Електрифікація технологічних процесів на молочнотоварній фермі на 400 голів Агрофірми «Журавушка» Броварського району Київської област

 

Таблиця 2.3. Технічна характеристика доїльної установки АДМ-8А-1

Обслуговуване поголів’я, голів	100
Продуктивність за годину	100
Встановлена потужність, кВт	3
Апарат доїльний	АДУ-1
Вакуумний насос	УВУ 60/45
Кількість насосів	2
Максимальна кількість  одночасно обслуговування корів	12
Обслуговуючий персонал, чоловік	2

 

 

 

2.2. Розрахунок та вибір електроприводу

На прикладі розглянемо електродвигун дробарки ДБ-5. В цій  установці електродвигун працює в тривалому режимі – S1.

Для вибору потужності електродвигуна і його перевірки необхідно знати:

1) навантажувальну діаграму робочої машини;

 

Рис. 2.2. Навантажувальна діаграма робочої машини

 

2) механічну характеристику робочої машини;

Рис. 2.3. Механічна характеристика робочої машини

3) зведений момент інерції схеми електродвигуна І_зв=2,49 кг∙м² [3];

4) кінематична схема приводу.

Рис. 2.4. Кінематична схема приводу дробарки:

1 – електродвигун; 2 –  підшипники; 3 – муфта; 4 - ротор

 

Вибір електродвигуна за потужністю

При нерівномірному навантаженні потужність двигуна визначаємо за еквівалентним струмом згідно навантажувальної діаграми (рис. 2.2). Для цього діаграму розбиваємо на декілька ділянок (в нашому випадку вісім) і для кожної з них визначаємо еквівалентний струм. Кожна ділянка має вигляд трапеції, тому еквівалентний струм визначаємо за рівнянням:

,    (2.2)

де   І₁, І₂ – початковий і кінцевий стум ділянки, А.

=41 А;

=50,5 А;

=51,5 А;

=52,5 А;

=52,5 А;

=52 ;А;

=53 А;

=53,5 А.

Визначаємо повний еквівалентний  струм по всій діаграмі:

= 
= 52 А

Вибираємо двигун за умовою:

І_н.дв ≥ І_{екв.заг}.

Згідно з умови вибираємо двигун АИР180М2У2

 

Таблиця 2.4. Технічна характеристика вибраного електродвигуна

Рн, кВт	nн, об/хв.	Ін, А	ККД, %	сosφ					Момент інерції ротора кг∙м2∙10-3
30	2940	56,2	91	0,89	1,5	1,3	2,7	7,5	85

 

 

Розрахунок  і побудова механічної характеристики електродвигуна

Механічну характеристику двигуна розраховуємо за каталожними  даними:

μ_п=1,5; μ_мін=1,3; μ_к=2,7.

Будуємо механічну характеристику за 5-ма характерними точками:

1. S₀ = 0;      ;    М₀ = 0 Н∙м;

2. S_ном = ;    ;  М_н= Н·м.

3. ;  

 рад/с;

М_к=μ_к∙М_н=2,7∙196,9=261,6 Н∙м.

4. S_мін=0,8;   рад/с;

М_мін=μ_мін∙М_н=1,3∙96,9=125,9 Н∙м.

5. S_п=0;   рад/с; М_п=μ_п∙М_н=1,5∙96,9=145,3 Н∙м.

Будуємо механічну  характеристику електродвигуна з урахуванням  відхилення напруги ∆U=-5%.

1.ω₀, S₀,  М'₀=0;

2.ω_н, S_н,  М'_ном= 0,95²∙М_н=0,95²∙96,5=87,4 Н∙м;

3.ω_к, S_к   М'_к = 0,95²∙261,6=236 Н∙м;

4.ω_мін, S_мін  М'_мін = 0,95²∙125,9=113,6 Н∙м;

5.ω_п,    S_п=1,0 М'_п = 0,95²∙145,3=131,1 Н∙м.

Побудова механічної характеристики електродвигуна з урахуванням  відхилення моменту:

1.ω₀, S₀,  М”₀=0;

2.ω_н, S_н,  М”_ном= М'_ном=87,4 Н∙м;

3.ω_к, S_к   М”_к = 0,9∙236=212,4 Н∙м;

4.ω_мін, S_мін  М”_мін = 0,8∙113,6=90,8 Н∙м;

5.ω_п,    S_п=1,0 М'_п = 0,85∙131,1=111,4 Н∙м.

Залежність зведеного  моменту статичних опорів робочої  машини від кутової швидкості М_с=f(ω) розраховуємо за рівнянням:

М_с=М_м.о+(М_м.н-М_м.о)∙ ,    (2.3)

де М_м.о – початковий момент статичних опорів робочої машини, Н∙м;  
М_м.н – момент статичних опорів робочої машини при номінальній швидкості обертання електродвигуна, Н∙м; ω – кутова швидкість електродвигуна, рад/с; х – показник степеня, що характеризує зміну моменту статичних опорів робочої машини.

М_м.н=9550∙(Р_н/n_н) =9550∙(30/2940)=97,4 Н∙м.

Номінальна частота  обертання знаходиться за формулою:

М_м.о=(0,1...0,3)∙М_м.н

Степінь х задається залежно від робочої машини: х=1,6.

М_с=0,1∙97,4+(97,4-0,1∙97,4)∙

=93,8 Н∙м,

Аналогічно розраховуємо моменти для п’яти точок швидкостей електродвигуна і заносимо в табл. 2.5.

 

Таблиця 2.5. Результати розрахунку

ω, рад/с	0	50	100	150	200	300
Мс, Н∙м	9,74	14,5	24,2	37,4	53,5	93,8

 

 

Визначення  тривалості пуску електродвигуна

Час пуску електродвигуна на і-тій ділянці графіка визначається за формулою:

,                                          (2.4)

де j_зв – зведений момент інерції, кг∙м²; М_{дин.ср.і} – середнє значення динамічного моменту на кожній ділянці.

