Бакалаврська дипломна робота - Розробка системи автоматизованого електропривода центрифуги цукрового заводу (укр.) - файл n5.docx

Бакалаврська дипломна робота - Розробка системи автоматизованого електропривода центрифуги цукрового заводу (укр.)
скачать (2053.6 kb.)
Доступные файлы (8):
n1.docx380kb.28.01.2010 10:20скачать
n2.docx19kb.28.01.2010 09:44скачать
n4.docx14kb.28.01.2010 09:46скачать
n5.docx1261kb.28.01.2010 16:46скачать
n6.pptx472kb.28.01.2010 10:20скачать
n7.docx15kb.28.01.2010 11:46скачать
n8.docx21kb.28.01.2010 16:48скачать
n9.docx13kb.28.01.2010 09:47скачать

n5.docx

  1   2


1 КОРОТКА ХАРАКТЕРИСТИКА ВИРОБНИЧОГО МЕХАНІЗМУ І РЕЖИМІВ ЙОГО РОБОТИ
1.1 Область застосування центрифуг
Одним з найбільш поширених промислових методів розділення різнорідних рідких систем є центрифугування, яке реалізується в спеціальних машинах - центрифугах. У центрифугах здійснюються процеси відстоювання і фільтрації в полі відцентрових сил, через це центрифуги - це максимально ефективні машини для розділення різнорідних рідких систем, ніж відстійники і фільтри. По методу функціонування центрифуги розділяють на відстійні і фільтруючі. Барабани (ротори) відстійних центрифуг володіють суцільними, а фільтруючі – отвірчастою (перфорованою) стінкою, яка, у свою чергу, покрита фільтрувальною сіткою або тканиною. Фільтруючі центрифуги використовують для розділення крупнодисперсних суспензій кристалічних і аморфних речовин, промивки осадів, що виходять при даному, а також відділення вологи від штучних речовин. Відстійні центрифуги спеціалізовані для розділення суспензій, що недобре фільтруються, емульсій, а також для розділення суспензій по великій елементів твердої фази, відстійні центрифуги часом, у свою чергу, підрозділяють на безпосередньо відстійні, освітлюючі, концентруючі і розділяючі (або що сепарують) [1].

Центрифуга – це механізм , в основному зумовлений наявністю двигуна, який приводить об'єкт в обертання навколо фіксованої осі, застосовуючи силу, перпендикулярно осі. The centrifuge works using the \ is used to evenly distribute substances (usually present in a solution for small scale applications) of greater and lesser density.Центрифуга працює, використовуючи принцип седиментації, де радіальне прискорення використовується для рівномірного розподілу речовини від більш широкого і меншою щільністю. There are many different kinds of centrifuges, including those for very specialised purposes. Є багато різних видів центрифуг, в тому числі для дуже спеціалізованих цілей. It can be used for viable counts, when shaking the culture eg , out of suspension.

Седиментація це рух молекул у розчинах або частинок в суспензії у відповідь на зовнішні сили, такі, як гравітація, відцентрова сила.

Робочим органом центрифуг і сепараторів є ротор, в якому здійснюється розділ продуктів за допомогою відцентрових сил. Центрифуги і сепаратори можна віднести до класу апаратів, оскільки вони мають робочі камери, в яких проводиться дія на продукт з метою зміни його властивостей. Проте ці камери знаходяться в обертовому русі з високою частотою обертання. Роторні машини мають особливості, властиві машинам і апаратам. На сучасному технічному рівні вони вельми складними агрегатами. Центрифуги знаходять велике застосування не тільки в цукровій промисловості, але і в крохмало-патокової промисловості для відділення крохмалю від сокової води і інших галузях. До роторних машин відносяться відцентрові рідинні сепаратори, широко застосовувані в харчовій промисловості. Їх використовують зокрема для відділення вершків від молока забруднень від молока. [6]

1.2 Класифікація, зовнішній вигляд, кінематична схема механізму центрифуги
Серед способів і пристроїв, які можуть бути використані для очищення суспензій, особливе місце займають центрифуги.

