Электропривод вентиляционной установки

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное автономное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

       ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ  ИНСТИТУТ В г. ТАГАНРОГЕ

      (ТТИ Южного  федерального университета)

 

Кафедра электротехники и  мехатроники

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по дисциплине: «Электрооборудование предприятий»

Тема проекта: «Электропривод вентиляционной установки»

 «_____»______________ Выполнил  студент группы Н-87

__________    Кулиш А. А.

 

«_____»______________ Проверил__________

доц. каф. ЭиМ   Горемыкин Е. В.

 

 

 

 

 

 

Таганрог 2011

Содержание

 

Введение…………………………………………………………………………3

1. Описание технологической схемы………………………………………….4
2. Определение необходимой производительности………………………….6

3. Выбор электродвигателя…………………………………………………….10

4. Проверка электродвигателя по перегрузочной способности и пусковому моменту………………………………………………………………………….14

5. Построение характеристик рабочей машины………………………………16

6. Построение нагрузочной диаграммы электропривода…………………….21

7. Обоснование и описание схемы управления системой электроприводов...25

8. Выбор аппаратуры управления и защиты…………………………………..28

9. Подсчет стоимости выбранного комплекта электрооборудования……….31

10. Расчет устойчивости  системы двигатель - рабочая машина……………..33

Перечень элементов…………………………………………………………….39

Заключение……………………………………………………………………...40

Литература………………………………………………………………………41

 

 

 

Введение

 

С незапамятных времен человек  пытается заменить тяжелый физический труд работой автоматических механизмов и машин. Для этого он использовал  силу животных на сельскохозяйственных работах, энергию ветра и воды на мельницах и оросительных системах, а позже - химическую энергию топлива. Так появился привод - совокупность энергий двигателя, устройство передачи движения к механизму в виде редуктора, ременной, цепной или зубчатой передачи и устройств управления механической энергией. Датой рождения электропривода считается 1838 год, год, когда русский  ученый, академик Петербургской академий наук Б.С Якоби установил на лодку  изобретенный им электродвигатель постоянного  тока.

Электропривод - это система, состоящая из электродвигательного, передаточного и управляющего устройств, предназначенных для приведения в движение вспомогательных органов  рабочей машины и управления этим движением. Электропривод способствует повышению качества продукций, снижению себестоимости, высвобождению рабочих, избавлению людей от тяжелого и утомительного  труда.

Электровооруженность в сельскохозяйственном производстве приобретает особое значение, так как оно в значительной степени определяет производительность труда, уровень комплексной механизации, электрификации и автоматизации технологических процессов. Научно - технический прогресс в сельском хозяйстве вызывает необходимость дальнейшего совершенствования и подготовки специалистов. Целью данной курсовой работы является изучение основных сведений по теории расчету, выбору и применению автоматизированных электроприводов в сельскохозяйственном производстве.

 

 

1 Описание технологической схемы

 

Рассмотрим схему вентиляции, выполненной с помощью крышных осевых вентиляторов, представленную на рисунке 1.

 

Рисунок 1 – Технологическая  схема вентиляционной установки,

где 1 – стойла для лошадей, 2 – вентиляционные отверстия крышных  вентиляторов

 

В связи с тем, что в  животноводческих помещениях имеются  выделения различного рада, имеющие  неблагоприятные появление (влага, углекислота, теплота и т.п.), есть необходимость в постоянном активном вентилировании, особенно где содержатся много животных. Помимо естественной вентиляции применяется вынужденная, посредством применения вентиляторов. Вентиляционные отверстия размещены равномерно по длине и ширине помещения. Схема крышного осевого вентилятора изображена на рисунке 2, где отображены основные элементы и направления движения воздушного потока.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Определение необходимой производительности

 

Выбор типа и количества вентиляторов производится, исходя из необходимой суммарной производительности вентиляционной установки. За расчетную  производительность системы вентиляции принимается максимально возможный  необходимый расход воздуха по условиям: удаления влаги, удаления тепла, удаления углекислоты. В основе расчета производительности лежит соотношение:

                                               

                                            (1)

 

где Li — необходимая производительность вентиляционной установки с точки зрения поддержания внутри помещения i-й компоненты состава воздуха, на уровне нормы ziв, при условии, что количество вредной компоненты, выделяемой в помещении, равно zi и ее содержание в наружном воздухе равно ziн.

