Управление асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором

2.1 Выбор типа электродвигателя

Определяем мощность на валу центробежного насоса, кВт, которая равна:

где

- подача насоса,

- геодезический напор, равный разности высот нагнетания и всасывания, м;

- суммарный напор, м;

- давление в резервуаре, откуда перекачивается жидкость, Па;

- давление в резервуаре, куда перекачивается жидкость, Па;

- ускорение свободного падения;

- КПД насоса и передачи.

С некоторым приближением для центробежных насосов можно принять, что между мощностью на валу и скоростью существует зависимость и . Практически показатели степени у скорости меняются в пределах 2,5-6 для различных конструкций и условий работы насосов, что необходимо учитывать при выборе электропривода. Указанные отклонения определяются для насосов наличием напора магистрали. Очень важным обстоятельством при выборе электропривода насосов, работающих на магистрали с высоким напором, является то, что они весьма чувствительны к снижению скорости двигателя.

Основной характеристикой насосов является зависимость развиваемого напора Н от подачи этих механизмов Q. Указанные зависимости представляются обычно в виде графиков НQ для различных скоростей механизма.

Построим характеристики НQ центробежного насоса для различных скоростей ;;.

Для одного и того же насоса:

Следовательно,

На рис.15 приведены характеристики (1,2,3,4) центробежного насоса при различных угловых скоростях его рабочего колеса. В тех же координатных осях нанесена характеристика магистрали 6, на которую работает насос. Характеристикой магистрали называется зависимость между подачей Q и напором, необходимым для подъема жидкости на высоту, преодоления избыточного давления на выходе из нагнетательного трубопровода и гидравлических сопротивлений. Точки пересечения характеристик 1,2,3 с характеристикой 6 определяют значения напора и производительности при работе насоса на определенную магистраль при различных скоростях.

По расчетной мощности и максимальному числу оборотов по справочнику выбираем асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором серии 4А основного исполнения:

2.2 Выбор элементов электропривода

В состав схемы электропривода входит силовой трансформатор типа ТС3, трехфазный, сухой, защищенный, общего назначения ГОСТ 18619-80.

ТС3-10/0,66 со следующими параметрами:

S=10кВА; U1= 380 В; U2= 230 В;

потери Рхх= 90 Вт; Ркз= 280 В; Uкз= 4,5 %.

Тиристорный преобразователь имеет следующие параметры:



Охлаждение воздушное, естественное.

Датчиком тока является шунт 75ШС,

Датчиком скорости является тахогенератор постоянного тока марки ТД-101; со следующими параметрами:

2.3 Расчет параметров передаточных функций

Произведем расчет активного сопротивления трансформатора:

Динамическое сопротивление тиристора определяется:

,

где - классификационное падение напряжения на тиристоре;

- среднее значение тока через тиристор при номинальном моменте сопротивления на двигателе;



Полное сопротивление обмотки трансформатора:

Индуктивное сопротивление обмотки трансформатора:

Коммутационное сопротивление тиристора:

Сопротивление тиристорного преобразователя:

Коэффициент обратной связи по току:

Коэффициент шунта:

Определим коэффициент усиления:

Общий коэффициент передачи датчика тока:

2.4 Определение передаточных функций

1. Передаточная функция тиристорного преобразователя.

Передаточная функция тиристорного преобразователя вместе с системой импульсно-фазового управления СИФУ, как правило аппраксимируется апериодическим звеном 1-го порядка с постоянным времени в пределах от 0,006 до 0,01 с:

где - коэффициент передачи тиристорного преобразователя.

;

2. Датчики обратной связи по току:

;

В качестве второй ступени ДОС по току выбираем усилитель:

;

3. Передаточная функция тахогенератора:

;

4. Передаточная функция двигателя АД:

;

где - коэффициент пропорциональности между моментом нагрузки и током цепи питания.

5. Настройка контура производится регулятором ПИ-типа, передаточная функция которого определяется:

;

6. Настройку контура скорости проводим на оптимум по модулю, за настроечный режим принимаем режим работы изменения скорости для этого используем регулятор П-типа:

3. ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Экономический расчет себестоимости

Себестоимость машиностроительной продукции - это выраженные в денежной форме текущие затраты предприятий (объединений) на ее производство и реализацию.

