Электропривод вентиляционной установки

или

                             (19)

где - коэффициент, учитывающий снижение напряжения (до 30%) на зажимах пускаемого двигателя; М_{пуск.дв} = μ_пуск М_ном - пусковой момент двигателя; при этом μ_пуск = М_{пуск.дв}/М_ном - кратность пускового момента (берется из каталога); М_ном = Р_ном/w_ном - номинальный момент двигателя; Р_ном - номинальная мощность двигателя в Ваттах (каталог); w_ном - номинальная частота вращения электродвигателя (каталог), если в каталоге вместо w_ном приводится синхронная w_о, то номинальную частоту вращения, рад/с, определяют как:

 

w_ном = w_о · (1 - S_ном),                                       (20)

 

здесь S_ном - номинальное скольжение (каталог), обычно оно изменяется в пределах 0,06...0,07. При этом связь между синхронной скоростью вращения, об/мин, и синхронной частотой вращения, рад/с имеет вид: w_о = 0,105 n_о;

М_тр.р.м. - момент трогания рабочей машины (берется из нагрузочной диаграммы рабочей машины для нулевого значения ее скорости).

 

6,25 Н·м>0,6 Н·м

 

Следовательно, условие выполняется.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Построение характеристик  рабочей машины

1) Механическая характеристика  машины представляет собой зависимость  между моментом сопротивления,  т. е. Mс=f(w).

Механическая характеристика механизмов в общем случае описывается  уравнением: (24)

где Мтр — момент трогания механизма;

Мсн — момент сопротивлении при номинальной угловой скорости;

х — показатель степени.

Для вентиляторов показатель степени х =2.

Момент трогания насосов, вентиляторов и дробилки ориентировочно можно принять Мтр= (0,2—0,3) Мсн. Номинальный момент сопротивления Мсн определяется, исходя из анализа усилий, возникающих в механизме при его работе.

Номинальный момент сопротивлений  дробилки, вентиляторов, насосов определяется из выражения:

 

                                                  (25)

 

где Рн—номинальная мощность машины, Вт;

ω_Н—номинальная угловая скорость вала двигателя, рад/с.

Мтр= 0,2*2,5=5Нм

 

 

Таблица 3.  Расчет механической характеристики.

W	0	50	100	150	200	250	296,1	350
Мс	0,5	0,56	0,73	1,01	1,41	1,92	2,5	3,29

 

Рисунок 3 – Механическая характеристика вентилятора

 

2) Нагрузочная характеристика  или нагрузочная диаграмма рабочей  машины представляет зависимость  усилий или моментов сопротивлений  от времени или пути, т. е. Fc, Mc=f(t, а). При постоянной скорости зависимость Fc, Мс =f(t) равноценна зависимости Fc, Mc=f(a). Поэтому для машин, предусмотренных заданиями, нагрузочные диаграммы строятся как зависимости приведенного к валу двигателя момента сопротивлений от времени. Характер нагрузочной диаграммы машины в значительной степени зависит от ее технологической и кинематической характеристик. Необходимо тщательно проанализировать эти характеристики и установить величины и длительность действия тех или иных моментов или усилий сопротивлений.

Для вентиляторной характеристики характерный спокойный пуск и постоянный момент сопротивления, равный рассчитанному выше. Нагрузочная характеристика представлена на рисунке 4.

 

 

Рисунок 4 – Нагрузочная  характеристика вентилятора

 

3) Инерционная характеристика  машины представляет собой данные  о величине момента инерции  машины и законов его изменения  от различных факторов.

Величина момента инерции  машин определяется массами движущихся деталей и грузов и радиусами  инерции. Приведенный к валу двигателя  момент инерции зависит также  or кинематической характеристики системы двигатель — машина.

Величину приведенного к  валу двигателя момента инерции  машины необходимо определить как для  холостого хода, так и для работы под нагрузкой.

Приведенный к валу электродвигателя момент инерции машины определяется, исходя из равенства запасов кинетической энергии до приведения и после  приведения.

 

                                                (26)

 

где Jдв - момент инерции двигателя, кг/м²;

Jрм - момент инерции рабочей машины, кг/м²

Jрм = 8* Jдв=8*0,0008=0,0064кг/м²

J=0,0064+0,0008=0,0072 кг/м²

 

6 Построение нагрузочной диаграммы электропривода

 

Определение времени пуска  проводится следующим порядке

1. По пяти точкам строится  механическая характеристика АД. (рис 5)

2. На этом графике строится  приведенный момент сопротивления  рабочей машины  (справочная величина). Н*м.

3 Находим динамический момент графическим способом.

4. Находим масштаб по  моменту инерции по формуле:

 

,                                             (15)

 

где - приведенный момент инерции, ;

- отрезок соответствующий 

Заменим график прямоугольником (ломаной линией). Стороны прямоугольников параллельные оси абсцисс знают значения . Стороны параллельные оси ординат показывают значение приращения скорости .

5.Из точки А проведём окружность радиусом , делаем насечку на оси ординат в точке 1 соединяем точку О с горизонталью 1 линией параллельной линии [А-1], получаем на горизонтали 1 точку 1̀. Остальные построения производятся аналогично.

