Электрооборудование и электропривод судового вентилятора по системе ПЧ-АД

Корепанов, Сергей Юрьевич Отделение электроэнергетики и электротехники (ОЭЭ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Объектом исследования является электропривод судового вентилятора.
Цель работы: провести расчет и исследование электропривода судового вентилятора по системе ПЧ – АД и выбрать необходимое оборудование. Разработка алгоритма автоматического управления системой вентиляции. Экономическое обоснование принятых решений.
В процессе исследования произведен выбор метода расчета на основе исходных данных, поэтапный расчет силового оборудования, его выбор и проверка при различных режимах работы.
С помощью имитационной модели в MATLAB проведено исследование АД, получены переходные характеристики.

ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………………………………………………………………………… 11

1. ОБЪЕКТ АВТОМАТИЗАЦИИ ……………………………………………………………………………………………….. 12

1.1. ОБЩИЕ ОСНОВЫ ВЕНТИЛЯЦИИ НА СУДНЕ ……………………………………………………………………………… 14
1.2. ТИПЫ ВЕНТИЛЯТОРОВ …………………………………………………………………………………………………………. 15
1.3. КЛАССИФИКАЦИЯ СУДОВЫХ ВЕНТИЛЯТОРОВ………………………………………………………………………… 17
1.4. ТРЕБОВАНИЯ К ЭЛЕКТРОПРИВОДУ ВЕНТИЛЯТОРА ………………………………………………………………….. 19
1.5. СИСТЕМА ВЕНТИЛЯЦИИ ………………………………………………………………………………………………………. 21
1.6 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ……………………………………… 22
1.7 АППАРАТУРА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ………………………………………………………………………. 25
1.8 АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРИТОЧНОЙ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ ………………………………………………………….. 29

2. РАСЧЕТ И ВЫБОР СИЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ РЕГУЛИРУЕМОГО
ЭЛЕКТРОПРИВОДА …………………………………………………………………………………………………………………. 36

2.1. РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ЕГО ВЫБОР …………………………………………. 36
2.2. ВЫБОР ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА …………… 42
2.3. РАСЧЕТ И ВЫБОР ОСНОВНЫХ СИЛОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРУЕМОГО
ЭЛЕКТРОПРИВОДА …………………………………………………………………………………………………………………….. 47

2.3.1. Расчет АИН ……………………………………………………………………………………………………………….. 47
2.3.2. Расчет выпрямителя (трехфазная мостовая схема) …………………………………………………… 49
2.3.3. Расчет фильтра…………………………………………………………………………………………………………. 49
2.4. ВЫБОР АППАРАТУРЫ УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ………………………………………………………………………. 50
2.5. ВЫБОР ПРОГРАММИРУЕМОГО ЛОГИСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЛЕРА …………………………………………….. 52
2.6. ВЫБОР ДАТЧИКА ТЕМПЕРАТУРЫ …………………………………………………………………………………………… 58
2.7. РАСЧЕТ И ВЫБОР ТИПА И СЕЧЕНИЯ КАБЕЛЯ СЕТИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ И ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО
ОБОРУДОВАНИЯ ………………………………………………………………………………………………………………………… 60

2.7.1. Выбор кабелей ……………………………………………………………………………………………………………. 60
2.7.2. Выбор клеммных зажимов ………………………………………………………………………………………….. 60
2.7.3. Выбор шкафа управления ……………………………………………………………………………………………. 61
2.8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ЗА ЦИКЛ РАБОТЫ, СРЕДНЕЦИКЛОВЫХ ЗНАЧЕНИЙ КПД
И КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ. …………………………………………………………………………………………………. 65

2.9. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ, БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА, ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ,
ЭСТЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ……………………………………………. 68

2.10. ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА …………………………………………………………………………… 73

3. РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДЛЯ РАЗОМКНУТОЙ
СИСТЕМЫ РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА …………………………………………………………… 75
3.1. РАСЧЁТ ЕСТЕСТВЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК  = f ( I ) ,  = f ( M ) СИСТЕМЫ РЕГУЛИРУЕМОГО
ЭЛЕКТРОПРИВОДА …………………………………………………………………………………………………………………….. 75

3.2. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК  = f (t ) И M  f (t ) АД
ПУСКЕ, НАБРОСЕ И СБРОСЕ НАЗРУЗКИ ПРИ МГНОВЕННОМ ИЗМЕНЕНИИ ЗАДАНИЯ, А ТАК ЖЕ

ПЕРЕХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК  = f (t ) И M  f (t ) АД ПРИ ПУСКЕ ВЕНТИЛЯТОРА ………………. 88
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРУЕМОГО
ЭЛЕКТРОПРИВОДА …………………………………………………………………………………………………………………. 95

4.1. СИЛОВАЯ СХЕМЫ РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ………………………………………………………….. 95
4.2. СХЕМА УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА …………………………………………………….. 96

5. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ ………………………………………………………………………………………………………….. 99

5.1. ОЦЕНКА КОММЕРЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА И ПЕРСПЕКТИВНОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ НАУЧНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ С ПОЗИЦИИ РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТИ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ …………………………. 100

5.1.1. Потенциальные потребители результатов исследования …………………………………………. 100
5.1.2. Технология QuaD ………………………………………………………………………………………………………. 101
5.1.3. SWOT-анализ…………………………………………………………………………………………………………….. 104
5.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗМОЖНЫХ АЛЬТЕРНАТИВ ПРОВЕДЕНИЯ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ……………. 111
5.3. ПЛАНИРОВАНИЕ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ ………………………………………………………. 111
5.3.1. Структура работ в рамках научного исследования …………………………………………………… 111
5.3.2. Определение трудоемкости выполнения работ …………………………………………………………. 113
5.3.3. Разработка графика проведения научного исследования ……………………………………………. 114
5.3.4. Бюджет научно-технического исследования (НТИ) …………………………………………………… 118
5.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ PЕCУPCOЭФФЕКТИВНOCТИ ПРОЕКТА …………………………………………………………….. 124

6. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ………………………………………………………………………………. 127

6.1. АНАЛИЗ ВРЕДНЫХ ФАКТОРОВ …………………………………………………………………………………………….. 127
6.2. АНАЛИЗ ОПАСНЫХ ФАКТОРОВ ……………………………………………………………………………………………. 129
6.3. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ………………………………………………………………………………………….. 131
6.4. ЗАЩИТА В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ …………………………………………………………………………….. 132
6.5. ПРАВОВЫЕ И ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ВОПРОС ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ……………………………. 136

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………………………………………………………………………………… 139

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ………………………………………………………………………………………………………… 141

ПРИЛОЖЕНИЯ ……………………………………………………………………………………………………………………….. 145

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.
1. ОБЪЕКТ АВТОМАТИЗАЦИИ
Вентилятором называется механизм, предназначенный для перемещения
воздуха или газов с повышением их давления. По конструкции и принципу
действия вентиляторы разделяются на центробежные и осевые. Принцип их
работы такой же, как у центробежных и осевых насосов. Центробежные
вентиляторы выполняют обычно горизонтальными, а осевые – вертикальными
[3, 12].
По назначению вентиляторы разделяются на вдувные, вытяжные и
ветрогонные. Вдувные вентиляторы предназначены для нагнетания воздуха в
какое-либо помещение или устройство. Часто такие вентиляторы называют
нагнетательными. Вытяжные вентиляторы предназначены для удаления воздуха
из помещения или устройства. Вентиляторы-ветрогоны предназначены для
создания принудительной циркуляции воздуха без замены его.
По создаваемому давлению вентиляторы делятся на вентиляторы низкого
давления, создающие давление до 1 кН/м2 (100 мм вод. ст.), среднего давления –
до 3,0 кН/м2 (300 мм вод. ст.) и высокого давления – до 15 кН/м2 (1500 мм вод.
ст.).
Для служебных и жилых помещений применяют вдувные и вытяжные
вентиляторы центробежного и осевого типов с производительностью до 50 тыс.
м3/ч при давлении от 0,5 до 2,0 кН/м2 (50-200 мм вод. ст.).
Котельные вентиляторы подают воздух в топки парогенераторов для
обеспечения полного сгорания топлива. Для этого применяют центробежные
вентиляторы с производительностью до 180 тыс. м3/ч и давлением до 13,0 кН/м2
(1300 мм вод. ст.). В некоторых котельных установках применяют так
называемые дымососы, предназначенные для отсоса газов от парогенераторов и
улучшения тяги в них. В качестве дымососов применяют вентиляторы осевого
типа. Котельные вентиляторы не входят в систему вентиляции судна.
Для вентиляции трюмов применяют вдувные и вытяжные Центробежные
и осевые вентиляторы. Для привода вентиляторов используют электродвигатели
и паровые турбины [16].
На рисунке 1 показана конструкция котельного вентилятора, часто
устанавливаемого на судах. Вентилятор состоит из корпуса 1, рабочего колеса 2
с лопатками (лопастями), приемного патрубка 3 и вала 4, вращающегося от
электродвигателя 5. При вращении рабочего колеса воздух засасывается через
приемный патрубок 3, направляется к периферии корпуса и далее в
нагнетательный патрубок (выход воздуха показан стрелкой).

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 2012 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.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Лидия К.
    4.5 (330 отзывов)
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии ... Читать все
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии и педагогики. Написание диссертаций, ВКР, курсовых и иных видов работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    592 Выполненных работы
    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Татьяна П. МГУ им. Ломоносова 1930, выпускник
    5 (9 отзывов)
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по и... Читать все
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по истории. Увлекаюсь литературой и темой космоса.
    #Кандидатские #Магистерские
    11 Выполненных работ
    Логик Ф. кандидат наук, доцент
    4.9 (826 отзывов)
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские дисс... Читать все
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские диссертации, рефераты, контрольные) уже много лет. Качество работ гарантирую.
    #Кандидатские #Магистерские
    1486 Выполненных работ
    Евгений А. доктор, профессор
    5 (154 отзыва)
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - ... Читать все
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - по социальной работе.
    #Кандидатские #Магистерские
    260 Выполненных работ
    Анна С. СФ ПГУ им. М.В. Ломоносова 2004, филологический, преподав...
    4.8 (9 отзывов)
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания... Читать все
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания и проверки (в качестве преподавателя) контрольных и курсовых работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    16 Выполненных работ
    Вирсавия А. медицинский 1981, стоматологический, преподаватель, канди...
    4.5 (9 отзывов)
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - ... Читать все
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - медицина, биология, антропология, биогидродинамика
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Татьяна П.
    4.2 (6 отзывов)
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки ... Читать все
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки в одном из крупнейших университетов Германии.
    #Кандидатские #Магистерские
    9 Выполненных работ
    Александр О. Спб государственный университет 1972, мат - мех, преподав...
    4.9 (66 отзывов)
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальн... Читать все
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальных уравнений. Умею быстро и четко выполнять сложные вычислительные работ
    #Кандидатские #Магистерские
    117 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Энергосервисный договор
    📅 2018год
    🏢 Санкт-Петербургский государственный университет
    Асинхронный электропривод вентиляционной установки
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка имитационной модели системы электропитания тяжелого самолета
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Оптимизация структуры и режимов фотоэлектростанций северных территорий
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)