Электрооборудование и электропривод судового вентилятора по системе ПЧ-АД
|
ВВЕДЕНИЕ 9
1. ОБЪЕКТ АВТОМАТИЗАЦИИ 11
1.1. ОБЩИЕ ОСНОВЫ ВЕНТИЛЯЦИИ НА СУДНЕ 13
1.2. ТИПЫ ВЕНТИЛЯТОРОВ 15
1.3. КЛАССИФИКАЦИЯ СУДОВЫХ ВЕНТИЛЯТОРОВ 19
1.4. ТРЕБОВАНИЯ К ЭЛЕКТРОПРИВОДУ ВЕНТИЛЯТОРА 21
1.5. СИСТЕМА ВЕНТИЛЯЦИИ 23
2. РАСЧЕТ И ВЫБОР СИЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ РЕГУЛИРУЕМОГО
ЭЛЕКТРОПРИВОДА 26
2.1. РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ЕГО ВЫБОР 26
2.2. ВЫБОР ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА 32
2.3. РАСЧЕТ И ВЫБОР ОСНОВНЫХ СИЛОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРУЕМОГО
ЭЛЕКТРОПРИВОДА 37
2.3.1. Расчет АИН 37
2.3.2. Расчет выпрямителя (трехфазная мостовая схема) 39
2.3.3. Расчет фильтра 40
2.4. ВЫБОР АППАРАТУРЫ УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ 41
2.5. РАСЧЕТ И ВЫБОР ТИПА И СЕЧЕНИЯ КАБЕЛЯ СЕТИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ И
ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ 43
2.5.1. Выбор кабелей 43
2.5.2. Выбор клеммных зажимов 44
2.5.3. Выбор шкафа управления 44
2.6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ЗА ЦИКЛ РАБОТЫ, СРЕДНЕЦИКЛОВЫХ ЗНАЧЕНИЙ
КПД И КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ 49
2.7. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ, БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА, ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ,
ЭСТЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА 52
2.8. ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА 57
3. РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДЛЯ
РАЗОМКНУТОЙ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА 59
3.1. РАСЧЁТ ЕСТЕСТВЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК т = f (I), т = f (M) СИСТЕМЫ
3.2. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК т = f(t) И M=f (О
ПУСКЕ, НАБРОСЕ И СБРОСЕ НАЗРУЗКИ ПРИ МГНОВЕННОМ ИЗМЕНЕНИИ ЗАДАНИЯ 72
4. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРУЕМОГО
ЭЛЕКТРОПРИВОДА 75
4.1. СИЛОВАЯ СХЕМЫ РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА 75
4.2. СХЕМА УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА 76
5. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 79
5.1. ОЦЕНКА КОММЕРЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА И ПЕРСПЕКТИВНОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ НАУЧНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ С ПОЗИЦИИ РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТИ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ 80
5.1.1. Потенциальные потребители результатов исследования 80
5.1.2. Технология QuaD 81
5.1.3. SWOT-анализ 84
5.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗМОЖНЫХ АЛЬТЕРНАТИВ ПРОВЕДЕНИЯ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 91
5.3. ПЛАНИРОВАНИЕ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ 91
5.3.1. Структура работ в рамках научного исследования 91
5.3.2. Определение трудоемкости выполнения работ 93
5.3.3. Разработка графика проведения научного исследования 94
5.3.4. Бюджет научно-технического исследования (НТИ) 98
5.3.4.1. Основная заработная плата исполнителей темы 99
5.3.4.2. Дополнительная заработная плата исполнителей темы 102
5.3.4.3. Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) 102
5.3.4.4. Накладные расходы 103
5.3.4.5. Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта 104
5.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ PЕCУPCoэФФЕКтивнocти ПРОЕКТА 104
6. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 108
6.1. ОПИСАНИЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ 108
6.2. АНАЛИЗ ОПАСНЫХ И ВРЕДНЫХ ФАКТОРОВ 108
6.2.1. Производственная санитария 109
6.2.2. Воздух рабочей зоны 110
6.2.3. Вентиляция 111
6.2.4. Защита от шума и вибрации 111
8
6.2.5. Освещение 112
6.3. ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ 115
6.3.1. Защита от случайного прикосновения 117
6.3.2. Защитное заземление 117
6.3.3. Зануление 118
6.4. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 118
6.5. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ И ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ 120
6.6. ПРАВОВЫЕ И ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ 123
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 124
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 126
ПРИЛОЖЕНИЯ 130
1. ОБЪЕКТ АВТОМАТИЗАЦИИ 11
1.1. ОБЩИЕ ОСНОВЫ ВЕНТИЛЯЦИИ НА СУДНЕ 13
1.2. ТИПЫ ВЕНТИЛЯТОРОВ 15
1.3. КЛАССИФИКАЦИЯ СУДОВЫХ ВЕНТИЛЯТОРОВ 19
1.4. ТРЕБОВАНИЯ К ЭЛЕКТРОПРИВОДУ ВЕНТИЛЯТОРА 21
1.5. СИСТЕМА ВЕНТИЛЯЦИИ 23
2. РАСЧЕТ И ВЫБОР СИЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ РЕГУЛИРУЕМОГО
ЭЛЕКТРОПРИВОДА 26
2.1. РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ЕГО ВЫБОР 26
2.2. ВЫБОР ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА 32
2.3. РАСЧЕТ И ВЫБОР ОСНОВНЫХ СИЛОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРУЕМОГО
ЭЛЕКТРОПРИВОДА 37
2.3.1. Расчет АИН 37
