Рекомендуемая категория для самостоятельной подготовки:
Дипломная работа*
| Код |
564764 |
| Дата создания |
2018 |
| Страниц |
79
|
Мы сможем обработать ваш заказ (!) 23 сентября в 12:00 [мск] Файлы будут доступны для скачивания только после обработки заказа.
|
Содержание
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 4
1 ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ
И СПОСОБЫ ЕЕ ПОВЫШЕНИЯ 7
1.1 Факторы, влияющие на энергоэффективность 7
1.2 Способы повышения энергоэффективности 9
1.2.1 Нерегулируемый электропривод 9
1.2.1.1 Использование энергоэффективных двигателей 9
1.2.1.2 Уменьшение потерь в питающих сетях 14
1.2.1.3 Снижение напряжения 15
1.2.1.4 Замена мало загруженных двигателей 22
1.2.1.5 Ограничения времени холостого хода 25
1.2.2 Регулируемый электропривод 28
2 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОПРИВОДА
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 37
2.1 Расчет мощности двигателя и выбор его по каталогу 37
2.2 Расчет параметров схемы замещения АД КЗР 39
2.3 Расчет и построение естественной механической характеристики
АД КЗР 44
2.4 Расчет искусственных механических характеристик двигателя при
разных значениях частоты и амплитуды питающего напряжения 46
2.5 Расчет характеристики статической нагрузки двигателя в ЭП
центробежного насоса 52
2.6 Расчет потребляемых мощностей АД КЗР 54
3 ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА НА МОДЕЛЯХ 56
3.1 Исследование нерегулируемого электропривода 56
3.2 Исследование регулируемого электропривода 63
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 66
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 68
ПРИЛОЖЕНИЕ 71
Введение
ВВЕДЕНИЕ
Одной из важнейших проблем повышения конкурентоспособности отечественной продукции на мировом рынке является снижение энергетической составляющей в структуре ее себестоимости. Известно, что 65-75 % всей вырабатываемой электроэнергии потребляется электроприводами (ЭП). Поэтому наибольшим потенциалом энергосбережения обладают именно они.Стоимостьэлектроэнергии, потребляемой ЭП в течение жизненного цикла (срока эксплуатации), значительно превышаетстоимость оборудования и затраты на обслуживание (рисунок 1). Тенденция развития современного производства заключается вповышении единичных мощностей машин и оборудования при одновременномуменьшении энергопотребления за счет улучшения их энергетических характеристик[10].
Рисунок 1 – Стоимость затрат в жизненном цикле АД
В данной работе рассмотрена система подачи и распределения воды (СПРВ), обеспечивающим транспортировку воды на территорию снабжаемых объектов, распределение по территории и доставку к местам отбора потребителями. Нагнетательные (повысительные) насосные станции (НС, ПНСво многом задают эксплуатационные возможности и технический уровень системы водоснабжения в целом, а также существенно определяют экономические показатели ее работы.
Проблемы при обеспечении напоров в водопроводных сетях следующие.
Состояние магистральных сетей привело к необходимости снижения давления, вследствие чего возникла задача компенсировать соответствующее падение напора на уровне районных и квартальных сетей. Подбор насосов в составе ПНС зачастую производился с учетом перспектив развития, параметры производительности и напора завышались. Распространенным стал вывод насосов на потребные характеристики дросселированием с помощью задвижек, приводящий к перерасходу электроэнергии. Замена насосов вовремя не производится, большинство из них работает с низким КПД. Износ оборудования обострил необходимость реконструкции ПНС для повышения КПД и надежности работы.
Эксплуатационные расходы СПРВ составляют определяющую часть затрат на водоснабжение, которая продолжает увеличиваться в связи с ростом тарифов на электроэнергию. По авторитетным оценкам 30-50 % энергозатрат насосных систем может быть сокращено за счет изменения насосного оборудования и способов управления.
Целью данной работы является повышение энергоэффективности асинхронных двигателей (АД) насосных станций, путем совершенствования и оптимизации систем ЭП подачи и распределения воды.
Для решения данной цели были определены следующие задачи:
провести анализ факторов, влияющих на энергоэффективность АД;
определить способы повышения энергоэффективности АД;
разработать модели нерегулируемого ирегулируемого ЭП переменного тока в системе MATLAB, предварительно рассчитав необходимые параметры для настройки модели;
рассчитать энергетические показатели нерегулируемого и регулируемого ЭП переменного тока в различных режимах работы;
провести сравнительный анализ теоретических и экспериментальных значений энергетических показателей ЭП переменного тока, полученных в результате моделирования в системе MATLAB.
Фрагмент работы для ознакомления
В ходе выполнения данной выпускной квалификационной работы было сделано следующее:
1) проведен анализ факторов, влияющих на энергоэффективность электрооборудования. К наиболее существенным можно отнестиКПД и коэффициент мощности двигателя. Увеличение КПД двигателя и его коэффициента мощности, позволяют снизить потери в сети, а также что подтверждено расчетами;
2) рассмотрены способы повышения энергоэффективности регулируемых и нерегулируемых ЭП переменного тока. Анализ способов показал, что наиболее эффективным является переход от нерегулируемого ЭП к регулируемому. Конструктивным решением такого привода является система частотный преобразователь – АД КЗР. Такая система ЭП позволяет не только сэкономить электроэнергию за счет оптимального энергопотребления в зависимости от изменения водопотребления, но и осуществлять пуск, остановку и плавное регулирование скорости;
3) рассчитаны необходимые параметры АД КЗР, его механические характеристики при разных значениях амплитуды и частоты питающего напряжения с учетом особенности нагрузки на валу двигателя;
4) на моделях регулируемого и нерегулируемого ЭП переменного тока подтверждена правильность предварительно проведенных расчетов – экспериментальные механические характеристики совпали с теоретическими;
5) расчетным путем установлена зависимость влияния КПД и коэффи-циента мощности на потребляемую электроэнергию;
6) экспериментальные данные, полученные на виртуальных моделях, показали, что использование регулируемого ЭП с частотным преобразователем позволяют регулиро¬вать скорость вниз и вверх от основной при минимальных возможных потерях, управлять временем переходных процессов и снижать до желаемого уров¬ня потери энергии, сопровождающие переходный процесс.