Расход воздуха для  вентиляции животноводческого помещения  определяют по следующим показателям. Расход воздуха на удаление избыточной влаги:

 

                                                   (2)

 

где W—количество влаги, выделяемой животными и другими источниками (испарение из пола, кормушек и т. д.); d'₂; d'₁— допустимое содержание влаги в воздухе внутри и снаружи помещения;

 

                                                (3)

 

где W — влага, выделяемая животным при относительной влажности φ= 100%; W₁ = 102,5 г/(ч·гол.); W₂— влага, выделяемая из кормушек и пола;

 

                                             (4)

                                         (5)

                                             (6)

 

где d₂, d₁ — содержание влаги в воздухе в насыщенном состоянии при данных температурах внутри и снаружи помещения; d₂ = 25,6 г/кг; d₁ = 1,8 г/кг; φ₂, φ₁ — относительная влажность воздуха внутри и снаружи помещения; φ₂ = 0,7; φ₁= 0,9; р₂, p₁— плотность воздуха при данных температурах; р₂ = 1,27 кг/м³; р₁ = 1,34 кг/м³.

Расход воздуха на удаление избыточной углекислоты:

 

                                         (7)

L=126*50/2.5*0.3=8400 м³/ч.

 

где с - количество вредностей, выделяемых одним килограммом массы  животного; с = 336 см³/(ч·кг); т_с - масса животного: т_с = 160 кг; с₂-допустимое содержание углекислоты внутри помещения; с₁ - допустимое содержание углекислоты в наружном воздухе.

Расход воздуха на удаление избыточной теплоты:

 

                                           (8)

 

где Q — лишняя теплота в тепловом балансе при данных 6,, 0_Н, выделяемая животными; с — теплоемкость воздуха; с = 1,282 кДж/(м³-К).

 

                                   (9)

 

где Q_ж— количество теплоты, выделяемой животным в течение одного часа; Q_ж= 704 кДж/(ч·гол.).

За расчетную производительность вентиляционной установки принимаем  наибольшее значение расхода воздуха  из трех результатов, приведенных выше, L = 8400 м³/ч.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Выбор электродвигателя

 

Расчетный напор вентилятора:

 

                                             (10)

 

где Н_Д— динамический напор, Па; Н_с — статический напор, Па.

 

                                               (11)

 

где γ — удельный вес воздуха; γ = 11,77 Н/м³; v — скорость движения воздуха; v = 0,6 м/с; g — ускорение свободного падения; g = 9,81 м/с².

 

                                             (12)

где R_o — удельное сопротивление движению воздуха, Па/м.

 

                                      (13)

 

где D — диаметр воздуховода; D = 280 мм.

Потери напора в местных  сопротивлениях составляют порядка 10... 12% динамического напора; Σβ = 0,1 Н = 0,022 Па.

По часовой  производительности и расчетному напору выбирают вентилятор Ц4-70 № 3;

Таблица 1. Характеристики выбранного вентилятора.

Lв, м3/ч	Нв, Па	nВ, мин-1	ηВ,
3000	490,5	1330	0,58

 

Потребная мощность вентилятора:

 

                                             (14)

 

где К_З — коэффициент запаса; К_З= 1,2; η_в — коэффициент полезного действия вентилятора; η_в = 0,58; η_п—коэффициент полезного действия передачи; η_п = 1.

Выбор электрического двигателя. Опыт эксплуатации вентиляционных установок животноводческих помещений показывает, что приводы приточных вентиляторов в основном работают в длительном режиме.

В связи с этим выбирают электрический двигатель, исходя из следующих условий:

1. Климатическое исполнение  и категория размещения СУ2.

2. Способ защиты от  воздействия окружающей среды  IP54.

3. Конструктивное исполнение  и способ монтажа IM1081.

4. По модификации (двигатель  сельскохозяйственного исполнения  со встроенной температурной  защитой).

5. По частоте вращения:

n_нд>n_в; 1395 > 1 330 мин^-1.

6. По роду тока и  напряжения (переменного тока ~I, U_H = 380/220 В).

7. По мощности:

По литературе [элтехсправочник] выбираем электродвигатель

Выбирают двигатель  АИР80А4БСУ2;

Таблица 2. Характеристики выбранного двигателя.

P, кВт	n, об/мин	Iн, A	nн, %	Cos	Mп	М*К	КI	J кг-м2	m кг
0,75	1395	2.3	75	0.81	2,2	2,2	5.5	3.2-10"3	13,8

Максимальные потери в  приводе вентилятора:

 

                                             (15)

где М_н— номинальный момент двигателя, Н·м; ω_ои ω_н—угловая синхронная н номинальная скорости вращения приводного двигателя; ω₀ = 157 рад/с; ω_н = 146,5 рад/с.

 

                                          (16)

 

Относительные максимальные потери:

 

                                            (17)

Потери при номинальной  скорости вращения:

 

                                   (18)

4 Проверка электродвигателя  по пусковому моменту

 

1) По пусковому моменту:

 

М_{пуск.дв.} ≥ (1,2...1,3) М_тр.р.м.