Электропривод вентиляции животноводческой фермы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

"Электропривод вентиляционной установки"

 

 

 

Содержание

 

Введение

1. Описание технологической схемы
2. Определение необходимой производительности

3. Выбор электродвигателя

4. Проверка электродвигателя по перегрузочной способности и пусковому моменту

5. Построение характеристик рабочей машины

6. Построение нагрузочной диаграммы электропривода

7. Обоснование и описание схемы управления системой электроприводов

8. Выбор аппаратуры управления и защиты

9. Подсчет стоимости выбранного комплекта электрооборудования

10. Расчет  устойчивости системы двигатель - рабочая машина

Перечень  элементов

Заключение

Литература

 

 

 

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;

 

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;³

 

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.

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.