Асинхронный электропривод вентилятора

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное  бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального  образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

 

Институт – Энергетический

Направление – Электротехника, электромеханика и электротехнологии

Кафедра – Электропривода и электрооборудования

 

 

 

Асинхронный электропривод вентилятора

(Тема выпускной квалификационной  работы)

Выпускная  квалификационная  работа

(на  соискание  степени   бакалавр)

 

 

 

 

 

Студент   гр.    7А94                   ___________________                      З. З. Шамсутдинова

^{(номер  группы)         (подпись)}

      ___________________

              ^(дата)

Руководитель                ___________________                     А. И. Сапожников

                                                    ^{(подпись)}

      ___________________

            ^(дата)

 

 

 

Допустить к защите:

Заведующий кафедрой ЭПЭО,

Доцент, канд. техн. наук           _________________                        Ю.Н. Дементьев

      ^{(подпись)}

       __________________

                            ^(дата)

 

 

 

 

 

 

Томск – 2013

	Министерство  образования и науки Российской Федерации
	Федеральное государственное бюджетное  образовательное учреждение высшего профессионального образования
	«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

Кафедра «Электропривода и электрооборудования»

 

                                                                    УТВЕРЖДАЮ

                                                             Зав.кафедрой    _________     _Ю.Н.Дементьев

                                                                                 ^{(Подпись)                 (И.О. Фамилия)}

                                                                                                              «____»______________2013г.

 

ЗАДАНИЕ

на выполнение выпускной квалификационной работы

 

Студенту группы 7А94 Шамсутдиновой Зульфие Закеровне     

1. Тема выпускной квалификационной работы Асинхронный  электропривод вентилятора  

(утверждена приказом ректора  (распоряжением декана) №  от «     »                 2013 г. 

2.Срок сдачи студентом готовой  работы  _05.06.2013г._______________________       ____             

3.Исходные данные к работе 

Производительность 108 м³/с;                                

Напор (давление) – 2254 Нм;                                    

Механическая  характеристика вентилятора М/М_Н=0,05+0,95(n/n_Н)²                                        

КПД 0,65                                                                                                                         

Диапазон  регулирования: 1:3;          

4.Содержание расчётно-пояснительной записки (перечень вопросов, подлежащих разработке)

4.1. Выбор и обоснование регулируемого электропривода       

4.2. Расчет и выбор силового оборудования системы регулируемого электропривода . 

4.3. Расчет естественных и искуственных характеристик                                                          

4.4. Моделирование       

4.5. Расчет  параметров структурной схемы                                                                              

4.6. Разработка функциональной схемы системы регулируемого электропривода.   

5. Дата выдачи задания на выполнение  выпускной квалификационной работы                                                                    

                                Руководитель

                                                             _________________________________ 

                                                                                                                                                                                          ^{(подпись, дата, И.О. Фамилия)}

                                                             Задание принял к исполнению

__________________________________

                                                                                                                                                                           ^{(подпись, дата, И.О. Фамилия)}  

РЕФЕРАТ

Выпускная работа содержит 51 страницы, 20 рисунок, 16 таблиц, 8 источников.

Ключевые слова: асинхронный двигатель, асинхронно – вентильный каскад,  электропривод, вентилятор.

Цель работы − провести выбор, расчет и исследование электропривода шахтного вентилятора и выбрать необходимое оборудование.

В работе произведен расчет мощности и выбор асинхронного двигателя (АД), асинхронного вентильного каскада.

Сделан расчет параметров двигателя асинхронного вентильного каскада, преобразователя,  произведен выбор электрического оборудования вентилятора.

С помощью имитационной модели в MATLAB R2011a проведено исследование АД, получены переходные характеристики.

Выпускная работа выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 2010, также для расчетов использовалась программа MathCad 14. Для обработки графиков использовалась программа Microsoft Visio. Работа представлена на CD – диске (в конверте на обороте обложки).

 

Содержание

Выпускная  квалификационная  работа 1

ВВЕДЕНИЕ 6

1. ВЫБОР И обоснование регулируемого электропривода 8

2. Расчет и выбор силового оборудования системы регулируемого электропривода 11

2.1. Расчет мощности двигателя и предварительный его выбор 11

2.2. Выбор преобразовательного устройства для системы регулируемого электропривода 14

2.3. Расчет и выбор основных силовых элементов системы регулируемого электропривода 16

2.3.1. Выбор трансформатора инвертора 16

2.3.2. Выбор вентилей выпрямителя роторной группы 19

2.3.3. Выбор тиристоров управляемого инвертора 21

2.3.4. Выбор сглаживающего дросселя 23

2.4. Выбор аппаратуры управления и защиты 24

2.4.1. Выбор высоковольтного выключателя 24

2.5. Расчет и выбор типа и сечения кабеля сети высокого напряжения 26

2.6. Расчет сечения и типа кабеля для вспомогательного оборудования 26

2.7. Расчет энергетических показателей электропривода 27

2.8. Расчет потребления электроэнергии вентиляторным агрегатом 29

3. Расчет статических и динамических характеристик для разомкнутой системы регулируемого электропривода 31

