Расчет электропривода вентиляционной установки

         - масштаб к частоте вращения, ;

         - масштаб к моменту динамическому, .

    .

                                                  ;                                             (19)

где [O-B] – отрезок соответствующий максимальной скорости вращения, мм;

;

                                                     ;                                               (20)

   где [О-Д] – отрезок соответствующий ( ) критическому

   динамическому моменту, мм

    .

   Время разгона определяется из выражения;

                                                   ,                                            (21)

   где - масштаб по оси времени, с/мм;

          - отрезок соответствующий длительности разгона.

    с/мм,

    с 
 

     

 

Рисунок 5. –Механическая характеристика ЭП с рабочей машиной  
 

7. Обоснование и описание схемы управления системой

       электроприводов

       Требования  к схеме автоматического  управления

       1. Схема должна обеспечивать плавное  или ступенчатое регулирование частоты вращения двигателей в режиме автоматического управления температурой.

       2. Схема должна предусматривать  возможность перехода на ручное  управление.

       3. Схема должна предусматривать  защиту от коротких замыканий,  тепловую, обрыва фаз сети и самопроизвольного пуска.

       Для управления вентиляционной установкой предлагается схема представленная на рисунке 6.

       Данная  схема позволяет производить  управление установкой в ручном и  автоматическом режимах. Для выбора режима предназначен переключатель SA1. 
 

       Данная  схема позволяет производить  управление установкой в ручном и  автоматическом режимах. Для выбора режима предназначен переключатель SA1.

       

 

       Рассмотрим  сначала автоматический режим работы. Включение всей схемы производится автоматом QF1. Схема управления включается автоматическим выключателем SF1. Переключатель находится в положении А. Далее включаем пускатель КМ1 с помощью кнопки SB1, который в свою очередь  контактом КМ1:3 подает питание на регулятор А1, блок управления тиристорами и блок питания с выходным напряжением 24 В (необходимо для питания активных датчиков BX1 и ЦАП выхода А1). Регулятор А1 предназначен для сравнивания двух контролируемых параметров (температура и    

       

влажность) и по полученным данным формировать управляющий сигнал на выходе в пределах 4…24 мВ. Данный сигнал является основой для формирования управляющего сигнала тиристорами в силовой сети с помощью БУТС. И уже в зависимости от уровня сигнала на управляющих электродах тиристоров происходит регулирование скорости вращения электродвигателей, а следовательно и подачи.

       В ручном режиме включение производится аналогично. SA1 в положении Р. Включение – выключение производится с помощью кнопок SB4 и SB3 на усмотрение оператора.

       В схеме применена следующая защита:

       - от КЗ в силовой сети автомат  QF1 с электромагнитным расцепителем;

       - от обрыва фаз и перегрузки тепловые реле КК1…КК2, защищающие группу двигателей;

       - от неполнофазного режима реле  напряжения KV1 и KV2;

       - цепь управления защищена автоматическим  выключателем SF1.

        

         
 

       8. Выбор аппаратуры управления и защиты

      Выбор автоматического выключателя:

      1. По номинальному напряжению: U_на=660В >U_с=380В

      2. По номинальному току:  I_н >I_н.дв.

      

      

      

 

      I_н.общ=I_н.гр +I_н.рг

      I_н.общ=5,75+5,75=11,5 (А)

       Iн › Iраб        Iн=16А › Iраб=11,5А

      Расчет  тока срабатывания электромагнитного  расцепителя:

      I_ср.э=к• I_н.р

       где  к – кратность срабатывания электромагнитного расцепителя.

      I_ср.э=12•16=192 (А)

       Автомат:  АЕ2030 – 100-20У3Б

      Выбор магнитного пускателя.

      Выбираю магнитный пускатель КМ1, КМ2:

U_н=660 В > U_с=380 В

I_н=25 А >  I_раб=11,5 А

U_к=U_ц.упр=220В

ПМЛ 2101 У3

      U_н=660 В > U_с=380 В

      I_н =25 А >  I_раб=11,5 А

          U_к=220 В > U_ц.упр=220 В 
 
 

      Выбираю тепловые реле РТЛ 

По номинальному напряжению: U_н=660 В >  U_с=380 В

Номинальный ток: I_{н.теп.р.} >  I_ТР.=1,2·5,75=6,9 А

Номинальный ток теплового расцепителя: I_{н.теп.р.}=7 А

       Пределы регулирования 5,5-8,0(А)

      Тепловое  реле РТЛ – 1012 04

      Выбор сигнальной лампы.