Центрифуги дозволяють використовувати для процесу видалення механічних забруднень високонапружене відцентрово-силове поле. Ця обставина дозволяє істотно інтенсифікувати процес очищення і одержати тонкість очищення 1.2 мкм.

Центрифуги

фільтруючі

Осаджувальні

Адгезійні

Періодичної дії

Безперервної дії

Періодичної дії

Безперервної дії

Рисунок 1.1 – Класифікація центрифуг
На рис.1.1 приведена класифікація відомих центрифуг, які можуть бути використані для очищення суспензій [3,4]. Для очищення суспензій в цукровій промисловості використовується тільки незначний їх різновид - осаджувальні центрифуги періодичної дії [5].

Центрифуга (рисунок 1.2) є фільтруючою підвісною вертикальною машиною періодичної дії з нижнім ручним вивантаженням продукту через днище ротора, призначену для розділення суспензій з дрібно та середньозернистою твердою фазою.

Центрифугу виготовляють з вуглецевої сталі і чавуну. Основними вузлами центрифуги є ротор 14, привід 11, кожух 13 з кришкою 12, гальмо 9 і металоконструкція 3.

Центрифуга встановлюється на металоконструкції, що складається з двох опорних стійок і двох подовжніх балок-швелерів №24, сполучених болтами у верхній частині стійкий.

Рисунок 1.2 – Загальний вигляд центрифуги
На рисунку 1.2: 1 – загрузочний лоток; 2 – механізм зрізу осаду; 3 – металоконструкція; 4 – вал; 5 – корпус підшипників; корпус привода; 7 – електродвигун; 8 – гумова муфта; 9 – стрічкове гальмо; 10 – гумовий амортизатор; 11 – привод; 12 – кришка кожуха; 13 – кожух; 14 – ротор.

Електродвигун розрахований на роботу при температурі навколишнього середовища до +90°С і відносній вологості 95%. Механічне гальмо 9 в центрифузі окрім аварійного гальмування здійснює дозупинку центрифуги після основного електричного рекуперативного гальмування електродвигуна.

Електродвигун сполучений з валом центрифуги 4 за допомогою еластичної гумової муфти 8; вал закріплений в приводі на шарнірній опорі. Між корпусом приводу 6 і корпусом підшипників 5 встановлений гумовий амортизатор 10, який при неврівноваженості маси (особливо під час завантаження), що обертається, значно полегшує умови роботи підшипників кочення і валу, приймаючи на себе удари і коливання. Вал, що обертається, може відхилятися від вертикального положення унаслідок деформації гумового амортизатора, що приводить до само врівноважуванню мас, що обертаються.

Ротор центрифуги - циліндричний, з перфорованою обичайкою, підвішений на нижньому кінці валу і викладений усередині фільтруючими ситами. Завантаження проводиться за допомогою спеціального лотка 1, закріпленого на кожусі і такого, що входить всередину ротора. Механізоване вивантаження осаду з ротора (механізм зрізу 2) здійснюється за допомогою ножа спеціальної конструкції, закріпленого на кришці кожуха.

Рисунок 1.3 – Кінематична схема центрифуги

1.3 Технологічний процес центрифугування вимоги до електропривода центрифуги
Центрифугуванням або фугуванням називається розділення неоднорідних систем за допомогою відцентрових сил.

Центрифугування технічних суспензій і шлаків проводиться двома методами. По першому їх розділення здійснюється завдяки використанню об'ємних сил дисперсної фази, по другому - об'ємних сил дисперсного середовища і частково дисперсної фази. У першому випадку центрифугування виконується в роторах тих, що мають суцільну стінку, в другому - перфоровану.

Розділення в суцільних роторах можна порівняти з відстоюванням в полі тяжкості, хоча особливості відцентрового поля і зумовлюють різницю в протіканні цих процесів.

Центрифугування в перфорованих роторах є своєрідним процесом, окремі елементи якого схожі з процесами фільтрації, пресування шлаків і т.д.

