Принципиальные схемы и применение электротехнологических процессов в металлургии, машиностроении, химии, для обработки материалов. Диапазон энергетических параметров.

РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Электроэнергетический факультет

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

Семестровая работа №1

По дисциплине: «Электромеханика и электротехническое оборудование”

На тему: «Принципиальные схемы и применение электротехнологических процессов в металлургии, машиностроении, химии, для обработки материалов. Диапазон энергетических параметров»

Выполнил: ст. гр. БЭк-10-01

Нургалиев А.М.

Алматы, 2012

Содержание

• Введение
• Принципиальная схема
• Виды и типы схем и их назначение
• Создание принципиальных схем. Правила составления принципиальных схем
• Графическое изображение соединений
• Соединительные линии
• Соединение с общими проводами
• Специальные обозначения соединений
• Обозначение элементов на принципиальных схемах
• Применение электротехнологических процессов в Машиностроении
• Заключение
• Список использованной литературы

Введение

Чтение и составление принципиальных схем является неотъемлемой частью промышленного инженера. Стандарты на составление принципиальных схем и графическое отображение элементов активно использовались в СССР и других странах. Основой здесь была единая система конструкторской документации ЕСКД. В данной статье я хочу представить основные принципы и искусство составление принципиальных схем. При этом обращаю ваше внимания, что это не будет описание стандартов, я хотел бы представить сложившуюся практику, которая используется в обозначениях элементов и составления качественных принципиальных схем.

принципиальная схема элемент обозначение

Принципиальная схема

Принципиальная схема, в отличие от разводки печатной платы не показывает взаимного (физического) расположения элементов, а лишь указывает на то, какие элементы с какими соединяются. Обычно, при разработке радиоэлектронного устройства, процесс создания принципиальной схемы является промежуточным звеном между стадиями разработки функциональной схемы и проектированием печатной платы.

В ГОСТ 2.701-2008 принципиальная схема определяется как «схема, определяющая полный состав элементов и связей между ними и, как правило, дающая детальное представление о принципах работы изделия».

В эксплуатационной документации устройств ЕС ЭВМ широко практиковалось совмещение «схемы электрической принципиальной» и схемы функциональной, при этом на каждом переходе с листа на лист в обязательном порядке указывался идентификатор электрического сигнала.

Принципиальная, это схема, где специальными значками обозначены электронные компоненты, с указанием типа и номиналов, и соединения между ними. Технологическая, скорее всего, схема где показан внешний вид платы и расположение элементов на ней, может использоваться, например для сборки, пайки и т.п. Про нормальную слышу впервые. возможно это схема, где элементы, например группы реле и переключатели показаны для нормального режима работы?

Технологическая схема — это графическое отображение какого-либо производственного процесса.

Нормальная схема — термин который применяется в электрохозяйстве. Это электрическая схема с обозначением типов оборудования и утвержденным нормальным состоянием коммутационных аппаратов.

Виды и типы схем и их назначение

Все схемы по видам делятся на электрические, гидравлические, пневматические, кинематические и комбинированные. Электрики пользуются в основном электрическими схемами. Однако в зависимости от характера электрической установки (различные приводы, линии) в дополнение к электрическим схемам иногда составляют схемы других видов, например кинематические. Если они служат для лучшего понимания электрической схемы, то допускается схемы обоих видов изображать на одном чертеже.

Схемы подразделяют на семь типов: структурные, функциональные, принципиальные, соединений (монтажные), подключений (схемы внешних соединений), общие и расположения. Ниже будут рассмотрены схемы принципиальные, соединений и подключений как получившие наиболее широкое применение в электрооборудовании промышленных предприятий.

Принципиальные схемы в практике делятся на два типа. Один из них отображает первичные (силовые) сети. и, как правило, выполняется в однолинейном изображении.

В зависимости от назначения схемы на чертеже изображают:

а) только цепи питающей сети (источники питания и отходящие от них линии

б) только цепи распределительной сети (электроприемники, линии, их питающие);

в) для небольших объектов на принципиальной схеме совмещают изображения цепей питающей и распределительной сетей.

