Электропривод компрессора

Курсовая работа

Компрессоры — это устройства для создания направленного тока газа под давлением. Компрессорные установки довольно сильно распространены, они широко используются в холодильных установках, в пневматических устройствах, а также в контрольно-измерительной аппаратуре.

Компрессоры, упрощенно, состоят из

Электродвигателя или привода;

  • Нагнетающей установки;
  • Емкостей для сжатого газа;
  • Соединительных шлангов и труб.

Электродвигатели применяемые в компрессорных установках могут быть постоянного и переменного тока. Двигатели переменного тока делятся на синхронные и на асинхронные. Асинхронные двигатели в свою очередь на АД с короткозамкнутым ротором и АД с фазным ротором.

Для асинхронные двигателей с короткозамкнутым ротором преимуществами для их установки в компрессоре является их экономичность, простота, удобство конструкции и большая надежности работы. Их недостатки это пусковой ток , который в 5 — 7 раз превышает номинальный ток двигателя и малый пусковой момент.

Асинхронные двигатели используют гораздо реже (в основном в центробежных насосах).

Они используются в маломощных сетях или если требуется значительный пусковой момент (при относительно небольшом пусковом токе).

Но у них сложная пускорегулирующая аппаратура и требуется уход за щетками и кольцами.

Синхронные двигатели используются в компрессорах большой мощности (более 100 кВт).

У них очень высокий коэффициент мощности (cos = 1) и они не очень восприимчивы к изменениям нагрузки. Но в тоже время они значительно дороже асинхронных двигателей и при пуске у них наблюдаются те же недостатки что и у АД с короткозамкнутым ротором.

Линейные электроприводы бывают электромагнитными, магнитоэлектрическими и индукционными. У них низкий КПД, но они все равно эффективны (из-за отсутствия кривошипно-шатунного механизма и соответствующих потерь на трение).

12 стр., 5771 слов

Асинхронный двигатель (2)

... реостаты (5). Асинхронный двигатель с фазным ротором имеет лучшие пусковые и регулировочные свойства, однако ему присущи большие масса, размеры и стоимость, чем асинхронному двигателю с короткозамкнутым ротором. Принцип работы асинхронной машины основан на ...

Они применяются в основном при небольших поршневых усилиях и при малом ходе поршня.

Нагнетающие устройства это устройства которые под действием силы приложенной от привода нагнетает газ в специальные емкости , которые способны выдержать то давление которое может создать компрессор.

Компрессор очень важная установка она применяется от банальных (охлаждение бытового холодильника) до космических ( охлаждение жидкостных ускорителей ракетоносителя).

1. Описательная часть

1.1 Название и техническая часть оборудования

Производительностью до 30 куб. м./мин.

Установки компрессорные винтовые серии ВК предназначены для производства и подачи сжатого воздуха в различных отраслях промышленности. Высоконадежны и долговечны в связи с отсутствием клапанов и деталей, совершающих возвратно-поступательные движения и отсутствием пульсаций сжатого воздуха.

При использовании компрессорного оборудования данного типа появляется возможность приблизить его к объекту потребления сжатого воздуха, что исключает потери из-за протяженных пневмосетей.

Компрессорные установки включают в себя одноступенчатый винтовой компрессор с двумя роторами. Компрессоры просты в обслуживании; конструктивное исполнение предусматривает легкую замену отдельных узлов и деталей. Электронная система управления поможет Вам спланировать проведение профилактических работ.

Автоматическая система контроля, управления и защиты обеспечивает надежную работу на всем протяжении срока эксплуатации компрессоров. Шумозащитное исполнение позволяет сделать работу компрессоров практически бесшумной.

