43957

ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНЕ ОБЛАДНАННЯ БАРАБАНОГО ЗМІШУВАЧА СБ 2.8х6.0 В УМОВАХ ПАТ «ПівдГЗК»

Дипломная

Производство и промышленные технологии

Розрахунок потужності і вибір електродвигуна Потужність електродвигуна за паспортом 55 кВт. При центрівці електродвигуна радіальне зміщення осей валів двигуна і редуктора допускається не більше 01 мм а допустимий перекіс не більше 1 мм на метр довжини. Після ручного прокручування проводиться обкатка на холостому ходу від електродвигуна.

Украинкский

2013-11-08

8.08 MB

32 чел.

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Державний вищий навчальний заклад

КРИВОРІЗЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ВИПУСКНА РОБОТА

зі спеціальності 6.050702

«Електромеханічне обладнання

енергоємних виробництв»

напряму підготовки 0507 «Електромеханіка»

               Студент                           Хруль О.Л..

               Група                            ЕМО-08

2012

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Державний вищий навчальний заклад

КРИВОРІЗЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра електромеханіки

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

ДО ВИПУСКНОЇ РОБОТИ БАКАЛАВРА

Еще раз бакалавра!!!  титульній лист у Светлані Викторовні

НА ТЕМУ:

«ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНЕ ОБЛАДНАННЯ БАРАБАНОГО ЗМІШУВАЧА СБ 2.8х6.0 В УМОВАХ ПАТ «ПівдГЗК»»

ВИКОНАВ    _______________ /ХРУЛЬ О.Л..  /

КЕРІВНИК РОБОТИ  _______________       /БОНДАРЕВСЬКИЙ С.Л../

ЗАВІДУВАЧ  КАФЕДРИ  _______________ /ТОЛМАЧОВ С. Т. /

Кривий Ріг

2012

Реферат

стор.,        рис.,        табл.,        джерел

Об’єктом випускної роботи дипломного проекту є барабанний змішувач СБ 2.8×6.0 в умовах ПАТ «ПівдГЗК»

Мета роботи: визначення вимог, що висуваються до електроприводу, вибір силового обладнання, аналіз статичних та динамічних режимів роботи.

У випускній роботі у повному об'ємі використані різноманітні методи дослідження, такі як математичні розрахунки, графічні побудови, математичні залежності та теоретичні положення з курсів «Теорія електропривода», «Електричні машини», «Теоретичні основи електротехніки», «Теорія автоматичного керування». Також виконано моделювання системи привода у програмному пакеті Matlab для отримання графічних залежностей перехідних процесів у різних режимах роботи.

У випускній роботі розглянуті наступні питання:

1) Характеристика барабанного змішувача і вимоги до його електропривода.

2) Розробка системи електропривода і вибір обладнання.

3) Дослідження статичних режимів роботи електропривода.

4) Розрахунок енергетичних характеристик.

5) Розрахунок, побудова і аналіз перехідних процесів.

6) Розробка заходів з енергозбереження електропривода механізма.

7) Розрахунок електропостачання барабанного змішувача.

8) охорона праці, економіка..

СТРІЧКОВИЙ КОНВЕЄР, АСИНХРОННИЙ ДВИГУН, ПЕРЕТВОРЮВАЧ ЧАСТОТИ, МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ, ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ

ЗМІСТ не дивлюсь, в самом коцце, как будет вся работа                                   Стор.

РЕФЕРАТ

ВСТУП

1. РОЗДІЛ. ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ОПИС

1.1 Характеристика технологічного процесу

1.2 Експлуатація барабанного змішувача для змішування компонентів шихти

1.3 Монтаж приводу на приводний рамі

1.4 Обкатка

1.5 Керівництво по експлуатації барабанних змішувачів

СБ 2,8x6,0

2. АНАЛІЗ СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПРИВОДА ТЕХНОЛОГІЧНОГО МЕХАНІЗМУ

  1.  Обґрунтування і вибір системи керування електроприводом

2.2 Розрахунок потужності і вибір електродвигуна

2.3  Розрахунок перетворювача та елементів силової частини

  1.    Складання схеми заміщення, математичний опис і розрахунок механічних і енергетичних характеристик
    1.  Моделювання статичних та динамічних режимів електропривода
      1.  Розрахунок, побудова і аналіз перехідних процесів розімкнутої системи керування.
      2.  Розрахунок замкнутої системи по схемі з загальним суматором
      3.  Розрахунок системи підлеглого керування.

  1.  Складання принципової схеми електроприводу
    1.   Розробка заходів з енергозбереження електроприводом механізму

3. ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ

3.1 Розрахунок електричних навантажень на стороні 0,4 кВ

3.2 Вибір трансформатора на стороні 0,4 кВ

3.3 Розрахунок струму короткого замикання в точці К2 напругою 0,4 кВ

3.4 Розрахунок кабельної лінії на стороні 0.4 кВ

3.5 Вибір високовольтних вимикачів на стороні 6 кВ

ВИСНОВКИ

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

ВСТУП

Південний гірничо-збагачувальний комбінат (Південний ГЗК) – перший гірничо-збагачувальний комбінат Криворізького залізорудного басейну, розташований у м. Кривий Ріг (Дніпропетровська область). Перша черга стала до ладу 1955 р, друга – в 1961 р. Сировинну базу комбінату складають кварцити Скелеватського родовища, яке знаходиться у центральній частині Криворізького залізорудного басейну у районі замикання Західно-Інгулецької синкліналі. Продуктивним є сьомий залізистий горизонт. Родовище відробляється відкритим способом, максимальний розмір рудних шматків – 1200 мм. Комбінат виробляє залізорудний концентрат і аґломерат. На початок 2000 р експлуатаційні запаси магнетитових кварцитів складали 1220 млн.т. з часткою заліза 34,6 мас.% при середньому коеф. розкриву 0,22 м3/т. У 1995 р комбінат став відкритим акціонерним товариством з державною часткою акцій 25,8%. У 1999 р випуск концентрату склав 7,91 млн.т, аґломерату – 4,0 млн.т, продукції реалізовано на 871 млн.грн.

Стан запасів на 01.01.2003р. по кар’єру ПівдГЗКа: розкритих запасів 318,1 млн. т, підготовлених до розкриття 22,3 млн. т, готових до виїмки 3,6 млн. т, забезпеченість до виїмки запасами 2,5 млн.т сировини на місяць. В середньому ПівдГЗКа видобуває 34 млн.т гірничої маси руди на рік, із них сирої руди 18 млн.т/рік. Основним методом збагачення є магнітний у слабкому полі. Технологічна схема включає 3 стадії подрібнення і 4-5 стадій магнітної сепарації. У кожній стадії отримуються відходи, а промпродукт переробляється далі.

Продукція комбінату надходить на металургійні підприємства України, Польщі, Чехії, Словакії, Югославії, Румунії. Згідно з розробленим інвестиційним проектом до 2010 р комбінат зможе стабільно працювати з річною продуктивністю по концентрату 11,1 млн.т при вмісті в ньому Fe 67-68%; по аґломерату – 5,5 млн.т.

В свою чергу агломерат на одній із стадій виробництва проходить через барабанний змішувач, де ступінь змішування агломераційної шихти дуже впливає на якість агломерату. Саме з цієї причини було розроблено варіанти для збільшення продуктивності змішувача і якості змішування агломераційної шихти.

Одним із варіантів вдосконалення є встановлення на асинхронний двигун з короткозамкненим ротором перетворювач частот, що дозволе міняти швидкість обертання барабану при цьому не буде змінюватися його потужність.

ЗАГАЛЬНА ЧАСТИНА

1.1 Історія Південо гірничо збагачувального комбінату

Південний гірничо-збагачувальний комбінат (ПГЗК)-розташований в південій частині

 м.Кривого Рогу Дніпропетровської області, великого промислового центру і залізничного вузла України.

Південний гірничo-збагачуваль-ний кoмбінат був пoбудoваний в дуже стислі терміни. 30.05.1952 р. булo затвердженo прoектне завдання, а вже 27.07.1955 р. була вирoблена перша тoнна кoнцентрату (через два місяці перша тoнна аглoмерату), щo і є днем нарoдження Піденнoгo гірничo-збагачувальнoгo кoмбінату.

28 листoпада 1956 рoку Державнoю кoмісією був підписаний акт введення в експлуатацію першoї черги ПівдГЗК-1 з річнoю прoдуктивністю пo сирій руді 9000 тис.т., кoнцентрату 4446 тис.т. і аглoмерату 2625 тис.т.