В укрупненном виде себестоимость продукции включает стоимость израсходованного сырья, материалов, топлива, энергии, инструмента, заработную плату промышленно- производственного персонала, затраты на амортизацию и ремонт основных фондов и другие расходы, связанные с производством и реализацией продукции. Таким образом, в себестоимость входят затраты не только живого, но и прошлого труда, овеществленного в средствах и предметах труда.

Снижение себестоимости продукции и работ - важный источник развития народного хозяйства, повышения уровня жизни народа. Эта задача в машиностроении решается путем внедрения передовой технологии, повышением уровня автоматизации и механизации производственных процессов, улучшением использования оборудования, применением новых видов материалов, топлива и энергии, совершенствованием организации производства и материально-технического обеспечения, укреплением производственной дисциплины, экономией всех видов материальных и топливно-энергетических ресурсов.

Себестоимость продукции играет важную роль в производственной деятельности предприятия (объединения), в развитии отрасли машиностроения и народного хозяйства в целом. Она показывает, насколько эффективно используются средства труда, предметы труда и сам труд при изготовлении продукции. Снижение себестоимости лежит в основе увеличения общей суммы прибыли, а следовательно, и размеров отчислений в фонды экономического стимулирования. Себестоимость служит важнейшим элементом хозрасчетных отношений между предприятиями и объединениями, а внутри них - между отдельными производственными подразделениями.

Тесная связь существует между себестоимостью и ценой продукции. Себестоимость - это база для планирования цены. В связи с этим перестройка системы ценообразования, превращение цен в объективный измеритель затрат труда и результатов хозяйственной деятельности невозможны без радикального улучшения методов планирования себестоимости продукции.

Себестоимость является одним из основных показателей экономической эффективности хозяйственных и организационно-технических мероприятий. Текущие издержки производства учитываются при выборе наиболее эффективного распределения капитальных вложений между отраслями и отдельными предприятиями внутри отрасли, при сравнении работы различных предприятий. Показатель себестоимости используется при расчете экономической эффективности внедрения новой техники, технологических процессов, внедрения новых материалов, совершенствования организации производства, при определении целесообразных уровней концентрации и специализации и во многих других случаях.

3.2 Классификация затрат

В производственном процессе потребляются сотни различных материалов, комплектующих изделий, используются различные виды оборудования и инструмента, производится большое количество разнообразных операций. Для учета фактических затрат на производство и для обоснования плана, по себестоимости необходима классификация этих затрат.

В зависимости от цели расчета себестоимости различают две основные системы классификации: по экономическим элементам затрат на производство и по калькуляционным статьям расходов.

Себестоимость, рассчитанная по экономическим элементам затрат, дает возможность отразить в стоимостном измерении общий объем потребляемых ресурсов для выполнения плана производства и реализации продукции независимо от того, на какой конкретный вид продукции они были использованы.

Однако классификация по экономическим элементам практически не может быть использована для расчета себестоимости единицы определенного вида выпускаемой продукции. Для этой цели применяется классификация по калькуляционным статьям расходов.

В планировании и учете себестоимости машиностроительной продукции применяется следующая типовая группировка по статьям калькуляции.

1. Годовая сумма затрат на основные и вспомогательные материалы:

где - удельная норма расхода материала на ;

- цена единицы материала, руб;

- коэффициент, учитывающий расходы, равный 1,2;

- годовая программа выпуска изделий, .

(руб.)

2. Годовая заработная плата рабочих (основная и дополнительная) включая отчисления в бюджет, в расчете на один насос:



где - годовая тарифная ставка рабочего (оператора или наладчика);

- коэффициент премирования, равный 1,3;

- коэффициенты, учитывающие уральскую надбавку, доп.зарплату и отчисления в бюджет;

- действительный (расчетный) годовой фонд времени рабочего (равный 1840 час.);

- количество насосов, обслуживаемых одним оператором или наладчиком в смену, шт;

- коэффициент загрузки оборудования;

- количество смен в сутки работы оборудования.

3. Годовая заработная плата рабочих(основная и дополнительная) с отчислениями на соц.страхование по данной операции:

где - трудоемкость (штучное время) обработки одной детали, нормо-ч.

