Востриков насосные. Курсовая работа по дисциплине Электрические машины и электропривод Расчет энергетических показателей электроприводов типовых технологических процессов

• Название: Курсовая работа по дисциплине Электрические машины и электропривод Расчет энергетических показателей электроприводов типовых технологических процессов
• Дата: 24.05.2023
• Размер: 3.82 Mb.
• Имя файла: Востриков насосные.docx
• Тип: Курсовая; #1156668
• страница: 4 из 4

Проводим проверку выбранного двигателя на перегрузочную способность. Для этого вычислим максимальную мощность двигателя:



Из нагрузочной характеристики интервал работы двигателя с максимальной нагрузкой:



Для выбранного двигателя , то есть условие выполняется при заданных параметрах и данный двигатель подходит для заданного технологического процесса.

В данном разделе произведен расчет циклической и эквивалентной мощностей электродвигателя, найдена длительность цикла. По рассчитанным данным выбран типовой электродвигатель, проведена его проверка на перегрузочную способность.

4.6 Расчёт сечения жилы и выбор марки кабеля для электропитания двигателя

Электрическая сеть служит для передачи, распределения электроэнергии и в зависимости от назначения и конструктивного исполнения имеют различные наименования. Воздушной линией электрической сети называется устройство передачи и распределения электроэнергии по проводам, расположенным на открытом воздухе и прикрепленным посредством изоляторов и арматуры к специальным опорам. Кабельной называется линия, выполненная из одного или нескольких кабелей, проложенных либо в земляной траншее, в специальных сооружениях (блоках, шахтах), либо на открытом воздухе по стенам или потолку зданий. В промышленных предприятиях распространены, токопроводы, представляющие собой устройство из шин, укрепленных на изолирующих опорах внутри коробов, галерей и туннелей.

Электрические сети должны обеспечивать следующие основные требования:

− безопасность для жизни и здоровья людей, предотвращение любой возможности возникновения взрыва или пожара;

− необходимой надежности электропитания вне зависимости от категории электроприемника [16];

− качества подводимого напряжения, определяемого величиной отклонения фактического напряжения на зажимах приемника от номинального;

− сечение проводов и кабелей должны удовлетворять условию экономичности по плотности тока.

Т.о. сечения проводов и кабелей электрической сети должны выбираться из обеспечения условий: а) нагрева электрическим током; б) потери напряжения; в) механической прочности; г) экономической плотности тока.

Одним из самых важных составляющих любой электросети является проводник, представляющий собой канал передачи электроэнергии от источника к приемнику. В качестве проводников используют – кабели, провода, жилы, шнуры, изоляцию. Жилой называется металлический сердечник любого проводника. Состоит из одиночной или нескольких проволок различного сечения и формы. Жилы выполняются из проводящих материалов – медь, алюминий, алюмомедь и т. д. Главным параметром или характеристикой жилы является площадь сечения S, которая всегда указывается производителем. Изоляция – это диэлектрик, материал, препятствующий протеканию электрического тока, наносится на жилу. Обеспечивает защиту человека от поражения электрическим током и защиту проводника от повреждений механического характера, негативного воздействия агрессивных внешних сред, влажности и высоких температур. Провод – конструктивная совокупность изолированных одной или нескольких жил, используемых для соединения источника электрической энергии и потребителя. По исполнению провода различают – голые и изолированные. Если помимо собственной изоляции жилы имеется дополнительная защитная оболочка, то провод является защищенным. Кабель − конструктивная совокупность одной или нескольких изолированных жил, имеющих еще одну защитную оболочку с наполнителем, предохраняющую его от разного рода внешних воздействий. Например, кабель, покрытый металлическими лентами, свитыми в спираль, называют бронированным, и его можно укладывать в земле. Шнур – электротехническое изделие высокой гибкости, состоящее из нескольких многопроволочных жил с собственной изоляцией, покрытых снаружи пластиковой и резиновой оболочкой. Они предназначены для подключения бытовых электрических приборов. Выбор сечения жилы кабеля проведем из условия допустимого нагрева изоляции при протекании по нему номинального электрического тока двигателя. Сечение S провода (линейного или фазного) выбирается (из соображения меньшей стоимости) по возможности малым, но такой величины, чтобы температура нагрева изоляции провода не превысила допустимую. Допустимой температурой нагрева изоляции провода считается Т_доп = (5575) С. Каждому стандартному сечению S соответствует свой тип изоляции жилы, которому соответствует конкретное длительно допустимое значение протекающего тока I_доп. Поэтому если по каталогу выбирать ближайшее большее значение І_доп тока из условия І_доп  I_н с соответствующим ему сечением S, то изоляция провода будет длительно работать без перегрева и нарушения своих изоляционных свойств. Вычислим величину номинального линейного тока в проводе при работе электродвигателя в номинальном режиме:



Для многожильного медного кабеля, проложенного в земле в трубе значение длительно допустимого тока в проводнике , которому соответствует сечение жилы .

