Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Основные характеристики и показатели электропривода технологических установок сельскохозяйственного производства

РефератПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Инерционные характеристики. Инерционные характеристики определяют значение и характер момента инерции подвижных частей машин и механизмов. У машин и механизмов вращательного движения с жесткими рабочими органами момент инерции постоянен. У машин со сложной траекторией движения отдельных рабочих органов, например совершающих возвратно-поступательное движение, момент инерции — величина переменная… Читать ещё >

Основные характеристики и показатели электропривода технологических установок сельскохозяйственного производства (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Технологические характеристики. Их задают в виде определенных технологических требований к электроприводным установкам (зоотребования, агротребования и т. д.), в том числе: к качеству электропитания ЭП, к степени исполнения и защиты электрооборудования от воздействия окружающей среды, к управляемости ЭП и др.

В частности, отклонения напряжения в сети переменного тока регламентированы на уровне от +5 до —5% UH. Вместе с тем, при пуске асинхронных ЭП допускается снижение (колебание) напряжения на зажимах пускаемого АД до —30% UHf а на зажимах параллельно работающих АД до —20% UH. Естественно, что на такие колебания питающего напряжения должна быть рассчитана и пускозащитная и управляющая аппаратура ЭП.

Степень исполнения и защиты электрооборудования ЭП от воздействия окружающей среды должна соответствовать реальным условиям эксплуатации и действующим агрои зоотребованиям. Так, например, относительная влажность животноводческих помещений весьма высокая и достигает 90…100%. Наиболее агрессивное включение атмосферы животноводческих помещений, губительно действующее на электрическую изоляцию электрооборудования, — аммиак (NH3), содержание которого достигает: в свинарниках — 0,04…0,2 мг/л; в коровниках — 0,02…0,05 мг/л.

Соединяясь с водой атмосферы животноводческого помещения, аммиак образует щелочь: NH3 + Н20 -> NH4OH, которая губительно воздействует на электрическую изоляцию. С другой стороны, углекислый газ (С02) атмосферы животноводческого помещения, соединяясь с водой, образует угольную кислоту: С02 + Н20 -> Н2С03, которая усиливает коррозию металлических изделий технологического оборудования.

Кинематические характеристики. Кинематические характеристики раскрывают механические связи в системе ЭП. Их чаще всего представляют в виде соответствующих кинематических схем механических устройств, входящих в систему ЭП. Тем самым становятся наглядными направления, скорости и траектории распределения механической энергии в системе ЭП.

Энергетические характеристики. Эти характеристики дают представление об удельном расходе электроэнергии системой ЭП на единицу продукции (например, кВт • ч/т); долевом распределении мощности (энергии) электродвигателя между различными узлами технологической машины.

В частности, при известном удельном (нормированном) расходе электроэнергии на единицу продукции а, кВт • ч/т, и известной номинальной производительности технологической машины Q" (т/ч) ориентировочно средняя мощность, потребляемая электродвигателем привода этой машины, кВт, имеет вид:

Основные характеристики и показатели электропривода технологических установок сельскохозяйственного производства.

Соответственно средняя мощность нагрузки на валу двигателя электропривода, кВт,.

Основные характеристики и показатели электропривода технологических установок сельскохозяйственного производства.

где Лео— среднее значение КПД электродвигателя при работе, ориентировочно.

0,7…0,8.

Механические характеристики технологических установок. Механические характеристики технологических установок показывают зависимость момента сил сопротивления на приводном валу машины или механизма Ми от угловой скорости приводного вала сом.

В общем случае множество механических характеристик различных производственных механизмов с достаточной степенью точности в диапазоне рабочих частот вращения описываются формулой (1.10).

На рисунках 2.2 и 2.3 приведены механические характеристики некоторых машин и механизмов, используемых в сельскохозяйственном производстве: на рисунке 2.2 — для режима работы с нагрузкой, а на рисунке 2.3 —для режима работы без.

Механические характеристики.

Рис. 2.2. Механические характеристики:

1 — комбайновый двигатель; 2 — глиномялка; 3 — льномялка; 4— отбойный битер; 5 — комбайн в целом; 6 — центробежный вентилятор (насос без противодавления); 7— молотковая дробилка; 8— ротационный вакуум-насос

Механические характеристики холостого хода.

