Методические указания по курсовому проектированию «проектирование электроприводов центрифуг»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ

СУМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

		























МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО КУРСОВОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ

«ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ЦЕНТРИФУГ»

ЧАСТЬ 2. РАЗРАБОТКА И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИЛОВОЙ ЧАСТИ

ЭЛЕКТРОПРИВОДА РОТОРА ФИЛЬТРУЮЩЕЙ ПОДВЕСНОЙ

ЦЕНТРИФУГИ

для студентов специальности 7.0914.02 

дневной формы обучения















Утверждено

редакционно-иэдательским советом университета. Протокол №3 от 3.09.96





























Сумы СумГУ1996


Учебное издание

























МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО КУРСОВОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ

„ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ЦЕНТРИФУГ "

ЧАСТЬ 2.РАЗРАБОТКА И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИЛОВОЙ ЧАСТИ

ЭЛЕКТРОПРИВОДА РОТОРА ФИЛЬТРУЮЩЕЙ ПОДВЕСНОЙ

ЦЕНТРИФУГИ

Для студентов специальности 7.09 14.02

дневной формы обучения













Составители: Владимир Дмитриевич Червяков

Сергей Андреевич Печенюк 

Ответственный за выпуск: Владимир Дмитриевич Червяков






Содержание



	ВВЕДЕНИЕ	4

	1. Постановка задачи проектирования	4

	2. Особенности курсовой работы	4

	3. Задание на проектирование (разработку)	6

	4. Методические указания и рекомендации	12

	4.1. Этап 1. Анализ задания на курсовой проект (работу). Составление технического описания центрифуги. Составление краткого описания технологического процесса. Определение требований к электроприводу	12

	4.2. Этап 2. Составление технического задания	13

	4.3. Этап 3. Выбор системы электропривода. Разработка функциональной схемы силовой части электропривода	13

	4.4. Этап 4. Расчет мощности и выбор приводного электродвигателя	13

	4.4.1. Анализ теплового режима работы электродвигателя. Выбор серии электродвигателей	14

	4.4.2. Расчет и построение нагрузочной диаграммы механизма	14

	4.4.3. Вычисление расчетной мощности электродвигателя Расчетная мощность электродвигателя вычисляется по формуле	14

	4.4.4. Выбор электродвигателя	15

	4.4.5. Составление расчетной схемы механической части электропривода. Расчет момента инерции электропривода	16

	4.4.6. Расчет и построение нагрузочных диаграмм электродвигателя	16

	4.4.7. Проверка выбранного электродвигателя по перегрузке, условиям пуска и нагреву	17

	4.5 Этап 5. Выбор электрооборудования силовой части электропривода. Выполнение электротеханических чертежей	17

	4.5.1. Выбор комплектного электропривода	17

	4.5.2. Выбор преобразовательного афегата	17

	4.5.3.Особый случай	17

	4.6. Этап 6. Составление математического описания силовой части электропривода	18

	4.7. Этап 7. Расчет и анализ статических характеристик разомкнутой системы электропривода	18

	4.8. Этап 8. Расчет переходных процессов в разомкнутой системе электропривода. Анализ динамических режимов. Построение уточненной нагрузочной диаграммы электропривода. Анализ правильности выбора элементов силовой части электропривода	19

	4.9 Технико-экономический анализ проектных решений	19

	4.10. Этап 9. Составление заключения, введения и реферата. Оформление проектной документации (курсовой работы)	19


ВВЕДЕНИЕ



Общие методические вопросы проектирования силовой части электроприводов центрифуг рассмотрены в [1]. Настоящие методические указания посвящены методике проектирования электропривода ротора одного из распространенных в сахарной промышленности видов центрифуг, а именно - подвесной автоматической фильтрующей центрифуги [2,3]. Предлагаются варианты индивидуального задания на курсовое проектирование, различающиеся конструктивными параметрами узла ротора центрифуги и параметрами тахограммы рабочего цикла. Выполняя курсовой проект (работу) на тему "Электропривод ротора фильтрующей подвесной центрифуги" по дисциплине " Автоматизированный электропривод", необходимо одновременно пользоваться настоящими методическими указаниями и указаниями [17,8,9,10].



