Раздел 2
Теоретическое РАССМОТРЕНИЕ процессОВ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ при производстве комбикормов
Производство комбикормов в малогабаритных комбикормовых агрегатах может
строиться по различным технологическим схемам, в зависимости от которых,
используется различное число технологического оборудования и емкостей
оперативного запаса. При этом, независимо от типа МКА, количество расходуемой
на технологический процесс электрической энергии представляет собой аддитивную
функцию, определяемую затратами энергии на каждую технологическую операцию.
2.1. Моделирование процессов преобразования и использования электрической
энергии в силовом электрооборудовании малогабаритных комбикормовых агрегатов
Количество электрической энергии, потребленное из сети технологическим
агрегатом МКА за некоторое время t независимо от его назначения и конструкции
может быть описано уравнением [55]:
, (2.1)
где Р1 – мощность, потребляемая из сети силовым приводным электрооборудованием
технологического агрегата, Вт.
При анализе литературных источников установлено, что мощность, потребляемая из
сети технологическим агрегатом МКА происходит в соответствии с приведенной на
рис 2.1 схемой. И может быть описана потерями мощности на преобразование
электрической энергии в механическую
Рис. 2.1. Схема преобразования и использования электрической энергии в ТА МКА.
и основными нагрузочными потерями, которые в общем случае могут быть описаны
потерями в передающем устройстве и мощностью, расходуемой на рабочий процесс в
технологическом агрегате. Следовательно, уравнение баланса потерь мощностей в
силовом приводном электродвигателе ТА МКА имеет вид:
, (2.2)
где ?Рд – потери мощности при преобразовании электрической энергии в
механическую энергию, Вт;
?Рп – потери мощности в передаче электродвигатель – технологический агрегат,
Вт;
?Ра – потери мощности, на рабочий процесс в технологическом агрегате, Вт.
Рассмотрим более детально процессы преобразования и использования электрической
энергии в силовом приводном электрооборудовании МКА.
2.1.1. Теоретический анализ преобразования электрической энергии
Потери мощности в приводном электродвигателе определяют эффективность
преобразования электрической энергии в механическую, что характеризуется
коэффициентом полезного действия двигателя. Из анализа литературных источников
следует, что практически все рабочие машины МКА приводятся асинхронными
электродвигателями с короткозамкнутым ротором, КПД которых может быть
представлен как [143, 23]:
, (2.3)
где зд – КПД асинхронного двигателя;
зст – КПД статора;
зр – КПД ротора;
змех– механический КПД.
КПД статора определяется по уравнению [143]:
, (2.4)
где Ра – электромагнитная мощность, передаваемая от статора к ротору, Вт;
ДР1 – потери в статоре двигателя, Вт;
КПД ротора [143]:
, (2.5)
где s – скольжение.
Механический КПД [143]:
, (2.6)
где Ра_ном– электромагнитная мощность, передаваемая от статора к ротору в
режиме
работы с номинальной загрузкой, Вт;
а – отношение сопротивлений частей обмоток, проходящих в стали и в
воздухе, определяемое из паспортных данных, Вт;
kf – коэффициент, учитывающий отклонение частоты сети.
Выразив скольжение через его номинальное значение и электромагнитную мощность
[143] и подставляя (2.4 – 2.6) в (2.3) выполнив преобразования получаем
выражение для КПД асинхронного двигателя:
, (2.7)
где ku – коэффициент, учитывающий отклонение величины напряжения сети;
Потери в статоре асинхронного двигателя состоят из потерь непосредственно в
обмотках статора (потери в меди), потерь в стали статора и добавочных потерь.
Потери в меди могут быть определены исходя из значения сопротивления обмоток
статора и значения тока, потери в стали могут быть приняты постоянными и
равными номинальным потерям в стали, а добавочные потери – 0,005 номинальной
мощности двигателя [143]. Тогда потери в статоре:
, (2.8)
где I1ном–номинальный ток приводного двигателя, А;
кз – коэффициент загрузки двигателя, определяемый как отношение мощности на
валу двигателя при текущем режиме работы к номинальной мощности;
r1 – сопротивление обмоток статора, определяемое по паспортным данным, Ом;
Рном–номинальная мощность двигателя, Вт;
ДРс_ном–номинальные потери в стали статора, определяемые из каталожных
данных двигателя [143], Вт.
Электромагнитная мощность, передаваемая от статора к ротору может быть
определена по уравнению [23, 143]:
, (2.9)
где Р1ном–мощность, потребляемая двигателем из сети при работе с номинальной
загрузкой, Вт.
Проанализируем изменение эффективности преобразования электрической энергии
силовым приводным электродвигателем ТА МКА при различных режимах работы рабочей
машины на примере измельчающего агрегата (поскольку затраты энергии на данную
технологическую операцию являются доминирующими в МКА). Из анализа литературных
данных следует, что в технологически допустимом диапазоне изменения загрузки
дробильной камеры измельчающих агрегатов ударного действия частота вращения
ротора приводного двигателя отличается от номинальной незначительно [31, 32,
34, 142, 162], следовательно, можно принять допущение о том, что данном
диапазоне скольжение может быть принято равным номинальному. Пусть кq –
коэффициент загрузки дробилки, определяемый как отношение текущей загрузки к
паспортной. Построим зависимость КПД приводного двигателя измельчающего
агрегата базовой МКА от загрузки дробилки в технологически допустимых
диапазонах ее изменения основываясь на паспортных данных двигателя
(АИР160S2У3), а также допущениях о том что в процессе работы изменение загрузки
не
- Київ+380960830922