Другой тип принципиальных схем отражает управление приводом, линией, защиту, блокировки, сигнализацию. До введения ЕСКД такие схемы назывались элементными или развернутыми. Принципиальные схемы этого типа выполняют каждую на отдельном чертеже или некоторые из них показывают на одном чертеже, если это помогает прочесть схему и незначительно увеличивает размеры чертежа. Например, на одном чертеже совмещают схемы управления и общей автоматики или защиты, измерения и управления и т.п. Полная принципиальная схема содержит те элементы и электрические связи между ними, которые дают полное представление о принципе работы электроустановки, что позволяет прочитать ее схему.

В отличие от полной принципиальной схемы выполняют принципиальные схемы отдельных изделий. Принципиальная схема изделия, как правило, является частью полной принципиальной схемы, так называемой выкопировкой из нее. Например, схема принципиальная блока управления изображает лишь те элементы, которые устанавливаются в блоке управления. Из этой схемы, естественно, нельзя получить представление о работе электроустановки в целом, и в этом смысле принципиальные схемы изделий прочтению не поддаются. Однако из принципиальной схемы изделия совершенно ясно, что установлено в изделии и какие соединения необходимо выполнить в его пределах, т.е. ясно именно то, что необходимо изготовителю изделия.

Схемы соединений (монтажные) предназначены для выполнения по ним электрических связей в пределах комплектных устройств, электроконструкций, т.е. соединений аппаратов между собой, аппаратов с наборными рейками и т.п. К схемам соединений относятся также схемы, по которым выполняют соединения в пределах определенной электроустановки, т.е. соединяют ее части. Примером такой схемы может служить схема соединений электропривода задвижки.

Схемы подключения (схемы внешних соединений) служат для соединений электрооборудования между собой проводами, кабелями, а иногда и шинами. При этом предполагается, что это электрическое оборудование территориально «разбросано». Схему подключений выполняют, например, для соединений между разными комплектными устройствами, для соединений между комплектными устройствами с отдельно стоящими электроприемниками и аппаратами, для соединений отдельно стоящих аппаратов между собой и т.п.

К схемам подключений относят также соединения между разными монтажными блоками, входящими в состав одного комплектного устройства, например соединения в пределах щита управления, превышающего по длине размер 4 м (максимальный размер монтажного блока, в пределах которого предприятие-изготовитель выполняет сам все соединения, составляет 4 м).

Создание принципиальных схем. Правила составления принципиальных схем

Основные правила составления принципиальных схем:

Разбейте устройство на функциональные части:

питание цепь блокировок конечные входные устройства и прохождение сигнала до решающего устройства

конечные выходные устройства и сигналы к ним от решающего устройства решающее устройство

обмен данными с другим оборудованием

Движение сигналов схемы всегда должно быть слева — направо. То есть входные конечные устройства должны быть в левой части схемы, а выходные конечные устройства в правой части схемы. (Это касается и каждого отдельного элемента)

Ток питания в принципиальных схемах должен течь сверху — вниз! То есть верх схемы соответствует большему потенциалу напряжения. (Это касается и каждого отдельного элемента)

Не перегружайте схему соединительными проводами, главная цель показать путь входных информационных сигналов в их движения к решающему устройству (или от решающего устройства к исполнительным конечным устройствам). Не основные сигналы для данной части желательно обозначать ссылками.

Можно не отображать часть элементов схемы для улучшения читаемости, вынося менее значимые элементы на отдельные листы.

Рис 1. Принципиальная схема АОН (Входная/выходная часть)

Вот, к примеру, часть схемы АОН, здесь показаны входные и выходные сигналы и пути их прохождения. Микропроцессорная часть устройства здесь специально не показана, она вынесена на отдельный лист. А сигналы от микропроцессорной части показаны от шины. Общая шина этой схемы и микропроцессорной части считаются соединенными, хотя это несколько противоречит ЕСКД, но зато сразу все понятно, что куда и как.

Графическое изображение соединений

В принципиальных схемах разных отраслей имеются отличия в изображении отдельных элементов. Существуют свои традиции в изображение элементов принципиальных схем.

Можно выделит такие традиционные схемы:

схемы аналоговых и цифровых устройств

схемы промышленного оборудования

схемы электроснабжения и освещения

Дальнейшее описание основано на схемах для аналоговых и цифровых устройств. Схемы электроснабжения и промышленного оборудования мы рассмотрим отдельно.