Основним показником роботи центрифуги є індекс продуктивності, що характеризує відносну роздільну здатність центрифуги. Його розраховують по формулі:

де L - довжина ротора центрифуги періодичної дії або циліндрової частини ротора шнекової центрифуги, м;

- радіус ротора, м;

- актор розділу.

де: - частота обертання ротора центрифуги; R - радіус обертання; g - прискорення сили тяжіння.

Друга істотна характеристика центрифуги - індекс продуктивності

де I - індекс продуктивності,;

Fr - Фактор розділу;

S - робоча поверхня ротора центрифуги.

Чисельно I рівний площі відстійника для очищення суспензії в полі земного тяжіння.

Центрифугування суспензій і шлаків в перфорованих роторах називається відцентровою фільтрацією. У загальному випадку воно складається з наступних трьох процесів, що протікають в результаті дії на оброблюваний продукт відцентрових сил інерції: фільтрації з освітою осаду, тобто відділення частинок, зважених в рідині, при проходженні останньої через проникну стінку ротора центрифуги; віджимання рідини з осаду, що утворився; видалення з осаду рідини, що утримується молекулярними силами.

Відцентрова фільтрація з утворенням осаду протікає подібно до звичайної фільтрації. Услід за цим процесом відбувається віджимання рідини з осаду, що супроводжується ущільненням останнього. Потім слідує видалення рідини, що утримується в місцях зіткнення частинок і на їх поверхні.

Процес, що складається з віджимання і відділення плівкової і капілярної рідини, називається відцентровим віджиманням. Прикладами цього процесу є центрифугування цукрового утфеля і сульфату амонія.

Підвісні центрифуги з верхнім приводом є машинами періодичної дії. Процес центрифугування в них зазвичай відбувається таким чином. Ротор центрифуги на ходу при неповній або повній швидкості обертання завантажується матеріалом, підметом обробці. Якщо завантаження проведене при неповному обертанні ротора, то після її закінчення швидкість ротора доводять до максимальної. При центрифугуванні в перфорованих роторах тверда фаза до кінця процесу містить мінімальну кількість відокремлюваної рідини, яка утримується на поверхні частинок твердої фази і в місцях їх зіткнення. Щоб позбавитися від залишків рідкої фази, осад промивають іншою рідиною (іноді декількома).

Під дією відцентрового поля промивна рідина віддаляється, і зміст її з часом стає мінімальним.

Вивантаження за допомогою механічних ножів здійснюється при обертанні ротора з невеликою швидкістю.

Електроустаткування центрифуг зазвичай працює в умовах хімічно агресивного, невибухонебезпечного середовища з підвищеною відносною вологістю повітря (до 95%) при температурі до +40 З. В цьому випадку, при порушенні природного охолоджування, виконання електродвигунів повинне бути не менше IP44 або необхідне виконання, що продувається, з підведенням чистого повітря. Найбільшу потужність електродвигунів мають центрифуги періодичної дії, вживані у виробництві цукру. Тому перевантажувальна здатність двигуна повинна бути достатньою для стійкої роботи електроприводу в періоди максимального навантаження. Крім того, апаратура, встановлена на самих центрифугах, повинна працювати в умовах значних вібрацій і трясіння.

Основні вимоги до електроприводу таких центрифуг: забезпечити оптимальні динамічні режими при постійному прискоренні і уповільненні центрифуги і стабілізувати її частоти обертання при завантаженні, вивантаженні і фугуванні.

Якщо врахувати великі моменти інерції центрифуг, то питання застосування економічного електроприводу, що забезпечує рекуперацію енергії в мережу при гальмуванні, тут займає важливе місце.

Електропривод ротора центрифуги також повинен забезпечувати можливість плавного регулювання швидкості від "повзучої" швидкості рівної 10 об/хв, до максимальної, рівної 2000 об/хв.

Живлення електроприводу здійснюється від цехової мережі змінного струму з напругою 380 В.

