразователе должна быть предусмотрена возможность подстройки основных параметров:

– входного сигнала;

– коэффициента усиления регулятора скорости;

– балансировки регулятора скорости;

– скорости вращения электродвигателя.

7.5 Требования к надежности

В соответствии с ГОСТ 27002–90

– средняя наработка на отказ комплекта электропривода не менее 6000 часов;

– среднее время восстановления работоспособного состояния не более одного часа;

– срок службы до списания не менее 15 лет

7.6. Требования по устойчивости к внешним воздействиям во время эксплуатации, транспортировки и хранения

Климатическое исполнение согласно ГОСТ 15150–69 УХЛ4 для умеренного и холодного климата при относительной влажности воздуха 80 % при температуре +20⁰С.

Категория размещения оборудования ІІІ в закрытых стационарных помещениях при отсутствии непосредственного воздействия солнечной радиации.

Группа механического исполнения по ГОСТ 20574–86 МЗ (электропривод должен допускать вибрацию с частотой от 1 Гц до 35 Гц).

Транспортировка электропривода должна допускаться любым видом транспорта (категория Л по ГОСТ 23216–78), исключающим возможность атмосферных осадков и агрессивных сред.

Электропривод должен допускать хранение в вентилируемых помещениях с температурой не ниже +5⁰С при относительной влажности воздуха не более 80 % и при отсутствии кислотных и других паров в концентрациях, вредно действующих на элементы электропривода.

7.7 Требования безопасности

Требования безопасности в соответствии с ГОСТ 122009–80, пожарная безопасность согласно ГОСТ 121004–91.

7.8. Требования к конструкции

Конструкция преобразователя должна предусматривать размещение его в электрошкафу и обеспечивать одностороннюю установку и обслуживание.

Степень защиты преобразователя допускается IP00, при условии размещения его в шкафу.

Преобразователь должен конструктивно выполняться в виде блоков и состоять из съемных панелей. Однотипные блоки и панели должны быть взаимозаменяемыми.

Силовые элементы электропривода должны иметь болт заземления с соответствующим покрытием. Около болта должен быть нанесен знак заземления.

Степень защиты электродвигателя должна быть не хуже IP44.

Способ монтажа в соответствии с ГОСТ 2479–79IM4003.

Способ охлаждения по ГОСТ 20459–87 ICА03.

По уровню вибрации категория машин N.

По уровню шума в соответствии с ГОСТ 11372–84класс первый.

8 Порядок контроля и приемки

Все разделы проекта подлежат согласованию как по окончании дипломного проектирования, так и на отдельных его стадиях.

Прием осуществляется путем защиты проекта перед комиссией, состоящей из преподавателей кафедры ЭП и АПУ, охраны труда, экономики, а также председателя комиссии. По окончании проекта представляются следующие материалы: пояснительная записка, включающая в себя расчеты и схемы, графический материал.

Отдельные требования технического задания могут быть скорректированы по согласованию с руководителем проекта.

Б.ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

на изготовление и наладку шести блоков коммутационной аппаратуры

для управления насосными агрегатами мощностью 7.5 кВт

 

1. Назначение и область применения

Блок коммутационной аппаратуры предназначен для управления режимами работы насосного агрегата мощностью 15 кВт, включающего преобразователь частоты АПЧ-7.5.

 

2. Заказчик

УМП "Водоканал" г. Иваново

 

3. Исполнитель

научно-исследовательская лаборатория кафедры электропривода Ивановского государственного энергетического университета.

 

4. Технические требования

 

Состав оборудования блока коммутационной аппаратуры:

- шкаф с монтажной панелью (предоставляется Заказчиком)

- силовая коммутационная аппаратура;

- органы управления и сигнализации;

- система вентиляции шкафа.

Блок коммутационной аппаратуры должен обеспечивать:

- возможность выбора работающего насосного агрегата - основной или резервный;

- возможность выбора режима работы насосного агрегата: напрямую от сети или от преобразователя частоты;

- наличие максимально-токовой защиты двигателя;

- наличие тепловой защиты двигателя;

- автоматический пуск системы в работу при восстановлении питания после его временного пропадания;

- световая индикация выбранного режима работы;

- возможность работы насосного агрегата без ПЧ при включении пожарного насоса (при этажности здания более 10).

 

Требования к питающей сети.

Питание блока коммутационной аппаратуры осуществляется от трехфазной сети переменного тока напряжением 380/220 В и частотой 50 Гц. Допустимые колебания напряжения питающей сети соответствуют требованиям ГОСТ 27803-91.

