ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет автоматики и вычислительной техники

Кафедра «Электропривод и автоматизация промышленных установок»

Расчётно-пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине

«Приводы в современных технологиях»

ТПЖА.140604.274 ПЗ

Вариант 4.6

Выполнил студент гр. ЭП-42 / Шехирев Д. В. /

(подпись)

Руководитель / Головёнкин А. Н. /

(подпись)

Проект защищён с оценкой « » « » апреля 2016 г.

Киров 2016 г.

Содержание

2 Расчёт потерь мощности и выбор типа асинхронного двигателя при различных вариантах электропривода 15

1.1 2.1Изменение скорости вращения электродвигателя путем изменения добавочного сопротивления в цепи ротора 15

2.2 Фазовое регулирование скорости асинхронного двигателя с тиристорным регулятором напряжения в статорной цепи 21

1.2 2.3 Изменение скорости вращения электродвигателя в системе асинхронно-вентильного каскада 25

Техническое задание

1 . Технические условия

1.1 Регулирование производительности вентилятора осуществляется изменением частоты вращения двигателя.

1.2 В качестве электропривода используются:

а) асинхронный электродвигатель с фазным ротором с регулируемыми добавочными сопротивлениями в цепи ротора;

б) асинхронный электродвигатель с тиристорным регулятором напряжения в статорной цепи;

в) асинхронный электродвигатель с фазным ротором в системе асинхронно-вентильного каскада.

2. Содержание работы

2.1 Расчётная часть

2.1.1 Выбор вентилятора.

2.1.2 Рассчитать Q-H характеристики вентилятора для максимальной и минимальной производительности.

2.1.3 Обоснование и выбор принципиальной схемы для каждого из вариантов предлагаемых систем электропривода.

2.1.4 Расчёт и выбор двигателя и элементов силовой части для каждого из вариантов электропривода.

2.1.5 Рассчитать КПД, для каждого из вариантов электропривода.

2.1.6 Рассчитать механические характеристики для максимальной и минимальной производительности для каждого из вариантов электропривода.

2.1.7 Рассчитать графики переходных процессов при пуске на максимальную скорость для каждого из вариантов электропривода.

2.2 Графическая часть

2.2.1 Q-H характеристики вентилятора для максимальной и минимальной производительности и Q-H характеристика магистрали.

2.2.2 Схемы силовых частей рассматриваемых вариантов электроприводов.

2.2.3 Механические характеристики рассматриваемых вариантов электроприводов для максимальной и минимальной производительности.

2.2.4 Графики переходных процессов и при пуске для каждого из электроприводов.

2.3 Выводы

2.3.1 Сравнить варианты электроприводов по габаритам, установленной мощности, энергетическим показателям.

2.3.2 Сравнить электроприводы по пусковым показателям.

Технические данные вентилятора представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Технические данные вентилятора

Максимальная производительность,		20
Напор, мм водного столба		165
Диапазон регулирования производительности		6

1 Выбор вентилятора

Вентилятор выбирается по максимальным значениям производительности и напора. Условиями выбора являются соотношения:

и , 101\* MERGEFORMAT (.)

где , – каталожные значения мощности и производительности соответственно.

Максимальные значения мощности и производительности и определяются исходя из технического задания:

для максимальной мощности ,

для максимального напора .

По сводному графику (рисунок 1.1) предварительно выбирается вентилятор В.Ц.4-75. По аэродинамическим характеристикам (рисунок 1.2) уточняется тип вентилятора. С учетом аэродинамических характеристик выбирается вентилятор Е16-6.

Е16-6 – вентилятор В.Ц4-75 №16 с частотой вращения (шестая характеристика).

Задаваясь производительностью строится характеристика магистрали. Для вентилятора характеристика магистрали имеет вид:

, 202\* MERGEFORMAT (.)

где .

Данные расчётов для построения магистрали сведены в таблицу 1.1. Q-H характеристика магистрали представлена на рисунке 1.3.

Таблица 1.1 – Параметры магистрали вентилятора

,	0	12	20	30	50	60	72	78,7	85
,	0	44,92	124,8	280,8	780	1123,2	1619	1964,3	2172,4

Рисунок 1.1 – Сводный график характеристик вентиляторов В.Ц4–75 и В.Ц4–76 (исполнение 6)

Рисунок 1.2 – Аэродинамические характеристики вентиляторов В.Ц4–75–16 (исполнение 6)

Задаваясь производительностью строится характеристика магистрали. Для вентилятора характеристика магистрали имеет вид:

, 303\* MERGEFORMAT (.)