1. Постановка задачи проектирования



В задании на курсовой проект (работу), которое выдается студенту преподавателем-руководителем проекта, сформулирована тема проекта (работы) и укрупненно определено его содержание [1]. Одним из этапов работы над проектом является составление технического задания (ТЗ). В реальных условиях ТЗ выдает проектировщику организация-заказчик. В нашем же случае, в учебных целях, составление ТЗ поручается самому студенту. Процесс разработки ТЗ по существу представляет собой процесс постановки задачи проектирования с ее детализацией в части требований к объекту проектирования. В курсовом проекте выполняется лишь часть общей задачи проектирования электропривода ротора центрифуги, а именно - выполняется проект силовой части электропривода ( энергетического канала электропривода) [4]. Содержательная сущность курсового проекта состоит в разработке электрической схемы силовой части электропривода, выборе ее элементов, анализе ее статических и динамических свойств. Курсовой проект относится к категории технических проектов, а курсовая работа - к категории научно-исследовательских или опытно-конструкторских работ (НИР, ОКР). ТЗ на курсовую работу составляется по тем же правилам [1], что и на проект.



2. Особенности курсовой работы



Курсовая работа формально не является проектом, однако она может включать в качестве приложений проектные разработки (одну или более), каждая из которых по содержанию и оформлению должна отвечать всем требованиям, предъявляемым к проектам. В нашем случае название курсовой-работы может быть сформулировано так:" Разработка и исследование силовой части электропривода ротора фильтрующей подвесной центрифуги".

Курсовая работа представляется в виде документа типа отчета [5,6], в переплет которого включаются :

титульный лист;

задание;

реферат;

техническое задание;

содержание (последующей части);

перечень сокращений и обозначений;

введение;

разделы основного содержания курсовой работы;

заключение;

список источников информации;

приложения (в том числе проекты).

Курсовая работа по электроприводу содержит проектную разработку силовой части электропривода, поэтому отметим некоторые особенности, касающиеся разделов основного содержания, приложений и графической части рабрты. В число разделов основного содержания курсовой работы входят:

1. Описание рабочей машины (центрифуги);

2. Технологический процесс центрифугирования. Требования к электроприводу ротора;

3. Выбор системы электропривода;

4. Функциональная схема силовой части электропривода;

5. Математическое описание силовой части электропривода как объекта управления;

6. Статические характеристики электропривода;

7. Переходные процессы электропривода. 

Содержательная сущность этих разделов аннотирована в [1]. Следует лишь иметь в виду, что технические параметры силовой части электропривода, используемые в разделе 5. Математическое описание... , указываются со ссылкой на приложение, в котором помещена проектная документация в виде пояснительной записки (ПЗ) к проекту "Силовая часть электропривода ротора центрифуги" и электрических схем, т. е. со ссылкой на проект, включенный в переплет курсовой работы как приложение.

Требования к содержанию и оформлению проекта изложены в [1,7,9], однако в нашем случае часть разделов основного содержания ПЗ перенесена в текст основного содержания курсовой работы, в связи с чем основное содержание ПЗ будет представлено следующими разделами:

1. Расчет мощности и выбор приводного электродвигателя;

2. Выбор силового электрооборудования. Схемы электрические;

3. Технико-экономические расчеты.

Учитывая, что часть курсовой работы (приложение) оформляется в виде проектной документации (включающей ПЗ, схемы электрические принципиальные и соединений, спецификации и перечни оборудования), графическая часть работы содержит, кроме чертежей конструкторской документации (входящей в проект), только рисунки в тексте основного содержания. Правила оформления рисунков изложены в [9]. Для защиты курсовой работы могут потребоваться также демонстрационные плакаты, слайды и т. д.