Требования к конструкции

Монтаж электрических аппаратов осуществляется на единой панели, устанавливаемой внутрь шкафа. На этой же панели предусматривается установка преобразователя частоты.

 

Условия эксплуатации

- нормальные по ГОСТ 15150-69 для климатического исполнения УХЛ и категории размещения 4.

- окружающая среда не содержит взрывоопасных и агрессивных паров и газов в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию.

 

Требования к надежности

- средняя наработка на отказ 8000 часов;

- средний срок службы 15 лет;

- гарантийный срок службы 12 месяцев.

 

Требования безопасности.

Блок коммутационной аппаратуры удовлетворяет требованиям ПЭЭП, ПУЭ, МП по ОТ при ЭЭ и правил пожаро- и взрывобезопасности.

 

Требования к хранению и транспортированию

- блоки коммутационной аппаратуры хранятся в упакованном виде в условиях 1 (Л) по ГОСТ 15150-69;

- блоки транспортируются любым видом крытого транспорта в надежно закрепленном положении.

 

Требования к эксплуатационной документации.

Комплект эксплуатационной документации должен включать схемы принципиальные электрические, схемы подключения.

 

5. Перечень материалов, предъявляемых по окончании работ:

- блоки коммутационной аппаратуры для управления насосными агрегатами мощностью 7.5 кВт в количестве 6-ти экземпляров.

- комплект эксплуатационной документации.

 

6. Порядок приемки

Работа принимается комиссией из представителей Заказчика и Исполнителя с оформлением акта сдачи-приемки работ.

 

 

В. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

на разработку блока управления двигателем вентилятора агрегата воздушного охлаждения Р_н=13 кВт, n_н=500 об/мин

1. Общее назначение блока управления (БУ)

Блок управления является составной частью электропривода вентилятора агрегата воздушного охлаждения (АВО).

 

2. Состав оборудования блока управления

Преобразователь частоты;

Датчик температуры объекта;

Двигательный фильтр* (при необходимости);

Фильтр радиопомех* (при необходимости);

Прочее шкафное оборудование**

* двигательный фильтр и фильтр радиопомех поставляются Заказчиком по рекомендации Исполнителя.

** проектируется и поставляется Заказчиком

 

3. Технические требования

3.1. Электрические характеристики на выходной шине:

- число фаз m = 3 без нулевого провода;

- фазное напряжение в номинальном режиме U_SH = 214 В при частоте f₁ = 50 Гц;

- номинальный выходной ток фазы (действующее значение) I_SH = 21 А;

- коэффициент нелинейных искажений тока К_HI < 12 %;

- допускаемая перегрузка по току в течение Т = 3 с K_I = 1.5;

- полная выходная мощность Р_ПОЛН = 14.5 кВА.

3.2. Параметры питающей сети:

- число фаз m = 3 с нулевым проводом;

- линейное напряжение U = 380 В +10 % ... -15 % при частоте f = 50 ± 1 Гц.

3.3. Принцип управления и внешние по отношению к БУ датчики обратных связей:

- алгоритм управления по усмотрению предприятия-изготовителя;

- диапазон регулирования по частоте вращения Dn = n_Н – n_MIN = 150 мин^-1;

- регулирование по частоте вращения в зависимости от показаний датчика температуры объекта (выбирается исполнителем);

- пределы изменения температуры согласовываются с заказчиком;

- любые датчики на валу двигателя ОТСУТСТВУЮТ;

- статическая скоростная ошибка не более 1.5 %;

- пусковой ток I_ПУСК не более I_НОМ.

3.4. Защиты и сигнализация:

- от коротких замыканий на шине двигателя;

- максимально-токовая I_MAX = 32 А;

- время-токовая I = 25 А в течение 10 с;

- от перегрева силовых приборов и обмотки двигателя (температурный датчик встроенный);

- от пропадания напряжения питания;

- от аварийных ситуаций в цепях управления;

- сигнализация готовности к работе;

- сигнализация рабочего режима;

- сигнализация об аварийном отключении.

