Реферат по предмету "Коммуникации и связь"


Расчет характеристик электропривода насоса Д5000-32-2 для 2-х способов регулирования производительности

Министерствообразования Российской Федерации
Чувашскийгосударственный университет им. И.Н. Ульянова
Кафедра«Системы автоматизированного управления электроприводами»
Курсовойпроект
по дисциплине
“Автоматизированныйэлектропривод промышленных установок и технологических комплексов”
На тему:Расчет характеристик электропривода насоса Д5000-32-2 для 2-х способоврегулирования производительности.
Проверил:
профессор, к.т.н.
Ларионов Владимир Николаевич
Чебоксары,2005

Содержание
 
1. Введение
2. Построение характеристик насоса для скоростей, отличных отноминальной и характеристики магистрали
3. Расчет и выбор электродвигателя и асинхронно-вентильногокаскада
4. Расчет и построение механических характеристик        .
5. Расчет потерь скольжения, потерь в асинхронно-вентильномкаскаде и потерь в роторе
6. Расчет мощности, потребляемой из сети приводом прирегулировании задвижкой и с помощью асинхронно-вентильного каскада   .
7. Список использованной литературы

1.Введение
Современное промышленноеи сельскохозяйственное производство, транспорт, коммунальное хозяйство, сферыжизнеобеспечения и быта связанны с использованием разнообразных технологическихпроцессов, большинство из которых основано на применении рабочих машин и механизмов,разнообразие и число которых огромно. Там, где применяются технологическиемашины – используется электропривод. Практически все процессы, связанные сдвижением с использованием механической энергии, осуществляютсяэлектроприводам. Исключение составляют лишь некоторые транспортные исельскохозяйственные машины (автомобили, тракторы и др.), но и в этой областиперспективы использования электропривода стали вполне реальны.
Электропривод – главныйпотребитель электрической энергии. В развитых странах на долю электроприводаприходится свыше 60% всей вырабатываемой электроэнергии.
Электроприводы различныпо своим техническим характеристикам: по мощности, скорости вращения,конструктивному исполнению и другим. Мощность электроприводов прокатных станов,компрессоров газоперекачивающих станций и ряда других уникальных машин доходитдо нескольких тысяч киловатт. Мощность электроприводов, используемых вразличных приборах и устройствах автоматики, составляет несколько ватт.Диапазон мощности электроприводов очень широк. Также велик диапазонэлектроприводов по скорости вращения.
Большинствопроизводственных рабочих машин и механизмов приводится в движениеэлектрическими двигателями. Двигатель вместе с механическими устройствами(редукторы, трансмиссии, кривошипно-шатунные механизмы и др.), служащими дляпередачи движения рабочему органу машины, а также с устройствами управления иконтроля образует электромеханическую систему, которая является энергетической,кинематической и кибернетической (в смысле управления) основой функционированиярабочих машин.
В более сложныхтехнологических машинных комплексах (прокатные станы, экскаваторы,обрабатывающие центры и другие), где имеется несколько рабочих органов илитехнологически сопряженных рабочих машин, используется несколькоэлектромеханических систем (электроприводов), которые в сочетании сэлектрическими системами распределения электроэнергии и общей системойуправления образуют электромеханический комплекс.
Большие скоростиобработки, высокая и стабильная точность выполнения технологических операцийпотребовали создания высокодинамичных электроприводов с автоматическимуправлением. Стремление снизить материальные и энергетические затраты навыполнение технологических процессов обусловило необходимость технологической иэнергетической оптимизации процессов; эта задача также легла на электропривод.На этапе технического развития машинного производства, достигнутого к концу XX века, электромеханические комплексыи системы стали определять технологические возможности и технический уровеньрабочих машин, механизмов и технологических установок.
Создание современныхэлектроприводов базируется на использовании новейших достижений силовойэлектротехники, механики, автоматики, микроэлектроники и компьютерной техники.Это быстро развивающиеся области науки, что определяет высокую динамичностьразвития электромеханических систем.
В последние годы споявлением доступных технических средств для регулирования скорости асинхронныхдвигателей для привода насосов в системах тепло- и водоснабжения сталиприменятся регулируемые электроприводы.
Электропривод насосавыполняет две функции: преобразует электрическую энергию в механическую,необходимую для подачи воды потребителю, и управляет работой установки такимобразом, чтобы поддерживать требуемую величину напора и расхода воды.
Автоматизированныйэлектропривод получил в последние десятилетия интенсивное ускоренное развитие.Это определяется, в первую очередь, общим прогрессом машиностроения,направленным на интенсификацию производственных процессов, их автоматизацию,повышение точностных характеристик и других технических требований, связанных собеспечением стабильности качества производимой продукции.
Вторым обстоятельством,обусловившим развитие электропривода, явилось распространение его применения нетолько на промышленное производство, но и на другие сферы, определяющиежизнедеятельность человека: сельское хозяйство, транспорт, медицину,электробытовые установки и др.
Третья причина связана снаметившимся переходом от экстенсивного развития производства электрическойэнергии к более эффективному ее использованию. Повышение эффективностиэлектромеханического использования электроэнергии всецело зависит отсовершенствования электропривода.

