Введение к работе
Актуальность теш диссертации. Обработка и переработка различных видов сельскохозяйственной продукции, в том число и молока, является вачсной народнохозяйственной задачей, решение которой сопряжено со значительными затратами материальных и энергетических ресурсов. Учитывая то, что молоко относится к скоропортящейся продукции, а также то, что перерабатывающие заводи и хозяйства-поставщики территориально разобщены, последние, с целью сохранения товарного качества сзеяевыдоенного молока, винуждены производить его первичную или полную обработку своими силами. Для этого прифермские молочные комплексов КРС оснащаются поточными охладительно-пастеризационными линиями, которые обладая достаточно высокой производительностью допускают сбои в работе, нанося ущерб хозяйствам. Причиной тому является низкая надежность и долговечность отдельных их агрегатов, и в первую очередь, центробежных сепараторов-очистителей. Наибольшее влияние на ра-ботопрнгодность и простои сепараторов оказывает их привод, выполненный на базе структурной схеш, содержащей повышающий редуктор, пусковую фрикционную муфту, асинхронный двигатель промышленной частоты. Наличие промежуточных передаточних звеньев в схеме привода сепаратора, и особенно повьшающего редуктора, обусловливает необходимость установки приводных двигателей завышенной мощности. Напряженный динамичный режим работы всех звеньев привода этих высокоскоростных машин, вызывает интенсивный износ пусковой муфты, червячного редуктора, снижая тем самым, качество очистки, нормализации, разделения молока, уровень безопасного обслуживания сепараторов и увеличивает удельный расход электроэнергии. Замена и ремонт изношенных деталей привода
- 4 -ведут к простого технолсгичесой линии, увеличивают проиэводст-венние затраты, а заодно и себестоимость продукции. Кроме того, приводной двигатель, мощность которого выбирается по условиям допустимого нагрева,за время пуска,оказывается недогруженным в номинальном режиме работы сепаратора, а следоїательно, характеризуется низкими энергетическими показателями (к.п.д., Cost , коэффициент загрузки), нерационально расходуя электроэнергию.
Одним из путей устранения отмеченных недостатков может быть применение электродвигателей повышенной частоты при питании их от полупроводниковых преобразователей. Причем, если учесть, что процессы пуска и тормопения для сепараторов с периодической ручной выгрузкой осадка являются неотъемлемой частью их производственного цикла, а также то, что момент инерции барабана в десятки рас больше момента инерции ротора двигателя, то становится оче-' видным определяющее влияние указанных режимов на выбор мощности и структурных схем привода и его источника питания.
Цель и задачи исследований. Целью работы является разработка и исследование конструктивных методов повышения технического уровня электропривода центробежных молочных сепараторов.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
провести анализ электроприводов сепараторов и режимов их работы и обосновать технические требования к электроприводу повышенной частоты, обеспечивающего более высокие энергетические и эксплуатационные показатели по сравнению с базовым;
разработать и исследовать автоматизированный электропривод повышенной частоты и методики его расчета с целью оптимизации его параметров;
провести анализ источников питания электропривода повышенной частоты сепараторов ,и обосновать структурную схему пре-
-5-.
образоватоля частоти, содержащего устройство суммирования мощностей инверторов
разработать устройство суммирования мо:.цносгеґ( транзисторних инверторов, методики его расчета и исследовать форму кривой выходного напряжения с целыа оптшшзацли параметров сумматора;
техннко-экономическая оценка автоматизированного электропривода повышенной частоты мелочного сепаратора средней производительности.
Объект исследований. Объектом исследований явился автоматизированный электропривод повышенной частоты и сумматор мощностей источника питания молочного сепаратора средней производительности, которым комплектуются охладительно-пастеризационные линии, предназначенные для первичной обработки молока на фермах КРС.
Метопы исследовании. При выполнении работы применялись аналитические методы исследований, основанные на теории электрических и магнитных цепей электрических машин, электропривода, полупроводниковой преобразовательной техники, методы математического моделирования. Проведена серия экспериментальных исследований макетных образцов привода на базе СКВ ПО "У1СРЭЛЕКТР01.1ЛШ" завода ХЭЛЗ по специально разработанным программам, а также опытной установки в условия:; производства.
Научная новизна. Разработана конструкция автоматизированного электропривода повышенной частоты, содержащего пусковой двигатель с ферромагнитным ротором и рабочий - с короткозанкнутым ротором, а такие конструкция сумматора мощностей инверторов, новизна которых заідищена авторскими свидетельствами на изобретение.