3. Задание на проектирование (разработку)



Предлагаются варианты индивидуального задания на разработку или проектирование электропривода ротора центрифуги типа ФПН с верхним приводом и нижней выгрузкой продукта, с диаметром ротора от 600 до 1500 мм. Выгрузка продукта (осадка) - ножевая.

Эскиз вращающейся механической части центрифуги (ротора) представлен на рис. 1. Конструктивные размеры приведены повариантно в табл. 1. Главный вал с закрепленными на нем обечайкой ротора и шкивом тормоза (рис. 1) являются основными инерционными массами. На эскизе они представлены в упрощенном виде, учитывая учебный характер проектирования. Пренебрежение другими вращающимися массами (втулок, гаек, эластичной муфты и др.) и упрощенное представление конструкции основных вращающихся масс не вносит существенной погрешности в результат расчета момента инерции механизма и компенсируется запасами по мощности и моменту приводного электродвигателя. Все детали вращающейся механической части (рис.1) изготовлены из стали.

Максимальная загрузка ротора суспензией (например, утфе-пем сахаропесочного производства)составляет 450 кг для вариантов с 1 по 4, 800 кг для вариантов с 5по 8, 1200 кг для вариантов с 9 по 12.

Приводной электродвигатель соединяется своим выходным валом со шкивом ленточного тормоза через эластичную муфту [2, с. 250]. Массой деталей шлицевого соединения и муфты пренебрегаем. Вал центрифуги считаем абсолютно жестким. Жесткость См эластичной муфты указана повариантно в табл. 1.

При расчете момента инерции механизма и нагрузочной диаграммы следует принять, что центрифуга работает при максимапьной загрузке суспензией, загрузка и выгрузка производятся при постоянной ( пониженной) скорости вращения ротора, суспензия равномерно распределяется по высоте ротора, образуя цилиндрическое тело с внутренним диаметром  (рис. 1), прижатое центробежной силой к обечайке ротора.

Удержание ротора в неподвижном состоянии при отключенном двигателе осуществляется механическим (ленточным) тормозом, используемым также для аварийного торможения.

Центрифуга предназначена для работы в закрытых незапы-ленных помещениях с температурой до +40 °С при влажности воздуха до 95%. Среда агрессивная, невзрывоопасная.

Рабочий цикл центрифуги характеризуется тахограммои работы привода ротора (рис. 2). Значения частоты вращения ротора (л, об/мин) и продолжительности участков рабочего цикла (t, с) заданы повариантно в табл. 2. Основные технологические операции рабочего цикла центрифуги выполняются в следующей последовательности (рис. 2):

разгон ротора незагруженной центрифуги из неподвижного состояния до пониженной скорости п, (длительность t1);

загрузка центрифуги на скорости nt (длительность t2);

разгон ротора до максимальной скорости n2 (длительность

t3);

промывка продукта, фильтрация на скорости n2 (длительность t4);

торможение ротора до пониженной скорости n3 (длительность t5);

завершение фильтрации и слива оттека на скорости n3 (длительность t6);

реверс ротора до скорости п4 (длительность t7+ t8):

опускание ножа, срез продукта, выгрузка на скорости n4 (длительность t9);

разгон ротора в обратном направлении до максимальной скорости n5 (длительность t10);

промывка сит на скорости n6 (длительность t11);




Рис. 1 Ротор центрифуги







































































































































Торможение ротора до полной остановки, наложение механического тормоза (длительность t12);

пауза, состояние готовности к выполнению очередного цикла работы (длительность t13).

Тахограмма по рис. 2 для каждого из вариантов задания рассматривается как соответствующая рабочему циклу центрифуги с наиболее напряженным тепловым режимом двигателя из числа возможных рабочих циклов.

Электропривод ротора центрифуги должен обеспечивать возможность плавного регулирования скорости в диапазоне от "ползучей" скорости, равной 10 об/мин, до максимальной, равной max(n2, n5), в любом направлении.

Питание электропривода осуществляется от цеховой сети переменного тока с напряжением 380 В.