2.Построение характеристик насоса для скоростей, отличных от номинальной ихарактеристики магистрали
Исходные данные:
/> (η,4*%)
/>
/>
Рис. 2.1 Характеристиканасоса Д5000-32-2; n=585об/мин.
Производительность инапор находятся по формулам:
/>, />.                  (2.1)
Номинальные значенияпроизводительности /> и напора /> соответствуют значениям нахарактеристике насоса для номинальной скорости.
Рассчитаем характеристикунасоса для различных скоростей по формулам 2.1. Результаты занесем в таблицу2.1.
Далее рассчитаемхарактеристику магистрали по двум точкам. По заданию известно, что статическийнапор />м. Также известно, что при /> м3/ч напор />м. Известно, что:
/> (2.2)
Определим />. Из формулы (2.2) имеем:
/>,
Получим:
/>.
Тогда зависимость /> для магистрали выражаетсяформулой:
/> (2.3)
Используя формулу (2.3)рассчитаем несколько точек магистрали. Результаты занесем в таблицу 2.2.
Таблица 2.1.Точка 1 2 3
/>
Q, м3/ч 900 3000 4800 Н, м 20 17 12
/>
Q, м3/ч 630 2100 3360 Н, м 9,8 8,33 5,88
/>
Q, м3/ч 720 2400 3840 Н, м 12,8 10,88 7,68
/>
Q, м3/ч 810 2700 4320 Н, м 16,2 13,77 9,72
Таблица 2.2.
Q, м3/ч 500 1000 1500 2000 2500 3000 Н, м 8 8.495 9.98 12.455 15.92 20.375 25.82
По точкам из таблиц 2.1 и2.2 построим семейство характеристик насоса для скоростей от ωН до0,7ωН и характеристику магистрали (рис.2.2).
/>
Рис. 2.2 Характеристикинасоса для скоростей отличных от номинальной и характеристика магистрали.
3. Расчети выбор электродвигателя и преобразователя частоты
Мощность насоса в кВт врабочей точке определяется по формуле:
/>, (3.1)
где НН[м],QH[м3/ч] и ηН — значения напора, производительности и КПД, соответствующие точке пересеченияхарактеристики насоса и магистрали;
/> - плотность перекачиваемой среды вкг/м3;
Получим:
/> кВт.
Двигатель выбираем исходяиз условия:
/>
Выберем двигатель серииАК с фазным ротором:
Тип двигателя –АК12-42-10 УХЛ4
Синхронная частотавращения – nН=600 об/мин.
Номинальная мощность – РН=200кВт.
Напряжение статора – U1л=6000 В.
Напряжение ротора – Е2к=500В.
Ток ротора – I2=270 А.
Номинальный КПД – hH=91,0 %.
Номинальное скольжение2.5%
Номинальный cosφ – cosφн =0.79
Отношение максимальногомомента к номинальному – ММАХ/ ММIN=2.4.
Электродвигателипеременного тока с фазным ротором серии АК предназначены для привода механизмов:
– требующих регулированиячастоты вращения (ленточных конвейеров и др.);
– не требующихрегулирования частоты вращения, но с тяжелыми условиями пуска (вентиляторов,цементных и угольных мельниц и др.)
Двигатели предназначеныдля работы от сети переменного тока частотой 50 Гц, напряжением 6000 В.Номинальный режим работы — продолжительный (S1). Пуск двигателей серии АКосуществляется как вручную с помощью пускового реостата, так и автоматически спомощью магнитной станции. Пусковой реостат или магнитная станция по требованиюзаказчика могут поставляться комплектно с электродвигателем.
Двигатели допускают двапуска подряд из холодного состояния и один пуск из горячего состояния.Конструктивное исполнение двигателей по способу монтажа — горизонтальное, безфундаментной плиты, с двумя щитовыми подшипниками, с одним свободным концомвала для соединения с рабочим механизмом при помощи полумуфты. Двигателивыполняются защищенными. Предназначены для работы с самовентиляцией в закрытыхпомещениях с нормальной окружающей средой. Изоляционные материалы обмоткистатора класса нагревостойкости не ниже «В».
Обмотка статора имеетшесть выводных концов, закрепленных на четырех изоляторах в коробке выводов.Схема соединения фаз — звезда.
Коробка выводов статорарасполагается с правой стороны, если смотреть на свободный конец вала (левоерасположение указывается в заказе). Двигатели допускают правое и левоенаправления вращения. Изменение направления вращения осуществляется только изсостояния покоя.
Структура условного обозначения:
АК — ХХ -ХХХ-Х-ХХХХ4
АК — асинхронныйдвигатель с фазным ротором
ХХ — габаритэлектродвигателя
ХХХ — полная длинасердечника статора в см
Х — число полюсов
ХХХХ — климатическоеисполнение
4 — категория размещения
Степень защиты IP01
Форма исполнения 1M1001
Способ охлаждения IC01
Режим работы S1
Двигатели могутизготавливаться на напряжение 3000В.
Регулирование скоростидвигателя осуществляется с помощью асинхронно-вентильного каскада.
Исходя из мощностидвигателя выбираем АВК:
Тип АВК – ЭКА4-630-380.
Напряжение питанияинвертора – UПИТ=380 В.
Номинальная мощностьпреобразователя – РН=500 кВт.
Номинальный фазный токротора – I2=435 А.
Рабочее линейноенапряжение ротора – U2, ЛИН=680 В.
Электроприводы по схемеасинхронного вентильного каскада ЭКА-4 предназначены для регулирования скоростиасинхронных электродвигателей с фазным ротором мощностью до 5000 кВт с отдачейэнергии скольжения в питающую сеть и могут быть использованы для измененияпроизводительности насосных агрегатов и поддержания давления на их выходе, атакже в ряде других производственных механизмах с тяжелыми условиями пуска ичастичным диапазоном регулирования скорости (дробилки, цементные вращающиесяпечи и др.).
Электроприводы включают всебя тиристорно-диодный агрегат со сглаживающим дросселем и согласующимтрансформатором (при питании агрегата от высоковольтной сети), блоки пусковыхрезисторов, станцию управления пуском и остановом электродвигателя, а такжешкаф управления переключением на резервный электродвигатель и шкаф управленияпуском резервного электродвигателя на пусковых резисторах.
Предусмотрено местноеуправление электродвигателями со станции управления и дистанционное – с пультауправления.
Электроприводы выполненыс применением микроконтроллеров серии PIC, имеют связь с ЭВМ высшего уровня поканалу RS 485.
Имеется защита роторныхцепей электродвигателя от перенапряжений при исчезновении напряжения питания свысокой стороны.
Электроприводы позволяют:
существенно экономитьэлектроэнергию;
избежать частых пусковэлектродвигателя при изменении подачи в замкнутых по уровню системахрегулирования водоснабжения;
уменьшитьэксплуатационные и капитальные затраты по сравнению с высоковольтнымичастотно-регулируемыми электроприводами, поскольку установленная мощностьэлектрооборудования определяется диапазоном регулирования скорости.
4. Расчети построение механических характеристик
 