Графічно знаходимо  різницю М_дин=М”_дв - М_с і будуємо графік динамічного моменту ω=f(М_дин) (рис. 2.5). Цей графік розділяємо на окремі ділянки через проміжні швидкості ∆ω і знаходимо середнє значення динамічного моменту на кожній ділянці:

М_{дин.ср.1}= Н∙м;

М_{дин.ср.2}= Н∙м;

М_{дин.ср.3}= Н∙м;

М_{дин.ср.1}= Н∙м;

М_{дин.ср.1}= Н∙м.

Визначаємо час пуску  на і-тій ділянці:

∆t₁=2,49∙ =1,7 с;

∆t₂=2,49∙ =1,8 с;

∆t₃=2,49∙ =1,4 с;

∆t₄=2,49∙ =1,1 с;

∆t₅=2,49∙ =2,1 с.

Знаходимо час розгону:

t_розг=1,7+1,7+1,4+1,1+2,1=8,1 с.

 

Графік зміни кутової  швидкості в часі ω=f(М_дин) будуємо в другому квадранті (рис. 2.5).

 

 

Рис. 2.5. Механічні характеристики електродвигуна дробарки ДБ-5

 

Перевірка вибраного електродвигуна за тепловим режимом 

під час пуску

Електродвигун на перенагрівання під час пуску перевіряють за умовою:

,                        (2.5)

де τ_доп – допустиме перевищення температури обмотки над температурою охолоджуючого середовища, ⁰С; τ_доп=80⁰С; τ_факт – фактичне перевищення температури в кінці періоду пуску електродвигуна, ⁰С; V_t – швидкість наростання температури обмотки при загальмованому роторі, ⁰С/с; V_t=6,8 ⁰С/с;  t_n – час пуску електродвигуна, с.

Отже:      τ_факт=8,1∙6,8 =55,08 ⁰С

За умови:    80⁰С ≥ 55,8⁰С

Умова виконується під час пуску двигун не перегріватиметься.

 

Перевірка вибраного  двигуна на перевантажувальну здатність

На перевантажувальну  здатність електродвигун перевіряється  за умовою:

                                                І_дв.н ≥ І_{мак.н.д.}                                                                     (2.6)

де: І_дв.н – номінальний струм електродвигуна, А;  І_{мак.н.д.} – максимальний струм навантажувальної діаграми, А.

Перевіряємо:

56,2А ≥ 55А

 

Умова виконується, двигун вибрано правильно.

 

Перевірка вибраного  електродвигуна на можливість

пуску робочої  машини

Перевірка здійснюється за такою умовою:

                                                   0,8∙М_дв.п ≥ М_зр.р.м.                                                              (2.7)

де: 0,8 – коефіцієнт запасу; М_дв.п – пусковий момент двигуна, Н∙м; М_зр.р.м. – момент зрушення робочої машини зведений до вала електродвигуна, Н∙м.

М_дв.п=μ_п∙М_н=1,5∙96,9=145,3 Н∙м

Отже, за умовами:

0,8∙145,3 Н∙м ≥ 9,74 Н∙м;

118,2 Н∙м ≥ 9,74 Н∙м.

Умова виконується електродвигун вибрано вірно. Вибір електродвигуна для інших робочих машин здійснюється аналогічно.

 

Вибір електродвигуна за електричними модифікаціями, конструктивним виконанням, ступенем захисту 

від дії оточуючого середовища

Конструктивне виконання  і спосіб монтажу ІМ1081 (двигун на лапах, горизонтального розміщення).

Кліматичне виконання  У2 (помірний клімат, для експлуатації у приміщеннях де коливання температури  і вологості повітря істотно  не відрізняється від зовнішнього).

Ступінь захисту від  дії оточуючого середовища ІР54.

Модифікація електродвигуна АИР180М2У2: асинхронний трифазний, кількість полюсів – 2, висота осі обертання – 180 мм, клас ізоляції нагрівостійкості – В, довжина осердя статора – В.

 

Вибір апаратури  керування і захисту

Вибір пускозахистної апаратури виконуємо на прикладі дробарки ДБ-5.

Для захисту електродвигуна від струмів короткого замикання  та тривалих навантажень вибираємо  автоматичний вимикач за умовами:

1. U_АВ.Н ≥ U_мер;
2. І_АВ.Н ≥ І_н.ел.дв;
3. І_розщ ≥ І_н.ел.дв;
4. І_відс ≥ 1,5...1,6 І_н.ел.дв;
5. За ступенем захисту;
6. За конструктивними ознаками.

де U_АВ.Н – номінальна напруга автоматичного вимикача, В; U_мер – номінальна напруга мережі, В; І_АВ.Н – номінальний струм автоматичного вимикача, А; І_розщ – номінальний струм розчіплювала, А.

Вибираємо автоматичний вимикач ВА51-29-34-0010РЗ0УХЛ3.

Отже, за умовами:

1. 380 В = 380 В;
2. 63 А ≥ 56,2 А;
3. 63 А ≥ 56,2 А;
4. 562 А ≥ 89,9 А;
5. Ступінь захисту ІР30;
6. Кількість полюсів автоматичного вимикача – 3.

 

Вибираємо електромагнітний пускач для керування двигуном за умовами:

1. U_н.п ≥ U_ел.м;
2. І_н.п ≥ І_н.дв;
3. За конструктивними ознаками;
4. За ступенем захисту і кліматичного виконання;
5. За стійкістю проти спрацювань;
6. U_кот ≥U_{кол.кер}.