3.1. Расчет естественных характеристик ω=f(I), ω=f(M) системы регулируемого электропривода 31

3.2. Расчет искусственных (регулировочных) характеристик ω=f(I), ω=f(M) системы регулируемого электропривода для заданного диапазона регулирования скорости. 36

3.3. Расчет переходных процессов ω=f(t) и M=f(t) при пуске, набросе, сбросе нагрузки при мгновенном изменении задания 39

4. Расчет параметров структурной схемы 45

4.1. Составление структурной схемы силовой части регулируемого электропривода 45

4.2. Расчет параметров звеньев структурной схемы электропривода 45

5. Разработка функциональной схемы системы регулируемого электропривода 48

5.1. Составление функциональной силовой схемы регулируемого электропривода 48

5.2. Составление функциональной схемы управления регулируемого электропривода 49

Заключение 51

Список использованных источников 52

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Темпы развития современного мира неудержимы, поэтому необходимо улучшать работы базовых отраслей производства, повышать производительности труда. Успешная работа угольной промышленности будет зависеть от создания высокопроизводительной техники, внедрения передовых технологий, автоматизации производства, создание условий работы, рационального и экономического подхода в расходовании сырья, топливно-энергетических ресурсов.

При переходе к разработке более глубоких горизонтов, угольные предприятия следует обеспечить комплексом совершенного и высокопроизводительного стационарного оборудования, включающего вентиляторные установки главного проветривания. Эти установки должны получить дальнейшее совершенствование и в конструктивном, и в эксплуатационном отношениях. Проведенные статистические исследования параметров проветривания действующих шахт и рудников за длительный период их эксплуатации показали, что свыше 40% шахт и рудников имеют большой диапазон изменения количества подаваемого воздуха, а давление для перемещения воздуха по выработкам изменяется в два и более раза[1]. Это приводит к тому, что более половины всех вентиляторов работают с КПД ниже 0.6 [1]. Эксплуатация непрерывно круглосуточно работающего вентилятора с низким КПД приводит к чрезмерно большому расходу электроэнергии.

Снизить неоправданный расход электроэнергии можно, используя на вентиляторах регулируемый электропривод. Опыт эксплуатации электрооборудования  регулируемого электропривода на вентиляторных установках показал целесообразность их применения, как с точки зрения экономичности работы вентилятора, так и с точки зрения настройки вентилятора на заданный режим работы [1].

Целью данной выпускной квалификационной работы является разработка асинхронного электропривода шахтного вентилятора  главного проветривания для Шахты «Садкинская», который будет соответствовать техническим условиям и требованиям.

Исходя из цели работы были поставлены следующие задачи:

1. Выбор силового оборудования согласно техническим данным
2. Разработка блок схемы системы управления
3. Моделирование электропривода шахтного вентилятора.

 

 

 

 

1. ВЫБОР И обоснование регулируемого электропривода

Основные производственные процессы в механизированных угольных и сланцевых шахтах сопровождаются выделением пыли и газов, что вызывает загрязнение рудничной атмосферы.

Согласно ТБ в выработках, где находятся люди, воздух должен содержать определенное количество кислорода (не менее 20%) и метана (в исходящей струе не более 1%).

Для работающих в шахте людей достаточным количеством воздуха и создания нормальных условий труда необходима искусственная вентиляция, обеспечивающая постоянный приток свежего воздуха с поверхности и удаление загрязненного воздуха из шахты в атмосферу. Для этого, в основном, используют вентиляторы главного проветривания (ВГП), а также вентиляторы местного проветривания и ряд других технических решений.

Несоответствие режима работы вентилятора параметрам вентиляторной сети приводит к его эксплуатации вне зоны экономической работы. Основное условие экономической работы вентиляторной установки – соответствие подачи и давления развиваемых вентилятором, потребности шахты и сведения до минимума времени работы вентилятора в режимах, характеризуемых подачей в шахту избыточного количества воздуха. Это может быть осуществлено изменением режима работы вентиляторной установки, то есть изменением подачи или давления.

Существуют множество способов регулирования подачи воздуха вентиляторами, такие как дросселирование (частичное перекрытие входного или выходного потока), поворот лопаток вентилятора при останове или на ходу.

Среди прочих способов регулирования вентиляторных установок выделяется способ регулирования с помощью электропривода. Электропривод представляет собой электромеханическую систему, состоящую из электродвигательного, преобразовательного, передаточного и управляющего устройств, предназначенную для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением.

Современное машинное устройство или, как его называют иначе, производственный агрегат состоит из большого числа разнообразных деталей, отдельных машин и аппаратов, выполняющих различные функции. Все они в совокупности совершают работу, направленную на обеспечение определенного производственного процесса.