Модель ВК-76

Тип компрессора стационарный

Винтовой блок B-280

(Rotorcomp)

Производит., м3/ мин 30

Рабочее давл., атм. 8

Ресивер, л —

Охлаждение воздушное

Количество масла в маслосистеме, л 35

Содержание масла в воздухе, мг/м3 5

Расход масла на унос, г/час < 10

tO воздуха на всасывании, 0С 10 … 45

tO воздуха конечная, 0С ? 50

Уровень шума, дБа 72 … 76

Микропроцессор +

Масса, кг 3500

Габаритные размеры, см 250 х 160 х 200

1.2 Краткое описание режима работы электрооборудование и требование САУЭП

При выборе привода стремятся к непосредственному соединению двигателя с компрессором, такой привод более надежен и К.П.Д. установки выше. Вал двигателя соединяют с валом компрессора упругой муфтой, допускающей небольшую несоосность обоих валов, или жесткой муфтой, при которой в случае привода от электродвигателя, ротор которого имеет достаточный маховой момент, можно исключить маховик у компрессора. Необходимый момент маховика определяется из диаграммы тангенциальных сил.

Для снижения веса машины целесообразно использовать для непосредственного привода малых и средник компрессоров фланцевые электродвигатели, с роторами непосредственного насаженными на вал компрессора. У холодильных машин получаем дополнительное преимущество, так как отпадает очень чувствительный узел, а именно сальник и машина могут быть герметичными. Такие холодильные компрессоры изготавливаются холодопроизводительностью до 300 000 ккал/час.

Если при упругой муфте отсутствует общая рама, то фундамент нужно тщательно армировать. Чтобы он в каком-либо месте не дал осадку. Целесообразнее поставить машину на обработанные плоскости опорных балок, залитых в фундаменте.

Еще большую экономичность, чем при прямом соединении валов, имеет привод, при котором поршни компрессора и двигателя распложены на одном штоке; силы, действующие на оба поршня, частично вычитаются, поэтому трение в кривошипном механизме будет меньше до момента крайнего положения поршней, где силы на оба поршня суммируются (при опережении входа пара у паровой машины или при предварительном зажигании смеси у двигателя внутреннего сгорания).

24 стр., 11781 слов

Электрооборудование и электропривод центробежного компрессора

... электродвигателя компрессора составляет 508,4кВт. 5. Обоснование и выбор системы электропривода компрессора, Электропривод компрессора выбирается исходя из требований предъявляемых к компрессорам. , Центробежные компрессоры ... с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных не длительных режимах работы. В ... к – частота вращения компрессора; n дв – частота вращения двигателя, з мультипл. =0,98. ...

Кривошипно-шатунные механизмы машин, расположенных так, необходимо рассчитывать с учетом отмеченного выше суммирования сил; однако трущиеся поверхности принимают, учитывая кратковременность повышенной нагрузки, относительно небольшими.

1.3 Задача проектирования электропривода

Совокупность определённым способом соединённых электрических и механических звеньев называется электромеханической системой (ЭМС).

Электродвигатели, являющиеся элементом ЭМС, по роду тока разделяют на электродвигатели переменного тока (однофазные и трёхфазные) и постоянного тока. Электродвигатели переменного тока подразделяются на: синхронные, асинхронные и линейные.

Из АД наибольшее распространение получили двигатели с короткозамкнутым ротором, так как они имеют высокую надёжность. Однако они обладают такими серьёзными недостатками, как большой пусковой ток и малый пусковой момент.

АД с фазным ротором применяют в ЭМС при маломощной сети или в компрессорных машинах с массивным маховиком. Эти двигатели обеспечивают большой пусковой момент при относительно малом пусковом токе. Однако более сложны в изготовлении, а как следствие и более дорогостоящие, обладают меньшей надёжностью.

При работе с ЭМС большой мощности (более 100 кВт) предпочитают синхронные эл. Двигатели. Они обладают постоянной частотой вращения (в пределах допустимых моментов нагрузки), высоким коэффициентом мощности (cos при некотором перевозбуждении синхронные двигатели могут работать с опережающим током, при котором имеет место эффект компенсации реактивной мощности в сеть).

Несмотря на все достоинства синхронных двигателей они имеют при пуске такие же недостатки как и асинхронные с короткозамкнутым ротором.

