Лист для замечаний руководителя. Задание на курсовую работу. Данные для выбора производственного механизма и характенристик электропривода

№ вар

Производственный механизм

Требования к разрабатываемому электроприводу

Наименование исполнительного органа или механизма

Частота

вращения

n, об/мин

Напряжение сети

U, B

Тип электропривода и преобразователя эл. энергии

Способ регулирования

Климатические условия и категория размещ.

Характеристика среды эксплуатации

52

Воздушный нагнетатель подачи воздуха в топку котла системы теплоснабжения завода

1450

660

АЭП

ПЧНС

f, U

ХЛ3

1

№ вар

Заданная величина

Значения величин (Р, кВт; М, Нм; I, A)

на интервалах времени

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

52

Р, кВт

0

94.3

73.4

73.4

65,1

65,1

65,1

52,4

52,4

52,4

67,2

67,2

1.

Введение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4

2.

Схема технологического процесса дутьевого вентилятора подачи воздуха в топку котла системы теплоснабжения поселка. . . . . . . . . . .

5

3.

Нагрузочная диаграмма электропривода. . . . . . . . . . . . . . . . . .

6

4.

Обоснование режима работы электропривода. . . . . . . . . . . . . . .

7

5.

Описание технологического процесса. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8

6.

Расчет требуемой мощности электропривода. . . . . . . . . . . . . . .

9

7.

Обоснование выбора электропривода. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11

8.

Паспортные данные выбранного электропривода . . . . . . . . . . . .

13

9.

Проверка правильности выбора электропривода. . . . . . . . . . . . . .

14

10.

Конструкция и принцип действия электропривод АИР80В4 . . . .

15

11.

Механические характеристики ______________ __двигателя. . . . . .

тип выбранного двигателя

12.

Рабочие характеристики ________________двигателя. . . . . . . . . .

тип выбранного двигателя

13.

Принципиальная схема силовой части и управления электродвигателем. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

14.

Заключение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

17

15.

Библиографический список. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

22

1. Введение.

Электроприводом называется машинное устройство, осуществляющее преобразование электрической энергии в механическую и обеспечивающее электрическое управление преобразованной механической энергией.

Требования к электроприводу формируются отдельно для каждого производственного механизма или для группы идентичных механизмов. Но есть общие требования, которые предъявляются к электроприводам всех механизмов. К таким требованиям относятся:

1. Обеспечение заданного технологического процесса и требуемой производительности.

2. Обеспечение требуемых условий пуска и торможения производственных механизмов, а при необходимости – реверсирования и регулирования скорости.

3. Ограничение перегрузок, динамических и ударных.

4. Принципами управления электроприводом (ручное, автоматическое, программное и т.п.).

5. Требованиями по надежности, которые, как правило, отражаются в заданном времени наработки на отказ.

6. Требованиями по конструктивной защищенности электрооборудования (степени защиты оболочек), по условиям окружающей среды, климатическому исполнению.

7. Экономическими показателями; к которым следует относить стоимость электропривода и затраты электроэнергии на его работу.

8. Экологическими требованиями; к ним относят уровень шума и ограничение влияния электропривода на питающую сеть, связанное с искажениями, вызванными высшими гармониками тока.

В требованиях указываются также параметры электроснабжения (величина напряжения, частоты, допустимые отклонения).

Электроприводы в различных сферах деятельности

Электроприводы представляют собой многофункциональные устройства, которые могут применять для самых разнообразных целей. В настоящее время электроприводы могут использоваться в различных сферах деятельности.

Особое место электроприводы занимают в системах вентиляции и кондиционирования воздуха. Они являются неотъемлемой частью вентиляторов, компрессоров, холодильного и насосного оборудования.

2. Схема технологического процесса:

Воздушный нагнетатель подачи воздуха в топку котла системы теплоснабжения завода.

1 - воздухозаборное устройство; 2 - фильтр-осушитель; 3 - электропривод трех фазный переменного тока; 4 вентилятор осевой; 5 - направление движения воздуха; 6 - расходомер; 7 - гибкое соединение трубопровода; 8 - заслонка отсечная; 9 - котел на газовом топливе; 10- подача газового топлива в котел; 11 - направление движения жидкого теплоносителя; 12 - запорно-отсечная арматура с предохранительным клапаном; 13 – аварийный сброс теплоносителя в атмосферу; 14 - потребители теплоносителя; 15 - фильтр теплоносителя; 16 - ГЦН; 17 - запорно-отсечная арматура; 18 - преобразователь частоты с непосредственной связью.