Рис. 2.3. Механические характеристики холостого хода:

7 —агрегат приготовления кормов АП К-10; 2— универсальная дробилка кормов КДУ-2,0; 3 — льномолотилка М В-2,5; 4 — молочный сепаратор СОМ-3- 1000 М; 5—транспортер удаления навоза ТСН-3.0Б

нагрузки. Из рассмотрения фактических механических характеристик производственных машин и механизмов (рис. 2.2 и рис. 2.3) следует отметить, что их можно описать обобщенной формулой (1.10) только при угловых скоростях рабочей машины больше нуля, как правило при сом/сом н >0,1. Связано это с тем, что при трогании с места возникает существенно больший момент Л/м т из-за дополнительного действия со стороны рабочего механизма сил трения-покоя. В результате всегда имеет место: Л/м т > Ко-

В связи с этим в зависимости от относительного значения момента трогания Ммтмн сельскохозяйственные производственные механизмы и машины по условиям пуска ЭП подразделяют на три группы.

1. Механизмы и машины облегченного пуска — Мм тм н < 0,3. К этой группе относят все центробежные механизмы, пускаемые без нагрузки (вентиляторы, насосы, сепараторы, зернодробилки, пневмотранспортеры и др.).

Для механизмов и машин этой группы возможен пуск двигателей электроприводов даже при пониженном напряжении питания, которое снижают с целью исключения в питающей сети значительных пусковых токов и исключения при пуске повышенных динамических нагрузок в механических системах ЭП и технологической установки.

2. Механизмы и машины затрудненного пуска — Ммлм н = 0,3… 1,0. К этой группе относят грузоподъемные механизмы (тельферы, подъемные лебедки, кран-балки, различные краны и др.), а также транспортеры, конвейеры, смесители, молотилки, агрегаты приготовления кормов.

Для этой группы механизмов и машин пуск их электроприводов осуществляют при номинальном напряжении питания. При этом в отдельных случаях применяют средства облегчения пуска, например путем применения центробежных фрикционных муфт.

3. Механизмы и машины трудного пуска — МЫ Тмл, > 1,0. Трудные условия пуска имеют различные дробилки и измельчители кормов, пускаемые с нагрузкой, пилорамы, прессы-грануляторы. Электропривод механизмов и машин этой группы требует применения способов и средств форсирования пуска или необходимости разгрузки технологической установки перед пуском, если такая возможность имеется.

Значение момента трогания Л/м т определяют экспериментально, например с помощью динамометрического рычага.

Так как механическая мощность Р= М<�а, то с изменением частоты вращения вала производственного механизма она изменяется в степени «х +1». Это следует учитывать, например, при регулировании частоты вращения ЭП или при замене двигателей ЭП, частоты вращения которых не совпадают. Такое возможно, в частности, в случае необходимости увеличения или уменьшения производительности технологической установки путем регулирования частоты вращения ЭП или замены электродвигателя с исходной частотой вращения л, и исходной мощностью Д на новую частоту вращения л2. В этом случае с учетом соотношения (1.10) новая мощность на валу двигателя ЭП будет равна:

Основные характеристики и показатели электропривода технологических установок сельскохозяйственного производства.

Например, в случае замены в системе ЭП электродвигателя с частотой вращения п = 1450 об/мин на электродвигатель с частотой вращения и2 = 2900 об/мин с целью увеличения производительности технологической установки в 2 раза имеем следующее.

Если технологическая установка с ЭП —конвейер (х=0), то согласно (2.3) мощность на валу электродвигателя увеличится в 2 раза.

Если же технологическая установка с ЭП — центробежный вентилятор (х=2), то согласно (2.3) мощность на валу электродвигателя увеличится уже в 8 раз.

Нагрузочные характеристики технологических установок. Эти характеристики дают в виде нагрузочных диаграмм и диаграмм спектральной плотности частот нагрузки.

Нагрузочная диаграмма — основа расчета мощности электродвигателя привода в любом режиме работы и показывает изменение выбранного показателя нагрузки L двигателя в течение характерного периода времени /, то есть L=flt) (рис. 1.32). Для хорошо изученных машин и механизмов нагрузку, чаше всего в виде мощности на валу электродвигателя привода, рассчитывают по соответствующим формулам. В противном случае предварительно снимают экспериментальную нагрузочную диаграмму, по которой путем ее аппроксимации ступенчатой нагрузочной диаграммой (рис. 1.32) с помощью расчета окончательно уточняют необходимую мощность двигателя ЭП.

Степень неравномерности нагрузки оценивают на основании расчета значения коэффициента формы нагрузочной диаграммы

^ф.нл" .