Высокими показателями характеризуются системы с линейным эл. приводом. По принципу действия эти эл. двигатели подразделяются на электромагнитные, электродинамические, магнитоэлектрические и индукционные. Наибольшее распространение в приводе компрессоров и насосов получили первые два типа. ЭМС с линейным электроприводом, несмотря на низкий КПД, эффективны вследствие отсутствия кривошипно-шатунного механизма и соответствующих потерь на трение.

Достоинства АД могут быть полностью реализованы лишь при условии правильного выбора и применения электродвигателя. От правильного выбора электродвигателя по мощности зависят надёжность его работы в составе ЭМС и энергетические показатели в процессе эксплуатации. При установке электродвигателя с излишней мощностью неоправданно возрастают габариты системы, её масса, стоимость, ухудшаются энергетические показатели. При установке электродвигателя излишней производительности — увеличению потерь и времени выхода на рабочий режим.

Поэтому мощность электродвигателя должна выбираться в строгом соответствии с режимом работы и нагрузкой.

Однако при расчёте не всегда оказывается полученная мощность стандартной. И в этом случае необходимо выбирать электродвигатель ближайшего большего значения.

Итак, целью выбора электродвигателя является, во-первых, определение технической возможности применения двигателя и, во-вторых, нахождение наилучшего варианта из технически возможных по каталогам, учитывая род тока и напряжение, конструктивное исполнение. Уровень шума и вибрации, режим работы.

компрессор ток электрооборудование двигатель

2. Расчетная часть

2.1 Расчет мощности и выбор двигателя привод

Исходные данные

Производительность, Q, м3/мин

Давление, P,атм.

Режим работы

30

8

продолжительный

Определяем мощность ЭП

  • Ротационный компрессорный агрегат (центробежный)

, кВт (2.1)

где Кз — коэффициент запаса, отн. ед.;

  • Pка — мощность компрессорного агрегата, кВт;
  • , кВт (2.2)

где Q — производительность компрессорного агрегата, ;

  • А — работа сжатия 1 воздуха до рабочего давления, Дж/;
  • индикаторный политропический КПД компрессора, отн.ед.

Принимаем =0,7 (от 0,6 до 0,8 )

  • КПД передачи, отн.ед.;
  • Принимаем = 1 (прямое соединение 3000 об/мин).

Принимаем 1,15 (от 1,1 до 1,15).

По требуемым технологическим параметрам согласно таблице 3.7.6 ([10] c. 135) выбираем центробежный ротационный компрессор с пределом подач до 6м3/с. Для ротационного компрессора требуемая угловая скорость вращения рабочего колеса согласно таблице3.7.2 ([10] c. 126) w=300 рад/сек. n=2865 об/мин.

Найдем работу сжатия А, Дж/.

, Дж/;

  • Подставляем полученные значения в формулу (2.1).

кВт

Подставляем полученные значения в формулу (2.1).

Выбираем двигатель из условия:

По ([табл.Д.1А] с.285) выбираем двигатель АД.

Тип двигателя

5AM315MA2

Номинальная мощность, кВт

200

Номинальная частота вращения, об/мин

2975

КПД, %

95,0

Коэффициент мощности

0,93

Номинальный ток при 380 В, А

344

Номинальный момент, Нм

643

Индекс механической характеристики

Отношение пускового момента к номинальному моменту

1,8

Отношение пускового тока к номинальному току

8,0

Отношение максимального момента к номинальному моменту

2.7

Динамический момент инерции ротора, кг*м2

1,78

Масса. кг

1110

Сервис-фактор

1,1

Скорость об/мин

3000

2.2 Расчет электрических параметров и выбор частотного преобразователя и его элементов и устройств

Исходные данные

Номинальный ток, А.

Номинальное напряжение, В

344

380

  • Определяем мощность.

(2.2.1)

где коэфицент запаса;

  • К.П.Д. тиристорного преобразователя.

Э.Д.С. преобразователя (2.2.2)

где коэффициент, учитывающий неполное открывание тиристоров;

  • среднее выпрямленное напряжение;
  • коэффициент, учитывающий падение напряжения в тиристорном преобразователе;
  • Определяем Э.Д.С.

