электроснабжение и электрооборудование ООО «Метадинеа». Курсовая Калинин Д.С.. 1. Технологическая часть 6 Краткая характеристика предприятия ооо Метадинеа 6
 Скачать 458.21 Kb.
|
 СодержаниеВведение 3 1.Технологическая часть 6 1.1.Краткая характеристика предприятия ООО «Метадинеа» 6 1.2.Понятие, виды и схемы электропривода 9 1.3. Характеристика электроприводов с двигателями переменного тока 12 2. Расчетная часть 17 2.1. Расчет ЭДС обмотки статора и обмотки неподвижного ротора асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротор и частоты вращения ротором 17 2.2. Расчет скольжения трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором при номинальной нагрузке, момента на валу двигателя, начального пускового и максимального моментов, потребляемой двигателем из сети мощности и токов асинхронного двигателя 19 2.3. Расчет потерь и КПД асинхронного двигателя при соединении обмотки статора «звездой» и «треугольником» 24 2.4. Расчет параметров асинхронного двигателя по исходным данным и построить механическую характеристику асинхронного двигателя 25 3. Охрана труда 28 3.1. Техника безопасности при обслуживании асинхронных двигателей 28 3.2.Техника безопасности при эксплуатации асинхронных двигателей 29 Заключение 33 Список используемых источников 35 Введение На сегодняшний день сложно описать роль электродвигателя в нашей жизни. Так же сложно, как и представить предприятие или производство, где их не применяют, уже не говоря про наш быт. Электродвигатель не просто часть любого технического производства – электродвигатель его сердце. Технология производства двигателей прошла большой путь на протяжении долгого времени от своего изобретения. Но суть электродвигателя в превращении электрической энергии в механическую, с выделением тепла осталась прежней Как говорилось ранее – электродвигатель с самого своего изобретения всегда был рядом с человеком. Во всех областях промышленности, начиная от деревообрабатывающей и заканчивая робототехникой и сложной инженерией. Будь то корабль, самолет, автомобиль или обычная стиральная машина, будь то вентиляция больших зданий, турбина ГЭС или многофункциональный робот – электродвигатель есть неотъемлемой составной каждого из них. Купить электродвигатель для промышленности, в зависимости от необходимых вам нужд, будет беспроигрышным вариантом. Все выше сказанное говорит об актуальности темы курсового проекта. Асинхронные двигатели широко используются в промышленности благодаря простоте их конструкции, надежности в эксплуатации и сравнительно низкой себестоимости. Наиболее простыми в отношении устройства и управления, надежными в эксплуатации, имеющими наименьшую массу, габариты и стоимость при определенной мощности, являются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Их масса на единицу мощности в 1,5-2,0 раза ниже, чем у машин постоянного тока. Чаще всего асинхронные двигатели применяются при невысокой частоте включений, когда не регулируют частоту вращения или возможно ступенчатое её регулирование. В установках, где требуется регулирование частоты вращения в относительно небольших пределах, необходимы плавный пуск, хорошие тормозные качества, ограничение токов в переходных процессах и т.д., находят широкое применение асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Характерной особенностью этих двигателей является возможность уменьшения с помощью реостатов их пусковых токов при одновременном увеличении пускового момента. При выборе двигателя по мощности следует исходить из необходимости его полного использования в процессе работы. В случае завышения номинальной мощности двигателя снижаются технико-экономические показатели электропривода, т.е. КПД и коэффициент мощности. Если же нагрузка на валу двигателя превышает номинальную, то это приводит к росту токов в его обмотках, а значит и потерь мощности выше соответствующих номинальных значений. Различают следующие режимы работы двигателя: продолжительный при постоянной нагрузке на валу двигателя; кратковременный; повторно-кратковременный; ударный (момент статистической нагрузки резко увеличивается по различным законам, а затем снижается до момента холостого хода). Предмет курсового проекта – электропривод асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Объект проекта – электрические двигатели. Цель курсового проекта состоит в расчете и выборе электропривода асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Задачи курсового проекта: привести краткую характеристику предприятия ООО «Метадинеа» и специфику технологического процесса на нем; рассмотреть основные понятия, виды и схемы электропривода; привести характеристику электроприводов с двигателями переменного тока, их особенности, конструкции; проработать принцип действия асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором как составной части электропривода; провести необходимые расчеты параметров и характеристик асинхронных двигателей; проработать технику безопасности при обслуживании и эксплуатации асинхронных двигателей; проработать структурную схему асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и принципиальную однолинейную электрическую схему электроснабжения электрооборудования предприятия ООО «Метадинеа». Данный курсовой проект состоит из введения, трех частей, заключения и списка литературы. В первой части описывается характеристика технологического процесса, понятие, виды и схемы электропривода, характеристика электроприводов с двигателями переменного тока, особенности, конструкции и принцип действия асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Во второй части производиться расчет по техническому заданию. В третьей части рассматриваются требования безопасности при обслуживании и при эксплуатации асинхронных двигателей. При выполнении курсового проекта использовалась учебная и дополнительная литература по теме исследования, нормативно-правовые акты, регламентирующие правила технического обслуживания, ремонта и эксплуатации асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, а также интернет-ресурсы по проблематике исследования. Технологическая часть Краткая характеристика предприятия ООО «Метадинеа» Объектом электроснабжения в данном курсовом проекте является ООО «Метадинеа».  Рис. 1. Организационная структурная схема ООО «Метадинеа»  Рис. 2. Технологическая структурная схема ООО «Метадинеа» ООО «Метадинеа» – дочерняя компания ПАО «Метафракс Кемикалс» – индустриальный парк типа brownfield, расположенный в городе Орехово-Зуево (Московская область). [15] Площадка индустриального парка «Карболит» имеет специализацию по размещению производственных и складских мощностей. В качестве потенциальных резидентов готовы рассмотреть предприятия любых форм собственности и отраслей производства. Исключение составляют фармацевтические и пищевые компании. На территории нашего парка работает уже более 30 резидентов. Виды производств – химическая, производство строительных и отделочных материалов, выпуск полимеров, мебели и сантехники, ремонт шинной продукции, выпуск товаров народного потребления. Основной способ получения формальдегида — абсорбция формальдегид содержащих реакционных газов. Эти газы образуются в результате взаимодействия метанола с кислородом воздуха, в присутствии паров воды, в контактном аппарате, в слое катализатора. Окисление метанола в формальдегид проводится с использованием серебряного катализатора при температуре 650 °C и атмосферном давлении. Это хорошо освоенный технологический процесс, и 80 % формальдегида получается именно по этому методу. Недавно разработан более перспективный способ, основанный на использовании железо-молибденовых катализаторов. При этом реакция проводится при 300 °C. В обоих процессах степень превращения составляет 99 %. В общих чертах, процесс производства формалина включает следующие стадии: Стадия подготовки спиртовоздушной смеси, которая проводится в испарителе метанола. Каталитическое превращение метанола в формальдегид, которое проводится в контактном аппарате при температуре более шестисот градусов, в слое катализатора. Стадия поглощения формальдегида водой, которая проводится в абсорбционной колонне. Готовая продукция, раствор формальдегида, направляется на склад готовой продукции. Абсорбционные газы отправляются на утилизацию. В области технологических схем производства формалина и КФК, проектировании и строительстве установок, производстве катализаторов синтеза формальдегида, компания имеет мировое лидирующее значение. Более 20% мирового формальдегида (около 100 заводов) производится на установках, поставленных этой компанией. Компания сама по себе является одним из крупнейших производителей формальдегида в Европе. За годы работы компанией была выработана наиболее оптимальная концепция и дизайн установок. Таким образом, существует три стандартных типа установок, предлагаемых компанией, – мощностью 28-53, 53-80 и 60-120 тыс. тонн формалина в год. [15] Компания активно интересуется российским рынком. Среди реализованных проектов: установки по 100 тыс. тонн формальдегида в год (в расчете на 37%-ный водный раствор формальдегида) Каждая на ОАО "Метафракс" в Губахе; в сентябре 2006 года введена в эксплуатацию крупнейшая установка по производству формальдегида в ОАО "Тольяттиазот". Мощность этой установки составит 240 тысяч тонн формальдегида в год. В планах продолжать сотрудничество с ведущими российскими производителями. Головной офис компании находится в Швеции. Есть представительство в России. Однолинейная схема электроснабжения ООО «Метадинеа» приведена в Приложении 2, перечень элементов к данной схеме приведен в Приложении 