где Лиев и Лр — эквивалентная (среднеквадратическая) и средняя нагрузки на одном и том же рассматриваемом интервале времени нагрузочной диаграммы:

где Лиев и Лр — эквивалентная (среднеквадратическая) и средняя нагрузки на одном и том же рассматриваемом интервале времени нагрузочной диаграммы:

Основные характеристики и показатели электропривода технологических установок сельскохозяйственного производства.
где Ph /, — соответственно значения мощности и продолжительности нагрузки на l-м участке нагрузочной диаграммы с количеством участков т.

где Ph /, — соответственно значения мощности и продолжительности нагрузки на l-м участке нагрузочной диаграммы с количеством участков т.

В таблице 2.1 приведены значения коэффициента формы нагрузочных диаграмм для постоянной, слабопеременной и резкопеременной (ударной) нагрузок и перечень распространенных производственных машин и механизмов, создающих такие нагрузки.

2.1. Значения коэффициента формы нагрузочных диаграмм.

Вид нагрузки

Примеры машин и механизмов

Постоянная

1,0.

Центробежные насосы и вентиляторы, центрифуги, грузоподъемные механизмы, триеры, мельницы

Слабопеременная

1,01…1,05

Измельчители сочных кормов, зернодробилки, смесители влажных кормов и компонентов, скребковые транспортеры

Вид нагрузки.

на.

Примеры машин и механизмов.

Резкопеременная.

(ударная).

Болес 1,05.

Сеносоломопрессы, поршневые насосы и компрессоры, пилорамы, ковочные и вырубные (штамповочные) машины.

Помимо значения и вида нагрузки нагрузочные диаграммы ЭП характеризуются также длительностью приложения нагрузки по отношению к продолжительности рабочего периода или одного рабочего цикла.

Если длительность приложения нагрузки превышает 90 мин (?раб > 90 мин, рис. 1.32), то такой режим нагрузки считают продолжительным S1. В таком режиме работают двигатели электроприводов дробилок, измельчителей, зерноочистительных машин, центробежных вентиляторов, вакуум-насосов доильных установок, конвейеров и транспортеров с непрерывной подачей, лесопильных рам и др.

В том случае, когда продолжительность приложения нагрузки менее 90 мин (/раб ^ 90 мин, рис. 1.32), а продолжительность отключенного состояния (/откл, рис. 1.32) двигателя ЭП настолько значительна, что двигатель успевает охладиться до температуры окружающей среды, такой режим нагрузки считают кратковременным S2. Как правило, для этого режима работы двигателя ЭП характерно выполнение условия /откл > 2,5…3 ч.

Из сельскохозяйственных технологических установок в кратковременном режиме S2 работают двигатели электроприводов различных раздатчиков кормов, навозоуборочных транспортеров, порционных смесителей кормов, промывочных установок, механизмов поворота лотков в инкубаторах и др.

Если продолжительность одного цикла нагрузки двигателя ЭП не превышает 10 мин (/ц< 10 мин, рис. 1.32), а частота включений двигателя менее 30 в час, то такой режим считают повторно-кратковременным S3. При частоте включений двигателя ЭП, равном или превышающем 30 в час, повторно-кратковременный режим S3 становится повторно-кратковременным с частыми пусками S4. В режимах S3 и S4 в значительном большинстве случаев работают электроприводы насосных агрегатов башенных и безбашенных водокачек, компрессоров с накопительными емкостями и непрерывном расходе воздуха и ЭП специальных технологических установок.

Двигатели электроприводов различного станочного оборудования, порционных дозаторов кормов с фрикционными электромагнитными муфтами чаще всего оказываются в перемежающемся режиме работы S6, когда при длительности одного рабочего цикла менее 10 мин периоды нагрузки двигателя ЭП чередуются с периодами его холостого хода.

Диаграммы спектральной плотности круговых частот нагрузки в дополнение к нагрузочным диаграммам раскрывают частотный спектр нагрузки двигателя ЭП. Диаграмма спектральной плотности частот нагрузки — своего рода амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) ЭП и представляет собой зависимость амплитуды L нагрузки, воспринимаемой, электродвигателем привода, для различных круговых частот ш ее приложения к его валу, то есть L =У (со). Частоты нагрузки двигателя ЭП ограничиваются диапазоном от нуля (постоянная нагрузка) до частоты среза сосрез, которая для электроприводов сельскохозяйственных машин и установок, как правило, не превышает 8 с-1. Учитывая соотношение о = 2я/, нетрудно установить, что частоты нагрузок/> 1,5 Гц не воспринимаются двигателем ЭП, а срезаются за счет действия инерционности механической части ЭП.

Механическая постоянная времени Тм ЭП, определяющая инерционность его механического переходного процесса, равна: для ЭП с двигателем постоянного тока.