3. Нагрузочная диаграмма электропривода.

Данные для построения Нагрузочной диаграммы электропривода

4. Обоснование режима работы электропривода.

Данный электродвигатель работает в длительном режиме, с переменной нагрузкой. Режим длительной нагрузки - это работа при постоянной или изменяющейся во времени нагрузке. Достаточно длительная по времени для достижения теплового равновесия, т.е. за время работы температура θ° всех частей двигателя достигает установившегося значения.

Длительно с постоянной или переменной нагрузкой работают вентиляторы, насосы, компрессоры, транспортеры, прокатные станы, токарные, сверлильные и фрезерные станки

5. Описание технологического процесса.

Воздушный нагнетатель осевого типа (4), служит для подачи воздуха в топку котла (9).

Вентилятор (4) приводится в движение трехфазным асинхронным электродвигателем (3).

Электродвигатель регулируется блоком преобразователем частоты с непосредственно связью (18).

Забор воздуха осуществляется через воздухозаборное устройство (1). Воздух проходит очистку и осушку в фильтре осушителе (2), далее подготовленный воздух нагнетается с помощью дутьевого вентилятора (4). В напорном коллекторе после вентилятора установлен датчик – расходомер (6). Гибкое соединение (7 и 19) препятствует передачи вибраций от дутьевого вентилятора, дальше по трубопроводам. Для аварийного прекращения подачи воздуха в топку котла, на напорном трубопроводе предусмотрена отсечная заслонка (8).

Котел, газового типа (9), разогревает теплоноситель. Теплоноситель циркулирует по контору отопления завода за счет главного циркуляционного насоса (ГЦН) на схеме 16.

На всасе насоса установлен фильтр очистки теплоносителя (15). На холодной петле, напорном трубопроводе насоса, до входа в котел, предусмотрена запорно-отсечная арматура (17). На горячей петле предусмотрена запорно-отсечная арматура, с предохранительным клапаном (12) и отводом сброса теплоносителя в атмосферу (13).

6. Расчет требуемой мощности электропривода.

Расчет эквивалентного значения величины, для которой построена нагрузочная диаграмма, осуществляется по формуле:

Далее, по рассчитанному значению эквивалентной мощности определяют

номинальную мощность:

P_ном ≥ Р_э ,

Так как, в задании мне дана частота вращения (об/мин), а для расчета мне необходимо знать угловую скорость (рад/сек), преобразуем эти величины: 1450 оборотов в минуту = 151.848 радиан в секунду; Теперь рассчитаем по формуле: ω_ном = π·n_ном/30

Полученные значения подставим в формулу: М_э= Р_э/ω_ном

7. Обоснование выбора электродвигателя.

7.1 - по роду тока:

По роду тока в порядке увеличения стоимости типы двигателей можно классифицировать:

-асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором;

-асинхронные двигатели с фазным ротором;

- синхронные двигатели;

-двигатели постоянного тока.

7.2 - по номинальному напряжению:

Напряжения электрических сетей промышленных предприятий стандартизированы и делятся на две группы:

-напряжение до 1000 В с номинальными значениями 600, 380 и 220 В;

-напряжения свыше 1000 В с номинальными значениями 3, 6 и 10 кВ.

7.3 - по частоте вращения:

Двигатели электропривода должны обеспечивать частоту вращения рабочих органов механизма, которая обусловлена технологическим процессом. Высокая скорость электродвигателя позволяет уменьшить его габаритные размеры, массу и стоимость. Рабочие механизмы, наоборот, часто требуют пониженных скоростей.

Поэтому необходимо учитывать следующие особенности при выборе номинальной скорости вращения двигателя:

1) наиболее экономически оправданно применять безредукторные электроприводы, для которых скорость вращения двигателя равна скорости вращения рабочего органа механизма или превышает ее не более чем на 5% n_мех = n_ном≤ 1,05n_мех;

2) если соотношение скоростей n_мех < n_ном≤ 1,15n_мех, то можно понизить скорость двигателя и добиться равенства со скоростью рабочего органа введением ограничения при помощи системы автоматического регулирования.