Как известно, мощностьнасоса определяется по формуле:
/>; (4.1)
Разделив обе части этогоравенства на скорость, получим выражения для момента в зависимости от скорости
/>; (4.2)
Используя полученнуюформулу, построим механическую характеристику насоса. Для этого находим пографику Q, H, η, соответствующие точке пересечения характеристикимагистрали и характеристики насоса для одной из скоростей.
/> 
/>кНм,
/>с-1, а
/>об/мин.
/>кНм,
/>с-1.
/>кНм,
/>с-1.
/>кНм,
/>с-1.
Таким образом, статическаямеханическая характеристика насоса имеет вид, изображенный на рис.4.1.
Определим показательстепени k. Показатель степени kопределим по формуле:
/> (4.3)

/>
Рис. 4.1 Статическаямеханическая характеристика насоса
Найдем из рис. 2.2производительности и напоры, соответствующие двум разным скоростям, например />и />.
/>с-1;
/>м;
/>м3/ч;
/>с-1;
/>м;
/>м3/ч;
Подставляя полученныезначения в формулу (4.3) получим:
/>.
Таким образом,статическая механическая характеристика насоса принимает вид:
/>, где
/>Нм.
Номинальный моментдвигателя:
/>Нм.
Для построения семействамеханических характеристик двигателя при регулировании скорости с помощью асинхронно-вентильногокаскада будем использовать следующее выражение:
/>,
Где /> - скольжение холостогохода;
/> — индуктивное сопротивление рассеянияфазы двигателя, приведенной к обмотке ротора;
Принебрегая активнымсопротивлением статора, т.е. полагая />, чтодопустимо для двигателей большой мощности получим:
/>, (4.4)
где />. Здесь /> — активное сопротивлениеротора.
Найдем сопротивлениеротора по формуле:
/> Ом, где
/> кВт.
Найдем индуктивноесопротивление рассеяния фазы двигателя, приведенной к обмотке ротора /> из формулы:
/>,
Т.к. Мmax/ Мн=2.4, то />Нм.
Тогда />Ом.
Тогда />.
Меняя в формуле (4.4) />, строим регулировочныехарактеристики при регулировании с помощью АВК.
/>
Рис 4.2 Регулировочныехарактеристики при регулировании с помощью АВК и статическая механическаяхарактеристика насоса.

