Обоснование параметров энергосберегающего электропривода машины для сортировки картофеля

В статье рассматривается обоснование параметров энергосберегающего электропривода для картофелесортировальной машины и построены механические характеристики электропривода и рабочей машины (РМ) на основании, которых обоснованы диапазон регулирования скорости электропривода и производительности рабочей машины.

В программе индустриализации Республики Казахстан одним из основных направлений является энергосбережения. Энергосбережения обеспечивает снижения себестоимости продукции и повышает конкурентоспособность товаров отечественного производства. Наибольшее количество электроэнергии использует для преобразования электрической энергии в механическую энергию при помощи электропривода на базе асинхронных двигателей. Система «преобразователь частоты - асинхронный двигатель» (ПЧ-АД) позволяет оптимизировать режимы работы технологических комплексов и систем. За счет функции плавного пуска величина пускового тока может не превышать величины номинального тока двигателя, что снижает нагрузки на пускорегулирующую аппаратуру и электрическую сеть.Сортировочный состав для картофеля М-616 предназначен для сортировки клубней картофеля на 4 фракции: клубни мелкие - отбросы, семенные клубни 1, семенные клубни 2 и клубни крупные. Состав оснащен сортировочными ситами, позволяющими на изменение размеров сортируемой фракции каждые 5 мм. Использование энергосберегающего регулируемого асинхронного электропривода в линии для сортировки картофеля позволяет экономить до 30% электроэнергий и снизить эксплуатационные затраты, связанные с изменением производительности машины.

Методы исследования

Использование энергосберегающего регулируемого асинхронного электропривода является новым направлением, которое обеспечивает повышение эффективности функционирование технологического оборудования. Научная новизна работы заключается в обосновании и расчете параметров частотно-регулируемого электропривода для технологической линий сортировки картофеля и исследование технологических режимов функционирования машины с энергосберегающим регулируемым электроприводом.

Сортировочный состав состоит из следующих узлов:

Ходовой рамы (1) на двух резиновых колесах вместе с передними (2) и задними подпорами (3) и расцепного транспортера (4). К ходовой раме закреплена подвижная рама (5), на которой закреплен на пружинных элементах ситовой ковш (6). Позади ходовой рамы находится роликовый селекционный стол (7) вместе с мешконаполнителем (8) и кронштейном светильника (9). На двух упорных ушках ситового ковша опирается

1–ходовая рама; 2 – передняя подпорка; 3 – задняя подпорка; 4– транспортер для отходов; 5 – подвижная рама; 6 –ситовый ковш; 7– секционный стол; 8 – мешконакопитель; 9 – кронштейн светильника; 10 – подающий транспортер Рисунок 1 – Внешний вид картофелесортировальной машины М-616

Подающий конвейер, секционный стол, транспортер для отходов и сортировальные сита приводится в движение от одного электродвигателя. Скорость привода секционного стола регулируется путем выбора одного из двух возможных передач ременной передачи 0,1м/с или 0,16м/с. Скорость подачи картофеля регулируется путем выбора одного из трех возможных передач ременной передачи 0,16, 0,20 или 0,24м/с. Производительность регулируется в зависимости от подачи 3 или 5 т/час, соответственно машину обслуживают от 4 до 6 человек.

Целью исследования является обоснование параметров и исследование режимов работы машины от энергосберегающего регулируемого электропривода.

Устройства частотного регулирования позволяют управлять скоростью и моментом электродвигателя по заданным параметрам в соответствии с характером нагрузки, следовательно - реализовать наиболее экономичный режим работы технологической линии сортировки картофеля. На основании расчетов выбран электродвигатель марки 4А71В6У3, мощностью 0,55 кВт с номинальной скоростью вращение 920 об/мин [1]. Результаты расчетов технических характеристик картофелесортировальной машины М-616 приведены в таблице 1.

Техническая характеристика машины М-616

Результаты исследования

Для расчета режимов работы электродвигателя использовалась Т-образная схема замещения асинхронного двигателя [2]. Схема замещения представлена на рисунке 2.

Схема замещения асинхронного двигателя На    основании    выполненных    расчетов    составлена   таблица параметров электродвигателя.

Рисунок 2 - Схема замещения асинхронного двигателя На    основании    выполненных    расчетов    составлена   таблица параметров электродвигателя.

Для регулирования производительности машины М-616 применен частотно регулируемый электропривод, обеспечивающий плавный пуск асинхронного двигателя, который приводит к увеличению срока службы машины и уменьшает потребляемую электроэнергию, также приводит к снижению эксплуатационных затрат и обеспечивает повышение надежности работы оборудования.

С учетом того, что диапазон регулирования скорости транспортеров невелик, в качестве закона регулирования принят закон у характеристик при выбранном законе регулирования по ниже приведенному уравнению, построенной в программной среде MathCAD приведен на рисунке 3 [3].

На рисунке 3  приведены механические характеристики электродвигателя под нагрузкой при изменении значения частоты в пределах от 50 до 10 герц.

Механические характеристики системы преобразователь частоты - двигатель при законе f = const

Рисунок 3 - Механические характеристики системы преобразователь частоты - двигатель при законе f = const

Заключение

Полученные в программе MathCAD механические характеристики электропривода и рабочей   машины   показывают,   что   закон   управления   -f = const обеспечивает устойчивый диапазон регулирование скорости электропривода машины для сортировки картофеля в пределах от 370 до 920 об/мин. Следовательно, производительность картофелесортировальной машины можно плавно регулировать в пределах от 2,0 до 5,0 тонны/час, при этом позволяет снижать потребление электроэнергии до 25%.

 

Литература

  1. Чернышев А.Ю., Дементьев Ю.Н., Чернышев И.А / Электропривод переменного тока: учебное пособие; Томский Политехнический Университет. - Томск: Издательство Томского Политехнического университета, 2011. - 203 с.
  2. Алиев И.И. / Справочник по электротехнике и электрооборудованию: Учебное пособие для вузов; 3 - е изд., испр. - М.: Высшая школа, 2002. - 255 с.
  3. Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты. - Екатеринбург: УРО РАН, 2000. - 654 с.
Фамилия автора: Д. Алиханов, А. Кулмахамбетова, Ж. Сарманшаева
Год: 2014
Город: Алматы
Яндекс.Метрика