Вариант индивидуального задания студенту задается преподавателем указанием номеров вариантов конструктивных размеров по табл.1 и параметров тахограммы по табл. 2 в любых сочетаниях / всего 144 варианта/.



4. Методические указания и рекомендации



Процесс выполнения курсового проекта (работы) состоит из ряда этапов. Ниже приводятся методические указания по выполнению этапов работы в рекомендуемой последовательности.



4.1. Этап 1. Анализ задания на курсовой проект (работу). Составление технического описания центрифуги. Составление краткого описания технологического процесса. Определение требований к электроприводу



Получив задание на курсовой проект (работу) с указанием номеров вариантов конструкции ротора и тахограммы (по табл.1 и 2), студенту необходимо изготовить рисунки, аналогичные рис. 1 и 2, с соблюдением масштабов и буквенным обозначением размерных, скоростных и временных параметров; в подрисуноч-ных надписях или отдельно (с последующим размещением а тексте) записать значения этих параметров, жесткости эластичной муфты и максимальной загружи(ротора;подобрать источники информации (литературу), необходимые для описания устройства центрифуги и технологического процесса [2,3,11,12 и др.]. Рисунки с изображением разреза ротора центрифуги и тахограм-мой, заданные весоразмерные, скоростные и временные параметры помещаются в ТЗ (см. п. 4.2).

При составлении описаний конструкции центрифуги и технологического процесса рекомендуется ознакомиться с номенклатурой выпускаемых промышленностью фильтрующих подвесных центрифуг [2,3] и подобрать тип центрифуги с ножевой выгрузкой осадка (ФПН), наиболее близкий к заданному варианту по максимальной загрузке и диаметру ротора, после чего выполнить эскиз общего вида центрифуги без излишней детализации, пригодный для описания конструкции и технологического процесса. На основе этого эскиза впоследствии может быть выполнен рисунок в тексте либо чертеж общего вида. Ссылаясь по необходимости на чертеж (рисунок) общего вида центрифуги (без присвоения ей условного обозначения типа), на котором должны быть показаны основные узлы центрифуги (ротор, двигатель, муфта, кожух, механизм среза осадка, несущая конструкция), необходимо кратко описать конструктивно устройство центрифуги и назначение ее основных узлов. После этого, привлекая к рассуждениям тахограмму, можно составить описание технологического процесса [3,11,12] (основные технологические операции перечислены в п. 3).

На основе описаний конструкций центрифуги и технологического процесса, а также дополнительных сведений из п.З составляется перечень требований к электроприводу ротора по исполнению двигателя, категории его защиты от окружающей среды, диапазону регулирования скорости и др. [13].

При выполнении курсовой работы последним пунктом данного раздела должен быть пункт с рекомендуемым названием.

Техническое  задание  на  разработку   электропривода   ротора фильтрующей подвесной центрифуги".



4.2. Этап 2. Составление технического задания



На основе сформулированных требований к электроприводу составляется ТЗ. Структура и требования к оформлению тз описаны в [1,7]. В курсовом проекте ТЗ является самостоятельным документом, не входящим в состав ПЗ [указывается в ведомости проекта].



4.3. Этап 3. Выбор системы электропривода. Разработка функциональной схемы силовой части электропривода



Руководствуясь сформулированными требованиями к электроприводу ротора, необходимо выбрать тип двигателя и систему электропривода. Характеристика этого этапа работы и некоторые рекомендации приведены в [1]. Выбирая систему электропривода, необходимо иметь в виду предпочтительность применения комплектных электроприводов, выпускаемых серийно (не снятых с производства).

Определившись в выборе системы электропривода, необходимо разработать функциональную схему его силовой части [1] и составить краткое описание элементного состава этой схемы и принципа ее работы.Функциональная схема в виде чертежа или рисунка может быть скорректирована после решения задач выбора силового электрооборудования (двигателя и преобразовательного агрегата, комплектного электропривода). Образец функциональной схемы см. в [13, с. 592].