(руб.)

4. Затраты на силовую электроэнергию:



где - стоимость ;

- машинное время работы оборудования при обработке одной детали, ч;

- коэффициент потерь электроэнергии в сети (1,05);

- коэффициент использования электродвигателей по мощности;

- коэффициент спроса силовой электроэнергии;

- суммарная мощность электродвигателей, кВт;

- коэффициент полезного действия электродвигателей.

(руб.)

5. Годовые затраты на межремонтное обслуживание :

где - годовые нормативы затрат на ед.ремонтной сложности соответственно механической и электрической частей оборудования;

- ремонтная сложность соот-но механической и электрической частей оборудования, единицы ремонтной сложности.

(руб.)

6. Годовые затраты на содержание и амортизацию здания цеха, занимаемого оборудованием, включая затраты на освещение, отопление, вентиляцию, ремонт и уборку здания:

где - годовые затраты на содержание и амортизацию 1 кв.м;

- площадь, занимаемая нас.станции, кв.м;

- коэффициент, учитывающий дополнительную площадь (1,2).

(руб.)

7. Годовые затраты на амортизацию и содержание служебно-бытовых помещений:

где - площадь служебно-бытовых помещений, приходящаяся на одного рабочего, кв.м.

(руб.)

8. Годовые затраты на автоматизацию приспособлений:

где - стоимость приспособлений, руб.;

- ликвидационная стоимость приспособлений, руб.;

- срок службы приспособлений, лет.

 (руб.)

9. Годовые амортизационные отчисления на реновацию, руб.:

где - стоимость оборудования, руб.;

- срок службы, лет;

- норма амортизационных отчислений, %;

- ликвидационная стоимость оборудования, руб.

(руб.)

10. Затраты на приобретение, транспортировку, монтаж и наладку оборудования:

где - оптовая цена оборудования, руб.

= 1.1 - коэффициент, учитывающий затраты на доставку, монтаж.

(руб.)

11. Стоимость, необходимых производственных площадей, занимаемых оборудованием:



где - средняя стоимость 1 кв.м производственной площади здания цеха, руб.

12. Стоимость служебно-бытовых помещений, приходящаяся на единицу оборудования:

(руб.)

13. Стоимость основных производственных фактов производственной службы, приходящаяся на единицу оборудования:

где - суммарные годовые затраты на все виды ремонтных работ;

- коэффициент фондоемкости ремонтных работ.

(руб.)

14. Коэффициент приведения базисного варианта к годовому объему производства деталей по новому варианту:

где - годовое количество деталей, которое может быть обработано соответственно на базовом и новом оборудовании, шт.



15. Экономический эффект от производства и использования новых средств труда долговременного применения:

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном дипломном проекте разработана система частотного управления асинхронным двигателем на основе микроконтроллеров PIC16F873.

Данная система при разработке проверялась теоретическими расчетами.

Так же проводилось моделирование исследование переходных характеристик регулируемого электропривода с помощью программы СИАМ. В результате чего были получены графики, анализируя которые данная система управления исследовалась по показателям качества регулирования и запасу устойчивости.

Данная система управления реализована на относительно дешевых и доступных элементах, что отразилось на относительно небольшой себестоимости электропривода.

В проекте рассматривались требования электробезопасности.

Данный электропривод с АД может найти практическое применение в промышленности, где используется привод с регулированием частоты вращения двигателя или скорости поступательного движения.

АННОТАЦИЯ

В данном дипломном проекте рассмотрены вопросы частотного управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором. Этот способ является для двигателей очень экономным и энергосберегающим, что показано в организационно-экономической части. Частотное регулирование скорости двигателя целесообразно использовать для двигателей, насосов, вентиляторов.

При разработке проекта был проведен анализ существующих систем управления и их элементов, и выбраны наиболее реализуемые.

В дипломном проекте рассмотрены принципы построения частотно-регулируемых приводов, необходимое информационное обеспечение систем частотно-регулируемого электропривода.

Разработана электрическая принципиальная схема системы управления и рассчитаны ее узлы.

Так - же были рассмотрены вопросы электробезопасности и экологичности проекта.

Размещено на Allbest.ru

...