В результаті рекoнструкції і технічнoгo переoзбрoєння ПівдГЗК дo 1980 рoку дoсяг вирoбничих пoтужнoстей пo видoбутку сирoї руди 35.5 млн.т., вирoбництву залізo-руднoгo кoнцентрату 17.2 млн.т., аглoмерату 8.3 млн.т., на рівні яких працював дo 1990 рoку.

У лютoму 1966 рoку Указoм Президії Верхoвнoї Ради СРСР за успішне викoнання завдань семирічнoгo плану пo збільшенню вирoбництва і пoліпшенню якoсті залізoруднoї сирoвини і за дoсягнуті успіхи у вдoскoналенні технoлoгії вирoбництва кoлектив кoмбінату був нагoрoджений oрденoм Трудoвoгo Червoнoгo Прапoра.

За дoстрoкoве викoнання плану 1975 рoків і успішне завершення 9-oї п'ятирічки кoлективу кoмбінату булo присудженo перехідний Червoний Прапoр ЦК КПРС, Ради Міністрів СРСР, ВЦСПС і ЦК ВЛКСМ Рада Міністрів України привласнила кoмбінату звання «Імені XXV з'їзду КПРС». За рoки існування кoмбінату 466 трудящих нагoрoдженo oрденами і медалями, дванадцяти привласненo звання заслуженoгo працівника СРСР і УРСР, дев'яти привласненo звання лауреатів Державних премій СРСР.

Глибoка екoнoмічна криза в Україні не oбійшла стoрoнoю і ПівдГЗК. Пoрушення гoспoдарських зв'язків, oбмеження в електрoвжитку, взаємні неплатежі привели дo скoрoчення вирoбництва в 1996 р. в пoрівнянні з 1990 р. на 70%, втраті власних oбoрoтних кoштів і джерел їх пoпoвнення. Гoлoвне, щo удалoся зберегти за цей періoд це висoкoпрoфесійний трудoвий кoлектив, завдяки якoму вдалoся в 1997 рoці припинити спад вирoбництва і збільшити випуск прoдукції в 2004 рoці в пoрівнянні з 1996 рoкoм пo кoнцентрату на 50.7%, пo аглoмерату на 52.4%.

За п’ятдесятирічний періoд кoмбінатoм вирoбленo 619 млн. тoнн кoнцентрату, 333 млн. тoнн аглoмерату, здoбутo залізистих кварцитів 1291 млн. тoнн, вивезенo вскришних пoрід 446 млн. м3.

Вирoбничий прoцес на підприємстві відбувається пo складній схемі: дoбича сирoвини ведеться в кар'єрі, рoзрoбка руди і скельнoї вскриші рoбиться вибухoвим спoсoбoм. Завантаження руди і вскриші здійснюється екскаватoрами. Гірська маса вивoзиться електри-фікoваним залізничним транспoртoм на дрoбильні фабрики і у відвали.

На гoризoнті - 90 метрів знахoдиться дрoбильний кoмплекс, де відбувається пoчаткoве пoдрібнення руди. На дрoбильній фабриці знахoдитися дрoбильний тракт, для пoдачі руді з кар'єру безпoсередньo на дрoбильну фабрику. Загальна прoтяжність кoнвеєрнoгo тракта – 2 км 700 м. Після прoцесу пoдрібнення сирoвина пoступає на збагачувальну фабрику, де в кульoвих млинах здійснюється її пoдрібнення і витягання магнітнoгo заліза (кoнцентрату). Частина кoнцентрату є тoварнoю рудoю і відвантажується завoдoм-спoживачем, oснoвна частина пoступає на аглoфабрику, де рoбиться спікання залізoруднoгo кoнцентрату і аглoруди в oфлюсoваний аглoмерат. Спечений аглoмерат піддається пoдрібненню і після цьoгo прoдукція відвантажується спoживачам абo складується на склади гарячoгo аглoмерату. Прoдукція вантажиться в аглoхoппера.

1.2 Характеристика технологічного процесу

Агломераційна фабрика Південного гірничо-збагачувального комбінату складається з двох корпусів спікання, обладнаних агломераційних машинах

К-75-1 з площею спікання 75 м2. 

Транспортування шихти в бункери  спікального відділення проводиться двома окремими конвеєрними потоками проектною продуктивністю 400 т/год. кожен. В даний час ця продуктивність перевищена майже вдвічі.

Для усереднення шихти кожен з потоків обладнаний барабанними змішувачами. Крім того, барабанні змішувачі встановлені на кожній агломашині.

Змішання шихти здійснюється у дві стадії в барабанних змішувачах. У першому змішувачі змішується суха або злегка зволожена шихта, до якої додають для підігріву гарячий повернення. У другій змішувач дають необхідну кількість води. Крім змішання, тут йде також і огрудкування шихти.

Проектна продуктивність змішувача при заповненні барабана на 15% і нахилі 4° 250 м/год. Потужність електродвигуна за паспортом 55 кВт. З нахилом в 4 ° встановлені тільки первинні барабанні змішувачі. Змішувач барабанний СБ-2,8х6,0 призначений для змішування, зволоження і часткового огрудкування шихти перед її подачею на агломашину. Барабан встановлений на демпфуючі катки з металевим ободом. Для підвищення плавності обертання барабан виконаний з оптимальної кількості секцій зі зварними посиленими бандажами, обробленими спільно з посадочними розмірами фланців спеціальне ущільнення елеваторного типу виключає утворення просипу шихти між стаціонарної течкою завантажувального пристрою і обертовим барабаном вібраційне пристрій, яким обладнана завантажувальна тічка, перешкоджає налипання шихти на її стінки пневмогідравлічні форсунки, застосовані в системі зволоження, дозволяють використовувати технічну воду система мастила підшипникових вузлів і робочих поверхонь зубчастого зачеплення і бандажів автоматична.

Основні технічні дані барабанного змішувача є:

• Продуктивність-до 250 т/ од.

• Діаметр барабана - 2,8 м.

• Довжина барабана - 6 м.

• Швидкість обертання барабана - 6,3 об/хв..

• Редуктор А300х450, і = 21.

I передача m = 3.5, z = 24/120.

II передача m = 6, z = 24/126.

Для змішувачів режим можливий при швидкості обертання барабана 13,7 об/хв., а циклічний режим - при 17,5 об/хв. Так як швидкість обертання барабана в даний час становить 6 об/хв., то рух шихти відбувається в режимі перекату і ефективність її змішування (по вуглецю) становить 70-75%, що явно недостатньо. Заповнення барабанів первинних змішувачів складає 11-22%. Такий широкий діапазон заповнення пояснюється коливаннями ваги шихти, що поступає.

Заповнення барабана визначали розрахунковим і досвідченим шляхами. Різниця між розрахунковою і досвідченою величинами склала 1,5%. Час перебування шихти в первинному змішувачі складає 1 хв 10 сек.

1.3 Експлуатація барабанного змішувача для змішування компонентів шихти

Обладнання призначено для роботи в довготривалий неперервний режим, фонд робочого часу 7920 год.

Пуск в роботу здійснюється в наступному порядку:

  •  Подається світловий і звуковий сигнал про початок роботи.
  •  Включають транспортні прилади за змішувачем.
  •  Включають привод очисного пристрою.
  •  Включають привод обертання барабана.
  •  Подається матеріал в барабан включенням транспортних пристроїв.
  •  Включається подача води на форсунку вручну вентиляції.

1.4 Монтаж приводу на приводний рамі

 

Перед установкою вузлів приводу на раму уважно оглянути раму, очистити від бруду та іржі посадочні місця під електродвигун, редуктор і проміжний вал з подвенцовой шестернею.

Встановити на раму вузли приводу: промвал, редуктор, електродвигун, виконавши попередню центрівку.

Приводну раму із змонтованим на ній приводом виставляють щодо змонтованого барабана. При цьому домагаються однакових по довжині зуба подвенцовой шестерні радіальних і бічних зазорів.

Рама приводу з вузлами повинна бути виставлена точно горизонтально за допомогою прокладок.

Порядок встановлення приводної рами такий же, як і рами барабана.

Зачеплення зубчастого вінця і подвенцовой шестерні перевіряється на фарбу, провертанням вручну моторну муфту привода барабана. 

При цьому місце контакту має бути:

- по довжині зуба - не менше 50 % до його довжини;

- по висоті зуба - не менше 40 % до висоти профілю зуба. 

При центрівці електродвигуна радіальне зміщення осей валів  двигуна і редуктора допускається не більше 0,1 мм, а допустимий перекіс - не більше 1 мм на метр довжини.

1.5 Обкатка

Обкатка проводиться після закінчення терміну витримки підливи рам. Перед обкаткою ще раз перевірити правильність монтажу всіх механізмів, надійність кріплення, відсутність сторонніх предметів в барабані

і ін.