2.3.2. Расчет выпрямителя (трехфазная мостовая схема) 39
2.3.3. Расчет фильтра 40
2.4. ВЫБОР АППАРАТУРЫ УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ 41
2.5. РАСЧЕТ И ВЫБОР ТИПА И СЕЧЕНИЯ КАБЕЛЯ СЕТИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ И
ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ 43
2.5.1. Выбор кабелей 43
2.5.2. Выбор клеммных зажимов 44
2.5.3. Выбор шкафа управления 44
2.6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ЗА ЦИКЛ РАБОТЫ, СРЕДНЕЦИКЛОВЫХ ЗНАЧЕНИЙ
КПД И КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ 49
2.7. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ, БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА, ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ,
ЭСТЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА 52
2.8. ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА 57
3. РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДЛЯ
РАЗОМКНУТОЙ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА 59
3.1. РАСЧЁТ ЕСТЕСТВЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК т = f (I), т = f (M) СИСТЕМЫ
3.2. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК т = f(t) И M=f (О
ПУСКЕ, НАБРОСЕ И СБРОСЕ НАЗРУЗКИ ПРИ МГНОВЕННОМ ИЗМЕНЕНИИ ЗАДАНИЯ 72
4. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРУЕМОГО
ЭЛЕКТРОПРИВОДА 75
4.1. СИЛОВАЯ СХЕМЫ РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА 75
4.2. СХЕМА УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА 76
5. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 79
5.1. ОЦЕНКА КОММЕРЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА И ПЕРСПЕКТИВНОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ НАУЧНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ С ПОЗИЦИИ РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТИ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ 80
5.1.1. Потенциальные потребители результатов исследования 80
5.1.2. Технология QuaD 81
5.1.3. SWOT-анализ 84
5.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗМОЖНЫХ АЛЬТЕРНАТИВ ПРОВЕДЕНИЯ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 91
5.3. ПЛАНИРОВАНИЕ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ 91
5.3.1. Структура работ в рамках научного исследования 91
5.3.2. Определение трудоемкости выполнения работ 93
5.3.3. Разработка графика проведения научного исследования 94
5.3.4. Бюджет научно-технического исследования (НТИ) 98
5.3.4.1. Основная заработная плата исполнителей темы 99
5.3.4.2. Дополнительная заработная плата исполнителей темы 102
5.3.4.3. Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) 102
5.3.4.4. Накладные расходы 103
5.3.4.5. Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта 104
5.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ PЕCУPCoэФФЕКтивнocти ПРОЕКТА 104
6. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 108
6.1. ОПИСАНИЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ 108
6.2. АНАЛИЗ ОПАСНЫХ И ВРЕДНЫХ ФАКТОРОВ 108
6.2.1. Производственная санитария 109
6.2.2. Воздух рабочей зоны 110
6.2.3. Вентиляция 111
6.2.4. Защита от шума и вибрации 111
8
6.2.5. Освещение 112
6.3. ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ 115
6.3.1. Защита от случайного прикосновения 117
6.3.2. Защитное заземление 117
6.3.3. Зануление 118
6.4. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 118
6.5. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ И ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ 120
6.6. ПРАВОВЫЕ И ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ 123
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 124
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 126
ПРИЛОЖЕНИЯ 130
Отдельные приёмы проветривания замкнутых помещений были ещё в давние времена. До начала XIX века вентиляцией помещений было естественное проветривание. М. В. Ломоносов создал теорию естественного движения воздуха в трубах и каналах. В. X. Фрибе в 1795 году впервые рассказал основные положения, которые определяют интенсивность воздухообмена в обогреваемом помещении сквозь щели наружных ограждений, дверные проёмы и окна, положив этим начальную точку учений о нейтральной зоне [12].
Развитие вентиляция с тепловым побуждением приточного и удаляемого из помещения воздуха приобретает в начале XIX века. Русские учёные наблюдали недостаток такого рода побуждения и связанные с ним высокие затраты теплоты. Академик Э. X. Ленд говорил, что абсолютная вентиляция может быть получена только механическим способом.
С внедрением центробежных вентиляторов технология вентиляции помещений стремительно улучшается. Первый успешно работавший центробежный вентилятор был предоставлен в 1832 году А. А. Саблуковым. В 1835 году этот вентилятор был задействован для вентиляции Чагирского рудника на Алтае. Саблуков предложил его и для проветривания помещений, для ускорения сушки, вентиляции трюмов кораблей и так далее. Обширное распространение вентиляции с механическим побуждением движения воздуха началось с конца XIX века.