4.4. Этап 4. Расчет мощности и выбор приводного электродвигателя



Этот этап проектирования [1] содержит ряд работ, выполняемых в приведенной ниже последовательности.

4.4.1. Анализ теплового режима работы электродвигателя. Выбор серии электродвигателей



Вычисляется фактическая продолжительность включения 

и делается заключение о том, в каком тепловом режиме  будет работать электродвигатель [4,13,14]. Определяется серия, из которой будет выбран электродвигатель (общепромышленная или краново-металлургическая).



4.4.2. Расчет и построение нагрузочной диаграммы механизма



Нагрузочная диаграмма механизма представляет собой график  изменения статического момента на валу ротора центрифуги во времени в течение рабочего цикла центрифуги. Необходимо определить значение (закон изменения) статического момента на каждом участке рабочего цикла.

Все нагрузочные диаграммы и тахограмму (повторно) следует привести на одном рисунке или чертеже.

Формулы для расчета статического момента приведены в [1,13]. При вычислении момента МТ сил трения в подшипниках принять: значение коэффициента трения в подшипниках привода ротора f=0.04 (подшипники качения); на участках рабочего цикла от начала загрузки ротора до начала его выгрузки масса загруженного ротора постоянна и равна массе максимально загруженного ротора; в процессе выгрузки осадка масса ротора уменьшается мгновенно до значения массы пустого ротора в момент окончания выгрузки. На участке рабочего цикла, соответствующем процессу выгрузки осадка, абсолютное значение Мс.мех возрастает на величину момента Мрез, обуславливаемого усилием резания, воздействующим на лезвие ножа. В расчетах принять Мрез= 0.6Мв Следует также помнить, что моменты МТ и Мв имеют реактивный характер.



4.4.3. Вычисление расчетной мощности электродвигателя Расчетная мощность электродвигателя вычисляется по формуле





где  - коэффициент запаса, учитывающий влияние динамических процессов на температурный режим двигателя и дополнительные потери энергии в нем; 

 - среднее значение статической мощности механизма за время Тр работы в пределах рабочего цикла; 

 -  фактическая (по тахограмме) относительная продолжитель ность включения;

  - стандартная продолжительность включения (для которой будет выбираться мощность двигателя по каталогу, ближайшая по значению к ).

С учетом значительной доли переходных процессов в общей продолжительности   рабочего   цикла   рекомендуется   принять . Напомним, что если тепловой режим двигателя лроддлжи-тепьный, то  Средняя статическая мощность за время работы вычисляется по формуле



	(1)

где i - условный номер участка работы электропривода (без учета пауз);

, - продолжительность i-ro участка работы;

 - частота вращения ротора центрифуги, рад/с.

Подынтегральная функция  представляет собой мгновенное значение Рс.мех статической мощности механизма. В нашем случае все составляющие статического момента имеют реактивный характер, поэтому последняя формула упрощается:

 (2)

Вычисление интеграла (2) целесообразно представить в виде таблицы по форме табл. 3, в третьей и четвертой строках которой приводятся аналитические выражения подынтегральной функции и интеграла. На основании табл. 3 вычисляется значение Рс.мех.ср по формуле (2) и Ррас по формуле (1).





Заметим, что расчетную мощность можно вычислить более обосновано, если в качестве Рсмехср принять среднее квадратическое значение статической мощности за время работы Тр, т.е.

 (3)

В этом случае можно принять Кз=1.5.

4.4.4. Выбор электродвигателя



Двигатель выбирается по каталогу [15] на основе игаш данных: максимальная скорость ротора центрифуги возможность установки редуктора, напряжение цеховой сети размещение двигателя на центрифуге, условия окружающей среды и др Номинальная мощность выбранного двигателя должна быть не ниже Ррвс. Выбрав двигатель, надо выписать его краткую техническую характеристику (паспортные данные): тип, номинальные значения мощности, напряжения, тока, скорости, КПД и другие параметры, необходимые для дальнейших расчетов (в частности, момент инерции ротора).

