Эксплуатация электрооборудования привода насоса схемы управления микроклиматом фруктохранилища

 

 

 

2 Расчетно-техническая  часть

 

 

2.1 Требования предъявляемые к электроприводу и автоматике.

 

 

Схема управления должна быть технологичной в производстве и монтаже. Система управления должна обладать высоким быстродействием, содержать электрооборудование высокой степени унификации. Улучшенные энергетические показатели и эксплуатационные характеристики применяемых двигателей. Снижение потерь электроэнергии за счет применения современных систем управления, новых элементов электропривода, современных аппаратов управления и защиты. Точность действия в нормальных и аварийных режимах, согласованность работы схемы управления с технологической схемой работы дробилки. Простота  в обслуживании. Совершенство защиты электрооборудования, безопасность в обслуживании. Производственные машины и механизмы составляют основу большинства технологических процессов используемых в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте, в коммунальном хозяйстве.

Большинство производственных машин оснащено автоматизированным электроприводом и устройствами электроавтоматики. Технологические процессы разнообразны по своему содержанию и областям использования. Так же разнообразны производственные машины и механизмы осуществляющие различные технологические процессы.

 

 

2.2 Выбора рода тока, величины питающих напряжений, степени защиты электрооборудования.

 

 

Цепь управления питаться напряжением 220 в переменного тока. Силовая цепь питается напряжением 380 в переменного тока чистотой 50 Гц.

Эксплуатируется на открытом воздухе под навесом в сложных условиях среду запыленности поэтому принимаем полностью закрытый двигатель от попадания пыли классом защиты не ниже IP-44.

Прокладка питания осуществляется с помощью четырех жильного кабеля проложенного в трубе под землей.

 

 

 

 

2.3 Выбор системы управления электрическим привода способы торможения.

 

 

Система управления дистанционная 

Достоинства:

- схема содержит  простые удобные в монтаже  и эксплуатации электромеханические аппараты визуально видны неполадки в данных аппаратах.

- взаимозаменяемые  аппараты простота в управлении  и невысокая стоимость.

Недостатки:

- управление дистанционного  характера содержит большое количество  электромеханических аппаратов дискретного действия которые имеют существенные недостатки.

- Подвижные части  при значительной частоте включения  в час сравнительно недолговечны. Время срабатывания аппарата  в заметно влияет на быстродействие  схемы. Требуются систематические осмотры, регулировка и ремонт аппаратов. Аппараты энергоемкие с большой собственной потребляемой мощностью. В наиболее сложной и ответственной части схем управления электромеханические аппараты имеют наибольшее число отказов и сбоев в работе. Ненадежны.

 

 

2.4 Расчет  мощности и выбор электродвигателя

 

 

Правильный выбор двигателей имеет большое значение, так как обеспечиваются минимальные затраты, минимальные потери энергии при эксплуатации, высокая производительность и надежность работы. Занижение мощности вызывает перегрев двигателя при работе, снижение производительности и т.д. Завышение мощности ухудшает энергетические показатели двигателя, при этом снижается КПД и cosf, увеличиваются капитальные затраты, эксплуатационные расходы. Выбор мощности должен быть произведен в полном соответствии с нагрузкой на валу и режимом работы.

Правильно выбранный двигатель должен при работе развивать наибольшую мощность, при которой он не нагревается сверх допустимого предела. Перегрузочная способность двигателя должна обеспечивать преодоление кратковременных перегрузок и достаточную быстроту пуска.

 

 

2.4.1 Расчетная мощность двигателя насоса

 

 

Pрасч = Kз·Y·Q·H/1000·ŋн·ŋn                                            ( 1 )

 

 

где Kз – коэффициент запаса /см. таблица 1/

 Y – плотность перекачиваемой жидкости, H/м

 Q – производительность насоса, М/с

 Н – напор насоса, М

         ŋн – КПД насоса

         ŋn – КПД передачи

 

Pрасч = 1,,1·1,5·0,01·1000/1000·0,9·0,85 =2,2кВ                           ( 2 )

 

 

Таблица 2 - Технические характеристика электродвигателя  /8, с250/

 

Тип	Рн,кВт	nн об/мин	cosφ	Мп/Мном	Мmax/Mном	Ммin/Мном	Iстат.,А	КПД,%
4АИР90L4	2,2	1500	0,83	2,1	2,2	1,6	6,5	81

 

 

2.5 Расчет  механических характеристик двигателя

 

 

2.5.1 Определяем скорость идеального холостого хода, об/мин

 

 

n0=3000/p,                                        ( 3 )

 

где p – число пар полюсов

p = 2, /см. таблица 2/

 

             n0=3000/2=1500 об/мин

 

 

2.5.2 Определяем номинальное скольжение, в долях ед

 

 

Sн=n0-nн/n0,                                         ( 4 )

 

где n0 – скорость идеального холостого хода, об/мин

     nн – номинальная скорость, об/мин

    

Sн=1500-1475/1500 = 0,01 в долях ед.