Основные характеристики и показатели электропривода технологических установок сельскохозяйственного производства.

для асинхронного ЭП.

где У—момент инерции электропривода, кгм2; шо — угловая скорость электродвигателя при идеальном холостом ходе, рад/с; Л/к, Л/„ — соответственно пусковой и номинальный вращающие моменты ЭД, H • м; 5(н) — скольжение АД при номинальном моменте нагрузки. Для естественной механической характеристики АД.

где У—момент инерции электропривода, кгм2; шо — угловая скорость электродвигателя при идеальном холостом ходе, рад/с; Л/к, Л/" — соответственно пусковой и номинальный вращающие моменты ЭД, H • м; 5(н) — скольжение АД при номинальном моменте нагрузки. Для естественной механической характеристики АД.

5<�н) ~ V.

Из анализа (2.7) и (2.8) следует, что с увеличением момента инерции ЭП и уменьшением жесткости механической характеристики ЭД возрастает значение его механической постоянной времени Тм. Поэтому частота среза в соответствии с соотношением /= 1 м уменьшается, то есть нагрузка на валу двигателя ЭП становится все более равномерной.

Инерционные характеристики. Инерционные характеристики определяют значение и характер момента инерции подвижных частей машин и механизмов. У машин и механизмов вращательного движения с жесткими рабочими органами момент инерции постоянен. У машин со сложной траекторией движения отдельных рабочих органов, например совершающих возвратно-поступательное движение, момент инерции — величина переменная. Значение и степень изменения момента инерции оказывают влияние на продолжительность механических переходных процессов и на равномерность хода машины при работе. Чем значительнее момент инерции, тем равномернее нагрузка на валу двигателя ЭП и, как правило, меньше его установленная мощность.

Степень инерционности механической части ЭП чаще всего оценивают численно коэффициентом инерции:

где Уд, Умп, У —соответственно моменты инерции ротора электродвигателя и приведенные к ротору электродвигателя рабочей машины и всей механической системы, кг • м2.

где Уд, Умп, У —соответственно моменты инерции ротора электродвигателя и приведенные к ротору электродвигателя рабочей машины и всей механической системы, кг • м2.

В свою очередь, приведенный момент инерции всей механической системы ЭП с учетом инерционности механической передачи можно представить формулой.

где к= 1,05—1,3 — коэффициент, учитывающий момент инерции механической передачи; Ум, тм — соответственно момент инерции, кгм2, и масса, кг, врашательно и поступательно движущихся частей рабочей машины; / = а)/сом — передаточное отношение механической передачи от двигателя к исполнительному органу вращательного движения, vM — линейная скорость поступательно движущегося рабочего органа, м/с; у, z — количество вращательно и поступательно движущихся частей рабочей машины.

где к= 1,05—1,3 — коэффициент, учитывающий момент инерции механической передачи; Ум, тм — соответственно момент инерции, кгм2, и масса, кг, врашательно и поступательно движущихся частей рабочей машины; / = а)/сом — передаточное отношение механической передачи от двигателя к исполнительному органу вращательного движения, vM — линейная скорость поступательно движущегося рабочего органа, м/с; у, z — количество вращательно и поступательно движущихся частей рабочей машины.

Таким образом, на основании (2.9) и (2.10) имеем, что коэффициент инерции любой машины или механизма FJ> к, то есть всегда FJ> 1.

Все электроприводные машины и механизмы сельскохозяйственного производства в зависимости от численного значения коэффициента инерции подразделяют на три группы:

  • 1) малоинерционные FJ< 5 —конвейеры, нории, центробежные насосы и др.;
  • 2) среднеинерционные /7= 5… 15 — смесители, центробежные вентиляторы, измельчители сочных кормов и др.;
  • 3) сильноинерционные /У > 15 — молотковые зернодробилки, центрифуги, молочные сепараторы и др.

Наибольшую инерционность имеют быстроходные машины и механизмы. Например, центрифуги и молочные сепараторы с асинхронным ЭП на частоту электропитания 50 Гц имеют / < 1 и соответственно повышенные значения приведенного момента инерции и механической постоянной времени. В связи с этим продолжительность их пуска может составлять 2…3 мин.

Значительное число сельскохозяйственных машин с электрическим приводом имеют несколько рабочих органов, совершающих разнообразные и порой сложные траектории движения. Поэтому их приведенный момент инерции чаще всего определяют экспериментально, например на основании опыта выбега (самоторможения) незагруженной системы ЭП после отключения электродвигателя привода с последующим расчетом приведенного момента инерции по формуле (1.9).

Показать весь текст
Заполнить форму текущей работой