Соединительные линии

Каждый провод шины должен быть иметь собственное наименование. Все провода в шине с одинаковыми наименованиями считаются одним проводом.

Соединение с общими проводами

Все сигналы с одинаковым изображением и надписью считаются соединёнными. Используйте эти знаки для облегчения графического изображения. При этом для проводов питания соблюдайте правило: «ток должен течь сверху — вниз»

Специальные обозначения соединений

Специальные обозначения используются для уточнения свойства соединений

Обозначение элементов на принципиальных схемах

Каждый элемент принципиальной схемы обозначается буквенно-цифровым кодом. Существует множество вариантов обозначения, здесь я приведу наиболее распространённый, который соответствует ГОСТ 2.710-81 (СТ СЭВ 6300-88)

Правила обозначения элементов на схеме:

Обозначение элемента наносится выше его изображения, хотя допустимо нанести обозначение справа от элемента, или вообще где есть свободное место;

Номинал элемента наносится ниже изображения элемента, или допустимо под наименованием элемента.

Одинаковые элементы подписываются одинаковым буквенным кодом, но каждый элемент имеет свой индивидуальный порядковый номер

Нумерация одинаковых элементов в схеме идёт в порядке сверху — вниз и слева — направо.

Обычно полный номинал элемента указывается в перечне, прилагаемом к принципиальной схеме, но ГОСТ 2.702-75 допускает упрощенное нанесение номинала элемента на принципиальную схему:

для резисторов:

Но сложившаяся практика обозначения номиналов конденсаторов такая:

номинал без запятой — пикофарады (100 — сто пикофарад)

номинал с запятой — микрофарады (0,1 — 0,1 микрофарада)

В некоторых схемах это используют и для резисторов (но это не правильно)

Для обозначение типа элемента используется кодировка латинскими прописными буквами

Первая буква элемента обязательная и определяет типа элемента, вторая буква разбивает тип элементов на некоторое подмножество.

A — устройство (общее обозначение)

B — преобразователи неэлектрических величин в электрические (кроме генераторов и источников питания) или наоборот аналоговые или многоразрядные преобразователи или датчики для указания или измерения

BA — Громкоговоритель

BB — Магнитострикционный элемент

BC — Сельсин-датчик

BD — Детектор ионизирующих излучений

BE — Сельсин-приемник

BF — Телефон (капсюль)

BK — Тепловой датчик

BL — Фотоэлемент

BM — Микрофон

BP — Датчик давления

BQ — Пьезоэлемент

BR — Датчик частоты вращения (тахогенератор)

BS — Звукосниматель

BV — Датчик скорости

C — Конденсаторы

D — Схемы интегральные, микросборки

DA — Схема интегральная аналоговая

DD — Схема интегральная, цифровая, логический элемент

DS — Устройства хранения информации

DT — Устройство задержки

E — Элементы разные

EK — Нагревательный элемент

EL — Лампа осветительная

ET — Пиропатрон

F — Разрядники, предохранители, устройства защитные

FA — Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FP — Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FU — Предохранитель плавкий

FV — Дискретный элемент защиты по напряжению, разрядник

Применение электротехнологических процессов в Машиностроении

Неравномерное распределение электрической нагрузки в течение суток характерно для всего машиностроения. Максимальное потребление электроэнергии приходится на часы пиковой нагрузки энергосистем. В связи с этим число часов использования максимума активной нагрузки по предприятиям за год колеблется от 3100 до 4550, коэффициент неравномерности графика нагрузки составляет 0,178-0,525. Подавляющее большинство предприятий имеет утренний максимум по абсолютной величине больше вечернего. Графики нагрузки предприятий по качеству пиковых и полупиковых зон в течении суток мало различается, что свидетельствует о связи их по режимам электропотребления. На базе электрификации промышленности происходила концентрация не только энергетических, но и производственных мощностей промышленности. О степени концентрации промышленности можно судить по тому, что число крупных промышленных предприятий с годовым потреблением электроэнергии свыше 20 млн. кВтч составляет 14 % от общего числа предприятий, а потребляют они 68 % электроэнергии, в то же время предприятие с годовым потреблением до 2 млн. кВтч составляют 26 % от общего числа предприятий, а потребляют они всего 3% электроэнергии.