Перевірити наявність густого мастила в порожнинах усіх підшипникових вузлів, а також рівень масла в редукторі, зубчасту передачу вінець-шестерня необхідно змастити густий графітним мастилом.

Рекомендується почати обкатку з ручного прокручування для перевірки правильності взаємодії всіх елементів. Після ручного прокручування проводиться обкатка на холостому ходу від електродвигуна. Холоста обкатка здійснюється протягом 1 години.

У процесі холостий обкатки перевіряється робота приводу, опорних та упорних роликів, електрообладнання.

Робота зубчастих зачеплень повинна бути плавною, з рівномірним шумом. У разі виникнення ненормального шуму машину слід негайно зупинити, з'ясувати причину та усунути її. При обертанні барабана ривків і різких здригання не допускається.

У процесі обкатки необхідно спостерігати за температурою підшипників,яка не повинна перевищувати температуру навколишнього повітря більш ніж на 30 °.

У разі неухильного підвищення температури підшипників необхідно зупинити машину і, встановивши причину перегріву підшипників, негайно її усунути.

Необхідно також спостерігати за роботою централізованої мастила: подачі мастила до змащуванні точкам контролюється по видимого переміщення штоків поршень живильників. Необхідно прослідкувати, щоб при подачі мастила з магістралі спрацьовували всі живильники.

1.6 Керівництво по експлуатації барабанних змішувачів СБ 2,8x6,0

При прийманні зміни необхідно перевірити:

• Стан поверхні кочення опорних і упорних роликів, надійність посадки на осях.

• Надійність кріплення бандажів до корпусу барабана.

• Справність захисного кожуха зубчастого вінця і ін. огорож.

• Достатність надходження мастила до вузлів тертя.

• Не забита чи шихтою завантажувальна воронка і розвантажувальна камера.

• Роботу вузлів приводу (редуктор, муфти, промвал).

• Забороняється робота змішувального барабана:

• а) при зачіпанні нерухомих частин змішувача за обертовий барабан.

• б) при перевищенні температури підшипників над температурою навколишнього середовища більше 30 ° С.

Поточне обслуговування :

• Слідкувати за тим, щоб бандаж по всій ширині поверхні кочення торкався кожного ролика.

• Щоб уникнути передчасного зносу роликів і бандажів і появи конусності на поверхні катання часткові торкання їх не допускається.

• При нормальній роботі робочі поверхні роликів повинні бути рівними і блискучими, заклинювання роликів не допускається; температура корпусів підшипникових опор роликів не повинна перевищувати температуру навколишнього середовища більше ніж на 30 °.

• Перевірку здійснювати візуально, за допомогою термометра опору, на дотик.
• Перевіряти роботу приводу змішувального барабана - не допускати течі масла, появи сторо
ннього шуму, вібрацій, стукоту в редукторі і відкритої зубчастої передачі.

• Робота зачеплень зубчастих коліс повинна бути плавною. Перевірку здійснювати візуально, на слух.

• Перевірити роботу пристрою для зволоження шихти - розбризкування води на форсунках повинно здійснюватися у вигляді тонко розпорошеного водяного конуса (кут конуса 120 °).

• Перевірити надходження мастильного матеріалу до вузлів тертя підшипників опорних роликів, упорних роликів, а також підшипників подвенцовой шестерні, зачеплення відкритої передачі, поверхонь катання опорних роликів і бандажів.

• Не допускати появи на робочих поверхнях опорних роликів, упорних ​​ роликів і бандажів явищ наклепу у вигляді лущення, наявності канавок або накатів (напливів металу) до 5мм. Не допускати нерівностей на робочих поверхнях зубів відкритої зубчастої передачі.

• Для мастила підшипникових вузлів рекомендується мастило ИП-1-3 (взимку) і ИП-1-Л (влітку).

• Для мастила зачеплення відкритої зубчастої передачі рекомендується мастило графітне УС А (ГОСТ 3833-55).

• Рекомендуються наступні режими змащення (Інструкція на монтаж та експлуатацію № І-2189.00-2):

• а) зачеплення відкритої зубчастої передачі - один раз за 8 годин по 150 см3 мастила.

• б) підшипникові вузли - один раз за 4-5 годин по 1,5-2 см3 мастила.

• в) кількість масла, що заливається у ванну редуктора, його марка та періодичність зміни повинна відповідати в паспортах редукторів.

• Необхідно регулярно контролювати рівень масла в ваннах редукторів за масло показником. Заливку масла в редуктори слід робити через фільтр або сітку, що встановлюються в оглядові люки.

• Контроль подачі мастила у підшипники контролювати по положенню штоків поршень дозуючих живильників.

• При перевантаженні змішувачів шихтою або при забиванні течок змішувач зупинити. Навантаження контролювати за показаннями амперметра.

• Періодично проводити очищення устаткування - скупчення шихти на перекриттях і механізмах не допускається.

Загальний вид обладнання. Основним елементом барабанного змішувач СБ 2,8х6,0 (рисунок 1.1, 1.2) є барабана 1, який ставиться на опорні ролики 8, 15, які закріпляються опорними скобами 17, на барабані також находиться бандаж 2, насадка перевалочна 13, роз’ємний зубчатий венець 11 і зубчатий венець 12. Барабана конструкція знаходиться на рамі 9. Обертальний момент на  барабан передається з  електродвигуна 5 через муфти 6,7 і  редуктор 4. Загружається барабан через воронку для загрузки 3, а розгружується через камеру для розгрузки 14. Також є ще затвор 10 і гвинтовий упор.   

Рисунок 1.1 – Барабанний змішувач СБ 2,8х6,0 , вид збоку

Рисунок 1.2 – Барабанний змішувач СБ 2,8х6,0 , вид зверху

Щоб детальніше побачити загальний  механізм передачі обертального моменту  приведена кінематична схема привода на рисунку 1.3.

Рисунок 1.3 – Кінематична схема привода СБ 2,8х6,0

Вимоги до автоматизованого електроприводу.

Барабанний змішувач експлуатуватися вкрай несприятливих умовах: у приміщеннях, що містять пари активних речовин і характеризуються підвищеною вологістю, забрудненістю, високою температурою навколишнього середовища. Це висуває жорсткі вимоги щодо безпеки та простоти обслуговування електроустаткування, надійності його роботи. Приводний двигун повинен мати закрите виконання і володіти підвищеним пусковим моментом. Безперервний, односпрямований характер роботи конвеєрів визначає тривалий режим роботи електропривода, який виконується нереверсивний.

Важливою вимогою, що пред'являються до електроприводу, є забезпечення плавності пуску і гальмування з надійним обмеженням прискорення та ривка, а також максимального моменту двигуна і його похідної. Останні вимоги обумовлені наявністю великих поступально мас,що рухаються, приведений момент інерції яких може на порядок перевищувати момент інерції електродвигуна. Різке додаток моменту при наявності пружних механічних зв'язків викликає механічні коливання при пуску, в результаті чого барабані  виникають додаткові динамічні зусилля, що призводить до механічних коливань у тяговому органі.

1.7 Аналіз системи електропривода технологічного механізму

1.7.1 Обґрунтування і вибір системи керування електроприводом

Реалізувати електропривод, що відповідає даним вимогам можна наступними способами:

Частотно-регульований електропривод (ПЧ-АД).

Основними перевагами цієї системи є:

  •  Плавність регулювання і висока жорсткість механічних характери тик, що дозволяє регулювати швидкість в широкому діапазоні.
  •  Двигун працює з малими величинами абсолютного ковзання, а втрати в двигуні не перевищують номінальних.

Основними недоліками даного способу є:

  •  Висока вартість (особливо для приводів великої потужності) перетворювачів частоти.
  •  Складність реалізації більшості схем.

Тиристорний регулятор напруги – асинхронний двигун (ТРН-АД).

Основні переваги:

  •  Надійність в експлуатації.
  •  Висока якість регулювання основних координат електропривода.
  •  Низькі затрати на наладку та обслуговування.

Основні недоліки:

  •  Малий діапазон регулювання.
  •  Потужність двигуна у системі ТРН-АД повинна бути в 1,2-1,3 рази більша, ніж потужність механізму.
  •  Значні втрати потужності.

З урахуванням усіх переваг та недоліків вищезазначених систем, обираємо електропривод у системі ПЧ-АД.