Електропривод ротора повинен забезпечувати можливість плавного регулювання швидкості в діапазоні від повзучої (10 об / хв) до максимальної рівній n2 або n5 в будь-якому напрямку (n2, n5 - значення швидкостей на тахограма рис.1.4), що містить наступні ділянки:

1) розгін ротора навантаженої центрифуги до низької швидкості n1, (тривалість t1);

2) завантаження центрифуги на швидкості n2 (тривалість t3);

3) розгін ротора до максимальної швидкості n2 (тривалість t3);

4) промивка продукту, фільтрація на швидкості n2, (тривалість t4);

5) гальмування ротора до низької швидкості n3, (тривалість t5);

6) завершення фільтрації і зливу відтік на швидкості n3 (тривалість t6).

7) реверс ротора до швидкості n4 (тривалість t7, t8);

8) опускання ножа, зріз продукту, вивантаження на швидкості n4 (тривалість t9);

9) розгін ротора у зворотному напрямку до максимальної швидкості n5 (тривалість t10);

10) промивка сит на швидкості n5 (тривалість t11);

11) гальмування ротора до повної зупинки, накладення механічного гальма (тривалість t12);

12) пауза, стан готовності до виконання чергового циклу роботи (тривалість t13);

Рисунок 1.4 – Тахограма режимів роботи центрифуги
Висновок: В даному розділі було описано область застосування центрифуг. Розглянуто класифікацію та зовнішній вигляд цього механізму. А також основні режими його роботи. В центрифуги є 12 режимів роботи які повинні продовжуватись певні інтервали часу, все за програмою. Даний розділ призначений для загального розгляду механізму і його дані будуть застосовуватись в наступних розділах.

2 ПОПЕРЕДНІЙ РОЗРАХУНОК ПОТУЖНОСТІ ПРИВОДНОГО ДВИГУНА
2.1 Аналіз теплового режиму роботи електродвигуна
Визначимо час роботи:




Час циклу:



Фактична тривалість включення:


Приймаються стандартне значення

Виходячи з тахограми (рис. 1.4) і фактичної тривалості включення, можна зробити висновок, що режим роботи двигуна S8 - режим роботи при періодичному зміні частоти обертання і навантаження. Це послідовність ідентичних робочих циклів, кожен з яких складається з періодів прискорення, роботи при постійному навантаженні, що відповідає заданій частоті обертання, потім одного або декількох періодів роботи при інших постійних значеннях навантаження, що відповідають іншим частотах обертання.

Кваліфікуємо режим роботи як S8 так як . S8-перемежовується без пауз.

2.2 Розрахунок і побудова навантажувальної діаграми механізму
Статичні опори руху в робочих машинах, створюються силами тертя ковзання в підшипниках та тертя об повітря.

По відомій кінематичній схемі рис. 1.3 визначимо моменти опору руху (статичні моменти). Складові статичних моментів на валу механізму
розраховуються по формулах:

- момент сил тертя в підшипниках

де - маса деталей і вузлів, що спираються на підшипники, кг ;

- діаметр шийки валу або осі, м ;

- коефіцієнт тертя ковзання в підшипниках ;

g = 9.81 м/сІ - прискорення сили тяжіння.

Статичний момент на валу ротора центрифуги:

де - складова статичного моменту, обумовлена тертям ротора центрифуги, що обертає, об повітря;

- момент, що створюється силами тертя валу ротора центрифуги в підшипниках.

На ділянці робочого циклу, відповідній процесу вивантаження осаду, абсолютне значення зростає на величину моменту , який зумовлений зусиллям різання, що впливає на лезо ножа.

де – момент сил тертя об повітря:

де – висота (довжина) ротора, м;

– діаметр ротора, м;

– швидкість обертання ротора, об/хв.

Момент сил тертя в підшипниках:

де – коефіцієнт тертя, що залежить від типу підшипника ();

- маса ротора з продуктом, кг;

- діаметр валу на якому укріплений ротор центрифуги, м.

Розрахуємо масу ротора з продуктом:

де - максимальне завантаження ротора суспензією (800) кг;

- маса незавантаженого ротора.