где .

.

Далее выбираем средние значения мощности:

;

;

;

;

;

.

;

.

По полученным значениям строим график:

Рисунок 1.3 – H-Q характеристика.

Необходимая мощность на валу исполнительного механизма в рабочих точках определяется следующим образом

(1.4)

Номинальная (каталожная) частота вращения вентилятора

(1.5)

Момент на валу двигателя

, (1.6)

Где (1.7)

Исходя из графика

По формулам (1.4),(1.6),(1.7):

По полученным значениям строим график:

Рисунок 1.4 - Момент сопротивление вентилятора и его скорость

Приведём момент сопротивления вентилятора и его скорость к валу двигателя. Для этого рассчитаем передаточное число ремённой передачи

, (1.8)

(1.9)

(1.10)

Пересчета момента сопротивления вентилятора и его скорости к валу двигателя

Таблица1.1

,	75,32	62,77	52,3	31,4	12,54
,Н*м	511,6	355,1	246,5	88.75	15,29

По полученным значениям строим график:

Рисунок 1.5 - Момент сопротивления вентилятора и его скорость к валу двигателя

Необходимая мощность на валу исполнительного механизма в рабочих точках определяется следующим образом

, 404\* MERGEFORMAT (.)

где , – соответственно напор и подача в точке А; м, м³/с;

– плотность воды;

– ускорение свободного падения;

– КПД исполнительного механизма.

Тогда максимальная требуемая мощность на валу вентилятора равна

Номинальная (каталожная) частота вращения вентилятора

.

Q-H характеристики центробежного вентилятора В.Ц4-75 №16 приведены в приложении 7 [4]. В каталоге приведена лишь характеристика для номинальной скорости вращения вентилятора. Для получения Q-H характеристик при скоростях, отличных от номинальной, пользуются законами пропорциональности

, 505\* MERGEFORMAT (.)

, 606\* MERGEFORMAT (.)

где и – значения подачи и напора, взятые на Q-H характеристике вентилятора при номинальной скорости вращения, если принять .

Далее рассчитываются параболы, проходящие через выбранные точки на исходной характеристике. Каждой точке параболы согласно 06 соответствует определенная скорость механизма. Соединением точек парабол с одинаковым значением , определяются Q-H характеристики для . Так как законы пропорциональности получены в предположении постоянства КПД, то пересчётные параболы оказываются линиями равного КПД механизма.

Особым образом находится Q-H характеристика, обеспечивающая максимальную заданную производительность. Для этого, подбором скорости добиваются, чтобы вновь построенная Q-H характеристика проходила через точку с координатами на характеристике магистрали.

Минимальная скорость вращения вентилятора определяется исходя из обеспечения требуемого диапазона регулирования производительности с учётом подобранного значения максимальной скорости вычисляется следующим образом

,

Максимальный момент на валу вентилятора равен

.

Расчётные значения Q-H характеристик при различных скоростях сведены в таблицу 1.2, графики характеристик представлены на рисунке 1.3.

Пример расчёта:

.

Таблица 1.2 – Расчётные данные для построения Q-Н характеристик

№ параболы	, м3/ч	, м3/ч	, м3/ч	, м3/ч	, м3/ч
1	60000	54000	45000	37500	9000
2	80000	72000	60000	50000	12000
3	90000	81000	67500	56250	13500
4	100000	90000	75000	62500	15000
5	110000	99000	82500	68750	16500

№ параболы	, Па	, Па	, Па	, Па	, Па
1	2200	1782	1238	859,4	49,5
2	2080	1685	1170	812,5	46,8
3	1910	1547	1074	746,1	42,95
4	1600	1296	900	625	36
5	1100	891	618,75	429,7	24,75

, об/мин	720	648,3	540,3	450,2	108
, с-1	75,40	67,86	56,55	47,125	11,31

Установившийся режим работы определяется точкой пересечения соответствующей Q-H характеристики с характеристикой магистрали, подключенной к вентилятору.

При использовании вентиляторов коэффициент полезного действия (КПД) механизма одинаков во всех рабочих точках (см. рисунок 1.2), т.е.:

.

Рисунок 1.3 – Q-Н характеристики вентилятора и магистрали