1.7.2 Розрахунок потужності і вибір електродвигуна

В якості приводного барабана змішувача використовують електродвигун змінного струму – асинхронний з коротко замкнутим або фазним ротором. Потужність двигуна привода барабана знаходимо по формулі [5]:

,   (1.1)

де  λ – насипна вага матеріалу барабана, Н/м3 ;

D – діаметр барабана, м;

k – коефіцієнт, який залежить від коефіцієнта заповнення барабана;

L – довжина барабана, м;

ω – швидкість обертання барабана, рад/сек.

По каталогу вибираємо двигун А-91-6 з технічними даними:

  •  Номінальна активна потужність  кВт.
  •  Номінальна напруга  В.
  •  Синхронна швидкість  об/хв..
  •  Номінальна швидкість  об/хв..
  •  Номінальне ковзання    %.
  •  Номінальний ККД   %.
  •  Номінальна коефіціент потужність .
  •  Пусковий струм .
  •  Момент пусковий .
  •  Максимальний момент .
  •  густина струму кг∙м2.

1.7.3  Розрахунок перетворювача та елементів силової частини

Вибір ТПЧ.

Транзисторний перетворювач частот вибираємо по напрузі і потужності асинхронного двигуна, за умовою:

       (1.2)

      (1.3)

Порівнявши дані вибираємоТПЧ фірми Lenze 8200 Vector типу E82EV553K4B2xx з такими даними:

  •  Потужність - 55 кВт.
  •  Вихідна частота - 650 Гц.
  •  Частота инвертування - 1 кГц.
  •  Напруга живлячої мережі - 380 В.
  •  Вихідна напруга(діюче значення):
    •  номінальне значення - 550 В.
    •  межі зміни - 320-550 В.

Вибір струмообмежуючого реактора.

Визначимо струмообмежуючий реактор по пусковому струму, бо якщо ми будемо рівнятися на номінальний струм статора не зможемо запустити асинхронний двигун, отже :

Визначаємо номінальний струм статора:

А,    (1.4)

Визначаємо номінальний пусковий струм :

А,       (1.5)

З даного списку струмообмежуючих реакторів вибираємо найблищий з номінальним струмом більшим або таким самим як пусковий струм АД, отже отримуємо струмообмежуючий реактор типу РТСТ -410-0,076УЗ з такими технічними даними:

  •  Номінальна лінійна напруга живлячої мережі - 380 В.
  •  Номінальний фазний струм - 410 А.
  •  Номінальна індуктивність фази - 0,076 мГн.
  •  Активний опір обмотки - 43,2 мОм.

Вибір згладжуючого дроселя.

Визначимо згладжуючий дросель по номінальному струму, отже : Визначаємо номінальний пусковий струм :

А,     (1.6)

 З даного списку струмообмежуючих реакторів вибираємо найближчий з номінальним струмом більшим або таким самим як пусковий струм АД, отже отримуємо струмообмежуючий реактор типу РТСТ-82 з такими технічними даними:

  •  Номінальний фазний струм - 82 А .
  •  Номінальна індуктивність фази - 0,505 мГн.
  •  Активний опір обмотки - 0,037 Ом.

1.8 Схема електрозабезпечення підприємства і цеху

Електропостачання комбінату здійснюється:    

   - від ГПП-1 (головна понижуюча підстанція) 150/6, що належить «Дніпрообленерго», на якій розташовані два трансформатори по 31.5 МВА працюючих на одну систему шин, від якої живляться аглоцех, насосні станції оборотної води і шламового господарства  і два трансформатори по 60 МВА, що працюють на шинопроводи, від яких живляться РЗФ-1, РЗФ-2 та дробильна фабрика;

   - від ГПП-2 154/35/6, яка живиться від  ГПП-1 по  двом ЛЕП 150 кВ Л-43, Л-44. На ГПП-2 установлено два трансформатори 150/35/6 кВ потужність 63 МВА кожний. Підключення трансформаторів виконано по схемі з роз’єднувачем без вимикача. Регулювання напруги здійснюється на стороні 35 кВ за допомогою РПН ( регулювання під навантаженням), по стороні 35 кВ за допомогою ПБЗ (переключення без збудження). ГПП-2 має відкрите розподільче устаткування 35 кВ від якого по повітряним лініям Л-361, Л-362 здійснюється резервне живлення п/ст 21, що живить підстанції рудника, збагачувальних фабрик та сторонніх споживачів. Розподільче устаткування 6 кВ складається із двох частин по дві секції в кожній. Перше РУ живить шинопроводи Ш-61, Ш-62, Ш-63,  Ш-64, які слугують для постачання РЗФ-1, друге РУ живить пульпонасосі станції ПГЗК та підстанції ВАТ «Ремгормаш».

   - від  ГПП-3 154/35/6, яка живиться від підстанції «Южная» Дніпрообленерго, по двом лініям 150 кВ Л-138, Л-137. На ГПП-3 установлені два трансформатори 150/35/6 кВ потужністю 60 МВА кожний. Підключення трансформаторів до системи виконано по схемі «відокремлювач-короткозамикач», без вимикача. Регулювання напруги здійснюється за допомогою ПБЗ по стороні 150 та ПБЗ по стороні 35 кВ.

ГПП-3 має відкрите РУ 35 кВ, від якого по повітряним лініям Л-365, Л-366, Л-367, Л-368 живляться підстанції рудника, по лініям Л-369, Л-370 живиться  п/ст. № 41 насосних оборотного водопостачання, а також ліній Южная-31, Южная-32, Миролюбівка-31, Миролюбівка-32.

РУ-6 кВ  має дві секції шин, від яких живляться пульпонасосні станції, земснаряди, споживачі шламокарти.

    - від  ГПП-4 154/35/6, яка живиться від підстанції «Горная» Дніпрообленерго  по лініям  Л-955, Л-956. На підстанції встановлені два трансформатори по 40 МВА кожний. Підключення трансформатора до системи виконано по схемі «відокремлював – короткозамикач» без вимикача. Регулювання напруги здійснюється за допомогою РПН на стороні 150 кВ та ПБВ на стороні 35 кВ. ГПП-4 має ВРУ 35 кВ, від якого повітряними лініями Л-364, Л-367, Л-368 живляться підстанції рудника, Л-372, Л-373 п/ст. № 133, від якої живляться споживачі УДТК, Л-371 слугує також резервним живленням п/ст. № 21.

ГПП-4 має ЗРУ-0.4 кВ, від якого живляться підстанції рудника, Агломераційний цеху.

1.8.1 Розрахунок електричних навантажень на стороні 0,4 кВ

Рисунок 1.4 – Схема електропостачання а/ф №1

Розрахунок електричних навантажень визначається за методом впорядкованих діаграм. Даний метод є основним при розробці технічних і робочих проектів електропостачання. По цьому методу розрахункове максимальне навантаження групи електроприймачів визначається за формулою:

    (1.7)

де    - групова номінальна потужність, яку визначають як суму номінальних   потужностей електроприймачів;

      - коефіцієнт використання електроприймачів;

     - коефіцієнт максимуму;

Для групи електроприймачів одного режиму роботи середня активне і реактивне навантаження за найбільш завантажену зміну визначаються за формулами:

     (1.8)

     (3.3)

За наявності в групі електроприймачів різних режимів роботи   формула   змінюються:

    (1.9)

                   (1.10)

При визначенні розрахункового навантаження по встановленій потужності і коефіцієнту використання  складається  звітна таблиця споживачів дільниці а/ф №1. В цій таблиці вказуються споживачі електричної енергії, номінальна потужність  електроприймачів, коефіцієнт використання , коефіцієнт потужності, коефіцієнт реактивної потужності  , розрахункові активні  і реактивні потужності.Характеристики струмоприймачів наведені в таблиці 3.1.

Таблиця 1.1  – Характеристика струмоприймачів на стороні 0,4 кВ

Група струмоприймачів

Номінальна потужність,          ,кВт

Коефіцієнт використання

Коефіцієнт потужності,

Коефіцієнт реактивної потужності,

Розрахункова потужність

Активна, , кВт

Реактивна  , кВАР

Секція 1

Тр. Вібр. 55к

55

0,65

0,8

0,75

35,75

26,81

Кр. 57H

100

0,65

0,8

0,75

65

48,75

К.р. 53

132

0,65

0,8

0,75

85,8

64,35

Кр. 55

75

0,65

0,8

0,75

48,75

36,56

Тр. Вібр. н.зміш.

100

0,65

0,8

0,75

65

48,75

н.зміш. АО114 12.8.6.4

160

0,65

0,8

0,75

104

78

Всього

622

404,3

303,22

Секція 2

Тр. Вібр. 4.зміш.