де - діаметр і-тої частини ротора, м;

- висота і-тої частини ротора, м;

– щільність сталі ( =7900 кг/м3).

Маса незавантаженого ротора:
=
Масса ротора з продуктом:

Визначимо момент сил тертя в підшипниках для завантаженого і незавантаженого ротора ( - підшипники кочення):




Визначимо швидкість обертання ротора на кожній ділянці робочого циклу:


























Визначимо момент сил тертя об повітря на кожній ділянці робочого циклу:

























2.3 Розрахунок моменту інерції електропривода
На підставі розрахункової схеми механічної частини обчислюється сумарний момент інерції приводу , приведений до швидкості обертання валу двигуна. При цьому набуваємо два значення для ділянки робочого циклу, коли ротор не завантажений і повністю завантажений суспензією.

де - момент інерції ротора двигуна (якоря);

- момент інерції механізму (ротора центрифуги з продуктом).

Для того, щоб визначити момент інерції приводу для ділянок робочого циклу, коли ротор повністю завантажений,

необхідно визначити момент інерції утфеля.

де – густина утфеля ().

Тоді:






2.4 Розрахунок електромагнітного моменту та струму електродвигуна
Статичний момент, приведений до швидкості валу двигуна, визначається по формулі:

де - момент втрат холостого ходу електродвигуна;

- передаточне число редуктора;

- К.П.Д. редуктора.

Величиною нехтуємо. Оскільки привід безредукторний, то формула (2.10) приймає вигляд:

Електромагнітний момент двигуна рівний сумі статичного і динамічного моментів:

де


Розрахуємо динамічні моменти:

























Знаючи статичний і динамічний моменти на кожній ділянці робочого циклу, по формулі (2.12) визначаємо електромагнітний момент:













Діаграми навантажень і представлені на кресленнях додатку Б.

Оскільки застосовується двозонне регулювання швидкості ДПТ, то при послабленні магнітного потоку двигуна порушується пряма пропорційність між моментом і струмом якоря. Тому, окрім спрощеної діаграми навантаження , необхідно побудувати спрощену струмову діаграму .

При швидкості, рівній або меншій номінальній струм якоря двигуна визначається співвідношенням:

Конструктивний коефіцієнт
.
При швидкості, вище номінальній, струм двигуна визначається по формулі:


Визначаємо значення :




Тепер, використовуючи формули, визначаємо значення струму на кожній ділянці робочого циклу. Діаграма навантаження I(t) представлена на кресленні додатку Б

























На підставі побудованих діаграм навантажень проводиться перевірка двигуна на перевантаження. Двигун проходить по перевантажувальній здатності, якщо виконуються умови:
, (2.24)

і

(2.25)

впродовж всього робочого циклу роботи ЕП. Тут М і I - значення моменту і струму з діаграм навантажень; і - максимально допустимі значення моменту і струму вибраного двигуна.

Як М беремо максимальний момент за час роботи в робочому циклі.

Як I беремо максимальний струм за час роботи в робочому циклі.

Для ДПТ відома перевантажувальна здатність по струму, тому:

Звідси:


За довідковими даними попередньо вибираємо двигун:

.
Висновок: В даному розділі здійснено розрахунок величин для подальших розрахунків, а також аналіз теплового режиму роботи електродвигуна. Побудова навантажувальної діаграми. Розраховано момент інерції електропривода та електромагнітного моменту та струму двигуна.

3 ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ ВИБОРУ СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПРИВОДУ

Згідно даних розділу 1 відомо, що для приводу. можуть бути застосовані такі системи електричного приводу: РКС-ДПС; РКС-АД з ФР; ТП-ДПС; ТРН-АД; ПЧ-АД.

З метою вибору оптимального варіанту з позиції економічної ефективності (капітальних затрат та терміну окупності) здійснимо їх порівняння згідно критерію приведених затрат:
, (3.1)
де і – кількість розглянутих варіантів;

 – нормативний коефіцієнт економічної ефективності (приймається 0,17 для всіх галузей промисловості), 1/рік;

 – капітальні затрати, грн.;

 – загальні відрахування, грн./рік.