3. Питание на секции 1 и 2 подается от вводов №1 и №2. Напряжение 6 кВ подается на шины. Затем через трансформаторы Т1 и Т2 уже трансформированное напряжение с 6 кВ до 0,4 кВ распределяется на щиты управления 192-MCC1 и подается на 1 и 2 секции, соединенные, в свою очередь, шинопроводом через автоматический выключатель. От 1 секции подается 3-х фазное напряжение на автоматические выключатели QF1.1…1.23 и далее на устройство плавного пуска PSR25 или на контакторы KM1.8…1.12. После этого питание подается на электродвигатели, щит электрообогрева, сварочный пост, переносной насос, щит аварийного электроосвещения. Через шинопровод 3-х фазное напряжение полается на 2 секцию. От 2 секции подается 3-х фазное напряжение на автоматические выключатели QF2…2.21 и далее на устройство плавного пуска PSR25. После этого питание подается на насос раскачки цистерн и щит электрообогрева трубопроводов и приборов КИП. Понятие, виды и схемы электропривода Электропривод (далее по тексту - ЭП) – электромеханическая система, состоящая из электродвигательного (ЭД), преобразовательного (ПУ), передаточного (ПМ) и управляющего (УУ) устройств, предназначенная для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления положениями координат вращающихся и возвратно поступательных элементов. Принципиальная структурная схема электропривода приведена на рисунке 3. [4]  Рис. 3. Принципиальная структурная схема электропривода Основное назначение электропривода – создание полезной работы на выходном валу нагрузочной машины за счет преобразования электрической энергии в механическую. [12] На рис. 4. представлена упрощенная схема подключения асинхронного электрического двигателя к трехфазной сети.  Рис. 4. Упрощенная схема подключения асинхронного электропривода 1 - вводной автоматический выключатель; 2 - магнитный пускатель; 3 - тепловое реле; 4 - реле контроля фаз и уровня напряжения; 5 - кнопки управления; 6 –электродвигатель В зависимости от способа передачи механической энергии от электродвигателя к рабочей машине различают групповой, индивидуальный и взаимосвязанный электроприводы (рис. 5.). При групповом электроприводе несколько машин приводятся в действие от одного электрического двигателя через систему передач. Коэффициент полезного действия подобной механической системы очень низок, а потребляемая мощность электродвигателя сильно завышена. [13] Индивидуальный электропривод имеет свою рабочую машину и сопрягается с ней либо напрямую, либо через передаточный механизм. Взаимосвязанный электропривод представляет собой два или несколько ЭП, при работе поддерживается исходя из технологического процесса, требуемое соотношение скоростей вращения, нагрузок и положения исполнительных органов рабочих машин [5]  Рис. 5. Схемы электропривода: а – групповой; б – индивидуальный; в – взаимосвязанный Характеристика электроприводов с двигателями переменного тока Трехфазные асинхронные двигатели составляют основу современного электропривода. От двигателей постоянного тока их отличает простата конструкции, надежность, высокие технико-экономические показатели. Но наряду с этим асинхронные двигатели уступают двигателям постоянного тока по регулировочным свойствам. Применение в электроприводе управляемых электронных преобразователей способствует преодолению этого недостатка асинхронных двигателей. [11] По конструкции ротора асинхронные двигатели разделяются на двигатели с короткозамкнутым ротором и двигатели с фазным ротором. Короткозамкнутый ротор (рис. 6., о) не имеет выводов, так как его обмотка выполнена в виде короткозамкнутой клетки: ряд медных или алюминиевых стержней, расположенных по периметру сердечника ротора, замкнуты с двух сторон кольцами. Конструкция этих двигателей предельно проста, что обеспечивает им высокую надежность, простоту обслуживания и невысокую стоимость.  Рис. 6. Асинхронные двигатели с короткозамкнутым (а) и фазным (б) роторами Фазный ротор (рис. 6., б) имеет трехфазную катушечную обмотку, выполненную по типу обмотки статора. Одни концы этой обмотки соединены в нулевую точку, т.е. обмотка соединена ≪звездой≫, а другие —подключены к трем контактным кольцам, изолированным друг от друга и от вала. На кольца наложены щетки, осуществляющие скользящий контакт с обмоткой ротора. При такой конструкции фазного ротора возможно присоединение к обмотке ротора пускового или регулировочного реостата, позволяющего изменять электрическое сопротивление цепи ротора. [11] Асинхронные двигатели с фазным ротором более сложны, следовательно, имеют более высокую стоимость, к тому же они нуждаются в периодическом уходе. По этим причинам двигатели с фазным ротором применяют лишь в случаях, когда двигатели с короткозамкнутым ротором по своим пусковым или регулировочным свойствам неприменимы. Ротор асинхронной машины и