55

0,6

0,7

0,85

33

28,05

Кр. 52

132

0,65

0,8

0,75

85,8

64,35

Кр. 56Н

160

0,6

0,7

0,85

96

81,6

Кр. 54

75

0,6

0,7

0,85

45

38,25

4.зміш. АО114 12.8.6.4

160

0,6

0,7

0,85

96

81,6

Тр. Вібр. 52к

100

0,6

0,7

0,85

60

51

Всього

682

415,8

344,85

Максимальна активна і реактивна потужність визначається за формулами:

     (1.11)

     (1.12)

Після визначення  і  можна підрахувати повну потужність за формулою:

    (1.13)

Всі розрахунки можна звести  в таблицю 3.2.

Таблиця 1.2 – Характеристика струмоприймачів на стороні 0,4 кВ

Група

струмоприймачів

Коефіцієнт максимуму,

Розрахункова потужність

Максимальна потужність

, кВА

Активна, , кВт

Реактивна  , кВАР

, кВт

, кВАР

Секція 1

Тр. Вібр. 55к

1,34

35,75

26,81

47,91

35,93

59,88

Кр. 57H

1,34

65,00

48,75

87,10

65,33

108,88

К.р. 53

1,34

85,80

64,35

114,97

86,23

143,72

Кр. 55

1,34

48,75

36,56

65,33

48,99

81,66

Тр. Вібр. н.зміш.

1,34

65,00

48,75

87,10

65,33

108,88

н.зміш. АО114 12.8.6.4

1,34

104,00

78,00

139,36

104,52

174,20

Всього

404,30

303,23

541,76

406,32

503,00

Секція 2

Тр. Вібр. 4.зміш.

1,3

33,00

28,05

42,90

36,47

56,30

Кр. 52

1,3

85,80

64,35

111,54

83,66

139,43

Кр. 56Н

1,3

96,00

81,60

124,80

106,08

163,79

Кр. 54

1,3

45,00

38,25

58,50

49,73

76,78

4.зміш. АО114 12.8.6.4

1,3

96,00

81,60

124,80

106,08

163,79

Тр. Вібр. 52к

1,3

60,00

51,00

78,00

66,30

102,37

Всього

415,80

344,85

540,54

448,31

702,46

1.8.2 Вибір трансформатора на стороні 0,4 кВ

Вибір числа трансформаторів, обумовлений величиною і характером електричних навантажень. Вибір трансформатора по навантаженню визначається згідно формули:

,      (1.14)

де ;

     - коефіцієнт, який враховує споживання 1 – 2 категорії електроприймачів;

     = 0,9 коефіцієнт мережі;

     = 1,1 – 1,3 коефіцієнт перевантаження;

Вибираємо  2 трансформатори марки  ТМ-1000/6/0,4. Технічні дані трансформатора ТМ-1000/6/0,4  наведено  в таблиці 2.3.

Таблиця  1.3  – Технічні дані трансформатора

Тип трансформатора

Номінальна напруга, кВ

Втрати, кВт

Напруга короткого замкнення,  %

Струм неробочого ходу, %

ВН

НН

н.х

к.з

ТМ-1000/6/0,4

6

0.4

1,5

10,8

5,5

1,2

  1.  Розрахунок струму короткого замикання в точці К2 напругою 0,4 кВ

Струм короткого замикання визначається за формулою:

,      (1.15)

де  - номінальна напруга лінії;

      - сумарний опір лінії.

Сумарний опір лінії  визначається за формулою:

,      (1.16)

де  r –  сумарний активний опір лінії;       

     x – сумарний індуктивний опір лінії.

Розрахуємо  активний опір трансформатора за формулою:

Ом.  (1.17)

Розрахуємо  повний опір трансформатора за формулою:  

Ом.   (1.18)

Розрахуємо  індуктивний опір  трансформатора за формулою:

Ом.  (1.19)

Опори кабелю розраховуємо за формулами:

   (3.20)

де    – довжина кабельної лінії, м;      

     – питомий  електричний опір міді;

      – перетин кабельної лінії мм2.

Ом.     (1.21)

де  =0,06 Ом/км  опір для кабельної лінії.  

Згідно з ПУЕ сумарний опір контактів при к.з. біля розподільчого пункту підстанції слід прийняти Ом.

Сумарний активний опір лінії визначається за формулою:

. (1.22)

Сумарний реактивний опір лінії визначається за формулою:

     (1.23)

Ударний струм в точці короткого замикання розраховується за

формулою

де куд – коефіцієнт ударного струму приймаємо рівним 1,75.

.

  1.  Розрахунок кабельної лінії на стороні 0.4 кВ

Вибір кабельної лінії по допустимому навантаженню, або по допустимому нагріву вибирається виходячи із співвідношення

,      (1.24)

-  тривало допустимий  струм лінії  на кабель залежно від перетину;

- максимально розрахунковий струм лінії, визначений для аварійного режиму роботи мережі з врахуванням числа ліній, що працюють в цьому режимі.

Максимальний розрахунковий струм в лінії визначається за формулою:

,                   (1.25)

Всі дані розрахунків можна звести в таблицю 3.7.

Таблиця 1.4 – Характеристика кабельної лінії  

Струмоприймачі

Напруга U, В

Sмакс,

кВА

, А

, А

Тип кабелю, мм2

Секція 1

Тр. Вібр. 55 К

380

59,88

90,98

90

ААШв-1(3х16)

Кр. 57H

380

108,88

165,42

180

ААШв-1(3х50)

К.р. 53

380

143,72

218,35

220

ААШв-1(3х70)

Кр. 55

380

81,66

124,06

125

ААШв-1(3х25)

Тр. Вібр. н.зміш.

380

108,88

165,42

180

ААШв-1(3х50)

н.зміш. АО114 12.8.6.4

380

174,20

264,67

260

ААШв-1(3х95)

Всього

380

503,00

1028,90

440

3х ААШв-1(3х240)

Секція 2

Тр. Вібр. 4.зміш.

380

56,30

85,54

90

ААШв-1(3х16)

Кр. 52

380

139,43

211,83

220

ААШв-1(3х70)

Кр. 56Н

380

163,79

248,86

260

ААШв-1(3х95)

Кр. 54

380

76,78

116,65

125

ААШв-1(3х25)

4.зміш. АО114 12.8.6.4

380

163,79

248,86

260

ААШв-1(3х95)

Тр. Вібр.52к

380

102,37

155,54

180

ААШв-1(3х50)

Всього

380

702,46

1067,28

440

3х ААШв-1(3х240)

1.8.5 Вибір високовольтних вимикачів на стороні 6 кВ

Вимикачі в залежності від застосовуваних в них дугогасительной та ізолювальної середовищ поділяються на масляні, повітряні, елегазові, вакуумні і вимикачі з магнітним гасінням дуги.

Вимикачі вибирають:

- по номінальній напрузі;  

де  - напруга установки, В;

    - номінальна напруга вимикача, В;

- по номінальному струму;      

де  - робочий струм лінії, А;

    - номінальний струм вимикача, А;

 - по вимикаючій здібності;  

де  - струм короткого замикання, А;

    - номільний струм відключення вимикача, А;

- по електродинамічній стійкості;

де  - розрахунковий ударний струм короткого замикання, А;

     - струм динамічної стійкості вимикача, А;

Умови вибору зводимо в таблицю 2.10

Таблиця  1.5 – Вибір вимикача на стороні 6 кВ

Розрахункові дані

Каталожні параметри вимикача

Умова вибору

Вимикач вакуумний ВРС – 6 – 40/1250 У2

Вибираємо вимикач вакуумний ВРС – 6 – 40/1250 У2, який задовольняє всім умовам вибору вимикача.

СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА

2.1 Складання схеми заміщення, математичний опис і розрахунок механічних і енергетичних характеристик

Визначення параметрів схеми заміщення АД за даним Т – образна схема заміщення АД, яка наведена на рисунку 2.1:

Рисунок 2.1 – Т – образна схема заміщення АД

Визначаємо номінальний момент:

 Н·м.   (2.1)

Визначаємо пусковий момент:

Н·м.     (2.2)

Визначаємо пусковий коефіцієнт потужності:

.  (2.3)

Визначаємо коефіцієнт К за формулою:

.         (2.4)

Визначаємо повний опір двигуна під час пуску:

Ом.              (2.5)

Визначаємо активний  опір ротора:

Ом.          (2.6)

Визначаємо активний  опір ротора:

Ом.      (2.7)

Визначення закону частотного керування.

Для нормальної роботи привода необхідно підтримувати значення перевантажувальної здатності по моменту на всьому діапазоні регулювання швидкості обертання двигуна, тому обираємо закон керування U/f=const.

Механічні характеристики асинхронного двигуна

Знаходимо механічні характеристики асинхронного двигуна при частоті живлення 50Гц.