преобразователя.

коэффициент, учитывающий охлаждение тиристоров;

  • Подставляем полученные значения в формулу (2.2.1).

По ([табл.Ч.1А] с.297) выбираем двигатель частотный преобразователь.

Частотного преобразователя типа VFD11C00

2.2.1 Расчет параметров управляемого выпрямителя

Определяются расчетные величины, исходя из соотношений, согласно принятой схеме выпрямления:

U2ф = Ud * 1,05 = 380 * 1,05 =399 B U2ф — фазное напряжение

Uобр.max = v6 * U2ф = 2,44 * 399 = 973,5 В

Uобр.max — обратное максимальное напряжение на вентиле в непроводящий полупериод, В

Uпр.m. = v6 * U2ф * Sin Ь = 2,44 * 399 * 0,5 = 486,7 B

Uпр.m. — максимальное прямое напряжение, приложенное к тиристору в момент его открывания, В;

  • Iв.ср. = Id / 3 =344 / 3 = 114,6 A;
  • Iв.ср. — средний ток вентиля, А;

Iв = Id / v3 = 344 / v3 = 202,3 A

2.2.2 Расчет индуктивности и выбор сглаживающего реактора

Определяется расчетная индуктивность.

(2.2.2.1)

Rm = Udm / Idm = 230 / 25 = 9,2 Ом

щ1 = 2 * П * f1 = 2 * 3,14 * 50 = 314 с

Подставим полученные значение в формулу (2.2.1.).

Число пульсаций Р = 2

Z — кратность пульсации выпрямленного тока после реактора.

Z = 2,5

Условие выбора:

  • Lн ? Lр;
  • Iн ? Iр;
  • Uр = Uр

По результатам расчета индуктивности выбирается сглаживающий реактор, его технические данные выписываются в таблицу.

Тип

Индуктивность, Гн

Номинальный ток ,А

Одноминутное испытательное напряжение ,кВ

Масса, кг

Напряжение, В

СРОС-5000

0,00034

6300

2,0

4840

380

2.2.3 Расчет элементов защитных цепей и их выбор

Для защиты силовых тиристоров от схемных, коммутационных перена-пряжений в непроводящие полупериоды включаются параллельно каждому тиристору защитные R — C цепи.

Расчетное значение величины сопротивления:

  • Rp = Uобр.m / Iобр.m = 973,5 / 3 = 324,5 кОм;
  • где Uобр.m — обратное максимальное напряжение на вентиле, В;
  • Iобр.m — обратный максимальный ток вентиля (ток утечки), мА;
  • Iобр.m = 3 мА

По расчетному значению Rр выбирается резистор по условиям:

  • Rн ? Rp;
  • Uн ? Uобр;
  • Pн ? Pp.

где Рр — расчетная мощность резистора.

Рр = Iобр.m * Rp = 3 * 0,18 = 1,62 кВт

Выбирается тип и параметры резистора и выписываются технические данные в таблицу

Тип

Границы сопротивления

Наибольшее рабочее напряжение, В

минимального, Ом

максимального, кОм

СRL2000w -330K

10

330

400

Величина емкости R — C цепи:

где Uк — относительная величина напряжения короткого замыкания согласую- щего трансформатора.

Uк = 5,2 %

IІобр.m = 3 мА

щ = 314 с?№

Iпр.m = Iв = 202,3 А

Uобр.m = 973,5 В

По результатам расчета величины емкости R — C выбирается конденсатор, его технические данные выписываются в таблицу.

Тип

Номинальная емкость, пФ

Допустимые отклонения номинальной емкости

Номинальное напряжение тока

Диапозон рабочих температур

мкФ

%

В

°С

МБГТ

0,01

5; 10; 20

6,3 — 60

— 60 …+ 100

2.3 Расчет регулировочных и внешних характеристик частотного преобразователя

Внешние характеристики.

Регулировочная характеристика.