Электропривод вентиляционной установки

 

Смоленское Облостное Государственное Бюджетное образовательное учереждение «Дэсногорский энергетический колледж»

Курсовой проект

Электропривод вентиляционной установки

 

 

 

  
Содержание

 

Введение

Описание технологической схемы

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.

 

 

 

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.

Мтр= 0,2*2,5=5Нм

 

 

Таблица 1 - 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.