      Для световой сигнализаций выберу аппаратуру АС – 14011У3. Лампа коммутаторная, U_л=220В, цвет светофильтра – зеленый. 

      Выбор кнопок управления.

      КМЕ4111У3.

По рабочему току – до 6А.

По количеству контактов – 1з - 1р.

По климатическому исполнению и категорий размещения У3.

       Автоматический  выключатель SF1: АЕ2024-00-54У3

       Блок  питания: БП 24 фирмы «ОВЕН»

       Реле  напряжения KV1…KV2: ЕЛ-8

       Многоканальный  измеритель – регулятор ТРМ 138И  фирмы «ОВЕН»

       Блок  управления тиристорами и симисторами  БУТС фирмы «ОВЕН»

       Термо-датчики  ТСМ 014-50М.В3.20/05

       Датчик  влажности ВХЛ 72-4К.Э3

       Силовой тиристор КУ 202 К 
 
 
 
 
 

9. Подсчет стоимости  выбранного комплекта электрооборудования

 

    Таблица 2 - Расчет стоимости

Наименования  оборудования.	Марка, тип	Количество штук.	Стоимость единицы.	Стоимость рублей.
1. Щит управления	ПР11	1	3560	3560
2. Многоканальный  измеритель - регулятор	ТРМ 138И	1	10630	10630
3. Блок  управления тиристорами	БУТС	1	4480	4480
4. Двигатель  n=3000об/мин	RAH80A2BУ2	10	2065	20650
5. Силовой  тиристор	КУ202К	6	390	2340
6. Автоматический  выключатель.	АЕ2046М-10	1	560	560
7. Магнитный  пускатель	ПЛМ2101У3	2	523	1046
8. Тепловое  реле	РТЛ – 1012 04	2	165	330
9. Реле  напряжения.	ЕЛ-8	2	330	330
10. Сигнальная  арматура	АС – 14011У3	1	75	75
11. Кнопки  управления.	КМЕ4111У3	4	120	480
12. Блок  питания	БП 24	1	560	560
13. Автоматический выключатель	АЕ2024-00-54У3	1	45	45
14. Термо-датчик	ТСМ 014-50М.В3.20/05	4	225	1020
15. Датчик влажности	ВХЛ 72-4К.Э3	4	470	1880
Сумма:	------------	-----------	-----------	47986

Расчет сделан на основании прайс-листов фирмы  ООО «Интерэлектрокомплект»,представленные в приложении 1. 
 

10. РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ СИСТЕМЫ ДВИГАТЕЛЬ – РАБОЧАЯ МАШИНА.

Рисунок 7. Функциональная схема

   где к-усилительное безынерционное звено – наиболее простое звено АСУ. без запаздывания.

   Для составления  уравнения такого звена достаточно определить только коэффициент усиления к.

   В нашем  случае – это механическая передача (муфта) между фазным двигателем и ДВС.

    - аппериодическое звено первого порядка

   где к  – коэффициент усиления звена (к=1)

            Т – постоянная времени звена,  с (Т=500с)

описывается дифференциальным уравнением в операторной  форме. В нашем случае это автоматизация  скорости движения электродвигателя с  фазным ротором.

   Рассчитаем  устойчивость системы по критерию Михайлова.

 

       

       

         

   

   

   Подставляя  в характеристическое уравнение  в полином р=jω. Определяем вектор Михайлова.

   М(jω)=500(jω)+2=Re(ω)+jIm(ω)

   где Re(ω)=2

          Im(ω)=500jω

Изменяя частоту ω от 0 до ∞, устанавливаем, что конец вектора, расположенный в первом квадранте комплексной плоскасти.

вывод:

 Годограф  Михайлова начинается на положительной  вещественной полуоси и последовательно  проходит комплексной плоскости  равной порядку характеристического уравнения (1=I), следовательно система устойчива.  
 

                      2) определим устойчивость системы управления температурой воздуха в конюшне по критерию Найквиста.

      Подставляя S=jw в выражение W(S) построим на плоскости график КЧХ разомкнутой системы W(jw) при к_р=8 Т_и=40 с. Для этого сначала построим КЧХ апериодического звена: 

W (jw)=к_p / (jΘS+1) 

  График этой КЧХ представляет  собой полуокружность, расположенную  в 4 квадранте комплексной плоскости.  Радиус  полуокружности равен  к_p / 2, а его центр расположен на положительной оси на расстоянии к_p / 2 от начала координат (рис.2)