5. Расчетпотерь скольжения, потерь в асинхронно-вентильном каскаде и потерь в роторе
Потери в ротореопределяются из выражения
/>.
Известно, что на линейномучастке механической характеристики асинхронного двигателя, момент прямопропорционален току ротора, тогда из выражения
/>
следует, что
/>.
В этом случае, формуладля потерей в роторе принимает вид
/>.
Потери скольженияопределяются как
/> Или
/>.
Потери васинхронно-вентильном каскаде определяются как
/>.
Подставляя в этовыражение /> и />, получим
/>,
где />.
Тогда потери в АВКопределятся по формуле:
/>
/>
Рис 5.1 Потерискольжения, потери в роторе и в АВК

6. Расчетмощности, потребляемой из сети приводом при регулировании задвижкой и с помощьюасинхронно- вентильного каскада
Мощность, потребляемаяасинхронным двигателем из сети, определяется как
/> 
/>.
Для построения графиказависимости /> находим на характеристикенасоса (рис.2.1) при номинальной скорости двигателя напор и КПД,соответствующие заданной производительности и подставляем в приведенную вышеформулу. Далее из рис.2.1 и 2.2 находим напор и КПД для работы при другихскоростях. Таким образом, получим несколько точек искомой зависимости(табл.6.1), по которым и построим график зависимости мощности, потребляемойасинхронным двигателем от производительности насоса (рис.6.1).
При работе с номинальнойскоростью получим
/>, />,/>, тогда
/> кВт.
Таблица 6.1.
/> 2250 1825 1425 825
/> 18 14.8 12 9.5
/> 0.68 0.6 0.47 0.33
/> 177.99 134.53 108.73 70.98

Мощность, потребляемая изсети, определяется как
/>.
При регулированиискорости с помощью АВК часть энергии скольжения теряется в роторе и в АВК, ачасть возвращается обратно в сеть.
Найдем мощность,возвращаемую в сеть:
/>
/>.
Таким образом, с учетомотдачи части энергии скольжения обратно в сеть, мощность, потребляемая из сети,определится как
/>.
Т.к. скорость двигателяпрямо пропорциональна производительности
/>,
тогда подставив эторавенство в выражение для мощности, потребляемой из сети, получим
/>.

/>
Рис. 6.1. Зависимостьмощности, потребляемой из сети приводом при регулировании задвижкой и с помощьюасинхронно-вентильного каскада, от производительности
Таким образом, прирегулировании производительности насоса с помощью АВК имеется значительныйвыигрыш электроэнергии по сравнению с регулированием задвижкой.

7. Списокиспользованной литературы
1. Соколов М.М.«Автоматизированный электропривод общепромышленных механизмов» М.: Энергия, 1976 г.
2. Ключев В.И.«Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов» М.: Энегрия, 1980 г.
3. Конспект лекций.


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.

Сейчас смотрят :

Реферат "Герой нашего времени" Лермонтова
Реферат Проблема гуманизации человеческой деятельности. Развитие альтруистического поведения как одно из направлений гуманизации
Реферат Методы технологии и концепции утилизации углеродосодержащих промышленных и твердых бытовых отход
Реферат Обработка материалов электрическим током и лазером
Реферат 1.Історія розвитку неврології в Україні, вклад вітчизняних та зарубіжних вчених у розвиток неврологічної науки
Реферат Инновационная модель развития национальных экономик
Реферат Организационно-управленческая структура филиала "Междугородная связь" РУП "БЕЛТЕЛЕКОМ"
Реферат Адольф
Реферат TheIndustrial Revoultion And Its Impact On
Реферат Аналітична довідка за 2011 рік щодо економічного розвитку вінницької області промислове виробництво
Реферат Обеспечительные меры в арбитражном процессе 2
Реферат Индивидуально-психологические и личностные особенности лживой личности, классификация обманов
Реферат Моделирование работы конечного распознавателя для последовательно-сти элементов типа "дата" в немецком формате, разделенных запятыми и заключённых в фигурные скобки
Реферат Структурные особенности развития промышленности РФ
Реферат Лабораторная работа-Маятник Обербека