Розраховуємо синхронну номінальну швидкість АД:

1/с.    (2.8)

Зміна швидкості АД від 0 до 104.6 с-1 з кроком 0.1 с-1 .

Визначаємо частоту в відносних одиницях.

     (2.9)

Формула для побудови механічних характеристик АД:

Н·м.     (2.10)

Аналогічно знаходимо частоту у відносних одиницях і враховуємо її в формулі (2.10) для побудови механічних характеристик частот 40, 30, 20 Гц.

Будуємо механічні характеристики асинхронно двигуна при різних частотах:

Рисунок 2.2 – Механічні характеристики асинхронного двигуна при різних частотах живлення

Швидкісні характеристики асинхронного двигуна.

Формула для побудови швидкісної характеристики АД:

   (2.11)

Будуємо швидкісні характеристики асинхронного двигуна при різних частотах:

Рисунок 2.3 – Швидкісні характеристики асинхронного двигуна при різних частотах живлення

Енергетичні характеристики електроприводу.

Коефіцієнт корисної дії електроприводу розраховується за формулою:

.     (2.12)

де - загальні втрати потужності у системі електроприводу, які визначаються:

Вт.     (2.13)

Постійні втрати потужності визначаються за формулою:

Вт.   (2.14)

де - загальні коефіцієнт механічних втрат, .

Зміні втрати потужності визначаються:

Вт.  (2.15)

Підставляємо відповідні значення для різних частот живлення  в формули з (2.18) по (2.21) будуємо  енергетичні характеристики асинхронного двигуна (рисунок 2.4).  

Рисунок 2.4 – Енергетичні  характеристики асинхронного двигуна при різних частотах живлення

2.2 Моделювання статичних та динамічних режимів електропривода

2.2.1. Математична модель асинхронного двигуна.

Виконання розрахунку необхідних для моделювання параметрів асинхронного двигуна.

Синхронна швидкість обертання магнітного поля:

об/хв.                                   (2.16)

Номінальне ковзання:

в.о.                                 (2.17)

Критичне ковзання :

в.о.           (2.18)

Кутова частота обертання магнітного поля:

рад/с.                  (2.19)

Номінальна кутова частота обертання валу:

рад/с.                     (2.20)

Номінальний момент:

Нм.                              (2.21)

Максимальний момент:

Нм.                (2.22)

Механічні втрати:

Вт.                  (2.23)

Коефіцієнт приведення(менше значення обирається для машин більшої потужності):

Приймаємо

Приведений активний опір ротора:

Ом.       (2.24)

Активний опір статора:

Ом    . (2.25)

Приведена індуктивність розсіяння статора і ротора:

Гн.              (2.26)

Індуктивність статора:

  (2.27)

Індуктивність кола намагнічування:

Гн.              (2.28)

Виконання моделювання прямого пуску двигуна.

Віртуальна модель асинхронного двигуна змінного струму створена за допомогою спеціального програмного забезпечення MatLab .

Рисунок 2.5 – Віртуальна модель АД

Зняття осцилограм швидкості обертання ротора.

Рисунок 2.6 – Осцилограми швидкості обертання ротора

Зняття осцилограм струмів статора та ротора.

Рисунок 2.7 – Осцилограм струмів статора та ротора

Зняття осцилограми електромагнітного моменту під час розгону двигуна.

Рисунок 2.8 – Осцилограми електромагнітного моменту під час розгону двигуна.

Зняття механічних характеристик

Рисунок 2.9 – механічні характеристики АД

Зняття швидкісних характеристик асинхронного двигуна.

Рисунок 2.10 – Швидкісна характеристик асинхронного двигуна

2.2.2 Математична модель перетворювача частоти

Будуємо віртуальну модель перетворювача частоти з постійним ланцюгом за допомогою спеціального програмного забезпечення MatLab. Для даного барабана загрузка якого подібна вентиляторної застосовуємо закон U/f2=const. 

Рисунок 2.11 – Віртуальну модель перетворювача частоти

Опис моделі

З метою моделювання асинхронного електродвигуна використана віртуальна модель Asynchronous Machine SI Units бібліотеки SimPowerSystems.

Порти моделі А, В, С призначені для приєднання відповідних фаз джерела живлення. Порт TL призначений для підведення моменту опору навантаження. На вихідному порту т формується векторний сигнал основних параметрів роботи двигуна, що складається з чотирьох елементів: 1) фазного струму ротора (Л); 2) фазного струму статора (Л); 3) кутової швидкості обертання валу (рад/е); 4) електромагнітного моменту машини (Нм).

Комплексна модель силової частини електропривода, зібрана за базі IGBT-перетворювача частоти з ланкою постійного струму.

Трифазне джерело живлення напругою 380 В та частотою 50 Гц представлене блоком Power sourse.

Силовий перетворювач складається із некерованого силового випрямляча на діодах, фільтра та силового інвертора на IGBT-транзисторах. Напруга живлення з блоку Power sourse подається на ланку постійного струму перетворювача. Блок Rectifier представляє собою модель трифазного діодного випрямляча, зібраного за мостовою схемою. Блок LI моделює індуктивність реактора згладжуючого фільтра. Блок С представляє собою ємність згладжуючого фільтра. Випрямлена та згладжена напруга живлення надходить на транзисторний IGBT-інвертор. який представлено блоком PWM IGBT Invertor.

Напруга з інвертора через блоки вимірювання струму та напруги надходить до асинхронного приводного двигуна, який моделюється за допомогою блоку Asynchronous Machine SI Units.

З метою фіксування результатів моделювання в модель включені блоки реєстрації та вимірювання. Блок Vdc слугує для виміру постійної напруги на виході з фільтра випрямляча. За допомогою блоку Vab_inv здійснюється контроль лінійної напруги на виході інвертора. Блок Current Measurement відображає криву фазного струму інвертора, а відповідно і фазного струму двигуна. Блок Measure виконує контроль фазної напруги на виході інвертора.

Струм фази ротора та струм фази статора приводного двигуна контролюється за допомогою блоку ir.is (А). Частота обертання ротора фіксується блоком N(rpm). Так як на виході моделі двигуна можливо отримати значення кутової швидкості ω, то для переходу до частоти обертання π використано блок rpm, що представляє собою множення на сталий коефіцієнт 30/ π.

Керування інвертора виконується за допомогою синхронізованих імпульсів, які виробляє блок Discrete PWM Generator. Даний блок розраховано на роботу з трифазним мостовим інвертором зібраним за шестипульсною схемою. Блок Discrete PWM Generator виконує також функцію широтно-імпульсного модулятора, виробляючи імпульси з шириною, що відповідає відносній амплітуді сигналу завдання. Частота широтно-імпульсної модуляції встановлена 4000 Гц.

Блок f задає значення опорної частоти для роботи інвертора. Базуючись на цьому значенні субсистема блоків Subsystem Uz виконує формування трифазної опорної частоти з відповідним значенням амплітуди, що задається законом регулювання. Розгорнутий вигляд блоку Subsystem Uz показано на наступному рисунку.

Для даного механізму використовуємо такий закон U/f2=const.

Рисунок 2.12 – віртуальна модель управляючого блока ПЧ

Блок функціонує наступним чином. Отримуючи на вході значення частоти, за допомогою блоків Gainl та Gain2 з подальшим діленням в блоках Devide та Devidel розраховується фазове зрушення для фаз В та С на 1/3 та 2/3 періоду відповідно. Для фази А кут зсуву залишається, таким чином, нульовим. Далі викопується перехід до кутової частоти в блоці 2рі та отримання синусоїди блоком Trigonometric Function sin. Після цього сигнал у формі вектора з трьома координатами множиться на задану відносну амплітуду сигналу, яка є функцією квадрату частоти. Така залежність реалізована за допомогою блоку Math Function │U│2 та певного коефіцієнту, який є сталою відношення U/f2 та записаний в блок к.

 

Знімаємо осцилограми струму, напруги перетворювача частоти, а також струм на 1, 3  діодах, та на 1, 2 IGBT транзисторах при частоті 50 Гц.

Рисунок 2.13 – Осцилограми струму, напруги перетворювача частоти при частоті 50 Гц

Рисунок 2.14 – Осцилограми струм на 1, 3  діодах, та на 1, 2 IGBT транзисторах

при частоті 50 Гц

Знімаємо осцилограми струму, напруги перетворювача частоти, а також струм на 1,3  діодах, та на 1,2 IGBT транзисторах при частоті 40 Гц.