Для прикладу, здійснимо розрахунок для системи ПЧ-АД.

Капітальні затрати:

, (3.2)
де Д – вартість приводного двигуна (Д = 87116,8 грн.);

СК – вартість системи керування (СК = 45162,1 грн.).

Річні капітальні затрати:
, (3.3)


Загальні додаткові відрахування:

де  – амортизаційні відрахування, грн./рік;

 – відрахування на ремонт, грн./рік;

 – додаткові відрахування, грн./рік;

 – відрахування на обслуговування, грн./рік.

Величина амортизаційних відрахувань в середньому приймається 10% від капітальних затрат:



Відрахування на ремонт електрообладнання приймають в розрахунку 2% від капітальних затрат:



Додаткові відрахування враховують втрати енергії в двигуні у стаціонарних та перехідних режимах роботи:

де  – сумарні втрати потужності в двигуні у стаціонарних та перехідних режимах роботи, (кВт·год)/рік;

с – вартість для промисловості одного кіловата потужності за годину, грн./(кВт·год) (с = 0,70 грн./(кВт·год)).

Сумарні втрати потужності в двигуні у стаціонарних та перехідних режимах роботи:

де  – втрати потужності в двигуні в номінальному режимі роботи, кВт;

. – додаткові втрати потужності в двигуні у перехідних режимах роботи, кВт;

 – коефіцієнт завантаження по потужності (приймають рівним 0,8);

 – дійсний фонд часу роботи системи електричного привода за рік, год/рік.

Втрати потужності в двигуні в номінальному режимі роботи:

де  – номінальна потужність електричного двигуна ( = 7,5 кВт);

?ном – номінальний ККД двигуна ( = 0,85).

Додаткові втрати потужності в двигуні у перехідних режимах роботи приймають рівними 10% від номінальних:


Дійсний фонд часу роботи системи електричного привода за рік:

де ? – відносна тривалість ввімкнення згідно тахограми;


 – кількість робочих днів за рік ();

 – кількість робочих змін ();

 – тривалість робочої зміни ().

Сумарні втрати потужності в двигуні у стаціонарних та перехідних режимах роботи згідно формули (4.8):

Додаткові відрахування згідно формули (4.7):

Відрахування на обслуговування електрообладнання приймають рівним 5% від суми відрахувань на амортизацію, ремонт та додаткових затрат:



Загальні додаткові відрахування згідно формули (3.4):

Приведені затрати згідно формули (4.1):

Термін окупності:



Для інших систем електричного приводу проведемо аналогічні розрахунки, результати розрахунків зведемо в порівняльну таблицю 4.1.

Для остаточно прийняття рішення щодо вибору системи електричного приводу здійснимо порівняння розглянути систем з позиції технічної ефективності.

Приводний двигун повинен бути розрахований на роботу в тривалому режимі роботи.

Використовувати двигуни постійного струму і системи побудовані на їх основі є недоцільним оскільки вони мають значні масо-габаритні показники порівняно з двигуна змінного струму і потребують значно більших витрат на обслуговування та ремонт.
Таблиця 4.1 – Порівняння таблиця

Показник

Система електричного привода

РКС-ДПС

РКС-АД з ФР

ТП-Д

ТРН-АД

ПЧ-АД

Вартість двигуна Д, грн.

87116,8

65694,37

87116,8

53194,4

53194,4

Вартість системи керування СК, грн.

2132,8

1387

45162,1

56123

158855

Капітальні затрати К, грн.