Проверяем выбранное сечение по величине допустимой потери напряжения из условия:



Значение допустимого отклонения напряжения на клемных зажимах электродвигателя:



Фактическая величина потери напряжения в проводе от источника до электродвигателя:





где І_н − номинальный ток электродвигателя, [А];

L_к − длина кабеля, [м];

ρ_м − удельное значение сопротивления материала жилы (для алюминия ρ_м = 2,8∙10^-2, для меди ρ_м = 1,8∙10^-2) [Ом∙мм²/м];

S − сечение жилы провода кабеля, [мм²].

Кабель выбранного сечения удовлетворяет условию по потерям напряжения.

Поскольку кабель проложен в земле, он должен обладать защитной изоляцией не только жилы, но и проводов. Для обеспечения этих требований выбираем кабель марки ПВГ 3х4. В данном разделе произведен расчет сечения и выбор марки кабеля, необходимого для бесперебойного стабильного электропитания насосной установки.

4.6.1 Выбор схемы управления и ее описание

Типовая нереверсивная схема пуска и динамического торможения АДКР. При динамическом торможении асинхронного двигателя статор отключают от сети, и две его любые фазы подключают к источнику постоянного тока. В статоре возникает постоянное магнитное поле, в котором вращается ротор. Ток обмотки ротора, взаимодействуя с полем статора, создает тормозной электромагнитный момент. Двигатель защищен от коротких замыканий и перегрузок автоматическим выключателем QF1, цепь управления − выключателем Q.



Рис. 31. Типовая нереверсивная схема АДКР

Включаем автоматические выключатели, нажимаем кнопку «Пуск» SB1. Срабатывает контактор KM1 силовыми контактами подключает статор к сети. Вспомогательным блок-контактом KM1.1 шунтируется кнопка SB1 в линии 3, а KM1.2 в линии 6 размыкается, дублируя разрыв этой линии. Пуск двигателя окончен. Для остановки двигателя нажимаем кнопку «Стоп» SB2. Контактор KM1 обесточивается, и его силовые контакты отключают двигатель от сети, а в линии 6 блок-контакты KM1.2 замыкаются. Контактор KM2 срабатывает, его главные контакты подключают статор на постоянное напряжение, начиная режим динамического торможения.

5. Исследование устойчивости система электропривода насосной установки в среде “VisSim”

5.1 Разработка функциональной схемы системы ЭП

Проектируемый автоматизированный электропривод насоса имеет датчик напора, регулятор давления, на вход которого подается разность сигнала задания и обратной связи по измеренному значению напора. В схему также введем обратную связь по току двигателя для компенсации падения напряжения на активном сопротивлении статора. Данный сигнал обратной связи вычитается из заданного значения ЭДС статора и поступает на блок регулятора напряжения. Поддержание напора в заданных пределах осуществляется изменением скорости вращения двигателя с помощью регулятора частоты. В блоке управления силовыми ключами обрабатываются сигналы с регуляторов частоты и напряжения, на основании которых вырабатываются управляющие импульсы, поступающие на транзисторы ПЧИН. Полученная функциональная схема представлена на рисунке 32.

Рисунок 32. Функциональная схема электропривода насосаной установки: ЗН - задатчик напора, Н_з - напряжение сигнала задания напора, Н_ос - напряжение сигнала обратной связи по измеренному напору, РД - регулятор давления, ФП - функциональный преобразователь ЭДС, РЧ - регулятор частоты, РН - регулятор напряжения, М - двигатель, Ф - фильтр, L - индуктивность фильтра, С₁ - конденсатор фильтра, Н - насос, ПЧ - преобразователь частоты, ДТ1-ДТ3 - датчики тока, АИН - автономный инвертор напряжения, ДН - датчик напора, НВ - неуправляемый выпрямитель, R₁ - активное сопротивление статора, E_з - заданное значение ЭДС статора, I₁ - ток статора, f - частота, K_дн - коэффициент обратной связи по напору, U - напряжение, БУСК - блок управления силовыми ключами.

5.2 Разработка структурной схемы системы ЭП



Рисунок 32.1 Структурная схема электропривода

По функциональной схеме системы автоматизированного ЭП насосной установки составляем структурную схему (рисунок 33). В структурной схеме каждый элемент электропривода представлен передаточной функцией (ПФ) W_i(s), где s – аргумент преобразования Лапласа.

Рисунок 33. Структурная схема электропривода насосной установки

5.3 Моделирование системы ЭП в «VisSim». Получение переходного процесса

Для анализа системы управления ЭП используют аппарат теории управления. Систему автоматического управления ЭП исследуют на устойчивость и определяют показатели качества. Устойчивость и качественные показатели работы системы АЭП определяют по переходному процессу. Построение переходного процесса является достаточно трудоемкой процедурой. Однако существуют косвенные методы или критерии для определения устойчивости и качественных показателей.