3.5. Требования по стойкости к внешним воздействиям:

- степень защиты БУ по нормам ГОСТ 14254-96 согласовывается с заказчиком;

- климатическое исполнение «У» категории размещения 3.1 по ГОСТ 15150-69;

- устойчивость к воздействию механических факторов по группе М13 ГОСТ 17516-72;

- радиопомехи по ГОСТ Р 51318.11-99;

3.5.1. Требования по стойкости к внешним воздействиям ПЧ

- степень защиты ПЧ: IP00 по ГОСТ14254-96;

- диапазон рабочих температур ПЧ: 0..40;

- окружающая среда не пожароопасная, не взрывоопасная, не содержащая агрессивных газов и паров, не насыщенная токопроводящей пылью и водяными парами;

3.6. Требования по надежности:

- средний ресурс до списания 20000 часов;

- средний срок службы 10 лет;

- средняя наработка на отказ 5000 часов.

3.7. Параметры двигателя.

- тип: синхронный с возбуждением от постоянных магнитов;

- число фаз двигателя m = 3; - номинальная мощность Р_2Н = 13 кВт;

- номинальная частота вращения n_Н = 500 мин^-1; - номинальный ток I_SH = 20.9 A; - ЭДС холостого хода на номинальной частоте вращения Е_ФАЗЫ = 204 В; - активное сопротивление фазы при t = 20⁰C R_S = 0.316 Ом; - характер нагрузки М_Н = kw_rot²; - индуктивность рассеяния фазы L_S = 2.13 мГн; - индуктивность по осям d и q L_d = L_q = 5.47 мГн; - число пар полюсов p = 6; - КПД h = 0.93; - максимальная длина кабеля питания от БУ до двигателя – уточняется.

4. Перечень передаваемой технической документации:

Техническое описание и руководство по эксплуатации ПЧ

Основная литература

 

1. Дитрих Я. Проектирование и конструирование: Системный подход: Пер. с польского. - М.: Мир, 1981. - 456с.

2. Джонс Д. Методы инженерного проектирования: Пер. с анг. - М.: Мир, 1986. - 326с.

3. Тищенко Н.М. Введение в проектирование систем управления. - М.: Энергоиздат, 1986. - 248с.

4. Шенфельд Р., Хабигер Э. Автоматизированные электроприводы: Пер. с нем./ Под ред. Ю.А.Борцова. - Л.: Энергоиздат, 1985. - 464с.

5. Справочник по автоматизированному электроприводу/ Под. ред. В.А. Елисеева и А.В. Шинянского. - М.: Энергоиздат, 1983. - 616с.

6. Справочник по проектированию автоматизированного электропривода и систем управления технологическими процессами / Под ред. В.И. Круповича, Ю.Г. Барыбина, М.Л. Самовера. - М.: Энергоиздат, 1982. - 416с.

7. Руководство по проектированию систем автоматического управления: Уч. пособие для студ. спец. “Автоматика и телемеханика” / Под ред. В.А. Бесекерского. - М.: Высшая школа, 1983. - 296с.

8. Михайлов О.П. Автоматизированный электропривод станков и промышленных роботов: Учебник для вузов. - М.: Машиностроение, 1990. - 304с.

9. Лебедев А.М., Орлова Р.Т., Пальцев А.В. Следящие электропривода станков с ЧПУ. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 223с.

10. Инжиниринг электроприводов и систем автоматизации /М.П.Белов, О.И. Зементов, А.Е. Козярук и др/ – М, Академия, 2006 – 368 с.

11. Глаголев В. А. Управление качеством технической документации на промышленную продукцию. – «Менеджмент качества» № 2, 2008 г. - М.: Издательский дом Гребенникова. - http://grebennikon.ru/author-3152.html

12. ГОСТ 34.602-89 Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Техническое задание на создание автоматизированной системы;

13. ГОСТ 19.201-78 Единая система программной документации. Техническое задание. Требования к содержанию и оформлению;

14. ГОСТ 2.114-95 Единая система конструкторской документации. Технические условия.

 

Дополнительная литература

1. Башарин А.В., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами. - Л.: Энергоиздат, 1982. - 392с.

2. Ключев В.Н., Терехов В.М. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов, из-во “Энергия”, М., 1980. - 360с.

3. Хорнев В.В. Комплектные управляющие устройства электропривода. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 320с.

4. Александров К.К., Кузьмина Е.Г. – Электротехнические чертежи и схемы, 1990 г.

5. Савельев А.К., Овчинников В.А. Конструирование ЭВМ и систем - М.: Высшая школа, 1989.

6. Справочник по преобразовательной технике / Под ред. Чиженко И.Н. - Киев: Техника, 1978.

7. ЕСКД. Справочное пособие/ С.С.Борушек и др. - М.: Изд-во стандартов, 1989. - 351с.