Доля участия электроэнергии в производственных процессах отрасли характеризуется следующим: электрификация силовых процессов к завершению (99,5%); лишь небольшая часть внутризаводского транспорта работает на дизельном топливе. Наряду с использованием электроэнергии для силовых процессов широкое распространение получает электротехнология — применение электроэнергии в процессах тепловой и химической обработки материалов. Увеличивается использование в технологических процессах токов высокой частоты. Начали широко новые технологические процессы с использованием ультразвука, плазмы, лазерного луча, сильного электрического поля. В увеличении доли технологического использования электроэнергии наглядно проявляются такие преимущества электроэнергии, как лёгкая регулируем ость процесса, точность поддержания режима, воспроизводимость результатов обработки, возможность защитить нагреваемые материалы от вредных воздействий среды, гигиеничность и безопасность обслуживания и как следствие этого — повышение качества продукции, обусловленное улучшением свойств термообработанных деталей. Наиболее перспективны современные электротехнологические процессы на базе порошковой металлургии. Приведём основные направления развития электрификации в машиностроении: Создание более производительного оборудования; Улучшение структуры оборудования, за счёт внедрения оборудования, резко повышающего коэффициент использования металла; Механизм вспомогательных ручных работ, занимающий большой удельный вес в отрасли; Широкое внедрение методов электроплавки, электронагрева и термообработки материалов, обеспечивающих экономию металла, повышение качества продукции, автоматизацию производства и улучшению условия труда работающих;

Заключение

Нормирование электропотребления высчитанное на базе научно-обоснованного электробаланса является важнейшим фактором, планирования номинального расхода, выбора средств и способа экономии, а также организации контроля за потребляемой электроэнергией. Регулирование напряжения частей на выводах промышленных установок осуществляемое на основе современных тиристорных регуляторов позволяет наиболее экономичным способом автоматизировать управление технологическими процессами промышленных производств.

Экономическая эффективность использования синхронных двигателей в значительной мере определяется системой возбуждения. Использование современных тиристорных и бесщёточных возбудительных устройств позволяет не только повысить КПД двигателя, но и автоматизировать управление системы возбуждения как в режиме нормального возбуждения, так и режимах форсированного возбуждения и гашения поля. Технологические процессы непрерывных производств должны обладать устойчивостью по отношению к кратковременным перерывам электроснабжения, обусловленным работой релейной защиты и автоматики системы электроснабжения. Устойчивость технологических процессов обеспечивается реализацией самозапуска электродвигателей технологических механизмов.

Когда существующая схема учёта расхода электроэнергии не позволяет выделить отдельных потребителей (например, питание от общих цеховых шин электрокранов и технологического оборудования), необходимо сделать соответствующее примечание в общих замечаниях по электробалансу. Удельный расход электроэнергии в электробалансе должен быть отнесён на единицу продукции, сопоставляемую с соответствующими показателями других цехов и заводов.

Список использованной литературы

1. Болотов А.В. Электротехнологические установки и системы. Конспект лекций, АИЭС, Алматы, 2006.

2. Болотов А.В. Шепель Г.А. Электротехнологические установки. Учебник для ВУЗов, по специальности «Электроснабжение промышленных предприятий», Москва, «Высшая школа»1988,336 с., ил. ISBN 5 — 06 — 001270

3. Болотов А.В. Шепель Г.А. Электротехнологические установки. Учебное пособие для вузов, Алма — Ата, Мектеп, 1983,272с., ил.

4. Электротехнологические промышленные установки. Под редакцией А.Д. Свенчанского. Учебное пособие для студентов, обучающихся по специальности «Электроснабжение промышленных предприятий, городов и сельского хозяйства», М, Энергоиздат, 1982, 400с., ил.

4. Прикладная электрохимия. Под редакцией А.П. Томилова. Учебник для студентов вузов, М. «Химия», 1984, 520с., ил.

5. Ширшов И.Г. Котиков В.Н. Плазменная резка, Л, «Машиностроение», 1987, 192с, ил

6. Попов В.Ф., Горин Ю.Н. Процессы и установки электронно — ионной технологии, Учебное пособие для вузов. — М, «Высшая школа», 1988,255с, ил. ISBN 5-06-001480 — 0

7. www.google.ru www.yandex.ru