Автоматизированный электропривод центрифуги (стр. 2 из 10)
Совершенствование системы автоматического управления идет по пути замены программного управления (по реле времени) на параметрическое управление. Уже существуют системы, устанавливающие длительность операции промывки осадка по качественным показателям, продолжаются поиски конструктивных решений дистанционного контроля влажности осадка в роторе с целью управления длительностью операции отжима и т.д.
2. Расчет статических нагрузок центрифуги периодического действия
Расчет мощности производится по пусковому режиму, причем общая требуемая мощность состоит из нескольких слагаемых: [2]
, (2.1)где Р1 - мощность, затрачиваемая на преодоление момента инерции барабана:
; (2.2)mб - масса пустого барабана, 500 кг; v - окружная скорость барабана, м/с; τп - длительность пуска, 60 с; Р2 - мощность, затрачиваемая на преодоление инерции массы материала:
; (2.3)Vб - объем барабана, 1.7 м³;
ρс - плотность суспензии,1300 кг/м³;
Р3 - мощность, затрачиваемая на преодоление трения в подшипниках вала
, (2.3)m∑ - суммарная масса барабана с загрузкой и других вращающихся деталей, связанных с валом, 900 кг;
f - коэффициент трения, находящиися в следующих пределах: f=0,07÷0,1;
vв - линейная скорость цапфы вала,15 м/с;
g=9,81 м/с² - ускорение свободного падения;
, (2.4)R - наружный радиус барабана, 1.2 м;
n - частота вращения барабана, об/мин.
Таким образом, полная потребляемая мощность с учетом потерь в передачах и подшипниках редуктора двигателя составляет:
(2.5)ηР - КПД редуктра; ηДВ - КПД двигателя;
Для расчета статических нагрузок принимаем следующий цикл работы
центрифуги:
Запуск механизма.
Работа с частотой вращения загрузки - 34 с.
Работа с частотой вращения отжима - 35с.
Работа с частотой вращения выгрузки - 18с.
Таким образом, в соответствии с циклограммой имеем три рабочих участка электропривода центрифуг
Для последующего расчета зададимся некоторыми характеристиками работы механизма:
| №участка | nц об/мин | nДВ,об/мин | Wц, рад/с | wДВ,рад/с | МС,Н*м |
| 1 | 180 | 180 | 18,84 | 18,84 | 1130 |
| 2 | 1240 | 1240 | 129,78 | 129,8 | 600 |
| 3 | 70 | 70 | 7,33 | 7,33 | 2870 |
Исходя из предложенного метода расчета, определим статические нагрузки механизма на каждом из рабочих участков.
Рассмотрим 1-ый участок работы:
P1= (P1+P2+P3+P4) /0,84=21,3кВт
Рассмотрим 2-ой участок работы:
Р2= (P1+P2+P3+P4) /0,84=77,92кВт
Рассмотрим 3-ий участок работы механизма:
Р3= (P1+P2+P3+P4) /0,84=21,07кВт
Далее определим моменты, действующие на центрифугу в статических режимах:
(2.6) 
, 
На основе рассчитанных значений построим нагрузочную и скоростную диаграмму работы механизма:
Рисунок.2.1 нагрузочную и скоростную диаграмму работы механизма
Для предварительного выбора электродвигателя рассчитаем средний эквивалентный момент на валу механизма за цикл работы:
, (2.7)Мс. i. - статический момент на i-ом интервале нагрузочной диаграммы механизма;
ti - продолжительность i-го интервала;
tц - время цикла;
n - число интервалов в цикле;
Для предварительного выбора приводного электродвигателя определяющее значение играет режим работы двигателя в системе и соответствие выбранного двигателя данному режиму работы механизма.
Принимая во внимание специфику процесса, делаем вывод о том, что проектируемый электропривод будет работать в кратковременном режиме, то есть в режиме S2.
Мощность двигателя, работающего в длительном циклическом режиме с переменной нагрузкой можно рассчитать по среднеквадратичному статическому моменту МСЭ:
, (2.8), 
(2.9)к - коэффициент запаса, учитывает динамические нагрузки, к=1,2
Вт
С учетом всего вышесказанного останавливаем свой выбор на асинхронном двигателе с короткозамкнутым ротором серии 4А180M4Y3 со следующими рабочими характеристиками:
| Тип двигателя | 4А180M4Y3 |
| 1. Номинальная мощность, кВтPном | 30 |
| 2. Частота сети, Гц; | 50 |
3. Синхронная частота вращения, мин-1;  | 1500 |
| 4. Номинальное скольжение, %Sном | 2% |
| 5. КПД, %; | 91 |
6. cos  ;  | 0,89 |
| 7. Iпуск/Iном; | 7 |
8. Мп/ Мном Нм;  | 1,4 |
9. Мmax/ МномНм;  | 2.2 |
10. Мmm/ МномНм;  | 1 |
3. Двигатели, применяемые в электроприводе
Двигатели, применяемые в электроприводе разделяются на две группы:
двигатели, предназначенные для привода механизмов длительного режима работы с неизменной (мало меняющейся) нагрузкой;
двигатели, работающие в динамических режимах.
Первая группа двигателей предназначена для следующих механизмов: насосы, вентиляторы, компрессоры, насосы, воздуходувки, транспортеры, дробилки, сушилки и т.д. Это электрические машины общего назначения: асинхронные двигатели серий АИ, 2АИ, АИР, 4А, двигатели постоянного тока серий 4П, 2П, П, синхронные двигатели СДН, СДН3, СДК, СДКП.
Вторая группа двигателей предназначена для механизмов с частыми пусками, торможениями, реверсами и большой частотой включения. Как правило, это механизмы кратковременного и повторно-кратковременного режимов работы (подъемники, лебедки, краны, лифты, манипуляционные механизмы роботов и т.д.).
Наиболее характерными для промышленных электроприводов являются три режима работы.
Продолжительным номинальным режимом работы (S1) электрической машины называется режим ее работы при неизменной нагрузке такой продолжительностью, что превышения температуры всех частей машины достигают установившихся значений. [1]
Кратковременным номинальным режимом работы (S2) электрической машины называется режим, при котором период неизменной нагрузки чередуется с периодом отключения машины, при том периоды нагрузки не настолько длительны, чтобы превышения температуры машины могли достигнуть установившихся значений, а периоды отключения настолько длительны, что все ее части охлаждаются до температуры охлаждающей среды. Для кратковременного режима работы рекомендуются продолжительности рабочего периода tр 15, 30, 60, 90 мин.
Повторно-кратковременным номинальным режимом работы (S3) называется режим работы электрической машины, при котором кратковременные периоды неизменной номинальной нагрузки - рабочие периоды - чередуются с периодами отключения машины - паузами, причем как рабочие периоды, так и паузы не настолько длительны, чтобы превышения температуры частей машины могли достигнуть установившихся значений. Повторно-кратковременный режим работы характеризуется относительной продолжительностью включения.