Развитие вентиляция с тепловым побуждением приточного и удаляемого из помещения воздуха приобретает в начале XIX века. Русские учёные наблюдали недостаток такого рода побуждения и связанные с ним высокие затраты теплоты. Академик Э. X. Ленд говорил, что абсолютная вентиляция может быть получена только механическим способом.
С внедрением центробежных вентиляторов технология вентиляции помещений стремительно улучшается. Первый успешно работавший центробежный вентилятор был предоставлен в 1832 году А. А. Саблуковым. В 1835 году этот вентилятор был задействован для вентиляции Чагирского рудника на Алтае. Саблуков предложил его и для проветривания помещений, для ускорения сушки, вентиляции трюмов кораблей и так далее. Обширное распространение вентиляции с механическим побуждением движения воздуха началось с конца XIX века.
В результате выполнения работы на тему «Электрооборудование и электропривод судового вентилятора по системе ПЧ-АД» были решены все поставленные задачи.
В работе было спроектировано электрооборудование, с помощью которого приводится в движение асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором по системе ПЧ-АД. Для двигателя подобраны вспомогательные устройства и устройства защиты. С помощью такой системы, двигатель показывает хорошие показатели в регулировании. Работа двигателя будет заключаться в его продолжительном режиме работы в условии, где требуется степень защиты IP 20.
Рассмотрены экологические, эстетические аспекты проектирования электропривода. Учтены вопросы о безопасности труда и вопросы разработки функциональной схемы системы регулируемого электропривода, который включил в себя составление схемы управления регулируемого электропривода и выбор аппаратуры управления и защиты.
Рассчитаны и построены статические и динамические характеристики, электромеханические переходные характеристики. Разработана функциональная схема системы регулируемого электропривода.
Исходя из полученных переходных характеристик на рисунках 25 и 26, можно сказать, что при пропорциональном уменьшении частоты и напряжения уменьшается величина номинальной скорости и время достижения этой скорости, а также уменьшается электромагнитный момент.
Смоделирована в среде MATLAB 2010 модель пуска асинхронного двигателя и получены переходные процессы, удовлетворяющие технологическому процессу. Время переходного процесса при пуске колеблется от 0,3-0,6 секунд. При набросе и сбросе нагрузок, успешно выходит на требуемую от него скорость, из этого следует, что расчеты произведенные в программе MathCad верны.
Произведен анализ технического проекта в разделе «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение», а именно проработаны следующие темы: SWOT-анализ, планово-временные и материальные показатели процесса проектирования. Далее был разработан план-график выполнения технического проекта, а также с помощью интегрального показателя определена ресурсоэффективность проекта.
В разделе «Социальная ответственность» представлены оценка условий труда, приведен анализ вредных и опасных факторов, рассмотрены меры защиты от опасных факторов, пожарная безопасность и охрана окружающей среды.
В работе было спроектировано электрооборудование, с помощью которого приводится в движение асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором по системе ПЧ-АД. Для двигателя подобраны вспомогательные устройства и устройства защиты. С помощью такой системы, двигатель показывает хорошие показатели в регулировании. Работа двигателя будет заключаться в его продолжительном режиме работы в условии, где требуется степень защиты IP 20.
Рассмотрены экологические, эстетические аспекты проектирования электропривода. Учтены вопросы о безопасности труда и вопросы разработки функциональной схемы системы регулируемого электропривода, который включил в себя составление схемы управления регулируемого электропривода и выбор аппаратуры управления и защиты.
Рассчитаны и построены статические и динамические характеристики, электромеханические переходные характеристики. Разработана функциональная схема системы регулируемого электропривода.
Исходя из полученных переходных характеристик на рисунках 25 и 26, можно сказать, что при пропорциональном уменьшении частоты и напряжения уменьшается величина номинальной скорости и время достижения этой скорости, а также уменьшается электромагнитный момент.
Смоделирована в среде MATLAB 2010 модель пуска асинхронного двигателя и получены переходные процессы, удовлетворяющие технологическому процессу. Время переходного процесса при пуске колеблется от 0,3-0,6 секунд. При набросе и сбросе нагрузок, успешно выходит на требуемую от него скорость, из этого следует, что расчеты произведенные в программе MathCad верны.
Произведен анализ технического проекта в разделе «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение», а именно проработаны следующие темы: SWOT-анализ, планово-временные и материальные показатели процесса проектирования. Далее был разработан план-график выполнения технического проекта, а также с помощью интегрального показателя определена ресурсоэффективность проекта.
В разделе «Социальная ответственность» представлены оценка условий труда, приведен анализ вредных и опасных факторов, рассмотрены меры защиты от опасных факторов, пожарная безопасность и охрана окружающей среды.