3) при соотношении скоростей n_ном> 1,15n_мех, необходимо применять передаточные механизмы: редукторы различных типов, клино-ременные передачи; чем меньше передаточное число редуктора i=n_ном /n_мех тем меньше его вес, габаритные размеры и стоимость.

В требованиях данных мне, для разработки электропривода, указаны следующие параметры:

1. Частота вращения: 1450 об/мин. Можно превысить скорость вращения не более чем на 5%, следовательно, можно допустить скорость вращения до 1522.5 об/мин. ГОСТ-10683-73 устанавливает ряд синхронных частот вращений асинхронных электроприводов для сети с частотой 50 Гц: 500, 600, 750, 1000, 1500 и 3000 об/мин. Из данного списка нам подходит частота вращения 1500 об/мин.

2. Напряжение сети: 660 В, соответственно ток переменный и требуется применение трансформатора для получения напряжения в сити 380 В.

3. Климатические условия и категория размещения: ХЛ3. Расшифрую:

ХЛ – холодный макроклиматический район.

3 – эксплуатация в крытых помещениях без регулирования температурных условий с естественной вентиляцией (температура практически не отличается от уличной, нет брызг и струй воды, незначительное количество пыли).

4. Характеристика среды эксплуатации: 1 - нормальная среда, степень защиты двигателя IP00 или IP20. Для удешевления конструкции воздушного нагнетателя, будем применять общепромышленный электропривод. Общепромышленные электроприводы имеют коробку выводов, то в ГОСТ-17494, для них установлена степень защиты не ниже IP20.

5. Один из основных параметров для подбора электропривода, это мощность электродвигателя, которую я рассчитал в п.6:

Электроприводы выпускают номинальных мощностей, которые устанавливает ГОСТ-12139. Ближайшая подходящая мне мощность электродвигателя, это 75 кВт.

8. Паспортные данные выбранного электропривода.

Двигатель выбираю по справочной литературе:

- Справочник по электрическим машинам / под. ред. И.П. Копылова, Б.К. Клюкова: в 2т. – М.: Энергоатомиздат, 1989.

- Кацман М.М. Справочник по электрическим машинам: учеб. пособие для студ. образоват. учереждений сред проф. образования / М.М. Кацман. - М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 480 с.

Расшифровка типа двигателя:

• АИР - Асинхронный, Интерэлектро, Р - привязка мощностей к установочным размерам в соответствии с ГОСТ Р 51689 ;

• 250- высота оси вращения, мм;

• S- установочный размер по длине станины;

• 4- число полюсов;

Общепромышленный асинхронный электродвигатель АИР250S4, изготавливается по умолчанию: - на одинарное напряжение 380В (три клеммы в коробке выводов) или двойное напряжение 220/380В (шесть клемм). - климатическое исполнение производится в соответствии с ТУ. Климатическое исполнение по ТУ 16-525.564-84: тропическое, химостойкое, для холодного климата (ХЛ), со встроенной температурной защитой, с повышеной точностью по установочным размерам и их сочетание.

- режим работы - продолжительный, S1. - степень защиты - IP54, 55 (содержание нетокопроводящей пыли в воздухе до 100 мг/м³, двигатель защищен от брызг воды с любого направления).

Монтажное исполнение двигателей: - на лапах (IM 1081, 1011, 1001) - фланцевый (IM 3081, 3011, 3001) или фланцевый недоступный с обратной стороны, так называемый малый фланец (IM 3681) - комбинированный, лапы+фланец (IM 2081, 2011, 2001).

9. Проверка правильности выбора электропривода.

(указания к выполнению приведены в [1] стр. 55-60, 117-118)

двигатель выбран правильно

10. Конструкция и принцип действия электродвигателя

А синхронный двигатель - это асинхронная машина, предназначенная для преобразования электрической энергии переменного тока в механическую энергию. Само слово “асинхронный” означает не одновременный. При этом имеется ввиду, что у асинхронных двигателей частота вращения магнитного поля статора всегда больше частоты вращения ротора. Работают асинхронные двигатели, как понятно из определения, от сети переменного тока.

