Учебное пособие: 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 С_м 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 n_t (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 );

Торможение ротора до полной остановки, наложение меха­нического тормоза (длительность t_{1 2} );

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 М _Т 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 М _с.мех возрастает на величину момента М _рез , обуславливаемого усилием резания, воздействующим на лезвие ножа. В расче­тах принять М _рез = 0.6М _в Следует также помнить, что моменты М _Т и М_в 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 Т_р 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 Р_{с . 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 Р_{с . мех .ср} по формуле (2) и Р_рас по формуле (1).

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

(3)

В этом случае можно принять К_з =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 М_о 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 электро теханических 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.