Передаточные функции типовых элементов ЭП с АДКР приведены в таблице 4.

Таблица 4 – Выражения передаточных функций W_i(s)

Wуу(s)	Wту(s)	Wд(s)	Wтг(s)	Wпи(s)	Wп(s)
Kyу					Kп

Значения коэффициентов и постоянных времени ПФ W_i(s) элементов ЭП даны в таблице 5.

Таблица 5.

№	Kуу	Kту	Tту	Tд	Kд	Kтг	Kпи	Tпи	Kп
2	1,5	2,0	0,025	0,4	1,5	0,79	0,8	6,0	0,75

Рис. 34. Структурная схема электропривода в ПО VisSim



Рисунок 34.1. приближённая структурная схема.



Рис. 35. Исследование на устойчивость электропривода

6. Вывод по курсовой работе

В курсовой работе было выполнено: расчёт фрагмента зубцовой зоны магнитной цепи МПТ и вычерчивание эскиза, расчёт магнитных характеристик магнитной цепи МПТ в программе «Ротор v2.0». Были приведены примеры систем электроприводов отраслевых производственных процессов. Произведен расчет мощности приводного двигателя с целью выбора типа двигателя из каталога, было выполнено построение нагрузочной диаграммы, произведен выбор двигателя и произведена проверка двигателя на перегрузочную способность выбранный тип двигателя соответствует характеру нагрузки. Произведен расчет сечения жилы и выбор марки кабеля для электропитания двигателя. Проведено исследование устойчивости спроектированной системы электропривода установки в среде VisSim. Для этого разработана функциональная и структурная схема электропривода, а также выполнено исследование систем электропривода в среде VisSim. При проведении исследования насосной установки в среде VisSim получен переходный процесс. Переходный процесс имеет затухающий характер, следовательно, система электропривода работоспособна и устойчива, что подтверждается исследованием системы электропривода в частной области. В результате построения частных характеристик можно сказать, что спроектированная система электропривода насосной установки является работоспособной и устойчивой.

Библиографический список.

1. Сташков, А. С. Развитие электроприводостроения для железнодорожных стрелочных переводов / А. С. Сташков, Д. И. Селиверов. — Текст : непосредственный // Технические науки: традиции и инновации : материалы I Междунар. науч. конф. (г. Челябинск, январь 2012 г.). — Челябинск : Два комсомольца, 2012. — С. 73-76. — URL: https://moluch.ru/conf/tech/archive/6/1465/ (дата обращения: 20.03.2023).

2. Буштрук Т. Н. Электропривод технологических установок [Текст]: методические указания к контрольной работе по исследованию электропривода постоянного тока по дисциплине «Основы электропривода технологических установок локомотивных предприятий» для студентов специальности «Электрический транспорт железных дорог» всех форм обучения / Т. Н. Буштрук – Самара: СамГУПС, 2009. – 14 с.: ил. Библиогр.: 14 с.– 100 экз.

3. Электрические машины и электропривод : лабораторный практикум для обучающихся по специальности 23.05.03 Подвижной состав железных дорог очной и заочной форм обучения / составитель Т.Н. Буштрук. – Самара : СамГУПС, 2022. – 60 с.

4. Буштрук, Т. Н. Методические указания к расчету магнитной цепи машины постоянного тока в курсовой работе по дисциплине «Электрические машины и электропривод» для студентов специальностей «Локомотивы», «Вагоны», «Электрический транспорт железных дорог» всех форм обучения [Текст] / Т. Н. Буштрук – Самара: СамГУПС, 2007. – 20 с.: ил. Библиогр.: 20 с.– 300 экз.

5. Буштрук, Т. Н. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Электрические машины и электропривод» для студентов специальностей «Локомотивы», «Вагоны», «Электрический транспорт железных дорог» всех форм обучения [Текст] / Т. Н. Буштрук – Самара: СамГУПС, 2010. – 27 с.: ил. Библиогр. : 24 с.– 300 экз.

6. Буштрук Т. Н. Основы электропривода технологических установок [Текст]: лабораторный практикум по исследованию систем электропривода по дисциплине «Основы электропривода технологических установок» для обучающихся по специальности 23.05.03 «Подвижной состав железных дорог» очной и заочной форм обучения / Т. Н. Буштрук – Самара: СамГУПС, 2015. – 34 с.: ил. Библиогр.: 43 с.– 300 экз.

7. Основы электрического привода : методические указания и задание к выполнению контрольной работы «Расчет энергетических показателей электроприводов типовых технологических процессов» для обучающихся по направлению 23.05.03 «Подвижной состав железных дорог» очной и заочной форм обучения / составители А. А. Ионов, А. Г. Макаров – Самара : СамГУПС, 2016. – 64 с.

8. https://red.transneft.ru/prodykciya/asinhronnie-vzrivozashishennie-exp-gorizontalnie/