Если нет возможности подобрать двигатель с подходящим значением номинальной частоты вращения (не меньшим значения максимальной скорости вращения ротора центрифуги), то необходимо рассмотреть возможности применения двигателя постоянного тока с двухзонным регулированием скорости либо включить в состав привода редуктор. В последнем случае (редукторный привод) необходимо выбрать редуктор [16,17] и выписать его технические данные, в том числе значения моментов инерции вращающихся масс (или данные для вычисления последних).

4.4.5. Составление расчетной схемы механической части электропривода. Расчет момента инерции электропривода



Методика составления расчетной схемы механической части электропривода изложена в [4,13,14]. Исходной является кинематическая схема, которую следует представить на рисунке. На этом же (или другом, если это удобнее) рисунке надо привести расчетную схему механической части электропривода в виде двухмассовой системы с упругой связью (упругим звеном является эластичная муфта, массой муфты пренебречь). В подрису-ночной надписи (или тексте) должны быть приведены все параметры расчетной схемы механической части (момент, инерции вращающихся масс, коэффициент жесткости упругой связи и

др.).

На основании расчетной схемы механической части вычисляется суммарный мЬмент инерции привода , приведенный к скорости вращения вала двигателя [1,4,13,14]. При этом должны быть получены два значения  для участков рабочего цикла, когда ротор не загружен и полностью загружен суспензией.

4.4.6. Расчет и построение нагрузочных диаграмм электродвигателя



Используя в качестве исходных данных заданную тахограмму , значения КПД  и передаточного числа  редуктора (для безредукторного привода  и , нагрузочную диаграмму механизма  и значения  для всех участков рабочего цикла центрифуги, следует рассчитать и построить тахограмму  и упрощенную нагрузочную диаграмму M(t) двигателя [1]. Значением Мо момента холостого хода двигателя можно пренебречь. Графики  и M(t) могут быть приведены на том же рисунке, где представлены тахограмма  и нагрузочная диаграмма  механизма.

Если выбрана какая-либо система электропривода постоянного тока и предусматривается работа электродвигателя с изменяющимся магнитным потоком, то на основании диаграммы M(t) должна быть рассчитана и построена (на том же рисунке) нагрузочная диаграмма тока якоря двигателя l(t).





4.4.7. Проверка выбранного электродвигателя по перегрузке, условиям пуска и нагреву



Производится проверка выбранного двигателя на перегрузку, реализуемость процесса пуска при ограниченной перефузочнои способности двигателя и на допустимость его реального теплового режима. Методика этих проверок изложена в [1].

На основании произведенных проверок делается заключение о пригодности выбранного электродвигателя либо выбирается другой электродвигатель и повторяется цикл расчетов и анализа нагрузочных диафамм и результатов указанных проверок.



4.5 Этап 5. Выбор электрооборудования силовой части электропривода. Выполнение электротеханических чертежей



4.5.1. Выбор комплектного электропривода



Пользуясь каталогом изделий электротехнической промышленности стран СНГ, изучив его структуру по разделам, необходимо, прежде всего, попытаться подобрать комплектный электропривод, удовлетворяющий сформулированным ранее (см. п. 4.1.) требованиям , в котором используется выбранный ранее (см. п. 4.4.) электродвигатель. Выбрав комплектный электропривод, необходимо составить его краткое техническое описание (по сведениям из каталога), выполнить чертежи электрических схем (принципиальной и соединений), составить краткое описание этих схем. Спецификацию оборудования составлять в этом случае не требуется, поскольку применяется всего лишь одно изделие - комплектный электропривод.

4.5.2. Выбор преобразовательного афегата



Если оказалось невозможным выбрать комплектный электропривод, то следует предпринять попытку подобрать (по каталогу) подходящее комплектное управляющее устройство (преобразовательный агрегат), пригодное для управления выбранным электродвигателем в соответствии с предъявленными требованиями. При таком варианте доукомплектования силовой части электропривода объем дальнейшей работы аналогичен п. 4.5.1 с размещением спецификаций в поле чертежей [1,10].