Рисунок 2.15 – Осцилограми струму, напруги перетворювача частоти при частоті 40 Гц

Рисунок 2.16 – Осцилограми струм на 1, 3  діодах, та на 1, 2 IGBT транзисторах

при частоті 40 Гц

Знімаємо осцилограми струму, напруги перетворювача частоти, а також струм на 1,3  діодах, та на 1,2 IGBT транзисторах при частоті 30 Гц.

Рисунок 2.17 – Осцилограми струму, напруги перетворювача частоти при частоті 30 Гц

Рисунок 2.18 – Осцилограми струм на 1, 3  діодах, та на 1, 2 IGBT транзисторах

при частоті 30 Гц

Знімаємо осцилограми струму, напруги перетворювача частоти, а також струм на 1,3  діодах, та на 1,2 IGBT транзисторах при частоті 20 Гц.

Рисунок 2.19 – Осцилограми струму, напруги перетворювача частоти при частоті 30 Гц

Рисунок 2.20 – Осцилограми струм на 1, 3  діодах, та на 1, 2 IGBT транзисторах

при частоті 20 Гц

2.2.3 Математична модель навантаження

Навантаженням для донного механізму є барабан заповнений агломераційною шихтою. Спочатку визначаємо момент навантаження заповненого барабана:

Н·м,                                         (2.29)

Де

Рб – потужність на валу барабана;

ωб – кутова швидкість обертання барабана.

Вт,                                (2.30)

Де

ηр – ККД редуктора;

ηв – ККД зубчастого вінця.

рад/с.                                            (2.31)

Тепер знаходимо момент який створює заповнений барабан на валу двигуна:

Н·м,                           (2.32)

Де

ір – передаточне число редуктора;

ів – передаточне число зубчастого вінця.

Даний барабан створює реактивний момент опору, який ми можемо створити за допомогою спеціального програмного забезпечення MatLab .

Рисунок 2.21 – модель навантаження ЕМС

2.2.4 Математична модель електромеханічної системи

Збираємо всі вище приведені елементи, з’єднуючи відповідним чином за допомогою спеціального програмного забезпечення MatLab.

 

Рисунок 2.22 – Віртуальна модель ЕМС

Зняття осцилограм струмів статора та ротора.

Рисунок 2.23 – Осцилограми струмів статора та ротора

Зняття осцилограми електромагнітного моменту під час розгону двигуна.

Рисунок 2.24 – Осцилограми електромагнітного моменту під час розгону двигуна

Знімаємо осцилограми струму, напруги перетворювача частоти, а також струм на 1, 3  діодах, та на 1, 2 IGBT транзисторах при частоті 50 Гц.

Рисунок 2.25 – Осцилограми струму, напруги ЕМС при частоті 50 Гц

Рисунок 2.26 – Осцилограми струм на 1, 3  діодах, та на 1, 2 IGBT транзисторах

при частоті 50 Гц

2.2.5 Математична модель ЕМС доповнена елементами для зняття активної і реактивної енергії

Рисунок 2.27 – Математична модель ЕМС

2.2.6. Розрахунок енергоспоживання при виконанні технологічної операції

Зняття осцилограм активної і реактивної потужності під час пуску двигуна:

Рисунок 2.28 – Осцилограми активної і реактивної потужності під час пуску двигуна

Зняття осцилограм активної і реактивної потужності технологічної операції, змішування в первинному барабані здійснюється 1хв 15с. , отже технологічний процес триває 75с. :

Рисунок 2.29 – Осцилограми активної і реактивної потужності технологічної операції

Знаходимо енергоспоживання при виконанні технологічної операції, про інтегрувавши графік активної потужності. Результат операції становить  101.22 Вт·год.    

2.3 Складання принципової схеми електроприводу

На рисунку  2.34 представлена загальна принципова схема електроприводу типу ПЧ-АД з управлінням у системі підлеглого регулювання із застосуванням ряду різних захистів двигуна і системи управління. Захист від короткого замикання (максимальна струмовий захист) представлений або автоматами з електромагнітним розщіплювачем, або запобіжниками. Можливий захист від короткого замикання двома реле максимального струму, одночасно захищає двигун від надмірно великих кидків струму. при тривалому режимі роботи захист від перегріву, викликаного перевантаженням по струму здійснюється за допомогою автоматів з тепловим розщіплювачем.

Рисунок 2.30 – Принципова схема електроприводу за системою ПЧ-АД

2.4 Розробка заходів з енергозбереження електроприводом механізму

Розвиток математичної теорії машин змінного струму, створення удосконалених напівпровідникових приладів, використання сучасних засобів управління, включаючи мікроконтролерні, дозволили створити високоякісні та надійні системи регульованих асинхронних електроприводів, які стають основним видом регульованого електроприводу.

З іншого боку, у зв'язку зі зростанням цін на електроенергію і обмеженими можливостями збільшення потужності енергогенеруючих установок проблема енергозбереження, у тому числі зниження енергоспоживання, набуває останнім часом особливої актуальності.

Основними типами регульованих асинхронних електроприводів з короткозамкненими двигунами є:

• частотно - регульований електропривод, що дозволяє задовольнити найвищі вимоги по діапазону і якості регулювання швидкості і відпрацюванні складних законів руху;

• система з реалізацією енергії ковзання - асинхронно ¬ вентильний каскад АВК;

• система тиристорний регулятор напруги - асинхронний двигун ТРН-АД, призначена для масових електроприводів з керованими пускотормознимі режимами, режимами короткочасного зниження швидкості.

Швидкість асинхронних двигунів практично пропорційна частоті напруги мережі живлення. Таким чином, зміна швидкості обертання двигуна може бути досягнуто шляхом зміни частоти споживаного напруги. З іншого боку, момент двигуна пропорційний магнітному потоку в повітряному зазорі двигуна. Останній, у свою чергу, пропорційний живлячої напруги і назад пропорційний частоті напруги живлення. Таким чином, момент двигуна може бути змінений шляхом підстроювання живлячої напруги під будь-яку необхідну частоту.

Відповідно, використовуючи двигун змінного струму для отримання постійного моменту при змінюються швидкостях, необхідно мати джерело енергії з регульованим напругою і регульованою частотою, який буде підтримувати постійним ставлення

Найвідоміший спосіб отримання цього типу енергії - це перетворення змінного струму на промисловій частоті 50 Гц в постійний струм за допомогою випрямляча, а потім назад в змінний струм за допомогою інвертора. У цій схемі напруга регулюється випрямлячем, а частота інвертором.

Для забезпечення швидкодії електропривода в перехідних процесах розроблений метод просторового векторного управління, званий також управлінням з орієнтацією магнітного поля. Цей метод заснований на управлінні двома складовими статорного поля, одна з яких забезпечує потік в повітряному зазорі двигуна, а інша - момент на його валу. У результаті стає можливим швидко змінювати значення моменту в широкому діапазоні швидкостей. Індукційний двигун при такому способі управління стає подібний двигуну постійного струму з незалежним збудженням.

Керованими компонентами при реалізації методу є складові струму статора в системі обертаються координат. При цьому розрізняють пряме і непряме векторне управління. Існує багато модифікацій систем векторного управління. Зокрема, просторовий вектор обчислюється микроконтроллером з використанням моделі, що враховує параметри конкретного типу двигуна, наприклад, активних опорів ротора, статора, індуктивності розсіювання та ін Одночасно враховується інформація, що надходить з датчика швидкості двигуна

При будь-якому способі управління за допомогою значення і частоти напруги живлення в системі електропривода необхідно мати перетворювач частоти, який може бути виконаний на основі різних схем. До появи нового покоління приладів силової електроніки для цих цілей переважно використовувалися тиристорні перетворювачі частоти з безпосереднім зв'язком з мережею електроживлення (ціклоконвертори) і рідше - перетворювачі з явно вираженим ланкою постійного струму зі структурою випрямляч-інвертор.

При використанні звичайних тиристорів інвертор напруги виконується за схемою з примусовою комутацією. Тиристорні перетворювачі мають ряд значних недоліків, які суттєво знижують техніко-економічні показники електроприводу в цілому. До таких недоліків відносять, перш за все, вкрай низькі масо-габаритні питомі показники і наявність вищих гармонік у вихідному напрузі, зниження яких методами ШІМ ускладнюється частотними характеристиками тиристорів. Тому для ефективного управління асинхронним електроприводом малої та середньої потужності використовують інвертори напруги на IGBT - транзисторах з робочою частотою, що лежить за межами звукового діапазону.

Ефективність застосування частотно-регульованих асинхронних електроприводів на основі IGBT - інверторів з МСУ включає:

• енерго і ресурсозбереження;

• істотне зниження споживання реактивної потужності з

мережі;

• збільшення ресурсу роботи електричного, механічного та гідравлічного обладнання;

• автоматизація та оптимізація управління технологічними процесами.