вращающееся магнитное поле статора вращаются с разными скоростями, т. е. они вращаются асинхронно. В этих условиях вращающееся поле статора индуцирует ЭДС в обмотке ротора. В рабочих режимах разница в частотах вращения поля статора и ротора невелика и составляет лишь несколько процентов. Особенности, конструкции и принцип действия асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором Основными элементами электродвигателя любого назначения являются статор и ротор. Для защиты от контактов с окружающими объектами система с обмотками закрывается в прочный кожух (4). Предотвратить перегрев обмоток позволяет дополнение в виде установленного на роторном валу охлаждающего вентилятора (3). Конструкции статоров ничем не отличаются от строения этих деталей в других типах электромоторов, работающих в сетях переменного тока. Сердечники статора (5), предназначенного для работы при трехфазном напряжении, располагаются по кругу под углом 120 º. На них устанавливаются обмотки (6) из изолированной медной проволоки определённого сечения, которые соединяются треугольником или звездой. Конструкция магнитопровода статора жёстко крепится на стенках цилиндрического корпуса. [7] Немного по-другому устроен ротор. Конструкция его обмотки очень похожа на беличью клетку. Она состоит из алюминиевых стержней, концы которых замыкают короткозамыкающие кольца (8). В двигателях большой мощности в качестве короткозамкнутых обмоток ротора можно увидеть применение медных стержней. У этого металла низкое удельное сопротивление, но он дороже алюминия. К тому же медь быстрее плавится, а это не желательно, так как вихревые токи могут сильно нагревать сердечник.  Рис. 7. Общий вид асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором серии 4A: 1 - станина, 2 – торцевой щит, 3 – вентилятор, 4 – кожух, 5 – сердечник статора, 6 – обмотка статора, 7 – сердечник ротора, 8 – короткозамыкающие кольцо, 9 – втулка, 10 – вентиляционные лопатки Конструктивно стержни расположены поверх сердечников ротора (7), которые состоят из трансформаторной стали. При изготовлении роторов сердечники монтируют на валу, а проводники обмотки впрессовывают (заливают) в пазы магнитопровода. При этом нет необходимости в изоляции пазов сердечника. Пластины магнитопроводов таких роторов не требуют лаковой изоляции поверхностей. Они очень просты в изготовлении, что удешевляет себестоимость асинхронных электродвигателей, доля которых составляет до 90% от общего числа электромоторов. Ротор асинхронно вращается внутри статора. Между этими деталями устанавливаются минимальные расстояния в виде воздушных зазоров. Оптимальный зазор находится в пределах от 0,5 мм до 2 мм. [14] Общий вид асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором представлен в приложении 1. В зависимости от количества используемых фаз асинхронные электродвигатели можно разделить на три типа: однофазные; двухфазные; трёхфазные. Они отличаются количеством и расположением обмоток статора. Модели с трехфазными обмотками отличаются высокой стабильностью работы при номинальной нагрузке. У них лучшие пусковые характеристики. Зачастую такие электродвигатели используют простую схему пуска. Двухфазные двигатели имеют две перпендикулярно расположенных обмотки статора, на каждую из которых поступает переменный ток. Их часто используют в однофазных сетях – одну обмотку подключают напрямую к фазе, а для питания второй применяют фазосдвигающий конденсатор. Без этой детали вращение вала асинхронного электродвигателя самостоятельно не начнётся. В связи с тем, что конденсатор является неотъемлемой частью двухфазного электромотора, такие двигатели ещё называют конденсаторными. [8] В конструкции однофазного электродвигателя используют только одну рабочую обмотку. Для запуска вращения ротора применяют пусковую катушку индуктивности, которую через конденсатор кратковременно подключают к сети, либо замыкают накоротко. Эти маломощные моторчики используются в качестве электрических приводов некоторых бытовых приборов. Его работа основана на принципе вращающегося магнитного поля. Сам принцип действия аппарата можно описать несколькими пунктами поэтапно: Во время запуска самого двигателя происходит пересечение магнитного поля с контуром ротора, после чего происходит индицирование электродвижущей силы. В замкнутом роторе происходит возникновение переменного тока. Магнитные поля: статора и ротора также воссоздают непосредственно так называемый крутящий момент. Ротор «догоняет» поле самого статора. Когда частоты вращения самого магнитного поля статора/ротора имеют совпадения, электромагнитные процессы, образованные в месте ротора затухают. После чего крутящий момент приравнивается к «0». Статор, а вернее его образованное магнитное поле возбуждает контур ротора, который в этот момент вновь позади. [9] |