6.Определяем масштаб по  оси вращения, для чего применим  основное уравнение движения  электропривода.

 

,                                        (16)

,                                                   (17)

,                                                      (18)

           где - масштаб к моменту инерции, ;

- масштаб к частоте вращения, ;

- масштаб к моменту динамическому,  .

 

.

;                                              (19)

 

где [O-B] – отрезок соответствующий максимальной скорости вращения, мм;

 

;

;                                                (20)

 

где [О-Д] – отрезок соответствующий ( ) критическому

динамическому моменту, мм

 

.

 

Время разгона определяется из выражения;

 

,                                            (21)

 

где - масштаб по оси времени, с/мм;

- отрезок соответствующий длительности разгона.

с/мм,

с

 

Рисунок 5. –Механическая  характеристика ЭП с рабочей машиной

 

 

 

 

 

 

7 Обоснование и описание схемы управления системой электроприводов

 

Требования к  схеме автоматического управления

1. Схема должна обеспечивать  плавное или ступенчатое регулирование  частоты вращения двигателей  в режиме автоматического управления  температурой.

2. Схема должна предусматривать  возможность перехода на ручное  управление.

3. Схема должна предусматривать  защиту от коротких замыканий,  тепловую, обрыва фаз сети и  самопроизвольного пуска.

Для управления вентиляционной установкой предлагается схема представленная на рисунке 6.

Данная схема позволяет  производить управление установкой в ручном и автоматическом режимах. Для выбора режима предназначен переключатель  SA1.

Данная схема позволяет  производить управление установкой в ручном и автоматическом режимах. Для выбора режима предназначен переключатель  SA1.

 

 

 

Рисунок 6. Схема автоматического  управления.

Рассмотрим сначала автоматический режим работы. Включение всей схемы  производится автоматом QF1. Схема управления включается автоматическим выключателем SF1. Переключатель находится в положении А. Далее включаем пускатель КМ1 с помощью кнопки SB1, который в свою очередь контактом КМ1:3 подает питание на регулятор А1, блок управления тиристорами и блок питания с выходным напряжением 24 В (необходимо для питания активных датчиков BX1 и ЦАП выхода А1). Регулятор А1 предназначен для сравнивания двух контролируемых параметров (температура и

влажность) и по полученным данным формировать управляющий  сигнал на выходе в пределах 4…24 мВ. Данный сигнал является основой для  формирования управляющего сигнала  тиристорами в силовой сети с  помощью БУТС. И уже в зависимости  от уровня сигнала на управляющих  электродах тиристоров происходит регулирование  скорости вращения электродвигателей, а следовательно и подачи.

В ручном режиме включение  производится аналогично. SA1 в положении Р. Включение – выключение производится с помощью кнопок SB4 и SB3 на усмотрение оператора.

В схеме применена следующая  защита:

- от КЗ в силовой сети автомат QF1 с электромагнитным расцепителем;

- от обрыва фаз и  перегрузки тепловые реле КК1…КК2, защищающие группу двигателей;

- от неполнофазного режима реле напряжения KV1 и KV2;

- цепь управления защищена  автоматическим выключателем SF1.

 

 

 

 

 

 

 

8 Выбор аппаратуры управления и защиты

 

Выбор автоматического выключателя:

1. По номинальному напряжению: U_на=660В >U_с=380В

2. По номинальному току: I_н >I_н.дв.

 

 

I_н.общ=I_н.гр +I_н.рг

I_н.общ=5,75+5,75=11,5                                     (А)

Iн › Iраб Iн=16А › Iраб=11,5А

 

Расчет тока срабатывания электромагнитного расцепителя:

 

I_ср.э=к• I_н.р

где к – кратность срабатывания электромагнитного расцепителя.

I_ср.э=12•16=192 (А)

 

Автомат: АЕ2030 – 100-20У3Б

Выбор магнитного пускателя.

Выбираю магнитный пускатель  КМ1, КМ2:

U_н=660 В > U_с=380 В

I_н=25 А > I_раб=11,5 А

U_к=U_ц.упр=220В

ПМЛ 2101 У3

U_н=660 В > U_с=380 В

I_н =25 А > I_раб=11,5 А

U_к=220 В > U_ц.упр=220 В

 

Выбираю тепловые реле РТЛ

По номинальному напряжению: U_н=660 В > U_с=380 В

Номинальный ток: I_{н.теп.р.} > I_ТР.=1,2·5,75=6,9 А

Номинальный ток теплового расцепителя: I_{н.теп.р.}=7 А

Пределы регулирования 5,5-8,0(А)

Тепловое реле РТЛ – 1012 04

Выбор сигнальной лампы.

Для световой сигнализаций выберу аппаратуру АС – 14011У3. Лампа коммутаторная, U_л=220В, цвет светофильтра – зеленый.

Выбор кнопок управления.

КМЕ4111У3.

По рабочему току – до 6А.

По количеству контактов  – 1з - 1р.

По климатическому исполнению и категорий размещения У3.

Автоматический  выключатель SF1: АЕ2024-00-54У3

Блок питания: БП 24 фирмы «ОВЕН»

Реле напряжения KV1…KV2: ЕЛ-8

Многоканальный измеритель – регулятор ТРМ 138И фирмы «ОВЕН»