Разработаны методики расчета элементов указанного электропривода и суїл.штора мощностей инверторов в функции их конструктивных параметров, положенных з основу алгоритмов и програм.! катин-
_ 6 -
ного проектирования. Определен оптимальный феяим переключения двигателей в процессе пуска сепаратора, а также соотношение параметре!) пускового, и рабочего двигателей. Иссгздозан гармонический состав выходного напряжения сумматора мощ, гостей при параллельной работе двух к четырех инверторов. Исследовано влияние конструктивного исполнения массивного ротора пускового двигателя на его энергетические и механические.характеристики. Разработаны алгоритм и программа для определения мощности,пусковых потерь, температуры перегрева пускового двигателя, времени переходных процессов в приводе, изменения тока фазы рабочего двигателя в функции скольпекия, которые могут быть использованы и при проектировании,и при эксплуатации системы сепаратор-привод-исті-чник питания.
Практическая ценность. Разработана конструкция асинхронно-" го привода повышенной частоты,. сочетающего достоинства асинхронных двигателей с массивным и короткозаикнутым ротором. Разработана система управления приводом, обеспечивающая автоматизацию режима запуска и торможения приводом. Предложен способ создания тишряда транзисторных преобразователей для питания электропривода сепараторов различной производительности. Предложен способ улучшения формы кривой выходного напряжения источника питания. Разработана методика инженерного расчета элементов привода и сумматора мощностей. ..;
Реализация результатов исследований. По результатам исследований, используя базу сепаратора-очистителя ОЫ-1, разработан экспериментальный образец автоматизированного электропривода повышенной частоты при питании.его от транзисторного преобразователя, который прошел проиэводственнуо проверку в составе пас-.теризационно-охладительной .линии,как очиститель молока, в колхо-г
- 7 -зе "Дружба" Прилукского района Черниговской области и в качестве сепаратора-сливкоотделителя - в колхозе "Энгельса" Волчанс-кого района Харьковской области.
Методики инз знерного расчета и конструирования элементов привода и сумматора мощностей приняты по договору )? 319 НИИ ГО Харьковского электромеханического завода для использования при разработке электроприводов.источников тока повышенной частоты. Внедрение опытно-конструкторских разработок подтверздено актами.
Апробация работы. Основные положения и результати диссертационной работы докладывались и обсуждались на областной научно-практической конференции "Вотросы теории, разработки и исследования вентильных преобразователей" г.Харьков, (1980г.), первой, межвузовской научной конференции "Ыногоскоростной и электро-низированный электропривод в сельском хогяйстве", г.Зерноград, АЧИМСХ, (1990г.), Всесоюзной научно-технической конференции "Проблеми электрификации, автоматизации и теплоснабжения сельскохозяйственного производства" г.Смоленск, (1985г.), городских научно-практических конференциях "Задачи молодых ученых и специалистов сельского хозяйства в решении актуальних проблем сельскохозяйственного производства" г.Харьков (1981,1982г.г.), научно-методических конференциях ХИМЭСХ (І978-І992г.г.), Белорусского института сельского хозяйства, (1982г.), Латвийской ордена Трудового Красного знамени сельскохозяйственной академии, (1988г.), Азово-Черноыорского института механизации сельского хозяйства, г.Зерноград (1991г.), а также в НИИ ГО ХЭМЗ, г.Харьков, (1985г.) и Производственно-эксплуатационном объединении "Агропромзнерго" г.Харьков (1992г.). .
Публикации. По. матеріалам диссертации опубликовано 18 научных статей, получено 5 авторских свидетельств на изобретение.
Структура и объем дне, ертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованных источников (151 наименование, из них 6 на иностранных лоыках)и приложения. Основной текст изложен на 144 страницах машинописного текста, содержит 1$ таблиц и 52 рисунков.
Основные положения представляемые к защиуе;
конструктивные методы повышения технического уровня суие-ствувдего злектропрівода молочных центробежных сепараторов;
результаты аналитических исследований автоматизированного электропривода повышенной частоты и сумматора мощностей инверторов его источника питания;
методику определения параметров и алгоритмы проектирования электропривода повышенной частоты содержащего пусковой двигатель с ферромагнитным ротором и рабочий - с короткозачкнутым ротором;
-методику определения параметров и алгоритм проектирования сумматора мощностей инверторов транзисторного преобразователя частоты;
- практические предложения по применении автоматизирован
ного электропривода повышенной частоты и сумматора мощностей
транзисторных инверторов преобразователя частоты для молочного
сепаратора средней производительности, работающего в условиях
сельскохозяйственного производства.