УСТРОЙСТВО:

На рисунке: 1 - вал, 2,6 - подшипники, 3,8 - подшипниковые щиты, 4 - лапы, 5 - кожух вентилятора, 7 - крыльчатка вентилятора, 9 - короткозамкнутый ротор, 10 - статор, 11 - коробка выводов.

Основными частями асинхронного двигателя являются:

статор (10) и ротор (9).

Статор имеет цилиндрическую форму, и собирается из листов стали. В пазах сердечника статора уложены обмотки статора, которые выполнены из обмоточного провода. Оси обмоток сдвинуты в пространстве относительно друг друга на угол 120°. В зависимости от подаваемого напряжения концы обмоток соединяются треугольником или звездой.

Роторы асинхронного двигателя бывают двух видов: короткозамкнутый и фазный ротор.

Короткозамкнутый ротор представляет собой сердечник, набранный из листов стали. В пазы этого сердечника заливается расплавленный алюминий, в результате чего образуются стержни, которые замыкаются накоротко торцевыми кольцами. Эта конструкция называется "беличьей клеткой". В двигателях большой мощности вместо алюминия может применяться медь. Беличья клетка представляет собой короткозамкнутую обмотку ротора, откуда собственно название.

Фазный ротор имеет трёхфазную обмотку, которая практически не отличается от обмотки статора. В большинстве случаев концы обмоток фазного ротора соединяются в звезду, а свободные концы подводятся к контактным кольцам. С помощью щёток, которые подключены к кольцам, в цепь обмотки ротора можно вводить добавочный резистор. Это нужно для того, чтобы можно было изменять активное сопротивление в цепи ротора, потому что это способствует уменьшению больших пусковых токов.

Принцип работы:

При подаче к обмотке статора напряжения, в каждой фазе создаётся магнитный поток, который изменяется с частотой подаваемого напряжения. Эти магнитные потоки сдвинуты относительно друг друга на 120°, как во времени, так и в пространстве. Результирующий магнитный поток оказывается при этом вращающимся.

Результирующий магнитный поток статора вращается и тем самым создаёт в проводниках ротора ЭДС. Так как обмотка ротора, имеет замкнутую электрическую цепь, в ней возникает ток, который в свою очередь взаимодействуя с магнитным потоком статора, создаёт пусковой момент двигателя, стремящийся повернуть ротор в направлении вращения магнитного поля статора. Когда он достигает значения, тормозного момента ротора, а затем превышает его, ротор начинает вращаться. При этом возникает так называемое скольжение.

Скольжение s - это величина, которая показывает, насколько синхронная частота n₁ магнитного поля статора больше, чем частота вращения ротора n₂, в процентном соотношении.

Скольжение это крайне важная величина. В начальный момент времени она равна единице, но по мере возрастания частоты вращения n₂ ротора относительная разность частот n₁-n₂ становится меньше, вследствие чего уменьшаются ЭДС и ток в проводниках ротора, что влечёт за собой уменьшение вращающего момента. В режиме холостого хода, когда двигатель работает без нагрузки на валу, скольжение минимально, но с увеличением статического момента, оно возрастает до величины s_кр - критического скольжения. Если двигатель превысит это значение, то может произойти так называемое опрокидывание двигателя, и привести в последствии к его нестабильной работе. Значения скольжения лежит в диапазоне от 0 до 1, для асинхронных двигателей общего назначения оно составляет в номинальном режиме - 1 - 8 %.

Как только наступит равновесие между электромагнитным моментом, вызывающим вращение ротора и тормозным моментом создаваемым нагрузкой на валу двигателя процессы изменения величин прекратятся.

Выходит, что принцип работы асинхронного двигателя заключается во взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и токов, которые наводятся этим магнитным полем в роторе. Причём вращающий момент может возникнуть только в том случае, если существует разность частот вращения магнитных полей.

Заключение.

Вывод: В ходе работы был разработан электропривод дутьевого вентилятора подачи воздуха в топку котла системы теплоснабжения поселка. Электропривод был выбран типа АИР80В4 исходя из характеристики и нагрузочной диаграммы.