Крім власне двоступінчастого перетворення електричної енергії - випрямлення і інвертування, силовий канал вирішує наступні завдання:

• керованої зв'язку з мережею - оперативні включення і виключення електроприводу;

• аварійних відключень електроприводу від мережі і автоматичних повторних включень;

• електромагнітної сумісності ЕМС електроприводу з мережею, в тому числі в частині індустріальних радіозавад;

• захисту елементів перетворювача та електродвигуна від недопустимих струмів і напруг;

• реалізація гальмових режимів електропривода.

Кожна з перерахованих завдань має, як правило, декілька варіантів рішення, що відрізняються схемним і апаратним виконанням відповідних вузлів силового каналу. Керована зв'язок з мережею може бути реалізована двома способами:

• використанням контактного дистанційно керованого електромагнітного апарату в поєднанні з некерованим доданими випрямлячем В;

• використанням напівкерованих діод-тиристорного випрямляча УВ без апарату КА.

Оперативне та аварійне управління КА або УВ здійснює МСУ. Застосування тієї чи іншої схеми включення визначається системою електропостачання електроприводу на об'єкті експлуатації: характеристиками мережі, складом і характеристиками комутаційного обладнання.

Основним джерелом генерування індустріальних перешкод є АІН через дуже високих швидкостей перемикання IGBT. Вхідні реактори при використанні встановленого перед ними ємнісного фільтра радіоперешкод вирішують проблему обмеження перешкод, які мають без фільтра неприпустиму величину (120-130 дБ). Фільтр придушення радіоперешкод електроприводів виконується у вигляді окремого силового модуля і містить комбінацію різних видів дроселів і конденсаторів, з'єднаних за певною схемою.

ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА ЖИТТЕДІЯЛЬНОСТІ

УПРАВЛЯННЯ, ЕКОНОМІКА ТА ОРГАНІЗАЦІЯ ВИРОБНИЦТВА

ВИСНОВКИ

В  проекті  я розробив електропривод барабанного змішувача на базі ПЧ-АД. Система ПЧ-АД – це регульований електропривод який дозволяє реалізувати плавний пуск, регулювання швидкості, економічний тормозний режим, а також режим електричного тормоза.

Дослідив швидкісних і механічних характеристики з яких видно, що правильно було підібрано систему, яка дозволяє нам в широких діапазонах регулювати швидкість привода при цьому всі останні показники знаходяться в нормі: момент критичний, момент пусковий.

Також дослідив енергетичної характеристики з яких видно, що з урахуванням барабанного навантаження на валу та енергетичних показників, можна сказати, що технологічний процес буде виконуватися з великими енергетичними та експлуатаційними параметрами.

Отримав динамічних характеристик по яким видно,що час перехідних процесів у системі привода ПЧ-АД становить приблизно 1..2 с, перехідні процеси є плавними, без ривків і коливань по швидкості і струму, усі перехідні процеси є аперіодичними. Стрибки значень струму шестикратно перевищують номінальне значення, однак є допустимими для встановленого обладнання. Це пояснюється тим що система розімкнена. Параметри перехідних процесів відповідають вимогам технологічного процесу, що гарантує якісне виконання процесу з високими енергетичними показниками.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Методические указания к курсовому проектированию по теории электропривода / Родькин Д. И., Величко Т. В., Каневский В. В., Захаров В. Ю., Осадчук Ю. Г. – Кривой Рог, 2002 – 30 с.

2. Агломерационная машина к-1-75(Устройство и руководство по монтажу, эксплуатация и ремонт)/Гармаш М.I., Новак С.Б., Савицький В.Ю., Савицький Е.В. – Кривой Рог, 2003 – 263 с.

3. «Основы электропривода» /Андреев В.П., Сабинин Ю.А.,-Москва,1963

4. «Расчет пусковых, тормозных и регулировочных устройств для электродвигателя» /Серов В.И., Хализев Г.П.,-Москва,1966

5. «Электрификация обогатительной фабрики» /Ахлюстин В.К.,-Москва,1973

6. «Правила технической эксплуатации механического оборудования агломерационных фабрик» /Пименова О.К.,-Москва,1985

7. «Электрооборудование и автоматизация обогатительных и агломерационных фабрик» /Грейсух М.В., Зытнер Д.Я., Писарский Я.Л.,-Москва,1973

8. Методичні вказівки до виконання курсового проекту з навчальної дисципліни «Системи керування електроприводами» (для студентів спеціальності «Електромеханічні системи автоматизації та електропривод», «Електричний транспорт»)/ Укл.:Сінолиций А.П., Осадчук Ю.Г., Філіпп Ю.Б. – Кривий Ріг: КТУ, 2009. -84с.


M,
Н·м 

ω, c-1

ω, c-1

, А 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

12397. КОНФИГУРИРОВАНИЕ И КАЛИБРОВКА МИКРОПРОЦЕССОРНОГО ИНДИКАТОРА ИТМ-11 ДЛЯ СИСТЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ 1.55 MB
  Лабораторная работа № 6 КОНФИГУРИРОВАНИЕ И КАЛИБРОВКА МИКРОПРОЦЕССОРНОГО ИНДИКАТОРА ИТМ11 ДЛЯ СИСТЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ 1. Постановка задачи по лабораторной работе. Индикатор технологический микропроцессорный ИТМ11 необходимо настроить как однок...
12398. Зібрати і дослідити схеми системи ТУ з комбінаційним методом обирання 1.15 MB
  РОБОТА № 7 Дешифратори Мета роботи: Зібрати і дослідити схеми системи ТУ з комбінаційним методом обирання. Теоретичні положення Телекерування є управління на відстані при якому по одних і тих же лініях звязку передаються різні сигнали наказів. Управління о
12399. ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРОМАШИННОГО ПІДСИЛЮВАЧА З ПОПЕРЕЧНИМ ПОЛЕМ 755.5 KB
  РОБОТА № 8 ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРОМАШИННОГО ПІДСИЛЮВАЧА З ПОПЕРЕЧНИМ ПОЛЕМ Мета роботи. Ознайомитися із принципом дії й визначити статичні характеристики электромашинного підсилювача з поперечним полем. Короткі теоретичні відомості. У сучасному автоматизованому е...
12400. Керування напруги генератора вугільним регулятором 446.5 KB
  Лабораторна работа № 9 Керування напруги генератора вугільним регулятором Мета работи. Дослідження статичних та динамичних характеристик генератора керованного вугільним регулятором. Скорочені конструктивні та теоретичні відомості. Лабораторна у
12401. ГРАФІЧНІ АНИМАЦІЇ КОМПОНЕНТОЮ Animate 147 KB
  ЛАБОРАТОРНА РОБОТА ГРАФІЧНІ АНИМАЦІЇ КОМПОНЕНТОЮ Animate Ціль лабораторної роботи складається з вивчення: структури і призначення елементів інтегрованого середовища С Buіlder для розробки прикладних програм С з відеороликами та мультіпликаціями на основі компоне
12402. РОДОСЛІДЖЕННЯ АЛГОРИТМУ ДИНАМІЧНОЇ ГРАФІКИ 75 KB
  ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 7 РОДОСЛІДЖЕННЯ АЛГОРИТМУ ДИНАМІЧНОЇ ГРАФІКИ Ціль лабораторної роботи складається з вивчення: структури і призначення елементів інтегрованого середовища С Buіlder для розробки функцій прикладної програми С до блоксхем алгоритмів з динамічної...
12403. Моделювання роботи мікропроцесорного прибору ІТМ-11 в середовищі С++Builder 203 KB
  Лабораторна робота № 8 Моделювання роботи мікропроцесорного прибору ІТМ11 в середовищі СBuilder Мета: навчитися створювати комп’ютерну імітаційну модель роботи мікропроцесорного приладу ІТМ11 використовуючи стандартні компоненти С Builder. 1. Відомості по приладу ...
12404. РОБОТА С ФРАГМЕНТАМИ IMAGE 77.5 KB
  ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 9 РОБОТА С ФРАГМЕНТАМИ IMAGE Ціль лабораторної роботи складається з вивчення: структури і призначення елементів інтегрованого середовища С Buіlder для розробки прикладних програм С по роботі на формі вікна з фрагментами зображення з файлу .bmp на осн
12405. Компоненты отображения иерархических данных 165 KB
  Лабораторная работа № 10 Компоненты отображения иерархических данных Цель лабораторной работы состоит в изучении методики работы с компонентами отображения произвольных иерархических данных. Общие сведения о компонентах В библиотеке VCL для отображения иерар...