Список литературы
1. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник / А.Э. Кравчик [и др.]. М.: Энергоиздат, 1982. 504 с.
2. Васильев Б. Ю. Электропривод. Энергетика электропривода: учеб. Для вузов. М.: СОЛОН – Пресс, 2015. 268 с.
3. Выбор оптимальной номинальной мощности двигателя [Электронный ресурс]// Stufiles. URL: https://studfiles.net/preview/3823401/page:10/ (дата обращения 25.05.2018)
4. Давлетбаева Г.Н., Тюленев М.Е. Исследование устойчивости асинхронного двигателя с различным характером момента сопротивления// Электротехника, информационные технологии, системы управления. 2014, №10. С. 54-61.
5. Данилова 0. Л., Костюченко П. А. Практическое пособие по выбору и разработке энергосберегающих проектов. М.: Академия, 20010.256 с.
6. Джендубаев А.-З.Р., Алиев И.И. MATLAB, Simulink и SimPowerSystems в электроэнергетике: учеб. пособие для студ. вузов. БИЦ СевКавГГТА, 2014.136 с.
7. Дьяконов В. П. Simulink/5/6/7: самоучитель. М.: ДМК – Пресс, 2011. 784 с.
8. Золотых С. Ф., Рожков С. В., Лобанова С. В. Анализ методов повышения энергоэффективности электродвигателей в машиностроение // Известия ТулГУ. Технические науки, 2013. Вып. 12. Ч 1. С. 130 -135.
9. Ильинский Н.Ф., Москаленко В.В. Электропривод: энерго- и ресурсосбережение: учеб. для вузов / под ред. Н.Ф. Ильинского. М.: Академия, 2008.208 с.
10. Казаков Ю. Б. Энергоэффективность работы электродвигателей и трансформаторов при конструктивных и режимных вариациях: учеб. для вузов. М.: Издательский дом МЭИ, 2013. 152 с.
11. Капытрин В., Бородацкий Е. Автоматизация насосной станции с применением частотно-регулируемого электропривода// Силовая электроника. 2006.№2. С.20-23.
12. Каталог насосов «ГМС насосы».
13. Коновалов Ю. В. Математическое моделирование процесса пуска электродвигателей переменного тока // Электроэнергетика и электротехника: Вестник СГТУ, 2012, №4. С. 146-149.
14. Макаров В.Г., Гусельников В. А. Модель трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в пакете MATLAB// Вестник технологического университета. 2016, том 19, №10. С. 109-112.
15. Мятеж А. В., Штанг А.А., Ярославцев М.В. Моделирование тягового привода в MATLABSimulink: теоретические сведения и методические указания для выполнения лабораторных работ по курсу «Тяговый электропривод переменного тока»: учеб. пособие для студ. вузов / под ред. А.А. Штанг. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2014. 47 с.
16. Проектирование насосных станций и испытание насосных устано-вок: учебник для вузов / В.Ф. Чабаевский [и др.]. М.: Колос, 2000. 376 с.
17. Рушкин Е. И., Семенов А. С. Анализ энергоэффективности системы электропривода центробежного насоса при помощи моделирования в программе MATLAB // Современные наукоемкие технологии. 2013, №8. С.341-342.
18. Свистунов В.А. Автоматизация насосной станции с применением частотно – регулируемого электропривода // Известия ТулГУ. Технические науки, 2013, Вып.12, Ч. 2. С. 135 – 140.
19. Семенов А.С. Моделирование режимов работы асинхронного двигателя в пакете программ MATLAB// ВЕСТНИК СВФУ. 2014,том 11,№1. С. 51 – 59.
20. Современны подходы к повышению КПД асинхронных двигателей [Электронный ресурс] // ОАО «Электровыпрямитель». URL: https://www.kp.ru/guide/asinkhronnyi-ielektrodvigatel.html (дата обращения 20.05.2018).
21. Соколова Е.М. Электрическое и электромеханическое оборудова-ние: Общепромышленные механизмы и бытовая техника: учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования. М.: Академия, 2009.298 с.
22. Соловьев В.А. Расчет характеристик трехфазного асинхронного двигателя: методические указания к самостоятельной работе студентов. М.: МГТУ им. Н.Э Баумана, 2014. 44 с.
23. Турк В.И., Минаев А.В., Карелин В.Я. Насосы и насосные станции: учебник для вузов. М.: Стройиздат,1976. 304 с.
24. Фащиленко В.Н. Регулируемый электропривод насосных и венти-ляторных установок горных предприятий: учеб. пособие. М.: Издательсво «Горная книга», 2011. 260 с.
25. Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB, SimPowerSystems и Simulink: учеб. пособие для студ. вузов. М.: ДМК, 2008. 288с.
26. Энергоэффективные электродвигатели [Электронный ресурс] // ООО «Завод электромашина». URL: https://www.szemo.ru/press-tsentr/article/energoeffektivnye-elektrodvigateli/ (дата обращения 20.05.2018).
Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.
* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.
bmt: 0.00463