4.5.3.Особый случай



При необходимости принятия проектных решений по пп.4.5.1 или 4.5.2. необходимо самостоятельно разработать электрическую схему преобразовательного агрегата, используя накопленный опыт [4,13,18]. Объем дальнейшей работы аналогичен п.4.5.1. Спецификацию, возможно, будет необходимо оформить отдельным документом [10].



4.6. Этап 6. Составление математического описания силовой части электропривода



Математическое описание, или, что то же самое, математическая модель силовой части (энергетического канала) электропривода [1,4,14,19,21}, представляется в двух формах: системой алгебраических и дифференциальных уравнений и структурной схемой. Эти виды моделей разрабатываются на основе принципиальной и функциональной схем силовой части электропривода. Должны быть даны пояснения математического или физического смысла всех переменных и коэффициентов системы уравнений и параметров структурной схемы. Необходимо пояснить функциональный смысл блоков (элементов) структурной схемы, а также привести численные значения всех упомянутых коэффициентов и параметров (при необходимости вычислить их с пояснением расчетных формул). Математическое описание модели предпочтительней представить в относительных единицах, лишь в исключительных случаях (по согласованию с преподавателем) - в абсолютных единицах.



4.7. Этап 7. Расчет и анализ статических характеристик разомкнутой системы электропривода



Оценка качества статических (установившихся) режимов работы электропривода является одним из аспектов общей оценки качества проектной разработки. Характер (параметры) установившихся режимов электропривода полностью определяется его статическими механическими характеристиками . Уравнение статической механической характеристики разомкнутой системы электропривода (т.е. силового канала электропривода) можно получить из его математического описания (модели) в любой форме (см. п. 4.6). Способ получения уравнений статической характеристики на основе математической модели любого вида становится очевидным, если учесть, что в установившихся режимах М = Мс и производные всех переменных (координат электропривода) равны нулю. При наличии в силовом канале электропривода элементов с нелинейными статическими характеристиками, не имеющими аналитического описания, механическая характеристика электропривода описывается системой уравнений, содержащих уравнения нелинейных функциональных зависимостей с представланием последних в виде графиков. 

Полный набор статических характеристик задается преподавателем, однако он обязательно включает естественную механическую характеристику электродвигателя, основную и регулировочные механические характеристики разомкнутой системы электропривода, статические характеристики "вход-выход" электрических преобразователей. Регулировочные механические характеристики должны быть представлены для значений управляющих воздействий, при которых реализуются все установившиеся режимы в рабочем цикле центрифуги (см. рис. 2,табл.2).

Анализ статических механических характеристик электропривода сводится к числовой оценке их жесткости и достаточности последней по требованиям технологии центрифугирования, а также к оценке других основных показателей регулирования скорости электропривода [4,14,19,21].



4.8. Этап 8. Расчет переходных процессов в разомкнутой системе электропривода. Анализ динамических режимов. Построение уточненной нагрузочной диаграммы электропривода. Анализ правильности выбора элементов силовой части электропривода



Некоторые методические рекомендации по этому этапу работы приведены в [1]. Дополнительно отметим следующее.

Должны быть рассчитаны графики частоты вращения , электромагнитного момента M(t) и, может быть, тока l(t) для всех динамических режимов по тахограмме рабочего цикла центрифуги, после чего следует построить уточненные тахограмму и нагрузочные диаграммы электропривода. Расчеты должны быть выполнены на ЭВМ. При расчете переходных процессов принимаемый характер (непрерывный или скачкообразный) изменения статического момента и момента инерции на участках рабочего цикла центрифуги следует согласовать с преподавателем. Для удобства сравнения на рисунке (или чертеже) с уточненными тахограммой и нагрузочными диаграммами следует нанести аналогичные упрощенные диаграммы , M(t), l(t), которые использовались при выборе двигателя и анализе его теплового режима.