89250

67080

132300

109300

212000

Річні капітальні затрати Крічн, грн./рік

15170

11400

22490

18580

36050

Амортизаційні відрахування СА, грн./рік

8925

6708

13230

10930

21200

Відрахування на ремонт СР, грн./рік

1785

1342

2646

2186

4241

Додаткові відрахування СД, грн./рік

39610

Відрахування на обслуговування СО, грн./рік

2516

2553

2774

2806

3422

Загальні відрахування С, грн./рік

52840

53600

58260

58930

71870

Приведені затрати З, грн./рік

68010

65010

80750

77510

107900

Термін окупності Т, років

3,359

3,328

3,36

3,337

3,323

АД з контактними кільцями і ФР в порівнянні з АД з КЗ ротором мають дещо більші масо-габаритні показники, більш дорогі, складніші за конструкцією, однак основна їх позитивна особливість полягає в можливості зменшення пускового струму (за допомогою реостата) при одночасному збільшенні пускового моменту. Оскільки пускові моменти в даному випадку не значні, то в даному випадку використання систем ЕП на базі АД з ФР є не виправданим. Окрім того, релейно-контакторна система керування передбачає лише ступінчасте регулювання швидкості та більш складна для включення її в сучасну автоматизовану систему.

Недоліком АД з КЗ ротором є великий пусковий струм, який у 5...7 разів перевищуючий струм двигуна при роботі в номінальному режимі. Однак при його використанні в системах ЕП типу ТРН-АД; ПЧ-АД цей недолік суттєво згладжується.

Система електричного приводу типу ТРН-АД широко розповсюджена через великий ККД, простоти в обслуговуванні і дозволяє реалізувати різні функції по керуванню і оптимізації режимів ЕП, а також може змінювати напрям швидкості АД, але має малий діапазон регулювання швидкості. Основним недоліком є зменшення критичного моменту при зниженні напруги живлення, а отже, зменшується і перевантажувальна здатність.

Система електричного приводу типу ПЧ-АД характеризується широким діапазоном регулювання швидкості, а отримані характеристики мають високу жорсткість з високими показниками і малими втратами. Сучасні ПЧ реалізують принцип відкритих систем, тому їх досить просто включити в системи комплексної автоматизації, що є суттєвою їх перевагою.
Висновок: Незважаючи на те, що найбільш вигідним для застосування з економічної точки зору є система електричного приводу типу ТРН-АД, однак взявши до уваги такі показники як перевантажувальна здатність, надійність, зручність експлуатації та налагодження доцільно для приводу використати систему ПЧ-АД.

4 ВИБІР ДВИГУНА ТА ЙОГО ПЕРЕВІРКА
В розділі 2 за довідковими даними попередньо обрано двигун:



1.Перевірка по пусковому моменту:

Сенс цієї перевірки полягає в тому, що перевіряється фізична можливість процесу пуску ЕП з нерухомого стану. Необхідно перевірити виконання умови:
(4.1)
де - пусковий момент двигуна;

- значення статичного моменту при рушанні механізму з нерухомого стану (момент зрушення).

Оскільки пуск двигуна здійснюється на холостому ході, то момент має мале значення, тобто можна зробити висновок, що



По пусковому моменту двигун підходить. Тепер двигун потрібно перевірити за умовами нагрівання (по температурному режиму).

2.Перевірка двигуна по нагріву:

У практиці проектування ЕП зі всіх методів перевірки двигунів на нагрів найбільшого поширення набули методи еквівалентного моменту - для випадку однозонного регулювання швидкості і еквівалентного струму - для випадку двозонного регулювання швидкості.

Значення цих еквівалентних величин знаходять по формулах:


де – значення моментів и струмів на ділянках навантажувальних діаграм і тривалістю причому сума тривалостей цих ділянок рівна часу циклу
(4.4)
Формули (4.2) і (4.3) справедливі лише у випадках, коли умови охолоджування на всіх ділянках роботи не відрізняються від розрахункових, прийнятих при проектуванні двигуна. Для самовентилюємих двигунів, тепловіддача яких залежить від частоти обертання, в ці формули слід вводити поправочні коефіцієнти для ділянок, де швидкість двигуна менше номінальної. Оскільки обраний двигун має двигун примусової вентиляції то перевірку будемо здійснювати за формулою (4.3).

