Анализ задания на курсовой проект (работу) Пример выполнения самостоятельной работы

Курс лекций по электротехнике

Пример выполнения самостоятельной работы

Задание

Необходимо подобрать электродвигатель к заторному котлу, предназначенного для приготовления затора и отварки части затора в пивоваренном производстве.

Подводимая мощность к входному валу мешалки составляет 3 кВт, а скорость вращения вала состовляет 50 об/мин.

В задачу выбора электродвигателя входит:

выбор рода тока и номинального напряжения;

выбор номинальной частоты вращения;

выбор конструктивного исполнения

определение номинальной мощности и выбора соответствующего двигателя по каталогу;

тепловой расчет двигателя;

выбор коммутационной аппаратуры;

изображение схемы питания и управления двигателем.

Введение

При проектировании новых электроприводов или модернизации существующих выбирают такие серийно выпускаемые двигатели, которые обеспечивали бы наилучшее выполнение на них функций и соответствовали бы условиям работы электропривода и рабочей машины. Их паспортные данные (мощность, напряжение, ток, частота и т.д.) должны быть близки к расчетным при работе данного электропривода, а их конструктивное исполнение соответствовать способу размещения в электроприводе и условиям окружающей среды.

Обоснованный выбор электродвигателя является весьма важной задачей, во многом определяющим технико-экономические показатели работы комплекса "электропривод - рабочая машина".

Описание конструкции и принцип работы

Заторный котел (рис. П.7.1) представляет собой цилиндрический сосуд с двойным сферическим днищем, образующим паровою рубашку. Паровая рубашка имеет соответствующие фланцы и устройства для подвода пара, отвода воздуха и конденсата.

В нижней части днища котла находиться разгрузочное устройство для спуска части затора (густой фазы) на отварку или выпуска всего затора при передаче в фильтрационный чан.

На крышке котла имеется вытяжная труба. Для уменьшения потерь дробленого солода на распыление перед затиранием солод смешивают с водой в предзаторнике, представляющий собой цилиндр, укрепленный на крышке заторного котла; предзаторник соединен трубой с бункером для дробленого солода. Рядом с предзаторником установлен смеситель для холодной и горячей воды, позволяющий получить определенную температуру, требуемую для приготовления затора. Для контроля температуры воды на смесителе установлен термометр. Также от смесителя имеется патрубок с вентилем и штуцером для присоединения шланга с целью использования теплой воды на другие нужды цеха.

Котел снабжен пропеллерной мешалкой с нижним приводом, который осуществляется от червячного редуктора, установленного на фундаменте совместно с электроприводом, а также имеется стяжная трубка (декантатором) для отбора жидкой части (верхнего слоя) затора. Для удобства промывки труба выполнена легкосъёмной.

В одном из заторных котлов производят затирание и осахаривание, во втором – нагревание и кипячение отвара.

На крышке котла находиться патрубок для возврата части затора, отваренного в другом котле, при этом, если соединить патрубок с распределительным устройством, то затор можно передавать в следующих направлениях:

Возвращать отбираемую из котла часть затора непосредственно в тот же котёл;

Передавать часть затора на отварку в другой заторный котёл, входящий в варочный агрегат;

Передавать в фильтрационный чан приготовленный затор из любого заторного котла, входящего в четырёхпосудный варочный агрегат;

Передавать приготовленный затор из заторного котла в любой из двух фильтрационных чанов, входящих в шестипосудный варочный агрегат (в двухпосудных варочных устройствах распределительное устройство не применяется).

Дробленый солод (зерноприпасы) поступают в предзаторник, где смачивается теплой водой из смесителя, затем в виде кашицы сливается в котел. После отварок заторная масса нагнетается насосом обратно в котел для кипячения, а откуда подается в фильтрационный чан.

Рис. П.7.1. Заторный котел: 1 – корпус; 2 – пропеллерная мешалка;

3 – стяжная труба; 4 – труба для спуска затора или отварок; 5 – труба для поступления солода; 6 – смеситель горячей и холодной воды; 7 – распределительный кран (для направления затора в соседний заторный котел или на фильтрование); 8 – труба для возврата отварок в заторный котел; 9 – смотровой люк; 10 – предзаторник.

П.7.2. Выбор электродвигателя

П.7.2.1. Выбор рода тока и напряжения двигателя

Выбранный двигатель, а это двигатель серии 4A работает от трёхфазной сети с напряжением 380В и частотой 50Гц. Обмотки двигателя будут соединяться по схеме звезда, и иметь число выводов концов равное 6.

Рис. П.7.2. Схема включения.

П.7.2.2. Выбор номинальной частоты вращения

Частота вращения мешалки заторного котла равна 50 оборотов в минуту. Для того чтобы скорости двигателя и механизма как-то согласовывались между собой, был конструктивно установлен червячный редуктор РГНВ–125–31–1 с передаточным числом 30, который позволяет выбрать двигатель с частотой вращения 1500 оборотов в минуту.

Достоинства червячной передачи:

1. Плавность и бесшумность;

2. Способность передачи к самоторможению;

3. Большое передаточное число по сравнению с зубчатыми передачами

П.7.2.3 Выбор конструктивного исполнения

Электродвигатель должен быть защищен от проникновения внутрь оболочки проволоки и твердых тел размером более 1 мм, а также должна быть защита от брызг – это вода, разбрызгиваемая на оболочку электродвигателя, которая не должна оказывать вредного воздействия на работу двигателя. К выше приведенному описанию подходит только степень защиты IP44 и IP23. Выбираем IP44.

Так как электродвигатель работает в течение длительного периода времени, то существует возможность нагрева разных спаев, контактов и проводов, поэтому выбираем изоляцию класса А (пропитанные волокнистые материалы) которая допускает температуру нагрева до 120 градусов по Цельсию.

В качестве способа охлаждения применяем 1СA0180.

П.7.2.4 Построение нагрузочных диаграмм

Момент на валу заторного котла равен:

Приведенный момент инерции мешалки определяем по теореме Штейнера, момент инерции мешалки равен сумме моментов инерции лопастей и основания мешалки.

где, и  – масса лопастей и основания мешалки;

- радиусы лопастей и основания мешалки.

Приведенный момент инерции на валу двигателя:

где -момент инерции двигателя,

-момент инерции редуктора (принят равным ),

i – передаточное отношение редуктора.

Угловая скорость двигателя:

Среднее угловое ускорение привода (среднее время пуска берем 5с.):

Момент динамический:

Следовательно при пуске двигатель должен развивать момент:

.,

где - момент требуемый приводу при пуске.

На рис.П.7.3. приведена нагрузочная диаграмма где обозначены:

Мс – суммарный момент статического сопротивления.

Mдин – динамический момент ускорения и замедления.

Mдв – алгебраическая сумма статического и динамического моментов, который должен развивать двигатель.

 


Рис.П.7.3. Нагрузочная диаграмма

Из нагрузочной диаграммы видно, что все зависимости имеют экстраполятор нулевого уровня, которые не зависят от времени работы двигателя и имеет постоянные значения, т.е. работает в течение длительного промежутка времени

Выбор двигателя по мощности Заторный котел имеет постоянное значение, подаваемое на него мощности в течение длительного промежутка времени – это видно из нагрузочной диаграммы


Номинальные режимы работы электродвигателей