Сравнивая упрощенные и уточненные (с учетом характера переходных процессов) тахограммы и нагрузочные диаграммы, необходимо сделать заключение о влиянии переходных процессов на тепловую загрузку двигателя и преобразователя, достаточности их перегрузочной способности и пригодности их к эксплуатации, необходимости и возможности повышения качественных показателей переходных процессов средствами автоматического регулирования, а также рекомендовать класс систем автоматического управления электропривода ротора центрифуги [4].



4.9 Технико-экономический анализ проектных решений



Технике-экономические расчеты и сравнительный анализ вариантов проектных решений [1,7] не являются отдельным этапом работы, а выполняются по необходимости, при обосновании выбора системы электропривода и силового электрооборудования. Технико-экономические расчеты оформляются, как правило, в виде приложения, на которое делаются ссылки в тексте основного содержания курсовой работы или ПЗ к проекту. Конкретное содержание экономических расчетов определяется набором вариантов проектных решений и согласовывается с преподавателем.



4.10. Этап 9. Составление заключения, введения и реферата. Оформление проектной документации (курсовой работы)



После завершения работ по пп. 4.1 -4.9 необходимо составить заключение, затем введение и, наконец, реферат. Требования к этим элементам текстовой документации изложены в [7,9]. После этого документация по курсовому проекту (работе) оформляется окончательно в соответствии с установленными требованиями [7,9,10] и представляется к защите [8].




Список литературы

1.  Методические указания по курсовому проектированию. Проектирование электроприводов центрифуг. Часть 1. Общие вопросы проектирования силовой части электропривода. - Сумы: СФТИ, 1993.

2.  Лукьяненко В. М., Таранец А. В. Центрифуги: Справ. Изд.-М.: Химия, 1988.

3.  Лукьяненко В. М., Таранец А. В. Промышленные центрифуги. - М.: Химия, 1974.

4.  Ильинский Н. Ф., Козаченко В. Ф. Общий курс электропривода. Учебник для  вузов. -М.:  Энергоатомиздат, 1992.

5.  Текстовые документы. ГОСТ 2.06-68.

6.  Общие требования  к текстовым  документам.  ГОСТ 2.105-79/СТ СЭВ 2667-80/.

7.  Методические указания п$ курсовому и дипломному проектированию. Часть 1. Тематика и содержание проектов. - Сумы: СФТИ, 1992.

8.  Методические указания по курсовому и дипломному проектированию. Часть 2. Организация проектирования и защита проектов. - Сумы: СФТИ, 1992.

9.  Методические указания по курсовому и дипломному проектированию. Часть 3. Оформление текстовых документов. - Сумы: СФТИ, 1993.

10. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию. Часть 4. Оформление графической документации. - Сумы: СумГУ, 1994.

11. Соколов В. И. Современные промышленные центрифуги. - М.: Машиностроение^ 987.

12. Соколов В. И. Центрифугирование. - М.: Химия, 1976.

13. Справочник по автоматизированному электроприводу /Под ред. В. А. Елисеева и А. В. Шинянского. - М. : Энергоатомиздат, 1983.

14. Ключев В. И. Теория электропривода. - М. Энергоатомиздат, 1985.

15 Справочник по электрическим машинам. - М.: Энергоатомиздат, т.1,1988; т.2,1989.

16. Анурьев       В.       И.       Справочник       конструктора-машиностроителя. В 3-х т. Т.З. - М. - Машиностроение, 1984.

17. Редукторы   и   мотор-редукторы   общемашиностроительного применения. Справочник /Л. С. Бойко и др. М: Машиностроение, 1984.

18. Терехов В. М. Элементы автоматизированного электропривода. -М.: Энергоатомиздат, 1987.

19. Ковчин С. А., Сабинин Ю. А. Теория электропривода. -С-Пб.: Энергоатомиздат, 1994.

20. Борцов Ю. А, Соколовский Г. Г. Автоматизированный электропривод с упругими связями. - СПб.: Энергоатомиздат, 1992.

21. Teopiя электропривода / За ред. М. Г. Поповича. -К.: Вищашк., 1993.