 

 

 

2.5.3 Определяем  момент номинальный, Н·м

 

 

Мном=9550·Рном/nном ,                                  ( 5 )

 

где Рном- номинальная мощность двигателя /смотри таб. 2/, кВт

     Рном = 2,2 кВт

 

Мном=9550·2,2/1475=14,2

 

 

2.5.4 Определяем  момент критический, Н·м

 

 

Мкрит=Мmax/Мном·Мном ,                                      ( 6 )

 

где Мmax/Мном - момент критический;

     Мmax/Мном = 2 /смотри таб. 2/, Н·м;

     Мном – момент номинальный

 

Мкрит=2,2·14,2=31,24

 

 

2.5.5 Определяем  критическое скольжение, д.е                               

 

 

Sкр=S·(Мmax/Мном +√ Мmax/Мном 2-1)                       ( 7 )

 

Sкр=0,07·(2,2 +√ 2,2 2-1) = 0,29

 

  Таблица 3 - Расчетные  данные для построения ЕМХ  АД

Режим работы	n, об/мин.	M, Hм	S, д. е.
Идеальный ХХ	1500	0	0
Номинальный	1475	14,2	0,01
Критический	1065	31,24	0,18
Пуск	0	28,4	1
Минимальный	375	22,72	0,75

 

 

 

 

 

2.5.6 Определяем  частоту вращения при различных  значениях скольжения, об/мин

 

 

     ni = n0(1-Si)                                   ( 8 )

 

ni = 1500(1-0,75) = 375

 

Аналогично определяем частоту вращения для остальных значений скольжения, результаты расчета заносим в таблицу 3.

По результатам таблицы 3 строим естественную и искусственную механические характеристики в одних координатных осях.

 

 

 

а) естественная механическая характеристика

б) искусственная механическая характеристика

 

Рисунок 1 – Механическая характеристика

 

 

2.6 Расчет переходных процессов

 

 

Переходные режимы характеризуются изменениями ЭДС, угловой скорости, момента и тока. Результаты их расчетов позволяют правильно определить мощность электрических двигателей и аппаратуры, рассчитать схему управления и оценить влияние работы электропривода на производительность и качество работы производственных механизмов.

 

- Момент статический  не зависит от скорости.

 

 

2.6.1 Определяем момент сопротивлений трения в движущихся частях механизма,  Н·м

 

 

                                             М0 = (1- ŋн)·Мн                                   ( 9 )

 

где ŋн – КПД, о.е.

ŋн = 0,81 /см. таблицу 2/

 

М0=(1-0,81)·14,2=2,69

 

 

2.6.2 Определяем момент сопротивлений при номинальной скорости, Н·м

 

 

Мсн-М0=ŋн·Мн ,                                        ( 10 )

 

Мсн-М0=0,81·14,2=11,5

 

 

2.6.3 Определяем момент статический, Н·м

 

 

Мс =М0+(Мсн-М0),                                    ( 11 )

 

Мс=2,69+8,81=11,5

 

Результаты расчета заносим в таблицу 4.

 

Таблица 4 - Результаты расчетов

 

ni	0	300	600	900	1200	1475
Mc	2,69	2,9	4,59	6,07	10,3	14,19
Wc,i	0	20,94	62,83	94,2	125,65	155

 

 

2.6.4 Определяем статическую скорость, результаты расчетов заносим в таблицу 4.

 

 

                                  Wc,i=ni/9,55                                ( 12 )                 

 

Wc,i=1475/9,55 = 154,4

 

По результатам таблицы 4 строим зависимость W=f(t)

 

График зависимости W=f(t) представляет собой эквипотенциальную зависимость. С разворотом ротора частота вращения двигателя увеличивается, время переходного процесса уменьшается.

 

 

а) естественная механическая характеристика

б) искусственная механическая характеристика

 

Рисунок 2 – Механические характеристики

 

 

2.6.5 Определяем изменение времени, с

 

 

*t = Iпр · *n/9.55 · Mдин                                      ( 13 )

 

где *n- изменение частоты вращения, об/мин.

*t = 0,0056 · 75/14,2 · 4,59 = 0.04

 

 

Аналогично определяем время на последующих ступенях пускового реостата.

 

Результаты заносим в таблицу 5.

 

Таблица 5 – Результаты расчетов

 

-1	-1	, Нм	t, с	t, с	М, Нм
20	75	4,59	0,04	0,06	14,2
20	95	6,07	0,02	0,12	31,24
20	115	7,97	0,03	0,18	28,4
20	135	10,3	0,06	0,24	22,72
20	155	14,19	0,06	0,3	0

По результатам таблицы 5 строим график переходных процессов.

 

 

 

 

а) Зависимость Mi=f(t)

б) Зависимость Wi=f(t)

 

Рисунок 3 – График зависимости

 

 

 

 

2.7 Расчет питающей сети

 

 

Расчет питающей сети проводим от щитка до станка.

 

   Таблица 6 - Технические характеристики электродвигателей

 

Тип	РН кВт	nНОМ об/мин	КПД %	Соs	Мmax/Mном	Ммin/Мном	Мп/Мном	Iстат.,А	J/кг*м2
4AИР 80B4	1,5	1500	78	0,83	2,2	1,6	2,2	5,5	0,0033
4AИР P90L4	2,2	1500	81	0,83	2,2	1,6	12,1	6,5	0,0056
4AИР 112M4	5,5	1500	85,5	0,86	2,5	1,6	2	7	0,017