Для приводів центрифуг вважається обов'язковим запас по струму 20-25%, тому умовами придатності двигуна по тепловому режиму буде співвідношення:
(4.5)

Двигун проходить по нагріву, оскільки виконуються умова (4.5):

Отже двигун вибраний вірно.

Таблиця 4.1 – Паспортні дані двигуна 4ПФМ-280М при ПВ=100%

Тип двигуна

Номі-нальна поту-жність

Рн, кВт

Номі-наль-ний струм якоря Iян, А

Номі-нальна частота обер-тання nн, об/мин

Максимальна частота обертання nmax, об/мин

Момент інерції якоря Jд, кг·м2

Опір обмотки якоря при 90єС Rя, Ом

4ПФМ-280М

145

358

1500

1900

2,18

0,0364


Висновок: В даному розділі здійснено вибір електричного двигуна для подальших розрахунків, а також здійснена перевірка правильності вибору електричного двигуна методом еквівалентного моменту.


5 РОЗРАХУНОК І ВИБІР СИЛОВИХ ЕЛЕМЕНТІВ ПЕРЕТВОРЮВАЛЬНОГО АГРЕГАТУ
5.1 Розрахунок і вибір вентилів
Розрахунок та вибір тиристорів виконаємо за середнім значенням анодного струму, зворотній напрузі і перевіримо за перевантажувальною здатністю.

Середнє значення струму через вентиль:


де – коефіцієнт охолодження тиристора (kох = 0,35).

mn – кратність пульсацій випрямлених напруги та струму(табл. 5.1)
Величина максимального значення зворотної напруги на тиристорі:
(5.2)
де  – коефіцієнт запасу за напругою ();

 – коефіцієнт схеми випрямлення (табл. 5.1);

 – середнє значення випрямленої ЕРС при  = 0:
(5.3)



Таблиця 5.1 – Коефіцієнти схем та їх параметри

Коефіцієнт

Схема випрямлення

однофазна

трифазна

із середньою точкою трансформатора

мостова

нульова (схема Міткевича)

зигзаг з нулем

мостова (схема Ларіонова)

ku

0,9

0,9

1,17

1,17

2,34

kі1

1

1

0,471

0,471

0,816

kі2

0,707

1

0,577

0,577

0,816

kS1

1,11

1,11

1,21

1,21

1,045

kS2

1,57

1,11

1,48

1,71

1,045

kS

1,34

1,11

1,35

1,46

1,045

kі.ср

1/2

1/2

1/3

1/3

1/3

kumax

3,14

1,57

2,09

2,09

1,045

m1

1

1

3

3

3

D

2

1

3

6

3

M

2

2

3

3

3

mn

2

2

3

3

6

kR = q

1

1

1

1

2

kХ

0,318

0,318

0,478

0,478

0,955


За значеннями, отриманими по формулам (5.1) та (5.2), вибираємо тиристор Т-500, виходячи з умов:
(5.5)
де – допустиме (номінальне) значення середнього струму через тиристор;

– допустиме значення зворотної напруги тиристора.

Технічні дані тиристора занесемо до табл. 5.2, в якій прийняті такі позначення: tдоп – допустимий час дії перевантаження тиристора; Ів.max – амплітудне значення прямого струму через тиристор; Із.max – амплітудне значення зворотного струму через тиристор.
Таблиця 5.2 – Технічні дані тиристора

Ів.ср.доп,

А

Uз.доп,

В

Іуд,

А

tдоп,

с

Ів.max,

А

Із.max,

мА

500

1600

9500

3

985

20


Перевірка тиристора за перевантажувальною здатністю:
(5.6)
(5.7)

Умова не виконується. Тому вибираємо тиристор Т-1000.

Таблиця 5.3 – Технічні дані тиристора

Ів.ср.доп,

А

Uз.доп,

В

Іуд,

А

tдоп,

с

Ів.max,

А

Із.max,

мА

1000

1800

18000

6

1570

20


Перевіримо умову (5.6):

Умова виконується. Отже тиристор вибраний вірно.
  1   2


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации