Електрифікація та автоматизація технологічних процесів молочного цеху СВК "Україна" Полтавського району

Работа из раздела: «Физика и энергетика»

/

ЕЛЕКТРИФІКАЦІЯ ТА АВТОМАТИЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ МОЛОЧНОГО ЦЕХУ СВК „УКРАЇНА” ПОЛТАВСЬКОГО РАЙОНУ

Зміст

• Вступ
• 1. Технологічна частина
• 1.1 Загальна характеристика молочного комплексу
• 1.2 Опис технологічних процесів виробництва та обробки молока
• 1.3 Аналіз стану електрифікації та існуючих систем автоматизації технологічних процесів виробництва та обробки молока
• 1.4 Висновки та постановка задач дипломного проектування
• 2. Дослідницька частина
• 2.1 Дослідження електричної мережі молочного блоку
• 2.1.1 Аналіз якості електроенергії в розподільчій електромережі та вплив її якості на роботу електроспоживачів
• 2.1.2 Задачі регулювання напруги в електромережі та технічні засоби для цього
• 2.1.3 Дослідження режимів роботи трансформаторів
• 2.1.4 Розрахунок параметрів вольтододаткових трансформаторів
• 2.1.5 Дослідження режимів при різних схемах з'єднання вольтододаткових трансформаторів
• 3. Розрахунково-конструкторська частина
• 3.1 Розрахунок електричних навантажень, вибір джерела живлення та розрахунок електричних мереж
• 3.1.1 Розрахунок електричних навантажень
• 3.1.2 Розрахунок навантажень в молочному комплексі та вибір джерела живлення
• 3.1.3 Розрахунок зовнішніх електричних мереж
• 3.1.4 Розрахунок та вибір конденсаторних батарей для компенсації реактивної потужності
• 3.2 Розрахунок потужності та вибір основних елементів перетворювача
• 3.2.1 Вибір тиристорного перетворювача для якірного кола
• 3.2.2 Розрахунок системи фазо-імпульсного керування
• 3.2.3 Розрахунок параметрів об'єкту регулювання
• 3.2.4 Вибір інформаційних засобів
• 3.3 Розрахунок параметрів регуляторів системирегулювання
• 4. Охорона праці
• 4.1 Характеристика і стан охорони праці у господарстві
• 4.2 Стан небезпеки і шкідливості виробництва
• 4.3 Стан виробничих приміщень
• 4.4 Виробнича санітарія
• 4.5 Засоби захисту працюючих від небезпечних і шкідливих виробничих факторів
• 4.6 Електробезпека об'єкту проектування
• 4.7 Пожежна безпека
• 5. Надійність системи
• 5.1 Загальна частина
• 5.2 Види відмов насосів у технологічних установках
• 5.3 Оцінка надійності електродвигуна
• 5.4 Оцінка надійності схеми керування
• 5.5 Заходи для підвищення надійності системи
• 6. Розрахунок економічної ефективності модернізації холодильної установки
• 6.1 Визначення витрат на модернізацію холодильної установки
• 6.1.1 Визначення витрат на придбання комплектуючих
• 6.1.2 Розрахунок заробітної плати з нарахуваннями
• 6.1.3 Визначення загальної суми витрат на модернізацію
• 6.2 Розрахунок річного фонду часу роботи установки та річної експлуатаційної продуктивності
• 6.3 Визначення поточних витрат у процесі експлуатації системи
• 6.3.1 Розрахунок заробітної плати з нарахуваннями
• 6.3.2 Визначення витрат на технічне обслуговування та ремонт
• 6.3.3 Визначення витрат на електроенергію
• 6.3.4 Розрахунок загальної суми річних витрат
• 6.3.5 Розрахунок вартості машино-години роботи холодильної установки
• 6.3.6 Розрахунок вартості технологічної операції для одиниці продукції
• 6.4 Визначення економічного ефекту від проведення модернізації
• 7. Загальні висновки
• Література

Вступ

Підвищення продуктивності молочного цеху залежить від ефективності роботи технологічного обладнання та забезпечення якості напруги в електричних мережах комплексу.

Теплохолодильні установки в молочному виробництві належать до числа тих агрегатів, ефективність роботи яких, в значній мірі визначається вдосконаленістю роботи електропривода.

Аналіз системи керування електроприводом теплохолодильної установки [1] показав, що існуючі системи автоматизованого електропривода не в повній мірі враховують всі вимоги експлуатаційного персоналу і мають обмежене використання:

- не в повній мірі забезпечується регулювання швидкості;

- не забезпечується економія електроенергії;

- впливає дорожнеча електрообладнання та його матеріаломісткість.

Дане виробництво потребує використання таких автоматизованих систем керування, які повинні не тільки задовольняти певним показникам, але й бути оптимальними по відношенню до критерію, який характеризує ефективність виробництва в цілому. В зв'язку з цим питання реалізації ефективної системи автоматизованого керування процесом охолодження молока є актуальним.

Одним із засобів підвищення ефективності роботи теплохолодильної установки є застосування системи керування на базі тиристорного перетворювача напруги. Властивості ТПН дозволяють підняти рівень таких показників, як економічність, надійність установки. Належить підкреслити, що досягнута при використанні тиристорного привода економія електроенергії віддзеркалює загальну тенденцію скорочення енергетичних затрат в умовах обмеженості енергетичних ресурсів.

молочний цех електрична мережа

У відповідністю з поставленою метою, у ході виконання дипломного проекту виконана така робота:

- досліджена електрична мережа молочного комплексу та розроблені заходи по розширенню меж регулювання напруги;

- розраховані електричні навантаження, обгрунтовані та вибрані джерела живлення;

- модернізована система автоматичного керування тепло-холодильною установкою;

- розраховано економічну ефективність розробки;

- розраховано надійність елементів системи автоматичного керування;

- розроблені заходи з охорони праці.

1. Технологічна частина

1.1 Загальна характеристика молочного комплексу

Сільськогосподарський виробничий кооператив ”Україна” (далі СВК) знаходиться у центральній частині Полтавської області, в 8 км на південь від міста Полтави. Через землі СВК проходить автотраса Полтава - Кременчук. Згідно з [1], господарство розташоване по вітру у ІІ районі - швидкість вітру 18 м/с, по ожеледиці в ІІІ районі - товщина намерзання - 10 мм, по кількості опадів в ІV районі - 400 ч 600 мм опадів на рік.

СВК є тваринницьким господарством із рослинницьким нахилом по зерну та буряку.

Загальна земельна площа СВК на 1.01.2003 року складає 4144 га, у тому числі сільськогосподарських угідь - 3818 га, з них ріллі - 3640 га.

СВК належить до числа великих господарств району і має таку виробничу структуру: мехзагони - 3, птахоферма - 1, свиноферма - 1, ферма ВРХ - 3, молочний комплекс - 1, овочева бригада - 1, автопарк - 1, пасіка - 1.

В СВК заготовляються такі корми: сіно, коренебульбоплоди, солому. Основна частина кормів готується самостійно з подальшим переробленням у кормоцеху.

Генеральний план молочного комплексу наведено на рис.1 та листі 1 графічної частини проекту.

Територія комплексу ділиться на чотири зони:

1) виробничу, до складу якої входять тваринницькі приміщення та вигульні площадки;

2) споруди та приміщення для зберігання кормів;

3) допоміжні будівлі та споруди;

4) споруди для зберігання гною. Комплекс має забудову в вигляді павільйону з двома широкогабаритними корівниками на 400 голів кожний, що з'єднані галереєю. В структурі стада 90% мають розрахункову продуктивність 4000 кг молока на рік. Телята утримуються на комплексі 10 - 20 днів від народження.

Проектом передбачена наступна технологія утримання тварин: система утримання стійло - пасовищна; спосіб утримання дійних, сухостійних корів та нетелей - груповий; глибокотільних та новотільних корів і телят в профілакторії - індивідуальний. Метод утримання усього поголів'я - безпідстилочний; в корівниках - на щілинній підлозі, в родильному відділенні - на суцільній. Роздача кормів здійснюється мобільними кормороздавачами КТУ-10, прибирання гною - за допомогою самостічної системи та фекальних насосів. Доїння проводиться в доїльному блоці на установці типу 'ялинка'. Новотільних корів в родильному відділенні доять в переносні відра.

Рис.1. Генеральний план молочного комплексу СВК Україна:

1 - доїльно-молочний блок (цех); 2 - ветсанпропускник; 3 - вигульні площадки; 4 - котельна, 5 - корівники на 400 голів, 6 - сінажні траншеї, 7 - кормоцех, 8 - родильне відділення; 9 - гноєсховище; 10 - стаціонар та ізолятор; 11 - сполучувальні галереї; 12 - площадка для відвантаження скота.

Для вигулу тварин є вигульні площадки. Водопостачання централізоване від насосної станції на території комплексу. Напування тварин здійснюється автонапувалками. Доїння корів відбувається при допомозі доїльних установок АДМ-8. Молоко з корівника транспортується в молочний блок (цех), звідки, після первинної обробки направляється на Полтавський молокозавод, а частина реалізується безпосередньо на ринках населенню.

Прибирання гною відбувається за допомогою транспортерів ТСН-3.0Б з подальшим відвантаженням у гноєсховище.

Для транспортування кормів використовуються транспортні засоби. Роздавання кормів здійснюється за допомогою кормороздавача КТУ - 10.

1.2 Опис технологічних процесів виробництва та обробки молока

Технологічна схема виробництва молока на комплексі наведена на рис.2 та листі 2 графічної частини проекту.

Рис.2. Технологічна схема виробництва молока на комплексі СВК.

Характерна для тваринництва різноманітність предметів праці з різними фізико - механічними властивостями обумовлює необхідність мати велику кількість різних типів машин та комплектів технологічного обладнання.

При поточній організації виробництва продукт, отриманий в результаті роботи попередньої машини, є вихідним матеріалом для наступної, і операції на всіх робочих місцях виконуються в проміжки часу, рівні або кратні ритму потоку (при умові неперервності руху матеріалу, що обробляється).

На комплексі застосовується прив'язне утримання тварин в приміщеннях на 400 голів. Молочне стадо знаходиться на прив'язано-випасному утриманні. На протязі зимового періоду тварини знаходяться в приміщеннях. Влітку тварини знаходяться на випасу, а на ніч і на доїння їх переміщають в корівники. Корм роздається у той час, коли тварини у корівнику відсутні.

Основними технологічними операціями виробництва молока є:

- Приготування кормів та їх роздача тваринам;

- Водопостачання комплексу та напування корів;

- Видалення гною з ферм комплексу;

- Створення певного клімату в молочному цеху;

- Доїння корів у молочному цеху;

- Первинна обробка молока у молочному цеху.

Приготування кормів. Комплекс забезпечується кормами власного приготування. Конструктивно - технологічна схема лінії для приготування кормів зображена на рис.3.

Згідно схеми, солома, розташована на площадці під навісом біля кормоцеху, подрібнюється на подрібнювачі 7 (ИГК-30А) та по трубі 6 надходить в кормоцех. Проходячи через циклони 5, солом'яна дерть кільцевим зрошувачем змочується водою або вапняковим молоком і потім завантажується до однієї з запарювальних камер 4 місткістю по 10 м³ кожна; після заповнення сюди подається пара. Обробка парою продовжується дві години, після чого солома витримується на протязі 6 - 8 годин без надходження пари. Запарена солома з камер подається на стрічковий змішуючий транспортер 8 для приготування кормової суміші.

Рис.3. Конструктивно-технологічна схема лінії для приготування кормів.

При іншому варіанті солому не запарюють, а тільки подрібнюють та змішують з силосом (для зволоження) на площадці під навісом, потім її завантажують на транспортер 8.

Водопостачання. На комплексі використовуються такі схеми водопостачання:

Рис.4. Схеми системи водопостачання комплексу.

а - з водонапірною баштою; б - з пневмогідроакумулятором (автоматичною водокачкою); 1 - водоструйна установка; 2 - водонапірна башта; 3 - водопровід; 4 - автонапувалки; 5 - пневмогідроакумулятор (повітряно-водяний котел); 6 - реле тиску, 7 - станція керування, 8 - завантажувальний електронасос.

В цих лініях енергосилова частина, пов'язана з отриманням та доставкою води, облаштована різними технічними засобами, включаючи локальні джерела води та насосні станції, а технологічна частина, яка забезпечує розподіл води та підвід її до кожної тварини, має однотипне обладнання, що включає напувалки та крани.

Видалення гною. На комплексі застосовується така схема поточної лінії видалення, обробки та зберігання гною:

Рис.5. Схема поточної лінії видалення, обробки та зберігання гною.

В цій поточній лінії використовується механічна система видалення гною. З корівників його транспортують безпосередньо до гноєсховища 3, розташованого поблизу корівників. Вигульні площадки також очищують бульдозером за допомогою спеціальних механізмів. Гній в родильному відділенні прибирають транспортерами ТСН з завантаженням його в причіпні тракторні вози ПТС-4М-785А, в телятнику-скреперними установками УС-15 з завантаженням в транспортні засоби транспортером ТСН. Переддоїльну та післядоїльну площадки доїльно-молочного блоку, а також скотопрогони очищують спеціальною технікою. Твердий гній при цьому обеззаражують в гноєсховищі біотермічним способом та зберігають 6 місяців.

Створення мікроклімату. Для забезпечення високої продуктивності тварин у молочному цеху та на комплексі підтримуються певні параметри мікроклімату: задані - температура, вологість, концентрація шкідливих речовин у повітрі. В корівниках для цього функціонує система забезпечення заданого мікроклімату.

Застосовується така система забезпечення мікроклімату:

Рис.6. Схема системи забезпечення мікроклімату.

1 - калорифер; 2 - приточний вентилятор; 3 - повітропровід; 4 - витяжна шахта; 5 - вікно.

Доїння корів та первинна обробка молока. У молочному цеху для цих операцій застосовується така біотехнологічна поточна лінія, яка зображена на рис.7 та листі 3 графічної частини проекту.

Рис.7. Структурна схема біотехнологічної поточної лінії доїння корів та первинної обробки молока.

1 - ділянка доїння; 2 - ділянка обліку та збору молока; 3 - ділянка транспортування та первинної обробки молока; 4 - ділянка зберігання та видачі; 5 - секція первинної оброки молока.

Рис.8. Технологічна схема обробки молока.

1-доїльні апарати; 2-молокозбиральний резервуар; 3-7-молочні насоси; 4-фільтр; 5-молокоприймальний бак; 6-зрівнювальний бак; 8-плистинчатий теплообмінник; 9-сепаратор-очисник; 10-молокозбиральний резервуар; 11-резервуари для зберігання молока; 12-насос для води; 13-теплохолодильна установка.

Рис.9. Технологічна схема теплохолодильної установки.

Ця поточна лінія складається з двох послідовно розташованих секцій: секції доїння з ділянками доїння, обліку та збору молока та секції первинної обробки, що включає ділянку транспортування, очищення, охолодження та ділянку зберігання та видачі молока. Між секціями розташовується проміжна ємність - молокозбірник, місткість якої визначається розрахунковим методом, виходячи з величини потоку молока. На даному комплексі для охолодження молока застосовується теплохолодильна установка. Технологічна схема теплохолодильної установки наведена на рис.9 та листі 5 графічної частини проекту.

Холодильна машина скомпонована із безсальникового компресора, конденсатора водяного охолодження, випарника, щита керування, трьох теплообмінників, фільтра - осушника, приладів автоматики і контролю.

Принцип роботи установки полягає в наступному:

холодильний хладогент стискається компресором до тиску нагнітання і через теплообмінники подається в конденсатор, де охолоджується і конденсується, віддаючи тепло проточній воді. Із конденсатора рідкий агент подається в регенеративний теплообмінник, потім в фільтр-осушник, в якому осушується і очищується від домішок. Через мембранний вентиль з електромагнітним приводом хладогент подається на терморегулюючий вентиль. Проходячи терморегулюючий вентиль, рідкий хладогент доводиться до відповідного тиску кипіння і температури і поступає до випарника. В випарнику хладогент кипить забираючи тепло і охолоджуючи хладоносій. Пари хладона із випарника через регенеративний теплообмінник відсмоктуються компресором. Далі цикл повторюється.

Холодна вода - холодоносій здійснює замкнутий цикл в системі охолодження молока.

Тепла вода на виході із конденсатора розділяється на два потоки. Частина поступає на теплообмінники для подальшого підігріву. Підігрівання води в теплообмінниках виконується за рахунок теплообміну з гарячими парами хладона.

Проточний теплообмінник через 10 - 15 хвилин після ввімкнення машини забезпечує нагрів води до температури 40 + 5°С.

Теплообмінник законвективного контуру за цикл роботи нагріває воду до температури 60 5°С.

Інша частина води після конденсатора з температурою 25 + 5°С може бути використана для напування тварин і інших технологічних потреб.

Специфічною особливістю даної поточної лінії доїння корів є наявність на її вході своєрідного резервуару молока - ємності, практично необмеженої місткості. В якості останньої можна умовно розглядати корівник з його поголів'ям дійного стада корів. З неї доїльні апарати, за допомогою повітряних насосів, відкачують масу молока, рівну разовому надою даного поголів'я. В кінці поточної лінії розташована додаткова (накопичувальна) ємність для тимчасового зберігання охолодженого молока до прибуття зовнішнього транспорту для транспортування молока на молокозавод.

1.3 Аналіз стану електрифікації та існуючих систем автоматизації технологічних процесів виробництва та обробки молока

Аналіз стану електрифікації процесів виробництва та обробки молока показав, що електропостачання СВК здійснюється по повітряній лінії 10 кВ довжиною 12 км від Щербанівської підстанції 110/10 кВ. Електропостачання в середині господарства здійснюється від трансформаторних підстанцій по низьковольтній мережі 0,38 кВ з допомогою повітряних ліній.

Молочний комплекс відноситься до групи споживачів електроенергії першої категорії.

Електротехнічна служба господарства нараховує 6 електриків на чолі з головним енергетиком. Показники (стосовно електрифікації) молочного комплексу СВК наведені у таблиці 1.

Таблиця 1.

Показники	Значення
Річне споживання електроенергії, КВт· год	105660
В тому числі на виробничі потреби, КВт· год	58890
Загальна кількість трансформаторних підстанцій, шт	1
Кількість і потужність електродвигунів, шт/ кВт	112/ 498
Кількість і потужність електроустаткування, шт/ кВт	5/ 400
Загальна довжина низьковольтних ліній, км	2

Основними споживачами електроенергії у процесі виробництва молока є механізми та обладнання, що забезпечують проведення технологічних процесів та операцій на фермах та комплексах. Сучасний тваринницький комплекс, за енергонасиченістю та кількістю електрифікованих механізмів та апаратів не має собі рівних у сільськогосподарському виробництві.

На даному комплексі якість електричної енергії недостатня. Погіршення якості електричної енергії приводить до порушення нормальної роботи електроприймачів. При цьому зміна різних показників по-різному впливає на роботу окремих видів приймачів.

Відхилення частоти живильного струму можуть впливати на роботу асинхронних двигунів. При збільшенні частоти струму трохи зменшуються сила струму в обмотках двигуна, максимальний момент і нагрів, а при зниженні частоти вони збільшуються. Однак зміни частоти в межах декількох відсотків від номінальної практично не порушують нормальної роботи електродвигунів, а також інших електроприймачів.

В сільських електричних мережах найбільш важливий показник якості напруги - її відхилення. Особливо чуттєві до зміни напруги освітлювальні установки.

При зниженні напруги на 10 % у ламп розжарення на 30 % падає світловий потік. При тривалому підвищенні напруги на 10 % термін служби ламп знижується в 4 рази, що призводить до швидкого їхнього перегоряння. При цьому також відбувається перевитрата електричної енергії. Термін служби люмінесцентних ламп при відхиленні напруги на ±10 % знижується на 20 %. Досить чуттєві до відхилення напруги ультрафіолетові й інфрачервоні джерела променистої енергії, використовувані у тваринництві.

Ультрафіолетові лампи не запалюються при зниженні напруги на 10 %. Потік променистої енергії цих ламп змінюється приблизно на 2 % на кожен відсоток зміни напруги. У результаті змінюється доза опромінення і не витримується необхідна температура при обігріві молодняку.

Зниження напруги збільшує тривалість роботи електронагрівальних установок, що порушує ритм потокового виробництва, а підвищення напруги веде до зниження терміну служби нагрівальних елементів.

Відхилення напруги дуже впливають на роботу асинхронних електродвигунів. Обертаючий момент двигуна пропорційний квадратові напруги на його зажимах.

При значному зменшенні напруги може відбутися 'перекидання' двигуна, тобто зупинка. У цьому випадку момент опору може виявитися більше максимального моменту обертання. При відхиленні напруги на 10 % від номінального знижується надійність включень магнітних пускачів.

Коливання напруги найбільше несприятливо впливають на роботу освітлювальних установок, викликаючи миготіння ламп, що дратує тварин і знижує продуктивність праці обслуговуючого персоналу.

Тому, в ході дипломного проектування доцільно розробити комплекс заходів по забезпеченню якості електроенергії на комплексі. Необхідно, також уточнити проаналізувати та дослідити електричні навантаження, розрахувати електричні мережі та витрати джерела живлення, а також вирішити питання компенсації реактивної потужності.

Аналіз стану автоматизації на комплексі показав, що автоматизованими процесами виробництва та обробки молока є такі процеси:

Охолодження молока. Автоматичне керування забезпечує роботу установки на протязі циклу охолодження молока, захист від аварійних режимів роботи, світлову сигналізацію і підтримання заданих параметрів стосовно температури холодної та гарячої води. Принципова електрична схема керування холодильною установкою наведена на рис.10 та листі 6 графічної частини проекту.

Рис.10. Схема електрична принципова керування холодильною установкою.

Режим ручного керування передбачений для налагодження, огляду машини та виявлення несправностей при аварійному відключенні установки.

Перед ввімкненням машини в роботу в режимі ручного керування перемикач SA1 повинен знаходитись в положенні Р, перемикачі SA2, SA3 повинні знаходитись в положенні А, вимикач QF2 повинен знаходитись в положенні 1.

Ввімкненням вимикача QF1 в положення 1 подається напруга у коло ручного керування, з'являється сигнал „Ручне керування' (лампа HL1). При ввімкненні перемикача SA2 в положення Р вмикається пускач КМ1 електродвигуна компресора і вентиль з електромагнітним приводом. Переведенням перемикача SA3 в положення Р вмикається пускач КМ2 двигуна насоса.

Для роботи машини в режимі автоматичного керування необхідно перемикачі SA2 i SA3 перевести в положення А. Напруга подається в коло автоматичного керування, запалюється сигнальна лампа HL2 - автоматичне керування.

При замкнених контактах датчика - реле температури SK2 вмикається пускач КМ2, який своїми контактами замикає коло ввімкнення пускача КМ1 і вентиля з електромагнітним приводом, а при замкнутих контактах датчика - реле температури SK1 вмикається пускач КМ1 і вентиль з електромагнітним приводом. При розімкненні контактів датчика - реле температури SK вимикається пускач КМ2, який своїми контактами подає команду на вимкнення пускача КМ1 і вентиля.

При спрацюванні датчика - реле тиску SP1 вмикається реле KV1, яке своїми контактами зупиняє машину, самоблокується і вмикає лампу аварійної сигналізації HL4.

При поверненні контактів датчика - реле тиску в вихідне положення машина не запускається.

При спрацюванні термореле захисту електродвигуна А1 останнє розриває коло керування насосом, машина вимикається аварійно, при цьому запалюється сигнальна лампа HL4. Компресор самоблокується.

При спрацюванні реле електротеплового захисту вимикається пускач КМ2, зупиняється машина і запалюється сигнальна лампа HL3 - несправно насос.

Для повторного ввімкнення машини необхідно вимикачем QF1 знеструмити її, усунути несправність і знову ввімкнути вимикачем QF1.

Вимикачі QF1, QF2 забезпечують автоматичне відключення машини при короткому замиканні в силових колах.

Запобіжник FU1 забезпечує вимкнення кіл керування при короткому замиканні.

Досвід експлуатації такої системи керування виявив резерви для підвищення ефективності роботи холодильної установки.

Пастеризація. Це теплова обробка молока в діапазоні температур 63.90С з метою його знезараження. Для цього на молочному комплексі застосовують пластинчасту автоматизовану пастеризаційно-охолоджувальну установку.

Робота пластинчатої автоматизованої пастеризаційно-охолоджувальної установки здійснюється так. Сире молоко з танка подається насосом до проміжного баку. Рівень молока у баку підтримується поплавковим пристроєм. З баку молоко насосом подається через стабілізатор 11 потоку у секцію регенерації пластинчатого апарату, де підігрівається. Потім молоко йде у змінно працюючі молокоочищувачі 17. Очищене молоко під напором надходить до секції пастеризації пластинчатого апарату, у якій нагрівається гарячою водою до температури 76±2С, потім потрапляє у трубчатий витримувач 5, а потім - у секцію 14 регенерації. При тем-пературі пастеризації нижче заданої молоко автоматично клапаном повертається в бак 10 для повторної теплової обробки. При заданій температурі пастеризації молоко із витримувача 5 послідовно проходить секції 15 і 16 водяного та росольного охолодження пластинчатого апарату, охолоджуючись до температури 4±2С. Вода для секції пасте-ризації підігрівається в інжекторі 4 та подається водяним насосом 2.

Рис.11. Автоматизована пастеризаційно-охолоджувальна установка.

1 - теплообмінний апарат; 2 - насос для гарячої води; 3 - бойлер; 4 - інжектор; 5 - трубчатий витримувач; 6 - щит керування; 7 - клапан автоматичного повернення недопастеризованого молока; 8 - танк; 9 - насос для молока; 10 - проміжний бак; 11 - стабілізатор потоку; 12 - насос; 13 - секція пастеризації; 14 - секція регенерації; 15 - секція водяного охолодження; 16 - секція росольного охолодження; 17 - молокоочищувачі.

Водопостачання. Застосування автоматизації дозволяє знизити затрати праці на напування тварин та підвищити надійність водопостачання.

Для приводу насосів застосовують електродвигуни серій АО, АО2, АО2СХ та 4А, які з'єднують з робочими органами безпосередньо або через муфту.

Погружні насоси приводять в дію спеціальними погружними асинхронними трифазними двигунами типу МАП, ПЭДВ, АПД. Ці двигуни розраховані на роботу у воді. При зниженні рівня води у свердловині нижче електродвигуна вони перегріваються і виходять з ладу.

Конкретна марка електродвигуна водяних насосів залежить від виду водонапірної башти.

Для керування роботою водонапірних башт в автоматичному режимі використовують станції керування типу ПЭТ.

Більш досконале керування роботою погружних насосів здійснюється станціями типу ШЭТ, ланцюги керування яких виконані на логічних елементах серії 'Логіка-Т'.

Для керування роботою насосів з використанням безбаштових водокачок застосовують реле тиску або безконтактні системи керування на базі електронного вимикача БВК-24.

Якщо вода у ємності відсутня, контакти реле тиску замкнені і струм проходить через котушку магнітного пускача, який керує роботою електродвигуна. Вода нагнітається всередину ємності і тиск у ній підвищується. При досягненні необхідного тиску, контакти реле тиску розмикаються і відключають двигун.

Приготування та роздача кормів. Корми готують у кормоцеху, використовуючи для цього спеціальні машини та агрегати. Електродвигуни й машини з'єднують між собою електромеханічними передачами, муфтами та редукторами. Кормоприготувальні машини відрізняються значною споживаною потужністю і широким діапазоном швидкостей. Необхідний діапазон швидкостей робочих органів забезпечується механічними варіаторами та двигун-редукторами.

Миючі та змішуючі машини мають низькі частоти обертання робочих органів, середній коефіцієнт завантаження 0,6.0,8, тривалий режим роботи електродвигунів. Електропривод цих машин потребує регулювання швидкості обертання в широкому діапазоні.

Завантаження електродвигунів залежить від інтенсивності та рівномірності подачі машини до машин корму, що готується. При ручній подачі можливі випадки заклинювання машини. При механічній подачі і завантаженні машини можна досягти необхідної інтенсивності та рівномірності. В машинах з ріжучими робочими органами потрібну потужність у процесі роботи необхідно також регулювати.

Кормоприготувальні машини об'єднані в технологічні лінії. Привід машин і транспортерів здійснюється електродвигунами механізмів сінажної башти. Напруга на пульт подається рубильником QF1. Для захисту електродвигунів застосовують автомати QF2 … QF6. Електрична схема керування цієї поточної лінії відрізняється тим, що двигун завантажувача, який має більшу потужність та номінальну напругу 660/380 В, пускається шляхом автоматичного переключення із зірки на трикутник. Після натиснення кнопки SB4 вмикається магнітний пускач КМ1 і двигун розганяється на зірці. Одночасно подається напруга на реле часу КТ1, витримка якого відповідає часу пуску двигуна за схемою зірки. По закінченні цього часу, реле часу КТ1 зніме напругу з котушки магнітного пускача КМ1 і обмотки двигуна магнітним пускачем КМ2 перемикнуться на трикутник. Двигун готовий до прийому навантаження.

Далі за завантажувачем кнопкою SB6 та магнітним пускачем КМ4 вмикається двигун транспортера живильника. Під час завантаження башти перемикач SA1 переводять у положення 1 (завантаження). Автоматом QF6 та перемикачем SA1 вимикаються двигуни розкидувача маси та двигун розкидуючого диска. Частоту обертання цього диска необхідно регулювати, щоб незалежно від рівня маси у башті вона розподілялася рівномірно. Зі збільшенням частоти обертання диску маса відкидається далі від центру.

Рис.12. Схема керування механізмами сінажної башти БС-9,15:

а - силові ланцюги; б - ланцюги керування.

У приводі застосований двигун постійного струму з незалежним збудженням потужністю 0,7 кВт. Частота обертання регулюється зміною напруги на якорі. Напруга регулюється автотрансформатором TV і випрямляється містком вентилів VD1. VD4. Через випрямляч VD5. VD8 живиться обмотка збудження електродвигуна.

Електродвигун М8 потужністю 50 Вт обертає через редуктор з постійною частотою 4,8 хв^-1 похилий спрямовувач маси.

Коли перемикач SA1 знаходиться в положенні II, кнопками можна вмикати електродвигуни машин, що працюють при вивантаженні і подачі корму тваринам в необхідній послідовності: кнопкою SB8 - кормороздавач у корівнику, кнопкою SB10 - транспортер, що подає корм із приямка башти у приміщення, кнопкою SB12 - стрічковий транспортер, що направляє масу у приямок, кнопкою SB14 - баштовий розвантажувач. Коли двигун розвантажувача набере оберти, розвантажувач опускається на масу, що вивантажується за допомогою лебідки при натиснутій кнопці SB17. Як тільки натяг троса ослабне, розвантажувач опускається і кінцевий вимикач SL1 розірве ланцюг котушки КМ6. Надалі двигун лебідки на опускання в міру вивантаження може включатися автоматично, якщо перемикач SA2 поставити в положення II.

Мікроперемикач SR1 замикається короткочасно механізмом повороту розвантажувача один раз за кожен оберт. У цей час вмикаються котушки реле часу КТ2 і проміжного реле КV1, що своїми контактами замикають ланцюг магнітного пускача КМ6 двигуна лебідки на час, достатній для опускання розвантажувача на необхідний рівень.

Корма роздають стаціонарними і мобільними електрифікованими роздавачами. З машин безперервного транспорту найбільш поширені установки з гнучким тяговим органом, стрічкою, ланцюгом, тросом. Номінальна потужність двигуна таких установок визначається, як правило, умовами пуску. Для забезпечення надійності пуску, момент збільшують: для стрічкових транспортерів у 1,4; для скребкових - у 1,8; для гвинтових у 1,1 рази. Електродвигунами транспортерів керують за допомогою найпростіших схем. Разом з тим необхідне реверсування, регулювання частоти обертання, електричне гальмування.

Електропривод на мобільних роздавачах застосовують обмежено через технічні труднощі пов'язані, з постачанням двигунів електроенергією, що надходить з електричної мережі або від автономного джерела. Звичайно, електричний струм підводять гнучким кабелем або за допомогою тролів. Це різко обмежує радіус дії таких машин. На фермах комплексу застосовують мобільний електричний роздавач - змішувач РС-5А для рідких і кашоподібних кормів. Привід робочих органів і переміщення здійснюється від електродвигуна потужністю 3 кВт. Кабель для підведення напруги прокладений у жолобі під стелею.

Рис.13. Схема керування мобільним роздавачем.

При включенні рубильника QF1 (рис.13) загоряється сигнальна лампа HL. Для подачі звукового сигналу, кнопкою SB1 подається живлення на дзвоник НА. Рух 'Уперед' здійснюється натисканням на кнопку SВ3, рух 'Назад' - натисканням на кнопку SB4. Для поліпшення електробезпечності та автоматичного відключення живлення електродвигуна при замиканні фази на корпус передбачене включення в кожну фазу однакових конденсаторів С1. С3 ємністю по 4 мкф із послідовним включенням діодного моста VD1. VD4. У нормальних умовах експлуатації напруга між спільною точкою, з'єднаних зіркою ємностей, і заземленим нульовим провідником буде близькою до 0 і реле КА1 буде знеструмлене. При виникненні аварійної ситуації порушується симетрія напруг і обмотка реле КА1 одержить живлення, що приведе до розмикання контакту КА1: 1 і зупинки електродвигуна. Для розряду конденсаторів після відключення, служать резистори R1. R3 по 30 кОм.

Забезпечення мікроклімату. Для забезпечення нормального мікроклімату на комплексі застосовують вентиляційні установки дискретної та неперервної дії. Установки дискретної дії включають і відключають вручну або за допомогою датчиків, регуляторів, залежно від параметрів повітряного середовища приміщення. Установки неперервної дії змінюють свою продуктивність залежно від параметрів мікроклімату, а також за допомогою задвижки або зміною частоти обертання вентилятора.

Частоту обертання асинхронних короткозамкнених двигунів у таких установках з вентиляторами типу ВО регулюють ступенево, змінюючи число пар полюсів. Експлуатаційний персонал вважає, що необхідно змінювати частоту обертання двигунів витяжних вентиляторів в системі регулювання мікроклімату приміщень у межах 5: 1.100: 1.

На комплексі також застосовується автоматизована система регулювання клімату (рис.14).

Зимою за допомогою системи необхідна температура в приміщенні підтримується за рахунок автоматичної одночасної зміни частоти обертання витяжних та нагнітальних вентиляторів. Крім того, турбозволожувач в сполученні з електромагнітним клапаном СВМ-25 дозволяє регулювати відносну вологість повітря в приміщенні. Система дозволяє регулювати температуру повітря шляхом зміни теплопродуктивності калориферів за допомогою регулюючого клапану ПР-1М з моторним виконавчим механізмом.

Рис.14. Система автоматичного регулювання клімату та елементи вентиляційно-опалювально-зволожувальної системи.

а - схема АСР: 1 - станція керування; 2 - панель диспетчера; 3 - вимикачі автоматичні; 4 - вентилятори витяжні; 5 - датчик візуального контролю температури повітря; 6 - датчики контролю відносної вологості повітря; 7 - датчик контролю температури повітря; 8 - датчик аварійної температури повітря; 9 - тваринницьке приміщення; 10 - вентилятор нагнітаючий; 11 - бак водяний; 12 - клапан СВМ-25 електромагнітний; 13 - зволожувач; 14 - калорифер; 15 - датчик ТУДЭ-2 контролю калорифера від замерзання; 16 - клапан ПР-1М; б - схема зволожувача: 1 - електродвигун; 2 - хрестовина; 3 - обєчайки; 4 - вентиль регульовочний; 5 - вентиль електромагнітний; 6 - бак водяний; в - схема установки ПВУ-4: 1 - відображувач шарнірний; 2 - кожух циліндричний; 3 - козирок-відображувач; 4 - заслонки поворотні напівциліндричні; 5 - кільцевий приточний канал; 6 - циліндр внутрішній; 7 - крильчатка вентилятора; 8 - нагрівальні елементи ТЭН-26 і ТЭН-27.

Витяжна частина обладнана спеціальними низьконапірними осьовими електровентиляторами серії ВО, подача яких регулюється в широких межах шляхом зміни напруги, що підводиться до їхніх електродвигунів. Робоче колесо електровентилятора насаджене на вал двигуна і знаходиться по потоці повітря поперед нього. Вентилятор дозволяє подавати великі об'єми повітря при низькому тиску.

Система автоматичного керування забезпечує: ступінчате регулювання частоти обертання двигунів вентилятора та зволожувача, автоматичний перехід на низьку або високу при зниженні або збільшенні температури в приміщенні в межах від 278 до 308 К, автоматичний вибір числа працюючих вентиляторів або їхнє повне відключення при аварійному зниженні температури, можливість ручного керування осьовими вентиляторами, захист двигунів від перевантажень і коротких замикань.

Сепарація молока. Електродвигуни вакуумних установок працюють аналогічно, як і в холодильних машинах та різних сепараторах. Режим роботи цих установок довготривалий, з рівномірним навантаженням. Для полегшення умов пуску сепараторів використовують доцентрову муфту ковзання, яка дозволяє електродвигуну спочатку набрати частоту обертання майже в холосту, за невеликий час, а потім прийняти навантаження з подоланням моменту пуску та моменту опору сепаратора при пуску за рахунок максимального перевантажувального моменту двигуна.

Видалення гною. Електропривод гноєприбиральних транспор-терів працює в найбільш важких умовах: підвищений зміст шкідливих газів, вологість, пуск при повному завантаженні. Тому застосовуються двигуни серії 4А сільськогосподарського призначення з вбудованими терморезисторами. Ці двигуни мають спеціальну пропитку обмоток і фарбування, менше піддані корозії. Для забезпечення безперебійної роботи електропривода передбачена захисна апаратура, що забезпечує своєчасне відключення двигуна у випадку його перевантаження, несправності робочої машини або редуктора.

Електромагнітні пускачі, реле, контактори й інші апарати змонтовані у закритих пультах, шафах, корпусах; кнопки керування - у герметичних хімічно стійких оболонках.

На поширені комплексі застосовуються транспортери кругового руху типу ТСН, схема керування якими представляє складається з двох магнітних пускачів з блокуванням. Це забезпечує початковий пуск похилого транспортера, і зворотно-поступального руху (рис.15). Схема керування усуває ривки та удари при переключенні створенням паузи тривалістю 5.10 с.

При замиканні рубильника QF, на реле KV4 і KV2 через розмикаючі з самоповерненням контакти, КК1: 1 і КК2: 1 подається напруга. Реле KVl і KV2 перемикають свої контакти у ланцюзі котушок магнітних пускачів КМ1 'Уперед' і КМ2 'Назад', у результаті чого замикаючі контакти будуть замкнені, а розмикаючі - розімкнені. Після натискання кнопки SB2 'Пуск' спрацює магнітний пускач КМ 1 і надасть руху транспортерові. При підході до крайнього положення спрацює кінцевий вимикач SQ1, тоді ланцюг живлення КМ1 розімкнеться контактом SQl: 1 і одночасно замкнеться ланцюг навантажувального трансформатора TV1 контактом SQ1: 2. Після спрацьовування КМ1 електродвигун відключиться і транспортер зупиниться. Трансформатор TV1 почне живити струмом нагрівальний елемент теплового реле КК1, що нагріється через 5.10 с настільки, що розірве ланцюг живлення реле КК1 і переключить його контакти. Контакт KV1: 1 у ланцюзі КМ1 розімкнеться, а в ланцюзі КМ2 контакт KV1: 2 замкнеться, що приведе до спрацьовування магнітного пускача КМ2. Рух транспортера почнеться у зворотну сторону.

Після видалення від крайнього положення, кінцевий вимикач SQ1 займе початкове положення і схема керування буде готовою до чергового переключення.

Одночасно буде відключений ланцюг живлення трансформатора TV1. Контакти теплових реле КК1: 1 і КК2: 1 виконані із самоповерненням і після охолодження КК1 замкне ланцюг реле KV1. Після цього, при проходженні струму по котушці реле KV1, воно замкне свої замикаючі та розімкне розмикаючі контакти, чим підготовить схему керування до наступного пуску. Зупинку транспортера після закінчення видалення гною здійснюють кнопкою SB1 'Стоп'.

Рис.15. Схема керування гноєприбиральним транспортером.

Застосовані на комплексі системи автоматики виконані на релейно-контактній елементній базі і не в повній мірі задовольняють вимогам сучасної технології. Тому вони вимагають заміни або модернізації.

Аналіз стану електрифікації та прийнятих систем автоматизації технологічних процесів виробництва та первинної обробки молока показав, що не усі технологічні операції, процеси, обладнання на молочному комплексі електрифіковані та автоматизовані на сучасному рівні вимог. Це суттєво стримує економічні показники виробництва та обробки молока.

Із матеріалів переддипломної практики, літературних джерел, відгуків експлуатаційного персоналу комплексу випливає, що суттєво підвищити економічні показники молочного комплексу можливо за рахунок:

- забезпечення якості напруги в електричних мережах комплексу;

- оптимізації електричних навантажень;

- модернізації електричних мереж;

- застосування сучасних джерел живлення;

- застосування сучасних систем керування технологічним процесом охолодження молока;

- застосування сучасної системи для очищення стічних вод.

1.4 Висновки та постановка задач дипломного проектування

Проведений вище аналіз дозволяє зробити ряд загальних висновків та поставити задачі дипломного проектування:

1. Технологічному процесу виробництва та переробки молока притаманні суттєві особливості у порівнянні з іншими подібними процесами сільськогосподарського виробництва.

2. Рівень автоматизації процесів виробництва та переробки молока не в повній мірі задовольняє вимогам, що можуть забезпечити необхідну якість кінцевого продукту.

3. Невирішеність проблеми ефективного керування цим процесом обумовлена, головним чином, труднощами здійснення неперервного автоматичного контролю вихідних параметрів, непристосованістю окремих елементів контролю та керування до конкретних виробничих умов, недостатньою вивченістю процесу, як об'єкту керування.

Враховуючи вищесказане, метою даного дипломного проекту є розв'язання комплексу задач по вдосконаленню технології виробництва та переробки молока, збільшенню продуктивності праці, зниженню витрат праці, кормів на одиницю продукції. Це можливо за рахунок вдосконалення схеми електропостачання та автоматизації таких процесів: доїння та первинна обробка молока (у першу чергу його зберігання в охолодженому стані).

У відповідності з даною метою, у ході виконання дипломного проекту необхідно:

- дослідити електричну мережу молочного комплексу та розробити заходи по розширенню меж регулювання напруги;

- розрахувати електричні навантаження, обгрунтувати та вибрати джерела живлення;

- розробити сучасну систему автоматизації процесу охолодження молока;

- розрахувати економічну ефективність розроблення системи керування технологічною установкою охолодження молока;

- розрахувати надійність елементів системи керування технологічною установкою охолодження молока;

- розробити заходи з охорони праці системи керування технологічною установкою охолодження молока.

2. Дослідницька частина

2.1 Дослідження електричної мережі молочного блоку

2.1.1 Аналіз якості електроенергії в розподільчій електромережі та вплив її якості на роботу електроспоживачів

Однією із важливих задач електрифікації являється підвищення якості електроенергії, яка передається споживачам. В першу чергу це стосується такого параметру як відхилення напруги, так як від неї залежить не тільки економічність роботи приймачів електроенергії але й економічні показники електричної мережі в цілому. Відносні відхилення напруги знижають строк служби ізоляції, погіршують продуктивність машин і механізмів.

Особливо важливо забезпечити необхідне значення напруги в розподільчих мережах в місцях, де під'єднуються споживачі електроенергії.

Специфічні особливості виконання розподільчих мереж (низькі питомі щільності навантаження, розмежування мереж і взаємна віддаленість приймачів електроенергії з неоднаковими режимами споживання) в значній мірі ускладнюють розв'язання цієї задачі. Забезпечення якості електроенергії споживачів в таких мережах неможливо без регулювання напруги за допомогою спеціальних пристроїв, тобто примусової її зміни в окремих точках мережі.

Разом з тим при великій кількості різноманітних за складом споживачів електроенергії регулювання напруги тільки в центрі живлення мережі (центральне регулювання) не дає позитивних результатів. Для розподільчих мереж доцільно застосовувати систему різних пристроїв, розподіляючи їх вздовж мережі, щоб споживачам забезпечити технічно допустимі значення відхилення напруг.

При нормуванні показників якості електроенергії за параметром відхилення напруги в об'єкті проектування перш за все прийняті технічні вимоги, які забезпечують нормальну і тривалу експлуатацію електрообладнання. До цих вимог відносяться: забезпечення необхідної швидкості обертання електродвигунів, величини струмів ротора і статора у електродвигунів; потужності світлового потоку ламп розжарювання і ряд інших. Невиконання цих вимог викликає погіршення технічних параметрів роботи електроспоживачів і, як наслідок, зниження економічної ефективності використання електрообладнання. В деяких випадках невиконання технічних вимог до якості напруги приводить до прямих збитків при експлуатації електрообладнання. Тому кожній групі приймачів електроенергії характерні свої межі зміни напруги, з врахуванням техніко-економічних особливостей.

Вплив відхилення напруги на техніко-економічні показники електроприймачів залежить від їх типу, завантаження і виробничо-технологічної схеми використання. Відхилення напруги викликає додаткові втрати на оплату електроенергії.

Основну групу електроприймачів складають асинхронні електродвигуни. При тривалій їх роботі на пониженій напрузі строк їх служби значно скорочується.

Все це свідчить, що збитки при експлуатації електрообладнання суттєво залежать від відхилення напруги. Таким чином, підвищення якості електроенергії за параметром відхилення напруги забезпечує зниження затрат, які включають як енергетичні показники так і економію праці і поточних затрат.

2.1.2 Задачі регулювання напруги в електромережі та технічні засоби для цього

Задачами регулювання напруги в електричній мережі є: вибір засобів регулювання, ступіней регулювання, місце встановлення відповідних пристроїв в мережі. При цьому необхідно виконувати як технічні вимоги, у відповідності з дійсними нормами, так і забезпечувати економічно вигідні рішення.

Необхідно мати на увазі, що задачі регулювання напруги забезпечуються не тільки регулюючими, а й компенсуючими пристроями. Останні повинні забезпечувати умови балансу реактивної потужності при бажаних значеннях напруги, а також допомагати змінювати режим напруг і підвищувати економічність роботи електричних мереж. Тому задачі регулювання напруги, компенсації потужності і розподілення її по електричній системі взаємопов'язані.

Одним із способів місцевого регулювання напруги в сільських мережах 0,38 кВ є використання вольтододаткових трансформаторів, за допомогою яких можна збільшувати і зменшувати напругу. Вторинна (послідовна) обмотка вольтододаткового трансформатора приєднується між джерелом живлення і навантаженням, первинна (обмотка збудження) приєднується на лінійну або фазну напругу мережі. В якості вольтододаткових трансформаторів можна використовувати стандартні трансформатори, які виготовляються вітчизняною промисловістю на напруги 380/36, 380/24, 220/24, 220/12 В.

Для успішної експлуатації вольтододаткових трансформаторів необхідно знати їх параметри, які можна визначити по даних дослідів короткого замикання і холостого ходу.

2.1.3 Дослідження режимів роботи трансформаторів

Одним із заходів, що полегшує дослідження електромагнітних процесів і розрахунок трансформаторів, є застосування електричної схеми заміщення приведеного трансформатора. На рис.16 представлена еквівалентна схема приведеного трансформатора, на якій опори r і x умовно винесені з відповідних обмоток і ввімкнені послідовно їм. В приведеному трансформаторі , а тому . У результаті точки А і а, а також точки Х и х на схемі мають однакові потенціали, що дозволяє електрично з'єднати зазначені точки, одержавши Т-подібну схему заміщення приведеного трансформатора (рис.16). В електричній схемі заміщення трансформатора магнітний зв'язок між ланцюгами замінений електричним.

Схема заміщення приведеного трансформатора задовольняє всім рівнянням ЕРС і струмів приведеного трансформатора (2.1) і являє собою сукупність трьох гілок: первинної - опором і струмом ; намагнічуючої - опором і струмом ; вторинної - із двома опорами: опором вторинної гілки й опором навантаження і струмом . Зміною опору навантаження на схемі заміщення можуть бути відтворені всі режими роботи трансформатора.

Рис.16. Еквівалентна схема (а) і схема заміщення (б) приведеного трансформатора.

Параметри гілки намагнічування визначаються струмом х. х. Наявність у цій гілці активної складової обумовлено магнітними втратами в трансформаторі. Усі параметри схеми заміщення, за винятком , є постійними для даного трансформатора і можуть бути визначені з досліду х. х і досліду к. з.

Векторна діаграма трансформатора

Рівняння напруг і струмів для приведеного трансформатора мають вигляд:

(2.1)

Скориставшись схемою заміщення приведеного трансформатора й основними рівняннями напруг і струмів, побудуємо векторну діаграму трансформатора, що наглядно показує співвідношення і фазові зсуви між струмами, ЕРС і напругами трансформатора. Векторна діаграма - графічне вираження основних рівнянь приведеного трансформатора.

Побудову діаграми (рис.17) варто починати з вектора максимального значення основного магнітного потоку .

Рис.17. Векторна діаграма трансформатора при активно-індуктивному навантаженні.

Вектор струму випереджає по фазі вектор потоку на кут , а ЕРС і відстають від цього вектора на кут 90°. Далі будуємо вектор . Для визначення кута зсуву фаз між і варто знати характер навантаження. На молочному комплексі навантаження трансформатора активно-індуктивне. Тоді вектор відстає по фазі від на кут

, (2.2)

обумовлений як родом зовнішнього навантаження, так і власними опорами вторинної обмотки. Для побудови вектора вторинної напруги необхідно з вектора ЕРС , відняти вектори падінь напруги і . З цією метою з кінця вектора опускаємо перпендикуляр на напрямок вектора струму і відкладаємо на ньому вектор . Потім проводимо пряму, паралельну , і на ній відкладаємо вектор . Побудувавши вектор , одержимо трикутник внутрішніх падінь напруги у вторинному ланцюзі. Потім із точки О проводимо вектор , що випереджає по фазі струм на кут .

Вектор первинного струму будуємо як векторну суму: . Вектор проводимо з кінця вектора протилежно векторові . Побудуємо вектор для чого до вектора - , що випереджає по фазі вектор потоку на 90°, додаємо вектори внутрішніх падінь напруги первинної обмотки: вектор , паралельний струму , і вектор , що випереджає вектор струму на кут 90°. З'єднавши точку О з кінцем вектора , одержимо вектор , що випереджає по фазі вектор струму на кут .

Іноді векторну діаграму трансформатора будують з метою визначення ЕРС обмоток. У цьому випадку заданими є параметри вторинної обмотки: U₂, I₂ і cos. Знаючи , визначають і , а потім будують вектори цих величин під фазовим кутом один до одного. Вектор ЕРС = одержують геометричним додаванням вектора напруги з падіннями напруги у вторинній обмотці:

.

Отримана вище електрична схема заміщення (див. рис.16, б) дозволяє з достатньою точністю досліджувати властивості трансформаторів у будь-якому режимі. Використання цієї схеми при визначенні характеристик має найбільше практичне значення для трансформаторів потужністю 50 кв·А і вище, тому що дослідження таких трансформаторів методом безпосереднього навантаження пов'язане з деякими технічними труднощами: непродуктивною витратою електроенергії, необхідністю в громіздких і дорогих навантажувальних пристроях.

Визначення параметрів схеми заміщення можливо або розрахунковим (у процесі розрахунку трансформатора), або дослідним шляхом. Нижче викладається порядок визначення параметрів схеми заміщення трансформатора дослідним шляхом, сутність якого складається в проведенні досліду холостого ходу (х. х.) і досліду короткого замикання (к. з).

Дослід холостого ходу. Холостим ходом називають режим роботи трансформатора при розімкнутій вторинній обмотці (). У цьому випадку рівняння напруг і струмів (2.1) приймають вид

(2.3)

Так як корисна потужність при роботі трансформатора вхолосту дорівнює нулю, то потужність на вході трансформатора в режимі х. х. витрачається на магнітні втрати в магнітопроводі (втрати на перемагнічування магнітопровода і вихрові струми) і електричні втрати в міді (втрати на нагрівання обмотки при проходженні по ній струму) однієї лише первинної обмотки. Однак через невелике значення струму , що звичайно не перевищує 2-10 % від , електричними втратами можна знехтувати і вважати, що вся потужність х. х. являє собою потужність магнітних втрат у сталі магнітопровода. Тому магнітні втрати в трансформаторі прийнято називати втратами холостого ходу.

Дослід х. х. однофазного трансформатора проводився за схемою, зображеною на рис.18. Комплект електровимірювальних приладів, включених у схему, дає можливість безпосередньо виміряти напругу , підведену до первинної обмотки; напругу на виводах вторинної обмотки; потужність х. х. і струм х. х. .

Рис.18. Схема досліду х. х. трансформатора.

Напруга до первинної обмотки трансформатора підводилась через однофазний регулятор напруги РНО, що дозволяє плавно підвищувати напругу від 0 до 1,15. При цьому через приблизно однакові інтервали струму х. х. знімались покази приладів, а потім будувались характеристики х. х.: залежність струму х. х. , потужності х. х. і коефіцієнта потужності х. х. cos від первинної напруги (рис. 19).

Рис. 19. Характеристики холостого ходу трансформатора.

Криволінійність цих характеристик обумовлена станом магнітного насичення магнітопровода, що настає при деякому значенні напруги .

За даними досліду х. х. визначаються: коефіцієнт трансформації ; струм х. х. при (у відсотках від номінального первинного струму) ; втрати х. х. .

Стосовно до конкретних трансформаторів, встановлених на комплексі, дослід холостого ходу виконувався за електричною схемою згідно з рисунком 20.

Рис. 20. Електрична схема дослідної установки.

Результати дослідів холостого ходу вольтододаткових трансформаторів занесені у таблиці 2, 3, 4.

Таблиця 2.

	1 трансформатор	2 трансформатор	3 трансформатор	4 трансформатор
	,В	,В	,В	,В	,В	,В	,В	,В
30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200	1,6 2,04 2,48 3,12 3,6 4,04 4,6 5,2 5,64 6,2 6,76 7,24 7,72 8,2 8,76 9,12 9,68 10,2	3 4,08 5,16 6,32 7,2 8,08 9,2 10,2 11,6 12,2 13,5 14,2 15,6 16,6 17,6 18,4 20 20,4	1,6 2,6 3,6 4,72 5,78 6,8 8 9 10	3,2 5,2 7,2 9,6 11,6 13,6 15,6 17,8 20		2,72 3,6 4,44 5,28 6,28 7,12 8 8,88 9,72 10,4 11,6 12,2 13,4 14 15 16 16,6 17,8		2,08 2,76 3,36 4,04 4,76 5,4 6,08 6,8 7,52 8,16 8,8 9,4 10 10,6 11,4 12 12,6 13,4
210 220 230 240	11 11,6 12 12,2	22 22,4 24 25	10,6 12 12,2	21,8 24 24,4		18,4 19,8 20,4 21,6		14 14,4 15,6 16

Струм холостого ходу первинної обмотки трансформатора визначався за електричною схемою згідно з рисунком 21.

Рис.21. Електрична схема дослідної установки для визначення струму холостого ходу первинної обмотки трансформатора.

Результати вимірювань в первинній обмотці

Таблиця 3.

, В	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
, А			0,25	0,375	0,5	0,63	0,7	0,8	0,9	0,97	1	1,2
, А			0,25	0,375	0,5	0,63	0,7	0,8	0,9	1	1,15	1,2
, А	0,225	0,525	0,75	1,1	1,35
, А		0,075	0,25	0,37	0,47	0,55	0,65	0,73	0,8	0,92	1	1,1

Результати вимірювань у вторинній обмотці

Таблиця 4.

, В	0,02	0,04	0,2
, А			2
, А			2
, А		1
, А	1,5

Дослід короткого замикання. Коротке замикання трансформатора - це такий режим, коли вторинна обмотка замкнута накоротко (), при цьому вторинна напруга . В умовах експлуатації, коли до трансформатора підведена номінальна напруга , коротке замикання є аварійним режимом і являє собою велику небезпеку для трансформатора.

При досліді к. з. обмотка нижчої напруги однофазного трансформатора замикалась накоротко (рис.22), а до обмотки вищої напруги підводилась понижена напруга, поступово підвищуючи його регулятором напруги РНО до деякого значення , при якому струми к. з. в обмотках трансформатора стають рівними номінальним струмам у первинній () і вторинній () обмотках.

Рис.22. Схема досліду к. з. трансформатора.

При цьому знімались показання приладів і будувались характеристики, к. з., що представляють собою залежність струму к. з. , потужності к. з. і коефіцієнта потужності від напруги к. з. (рис.23).

Напругу, при якій струми в обмотках трансформатора при досліді дорівнюють номінальним значенням, називають номінальною напругою короткого замикання і звичайно виражають її в % від номінальної:

(2.4)

Для силових трансформаторів .

Як випливає з формули , магнітний потік у магнітопроводі трансформатора пропорційний первинній напрузі .

Рис.23. Характеристики к.З. трансформатора.

Але так як ця напруга при досліді к. з. складає не більш 10 % від , то таку ж невелику величину складає магнітний потік.

Для створення такого магнітного потоку потрібно настільки малий намагнічуючий струм, що значенням його можна знехтувати.

У цьому випадку рівняння струмів приймає вид

. (5)

Стосовно конкретних трансформаторів, встановлених на комплексі, досліди проводились за електричною схемою, наведеною на рисунку 24.

Результати досліду короткого замикання трансформаторів занесені у таблицю 5.

Таблиця 5.

	U, В	10	15	20	25	30
1 тр-тор	P, Вт I, A	0,2 2	1,2 5	2,5 6,8	4,5 8,8	7 11,4
2 тр-тор	P, Вт I, A	0,2 2	1,2 5,2	3 7,2	5 9,5	7 11,8
3 тр-тор	P, Вт I, A	0,8 5	1,8 7,4	3,2 10,8	5,2 13,5
4 тр-тор	P, Вт I, A	0,2 3	1 5,5	2 7,2	3 9,5	4,5 12

1 і 2 трансформатори - вольтододаткові трансформатори з номінальною напругою обмотки збудження 220 В і двома послідовними обмотками з номінальною напругою 24 і 12 В.

3 і 4 трансформатори - вольтододаткові трансформатори з номінальною напругою обмотки збудження 220 В і номінальною напругою послідовної обмотки 24 В.

Рис.24. Електрична схема дослідної установки.

2.1.4 Розрахунок параметрів вольтододаткових трансформаторів

Параметри вольтододаткових трансформаторів включають в себе активні та реактивні (індуктивні) опори [17].

Параметри первинної обмотки двох трансформаторів з номінальною напругою 220/24/12 В визначені таким чином.

Активний опір при постійній напрузі становить:

. (2.5)

Застосовані на комплексі системи автоматики виконані на релейно-контактній елементній базі і не в повній мірі задовольняють вимогам сучасної технології. Тому вони вимагають заміни або модернізації. Аналіз стану електрифікації та прийнятих систем автоматизації технологічних процесів виробництва та первинної обробки молока показав, що не усі технологічні операції, процеси, обладнання на молочному комплексі електрифіковані та автоматизовані на сучасному рівні вимог. Це суттєво стримує економічні показники виробництва та обробки молока. Із матеріалів переддипломної практики, літературних джерел, відгуків експлуатаційного персоналу комплексу випливає, що суттєво підвищити економічні показники молочного комплексу можливо за рахунок:

А при U=30 В. (2.6)

Індуктивний опір становить:

Ом. (2.7)

Реактивний опір становить:

Ом. (2.8)

Опір взаємоіндукції визначено таким чином:

Ом. (2.9)

Параметри первинної обмотки вольтододаткових трансформаторів з номінальною напругою 220/24 В визначені у такій послідовності:

Для першого трансформатора:

Активний опір становить:

Ом. (2.10)

Струм у первинній обмотці становить:

А. (2.11)

Індуктивний опір обмотки становить:

Ом. (2.12)

Реактивний опір обмотки становить:

Ом. (2.13)

Опір взаємоіндукції становить:

Ом. (2.14)

Аналогічно виконані розрахунки для інших трансформаторів. Дані розрахунків занесені у таблицю 6.

Параметри трансформаторів

Таблиця 6.

	Трансформатори 220/24/12 В	Трансформатор 220/24 В	Трансформатор 220/24 В
	Первинна обмотка	Вторинна обмотка	Первинна обмотка	Вторинна обмотка	Первинна обмотка	Вторинна обмотка
R, Oм	10	0,1	3,7	0,04	11	0,013
Z, Ом	35,7	0,26	21,2	0,18	47,6	0,173
X, Ом	34,27	0,24	20,9	0,17	46,3	0,17
Zм, Ом	3,57	2,63	1,78	2	3,33	2,5

2.1.5 Дослідження режимів при різних схемах з'єднання вольтододаткових трансформаторів

Дослідження режимів короткого замикання при паралельній роботі трансформаторів.

При зміні прохідної потужності, пов'язаної з ходом технологічних процесів, паралельне з'єднання вольтододаткових трансформаторів дає можливість ефективно їх використовувати. Дослідження паралельної роботи вольтододаткових трансформаторів проводились за електричними схемами, які наведені на рисунках 25 і 26. Результати досліджень занесені до таблиць 7, 8 і 9.

Рис.25. Електрична схема дослідної установки.

Результати дослідження короткого замикання двох паралельно з'єднаних трансформаторів при узгодженому з'єднанні обмоток

Таблиця 7.

	, В	30	50	70	90	110	130	150	170	190	210	220	230	240
Тр-ри 220/24/ 12 В	, В	3,2	5,2	7,24	9,6	11,6	13,4	15	17,6	19,6	21,8	22,4	24	24,5
	, В	3,2	5,2	7,24	9,6	11,6	13,4	15	17,6	19,6	21,8	22,4	24	24,5
	, В	6,48	10,2	14,2	18,6	22,4	26,9	30,8	35,4	39,6	43,6	45,6	48	49
Тр-ри 220/24 В	, В	2,8	4,48	6,36	8,04	9,76	11,6	13	14,8	16,4	18,4	19,6	20,2	21,4
	, В	2,04	3,36	4,76	6,12	7,52	8,8	10	11,6	12,4	14	14,4	15,6	16
	, В	4,84	8	10,8	14	17,2	20,2	23,8	26,4	30	32,6	34,4	36,2	38

Результати дослідження короткого замикання двох паралельно з'єднаних вольтододаткових трансформаторів при зустрічному з'єднанні обмоток

Таблиця 8.

	, В	30	50	70	90	110	130	150	170	190	210	220	230	240
Тр-ри 220/24/ 12 В	, В	3,2	5,2	7,24	9,6	11,6	13,4	15	17,6	19,6	21,8	22,4	24	24,5
	, В	3,2	5,2	7,24	9,6	11,6	13,4	15	17,6	19,6	21,8	22,4	24	24,5
	, В	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
Тр-ри 220/24 В	, В	2,8	4,48	6,36	8,04	9,76	11,6	13	14,8	16,4	18,4	19,6	20,2	21,4
	, В	2,04	3,36	4,76	6,12	7,52	8,8	10	11,6	12,4	14	14,4	15,6	16
	, В	0,5	1	1,5	1,98	2,4	2,8	3,2	3,64	4,1	4,5	4,65	4,9	5,1

Рис.26. Електрична схема дослідної установки.

Результати досліду короткого замикання

Таблиця 9.

U, В	5	10	15	20	24	30	34	40
1) І, А	3	4,5	7	9,1	11,4
2) І, А	0	0	0	0	0	0	0	0
3) І, А	0,6	1	1,5	2	2,2	2,6	3	3,4
4) І, А	4,1	6,3	9,6	13

1) - при узгодженому з'єднанні обмоток вольтододаткових трансформаторів номінальною напругою 220/24/12 В.

2) - при зустрічному з'єднанні обмоток вольтододаткових трансформаторів номінальною напругою 220/24/12 В.

3) - при узгодженому з'єднанні обмоток вольтододаткових трансформаторів номінальною напругою 220/24 В.

4) - при зустрічному з'єднанні обмоток вольтододаткових трансформаторів номінальною напругою 220/24 В.

Дослідження можливостей розширення діапазонів регулювання напруги при послідовному з'єднанні вольтододаткових трансформаторів

Електричні схеми дослідів по визначенню діапазону і кількості ступенів регулювання напруги при використанні різних схем з'єднання вольтододаткових трансформаторів наведені на листі 3 графічної частини проекту.

Аналіз результатів дослідження показав, що паралельне з'єднання трансформаторів дає змогу ефективно використовувати їх при змінних технологічних процесах з використанням обладнання різної потужності. Послідовне з'єднання дає змогу розширити діапазон регулювання напруги. У випадку, при використанні одного вольтододаткового трансформатора з номінальною напругою 220/24 В діапазон регулювання напруги знаходиться в межах від - 16,5% до +15,8% із ступенями регулювання (при різних варіантах приєднання обмотки збудження до мережі) - 16,5%; - 9,9%; 5,12%; +0,4 (0,8) %; +5,04%; +9,8%; +15,8%. При послідовному з'єднанні двох вольтододаткових трансформаторів з номінальною напругою 220/24 В діапазон регулювання - 33%; - 22%; - 10,6%; +1,6 (+2,4) %; +10,2%; +21,2%; +29,9%.

Таким чином, використовуючи можливість паралельного і послідовного з'єднання декількох вольтододаткових трансформаторів в пристроях регулювання напруги, можна значно розширити межі, збільшити кількість ступенів регулювання і ефективно використовувати ці пристрої для регулювання напруги мережі електрообладнання різної потужності.

3. Розрахунково-конструкторська частина

3.1 Розрахунок електричних навантажень, вибір джерела живлення та розрахунок електричних мереж

3.1.1 Розрахунок електричних навантажень

Розрахунок електричних навантажень проведено за допомогою графіка навантаження. Даний графік побудовано у залежності від потужності електричних установок та часу їх роботи. При цьому враховане максимальне значення потужності. Так як молочний блок є виробничим споживачем, то для нього визначені значення денних максимумів навантажень.

Графік навантажень побудований з урахуванням графіку роботи молочного блоку (таблиця 10), що включає в себе основні технологічні, потужність установок для виконання технологічних операцій та час роботи на протязі робочого дня.

Споживана потужність для процесу видачі молока визначена таким чином:

(3.1)

де - встановлена потужність електродвигуна насоса, кВт;

- коефіцієнт завантаження електродвигуна насоса, (=0,7);

n - кількість насосів, шт;

- коефіцієнт корисної дії двигуна.

кВт (3.2)

Аналогічно визначено потужність електродвигунів для інших технологічних операцій. Результати розрахунків занесені у таблицю 10. За даними розрахунків побудований добовий графік навантаження молочного блоку.

У результаті аналізу цього графіку зроблено висновок, що денний і вечірній максимуми навантаження відрізняються між собою несуттєво.

Таблиця 10. Добовий графік роботи молочного блоку

Назва технологічних операцій	, кВт			, год	Час роботи, год
					0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
1. Теплопостачання	25	1	1	17
2. Освітлення	1,9	0,7	1	17
3. Отримання молока	28,4	0,8	0,85	3
4. Первинна обро- бка молока	14,6	0,7	0,8	3
5. Зберігання моло- ка в резервуарах	2,1	0,8	0,75	3
6. Видача молока	2,2	0,7	0,8	1
7. Промивка молокопроводу	1,1	0,7	0,8	1

Рис.27. Добовий графік навантажень.

3.1.2 Розрахунок навантажень в молочному комплексі та вибір джерела живлення

Кількість і тип трансформаторних підстанцій визначено з урахуванням призначення споживачів, конфігурації мережі, розподілення навантажень, допустимих втрат напруги в мережі і трансформаторі та ряду інших факторів.

Проведено розрахунок навантажень для споживачів. Для цього сформовано таблицю електричних навантажень споживачів електроенергії на комплексі.

Електричні навантаження

Таблиця 11.

Назва споживача	Рд max, кВт	Рв max, кВт
Молочний блок Корівник на 400 голів Блок службових приміщень Санпропускник Дезпроїзд Родильне відділення Майданчик для обробітку шкіряного покрову тварин Стаціонарне відділення Амбулаторія Ізолятор Насосна станція	72 16 1,5 1 0,5 20 2 8 1 4 2,2	72 18 4 2 1 20 1 10 1 6 22

З урахуванням схеми (рис.28) визначені максимальні потужності на ділянках для вечірнього максимуму на лініях 1, 2, 3 та загальну потужність:

, (3.3)

де - найбільша потужність на ділянці, кВт;

- сума надбавок, яка залежить від значення меншої потужності, кВт [10]:

кВт (3.4)

кВт (3.5)

кВт (3.6)

кВт (3.7)

Рис.28. Схема розподілення і електропостачання споживачів.

Аналізуючи дані таблиці 11, можна зробити висновок, що вечірній максимум навантаження більший за денний. Тому за розрахунковий прийнято вечірній максимум навантаження.

Розрахункове навантаження трансформаторної підстанції визначено таким чином:

кВА (3.9)

де - коефіцієнт потужності трансформаторної підстанції з виробничим навантаженням, (= 0,77).

Згідно з нормативною документацією, для таких об'єктів мінімальне значення коефіцієнта потужності повинно складати =0,93. Тому в даному проекті передбачена компенсація реактивної потужності з допомогою конденсаторної установки типу УК-0,38-75-У3, яка розрахована нижче. Застосування конденсаторної установки дозволяє підняти коефіцієнт потужності до значення = 0,953.

Потужність трансформаторної підстанції з врахуванням конденсаторної установки визначена, як:

кВА (3.10)

В якості джерела живлення вибраний трансформатор типу ТМ-250 із S_н= 250 кВА [17], який встановлений в двотрансформаторному КТП, так як молочний комплекс відноситься до першої категорії за надійністю електропостачання. Другий трансформатор живить інші споживачі молочного комплексу.

Технічні дані трансформатора ТМ-250:

1. Номінальна потужність, кВА250

2. Номінальна напруга на високій стороні, кВ10

3. Номінальна напруга на низькій стороні, кВ0,4

4. Втрати холостого ходу, Вт740

5. Втрати короткого замикання, Вт3700

6. Напруга короткого замикання, %4,5

7. Струм холостого ходу, %2,3

3.1.3 Розрахунок зовнішніх електричних мереж

Для забезпечення нормальної роботи споживачів електроенергії лінії електропередачі необхідно розрахувати так, щоб при максимальному навантаженні в точці найбільш віддаленій від джерела, відхилення напруги було не менше - 5%, а при мінімальному навантаженні в найближчій точці не більше +5%.

Значення допустимої втрати напруги наведені у таблиці 12.

Відхилення напруги

Таблиця 12.

Елементи мереж	Режим навантаження
	25%	100%
Шини 10 кВ ТП 10/0,4 кВ Постійна надбавка Втрати Регульоване розгалуження Шини 0,4 кВ Допустимі втрати Відхилення напруги в споживача	0 +5 1 0 +4 0 +4	-1 +5 4 0 0 5 5

Допустима втрата напруги в мережі 0,38 кВ, із таблиці складає %.

Втрата напруги в лініях:

Втрата напруги в лінії Л1 становить:

(3.11)

де - розрахункове навантаження на лінії Л1, кВт, (= 33,5 кВт);

- довжина лінії, м, (= 90 м);

- переріз проводу в залежності від навантаження, мм^2, (= 25 мм²);

- питома провідність алюмінію, м/ (Ом · мм²),

(= 32 м/ (Ом · мм²) [10]).

Втрата напруги в лінії Л2 становить:

(3.12)

де - розрахункове навантаження лінії Л2, кВт, (= 52,2 кВт);

- довжина лінії, м, (= 150 м);

- переріз проводу, мм², (= 35 мм²).

Втрата напруги в лінії Л3 становить:

(3.13)

де - розрахункове навантаження лінії Л3, кВт, (= 89,4 кВт);

- довжина лінії, м, (= 180 м);

- переріз проводу, мм², (= 70 мм²).

Аналізуючи розрахунки, видно, що втрати в зовнішніх мережах не перевищують допустимі втрати напруги %.

3.1.4 Розрахунок та вибір конденсаторних батарей для компенсації реактивної потужності

Раніше був визначений коефіцієнт потужності = 0,77, тому для його штучного підвищення доцільно використати статичні конденсатори. Вони мають незначні втрати потужності, безшумні в роботі, зносостійкі, прості і зручні в експлуатації.

Крім того, статичні конденсатори можуть бути підібрані на малі потужності, що особливо важливо для сільських установок.

Конденсаторна батарея вмикається паралельно мережі, а конденсатори різних фаз з'єднуються в „трикутник”, так як це дає можливість при одній і тій самій ємності отримати потужність в 3 рази більшу ніж при з'єднанні в „зірку”.

Вибрані конденсаторні батареї для компенсації реактивної потужності.

Розрахункова потужність конденсаторів визначена так:

квар

де - максимальна потужність, кВт, (= 146,4 кВт);

- кут зсуву фаз до компенсації реактивної потужності, (= 0,829, що відповідає = 0,77);

- кут зсуву фаз після компенсації реактивної потужності, (= 0,395, що відповідає = 0,93).

Прийнята конденсаторна установка типу УК-0,38-75-У3 з потужністю квар.

Дійсне значення (з врахуванням компенсації) визначено як:

(3.14)

Таке значення = 0,317 відповідає коефіцієнту потужності = 0,953. Отже, дійсне значення коефіцієнта потужності після компенсації реактивної потужності буде складати = 0,953.

3.2 Розрахунок потужності та вибір основних елементів перетворювача

3.2.1 Вибір тиристорного перетворювача для якірного кола

Планується, що ТП буде підключатися до мережі змінного струму через трансформатор.

Силові кола стандартних ТП підключаються до мережі трифазного змінного струму (f = 50 Гц, U = 380 В ± 10 %).

При виборі перетворювачів із числа серійних (КТЭ, АТР, ТРПЗ, ЭПУ, КТУ і т.д.) необхідно дотримуватись слідую чого: номінальні значення напруги і струму перетворювача повинні бути рівні номінальним значенням напруги і струму двигуна:

(3.15)

Крім того необхідно врахувати, що всі перетворювачі передбачені для живлення якірних кіл, допускають роботу в циклічному режимі. При чому циклічне перевантаження не повинне перевищувати 75 % на протязі перевантаження до 1 хв. і 100 % на протязі перевантаження до 15 с. Крім цього необхідно забезпечити перевищення максимального струму ТП над максимальним струмом двигуна з умови:

(3.16)

Також повинна виконуватись умова:

(3.17)

(3.18)

де, і - коефіцієнти перевантажувальної здатності по струму відповідно двигуна і перетворювача.

згідно з каталожними даними [18]

згідно з каталожними даними [2]

Напруга на виході ТП повинна відповідати вимозі:

(3.19)

Згідно [2] прийнято реверсивний ТП типу ЭТУ 3601-3620 з А; В.

Розрахунок потужності і вибір силового трансформатора

При виборі потужності силового трансформатора основними вихідними величинами є: номінальна випрямлена напруга і струм ТП; напруга живлячої мережі; допустимі коливання напруги мережі; число фаз первинної і вторинної обмоток трансформатора; частота мережі.

Виходячи з умов найменшої пульсації випрямленої напруги прийнято до розробки трифазну мостову схему Ларіонова. Стала визначена, як:

(3.20)

Кутова швидкість складає:

рад/с (3.21)

Номінальний струм якоря визначено, як:

(3.22)

А (3.23)

Після підстановки числових значень у вираз (3.20), отримано:

В·с

ЕРС якоря складає:

В (3.24)

Величина випрямленої напруги при складає:

, (3.25)

де, - ЕРС якоря, В;

- номінальне значення струму двигуна, А;

- активний опір якоря двигуна, Ом;

- напруга к. з., %; ;

- втрати в міді, Вт; ;

- запас на коливання напруги в мережі; ;

- коефіцієнт, який залежить від схеми випрямлення.

Якщо до електроприводу особливих вимог у відношенні динамічних показників не ставиться тоді значення і В. Значення для малопотужних приводів складає 1,02.

Таблиця 13.

Схема випрям- ляча	Коефіцієнти
			в			d		m
трифазна нульова	1,17	1	0,007	0,0148	0,53	0	1,345	3
трифазна мостова	2,34	2	0,0025	0,0052	0,1245	0,0043	1,045	6

Після підстановки числових значень у вираз (3.25), отримано:

В.

Фазна напруга трансформатора:

В (3.26)

Коефіцієнт трансформації трансформатора з урахуванням коливань напруги живлячої мережі (10 %) становить:

(3.27)

Діючий струм первинної обмотки трансформатора становить:

А (3.28)

Розрахункові потужності обмоток трансформатора знайдені за формулою:

(3.29)

Після підстановки числових значень отримано:

кВ·А (3.30)

Згідно [17, с.84, табл.11] прийнято трансформатор ТС - 10 з параметрами:

Реактивний опір трансформатора становить:

Ом (3.31)

Кути комутації струму в випрямлячі визначені із умови =0

. (3.32)

Після підстановки числових значень отримано:

знайдено, як:

Кут комутації становить:

Кут зсуву першої гармоніки становить:

(3.33)

При згідно формул (3.32 - 3.33) і .

Коефіцієнт спотворення форми напруги мережі, що використовується при буде:

(3.34)

Коефіцієнт потужності випрямляча:

(3.35)

Індуктивність трансформатора становить:

мГн (3.36)

Активний опір трансформатора становить:

Ом (3.37)

Опір живлячих дротів:

Ом (3.38)

Еквівалентний опір якірного ланцюга становить:

(3.39)

Допустимий струм тиристора:

А (3.40)

Допустиму зворотну напругу визначено з умови:

В (3.41)

Коливання напруги мережі 10 %. В зв'язку з цим знайдене значення збільшене на 30 - 40 %, тобто

В (3.42)

З [10, с.496] вибраний тиристор КУ210В з параметрами: мА; В; мкс; А; В; В; А.

Втрати потужності в випрямлячі і падіння напруги на тиристорі становить:

Вт, (3.43)

де - кількість тиристорів, шт.

Тепловий режим тиристора знайдено із співвідношення

Вт (3.44)

Вт (3.45)

Поставлена умова виконується.

ККД випрямляча становить:

, (3.46)

де кВт (3.47)

Вт (3.48)

Розрахунок індуктивності реакторів

В вентильному електроприводі реактори виконують такі основні функції:

- зменшують зону перервних струмів;

- згладжують пульсації випрямлених напруги і струмів;

- обмежують струм через вентилі в перший напівперіод напруги живлення при короткому замиканні на стороні випрямленого струму.

В реверсивному вентильному електроприводі на реактори покладають допоміжні функції:

- обмеження урівнюючих струмів при спільному керуванні вентильними групами;

- обмеження швидкості зростання аварійного струму при „перекиданні” інвертора.

Індуктивність реактора залежить від його призначення, силової схеми перетворювача і місця реактора в схемі.

Обмеження урівнюючих струмів

Дроселі служать для обмеження урівнюючих струмів в реверсивних вентильних перетворювачах. Як правило застосовують два однакових урівнюючих дроселя по одному на кожне направлення струму двигуна. Ці дроселі повинні бути насичуючими, в наслідок чого індуктивність дроселя, по якому тече струм двигуна практично дорівнює нулеві.

Розрахункова індуктивність урівнюючого дроселя знайдена як:

, (3.49)

де, - амплітуда змінної складової урівнюючого струму;

- номінальний струм перетворювача, А;

- порядок основної гармоніки;

- коефіцієнт зв'язуючий значення основної гармоніки n-го порядку змінної складової напруги при куті .

Урівнюючий дросель вибирається так, щоб його індуктивність була більшою або рівною розрахунковій, а струм був більшим або рівним номінальному струму перетворювача або двигуна.

мГн

Обмеження струму при „перекиданні” інвертора

Індуктивність необхідна для обмеження аварійного струму на час спрацювання захисту. Вона визначається за формулою:

(3.50)

де, - ЕРС двигуна в момент перекидання, В;

А - струм двигуна перед перекиданням;

А - допустимий струм вентиля на протязі одного напівперіода;

- опір якірного кола при , Ом.

ЕРС двигуна в момент перекидання визначено за формулою:

,

де рад/с

В

Після підстановки числових значень у вираз (3.50), отримано:

мГн

Індуктивність струмообмежуючого реактора мГн менша за індуктивність урівнюючого реактора мГн, тобто мГн.

Обмеження струму через тиристори при КЗ на стороні постійного струму. При КЗ на стороні постійного струму струмообмежуючий реактор повинен обмежити швидкість зростання аварійного струму, щоб він не перевищив небажаного для тиристорів значення, на протязі власного часу спрацювання захисних пристроїв. Обмеження струму через вентилі може бути одержано за рахунок індуктивності розсіювання обмоток трансформатора і індуктивності в ланцюзі постійного струму.

Величина загальної індуктивності для мостової схеми визначена за формулою:

; (3.51)

де, - початковий струм в момент КЗ, А;

- максимально допустимий струм вентиля, А;

- фазна напруга, В.

Після підстановки числових значень в формулу (3.51), отримано:

мГн.

Значення мГн мГн. Прийнято мГн.

Згладжування пульсацій випрямленого струму

Пульсації випрямленої напруги приводять до пульсацій випрямленого струму, які погіршують комутацію двигуна і збільшують його нагрівання.

В мостових схемах найбільшу амплітуду мають основні гармоніки .

Амплітуди гармонік більш високої кратності значно менші, а дія реакторів на них більш ефективна. Тому розрахунок індуктивності дроселя ведеться лише по основній гармоніці, тобто .

Амплітудне значення гармонік, які складають випрямлену напругу знайдено за формулою:

(3.52)

де, - число пульсацій за період;

- основна гармоніка;

- для максимально можливої величини ;

- максимальне значення ЕРС двигуна, В.

В

Необхідна величина індуктивності ланцюга випрямленого струму знайдено за формулою:

мГн

Оскільки мГн мГн, прийнято мГн.

По результатах розрахунку вибраний дросель типу ДСА-554 з індуктивністю мГн [7, с.32, табл.12].

Еквівалентна індуктивність якірного ланцюга двигуна складає:

мГн (3.53)

3.2.2 Розрахунок системи фазо-імпульсного керування

Приймаємо схему керування на операційних підсилювачах. Розрахунок проведено для одного тиристора, для інших тиристорів він аналогічний.

Кожен з каналів складається із наступних блоків:

- фазозсуваючий пристрій;

- підсилювач-обмежувач (компаратор);

- генератора лінійно змінюючої напруги;

- схема зрівнювання (нуль-орган);

- диференційний ланцюг;

- підсилювач-формувач.

Фазозсуваючий пристрій використаний для формування опорної напруги кожної з фаз. В якості опорної напруги використана напруга кожної з фаз зсунута на кут . Для отримання необхідного зсуву використаний інтегруючий RC ланцюг.

Компаратор (DA1) служить для формування прямокутних імпульсів, які використовуються для запуску генератора лінійно змінюючої напруги, виконаного на операційному підсилювачі DA2.

ГЛЗН служить для одержання лінійно змінюючої напруги, яка використовується зрівнюючим пристроєм. Зрівнюючий пристрій (DA3) призначений для отримання сигналу (імпульсу), який запізнюється відносно моменту природного відпирання на кут , пропорційний керуючій напрузі . Змінюючи значення напруги від 0 до регулюється кут . Підсилювач-формувач призначений для формування відпираючого імпульсу необхідної амплітуди і тривалості.

Розрахунок фазозсуваючого пристрою

Фазозсуваючий пристрій виробляє опорну напругу для кожної фази. Із часових діаграм видно, що при прийнятті початкової фази . Тоді:

(3.54)

Кути природної комутації тиристорів будуть:

а) для VS1:

для VS4:

б) для VS3:

для VS6: (3.55)

в) для VS5:

для VS2:

В якості опорної напруги вибрана синусоїда для кожної з фаз, причому така, що має нульові значення при кутах природної комутації. Тоді:

а) для фази А:

б) для фази В: (3.56)

в) для фази С:

В показниковій формі дані вирази мають вид:

(3.57)

В якості опорної напруги використана напруга кожної з фаз, зсунута на кут . Таким чином:

(3.58)

Для одержання необхідного зсуву використаний інтегруючий RC ланцюг:

Рис.29. Інтегруючий RC ланцюг.

Напруга на виході RC ланцюга складає:

(3.59)

де, - модуль опору RC ланцюга, Ом;

- аргумент опору RC ланцюга;

- ємнісний опір конденсатора, Ом.

Після перетворення виразу (3.59), маємо:

(3.60)

Оскільки зсув опорної напруги становить

(3.61)

Отримано

(3.62)

Після перетворення виразу (3.62) отримано:

Ємність конденсатора вибрана рівною 1 мкФ. Тоді:

кОм (3.63)

Опір RC ланцюга становить:

кОм (3.64)

Напруга на виході RC ланцюга буде:

(3.65)

Вибрано В. Тоді

В

Розрахунок підсилювача-обмежувача

В якості операційного підсилювача вибрана мікросхема К140УД1А [4, с.11, табл.4]. Параметри операційного підсилювача наступні:

Так як В, то на вхід підсилювача ввімкнено подільник напруги.

Розрахунок подільника напруги

Рис.30. Подільник напруги.

Вхідна напруга операційного підсилювача становить:

(3.66)

Після підстановки числових значень у вираз (3.66) одержано:

(3.67)

Перетворюючи вираз (3.67), маємо:

. (3.68)

Опір резистора прийнято кОм.

Опір резистора становить:

Ом (3.69)

Розрахунок схеми підсилювача-обмежувача

Схема підсилювача-обмежувача має вигляд:

Рис.31. Підсилювач-обмежувач.

Струм подільника становить А.

Струм подільника розраховано, як:

(3.70)

Із виразу (3.70) отримана величина опору R:

кОм (3.71)

Для більш ретельного визначення напруги зміщення замість одного резистора R прийнято набір з трьох послідовно з'єднаних резисторів: , ввімкнутих за схемою:

Рис.32. Набір резисторів.

Так як опір резистора R складає 126 кОм, прийнято опір резисторів і рівним 50 кОм, а опір резистора рівним 25 кОм.

Розрахунок генератора лінійно змінюючої напруги

В генераторі лінійно змінюючої напруги застосований ОП серії К140УД1А [4, с.11, табл.4]. Принципова схема генератора має наступний вигляд:

Рис.33. Генератор лінійно змінюючої напруги.

Для визначення величини резистора і конденсатора прийнята величина вихідної напруги ГЛЗН:

В. З урахуванням цього: (3.72)

З виразу (3.72) отримана формула для розрахунку вихідної напруги:

(3.73)

Період імпульсу становить:

с (3.74)

де, - частота мережі, Гц.

Напруга входу ГЛЗН становить В.

Після перетворення виразу (3.73) отримано:

(3.75)

Із виразу (3.75) значення становить:

с (3.76)

Значення опору становить:

Прийнята ємність конденсатора мкФ. Опір резистора знайдено за виразом (3.76)

кОм

Розрахунок схеми зрівнювання

В якості схеми зрівнювання використаний компаратор на операційному підсилювачі серії К140УД1А.

Схема компаратора має вигляд:

Рис.34. Компаратор.

Розрахунок диференціюючого ланцюга

Розрахунок цієї ланки полягає в виборі тривалості імпульсу на виході ланцюга і виборі режиму зміщення транзистора VT1. Схема диференцюючого ланцюга має вигляд:

Рис.35. Диференціюючий ланцюг.

Вихідна напруга диференційної ланки розрахована за формулою:

(3.77)

Тривалість імпульсу відпирання тиристора вибрана з умови ; час відпирання тиристора складає с. Прийнято с.

Із умови повного відпирання транзистора VT1 визначився опір резистора із наступного співвідношення:

(3.78)

Допустимий струм бази прийнято рівним:

А, а В. Величина знайдена із співвідношення:

кОм (3.79)

Опір резистора становить кОм. Враховуючи, що тривалість імпульсу по величині спаду від до отримано:

(3.80)

Після перетворення виразу (3.80) отримано:

(3.81)

Із виразу (3.81) ємність становить:

(3.82)

Після підстановки числових значень у вираз (3.82) отримано:

мкФ (3.83)

Розрахунок підсилювача-формувача запускаючих імпульсів

Для розрахунку задані вихідні параметри вибраного тиристора: В; А; мкс.

Принципова схема вихідного пристрою має вигляд:

Рис.36. Принципова схема вихідного пристрою.

Тривалість керуючих імпульсів визначена з умови

с.

Потужність керуючого імпульсу становить:

Вт (3.84)

По розрахованій потужності керуючого імпульсу і визначеного значення В розраховано імпульсний трансформатор.

Коефіцієнт трансформації імпульсного трансформатора знайдено із співвідношення:

(3.85)

Максимальний струм колектора вихідного транзистора становить:

А

Отриманим значенням відповідає серійний кремнієвий транзистор КТ919В [11, с.279, табл.30] з параметрами: ; А; .

По отриманим даним побудовані навантажувальна і вхідна характеристики:

а) А В

б) мА В

Рис.37. Навантажувальна і вхідна харакретистики.

Із графіка визначено:

мА А

В В

Величина опору, обмежуючого струм бази, визначена по формулі:

кОм (3.86)

Еквівалентний опір колектора становить:

(3.87)

Виходячи з (3.87) розраховано

Ом (3.88)

Із умови з [11,c.80] вибрано діод серії КД103А з параметрами: В В.

Напруга ізоляції становить:

(3.89)

В

3.2.3 Розрахунок параметрів об'єкту регулювання

Електромагнітна стала часу , с - час необхідний для нарощування струму в обмотці якоря до 0,63 номінального значення при подачі на загальмований якір двигуна напруги [15, c.90].

(3.90)

Після підстановки числових значень у (3.90), отримано:

с

Електромеханічна стала часу , с - час необхідний для розгону двигуна до 0,63 номінальної швидкості при прямому включенні якоря двигуна при номінальній напрузі [15,c.90]

(3.91)

Після підстановки значень у (3.91), отримано:

с

Власна частота величина, яка характеризує смугу пропускання електродвигуна [15,c.90]

(3.92)

Застосована СІФК з арккосинусною характеристикою

Статична характеристика такого ТП лінійна

; (3.93)

де, - максимальне значення випрямленої ЕРС, В;

;

При В - напрузі керування на вході ТП, відповідна максимальній ЕРС на виході ТП, становить:

Стала часу ТП

; (3.94)

де, - стала часу СІФК з урахуванням фільтрів, с;

с

- середньостатистичне запізнення перетворювача:

- кількість фаз перетворювача

- частота мережі живлення, Гц.

Після підстановки числових значень у вираз (3.94) отримано:

с

3.2.4 Вибір інформаційних засобів

Датчик кутової швидкості

Для вимірювання кутової швидкості обертання в системах електроприводу постійного струму прийняті тахогенератори постійного струму:

При виборі тахогенератора врахована вимога:

(3.95)

Таким чином прийнято тахогенератор типу СЛ-М [13,c.41].

Каталожні данні тахогенератора наступні: В - напруга збудження; А - струм збудження; В·с/рад - коефіцієнт передачі; рад/с - максимальна частота обертання; кг - маса; кг·м² - момент інерції якоря; А - максимальний струм навантаження.

Опір зворотного зв'язку для даного тахогенератора складає:

(3.96)

В результаті підстановки числових значень у формулу (3.96), отримано:

Ом

Максимальна вихідна напруга тахогенератора становить:

(3.97)

В результаті підстановки числових значень у формулу (3.97), отримано:

В

Датчик струму

В системах керування електроприводами подач сигнали, пропорційні струму, знімаються з шунтів або трансформаторів струму. В якості датчика струму вибрано шунт з коефіцієнтом передачі мВ/А

Номінальний струм шунта становить:

(3.98)

В результаті підстановки числових значень у вираз (3.98), отримано:

А

Падіння напруги на шунті визначено як:

(3.99)

В результаті підстановки числових значень у вираз (3.99), отримано:

мВ

Опір шунта залежить від параметрів:

(3.100)

В результаті підстановки числових значень у вираз (3.100), отримано:

Ом

3.3 Розрахунок параметрів регуляторів системирегулювання

Тиристорні електроприводи з регуляторами швидкості забезпечують з тим або іншим ступенем точності відповідність кутової швидкості вала електродвигуна заданому значенню або зміну швидкості за заданим законом. Вихідним параметром системи регулювання таких електроприводів є швидкість, і регулятор швидкості є основним (зовнішнім) регулятором. Більшість електроприводів, що працюють у промисловості, відноситься до такого класу. Технічні вимоги до них досить різноманітні. Аналіз технічних показників електроприводів постійного струму середньої і великої потужності, виготовлених ведучими підприємствами в СНД і за рубежем, показує, що більшість з них забезпечує: статичну похибку по швидкості не більше 0,1-0,3% при зміні навантаження від нуля до номінального і 0,5-1,5% при зміні температури навколишнього середовища в межах 1-40 С та напруги живильної мережі ±10 %, глибину регулювання швидкості (1: 5) - (1: 100), час реверса струму якоря від до не більше 20-30 мс і час відновлення швидкості при поштовху навантаження не більше 0,2-0,3 с. Приведені вище показники точності забезпечуються аналоговими системами регулювання; більш висока точність може бути отримана тільки при застосуванні цифрових регуляторів. Ці показники не охоплюють деякі спеціальні типи електроприводів, наприклад електроприводи подач металорізальних верстатів, де необхідний діапазон зміни швидкості досягає 1: 1000 і більше.

Для збільшення діапазону регулювання швидкості часто передбачається двохзонне регулювання (перша зона - зміною напруги на якорі, друга зона-зміною магнітного потоку).

Як правило, використовується залежна система керування полем двигуна, при якій ослаблення потоку збудження відбувається в тому випадку, коли ЕРС або напруга на якорі двигуна перевищить заздалегідь установлене значення, близьке до номінального. При цьому повна зміна поля двигуна повинна забезпечуватися відносно невеликою зміною напруги на якорі: у статичному й у динамічних режимах. При навантаженнях і роботі привода на упор потрібне обмеження моменту двигуна. Нахил механічної характеристики в режимі стопоріння при цьому повинний складати не менше , час перебування двигуна під струмом упору повинний бути обмежений 5-10 с.

В системах керування електроприводами передбачається можливість задання швидкості або в кілька ступіней, або плавно; у деяких випадках потрібні обидва типи задання. Звичайно використовується також пристрій для задання прискорення привода (або динамічного струму). Крім того, часто передбачаються додаткові вузли, що дозволяють виконати задані за технологією режими.

Усю різноманітність вимог вдається задовольнити застосуванням систем керування з підлеглим регулюванням параметрів, що забезпечують високі статичні і динамічні характеристики тиристорних електроприводів і гнучкість при побудові систем регулювання. Системи регулювання даних електроприводів мають контур регулювання швидкості і підлеглий йому контур регулювання струму якоря. У багатьох випадках застосовується контур напруги, внутрішній стосовно контуру струму. При необхідності в регулюванні потоку збудження двигуна застосовується одно - або двоконтурний регулятор ЕРС. Іноді доцільне застосування спеціальних систем регулювання. Застосовуються також нереверсивні електроприводи, у яких потрібно мати контрольоване і досить швидке гальмування; у таких випадках в електроприводах невеликої потужності використовують реверсивні електроприводи, однак при великих потужностях доцільне застосування нереверсивних ТП і реверсивних збудників, причому система регулювання повинна забезпечити режим гальмування з рекуперацією енергії і контролем струму якоря.

По своїй структурі електродвигун є нелінійною динамічною ланкою (рис 38, а). При роботі з постійним магнітним потоком його структура істотно спрощується (мал.38, б); при впливі з боку ЕРС перетворювача структурну схему електродвигуна можна представити у виді, зображеному на мал.38, в.

Рис.38. Структурна схема силових кіл тиристорного електропривода.

а-повна схема; б-при постійному магнітному потоку Ф; в-при постійному Ф та зміні напруги ТП.

На рисунку 39 наведена функціональна схема системи керування електроприводом.

Основними структурними елементами системи керування електроприводом є ПІ-регулятор швидкості, адаптивний пристрій лінеаризації характеристик електропривода, схема імпульсно-фазового керування СІФК (СИФУ). В електроприводі реалізована система двоконтурного підпорядкованого регулювання зі зворотними зв'язками за швидкістю та струмом. Силова частина електропривода складається з двох повністю керованих випрямлячів КТ 'В' і КТ 'Н', виконаних за трифазною мостовою схемою, включених зустрічно-паралельно і працюючих за принципом відокремленого керування. До силової частини схеми також відносяться силовий погоджуючий трансформатор Т5, автоматичний вимикач F6, згладжуючий дросель L у ланцюзі якоря електродвигуна М. Для контролю напруги і струму двигуна використовуються відповідно амперметр А (з шунтом Р) і вольтметр V. Керування двома тиристорними вентильними комплектами відбувається за допомогою схеми імпульсно-фазового керування (СІФК), яка призначена для перетворення однополярної постійної напруги в послідовність керуючих імпульсів відповідної фази, що подаються на керуючі електроди тиристорів.

Рис.39. Функціональна схема системи керування електроприводом.

Вхідні сигнали СІФК обмежуються на рівні і , а також зміщуються на значення відповідно резисторами R50, R49 i R41. Логічний пристрій УЛ здійснює керування силовими вентильними комплектами 'В' І 'Н' і виконує наступні функції:

а) вибір необхідного напрямку обертання у залежності від знака вхідного сигналу нелінійної ланки (НЗ) шляхом включення відповідних ключів, що визначають необхідний напрямок струму перетворювача;

б) блокування входу логічного пристрою сигналом датчика провідності вентилів ДПВ;

в) формування затримки часу між моментами зняття імпульсів з робочого раніше комплексу і подачею їх на вступаючий у роботу комплект.

У свою чергу датчик провідності вентилів призначений для контролю стану ('відкритий' - 'закритий') і працює за принципом контролю падіння напруги на переході анод-катод тиристорів. Принцип адаптації дозволяє лінеаризувати структуру електропривода в режимі переривистих струмів і тим самим поліпшити динамічні властивості привода.

Адаптивний пристрій складається з нелінійної ланки (НЗ) і функціонального перетворювача ЕРС (ФПЕ). Нелінійна ланка має характеристику, зворотню регулюючій характеристиці керованого випрямляча в режимі переривистого струму, а ФПЕ має залежність типу , де Е-відносна електрорушійна сила двигуна. Для погодження однополярної регулюючої характеристики СІФК з реверсивним сигналом нелінійної ланки використовується перемикач характеристик (ПХ), керований логічним пристроєм (УЛ). Регулятор швидкості (РС) виконаний двоканальним. Перший канал (А1) забезпечує підсилення сигналу і швидкодію. Другий канал (МУД), по входу включений паралельно, виконує компенсацію температурної і часової нестабільності регулятора. МУД являє собою підсилювач постійного струму, працюючий за принципом модулятор-демодулятор. На вході регулятора швидкості (РС) додаються сигнали завдання швидкості і зворотного зв'язку з тахогенератора (G). Глибина зворотного зв'язку за швидкістю регулюється змінним резистором R9, що задає нульову частоту обертання вала двигуна. Вимикачі К1 необхідні для вимкнення регуляторів швидкості і струму із ланцюга керування. Схема обмеження струму якоря (УЗТ) забезпечує обмеження струму якоря на заданому рівні (струму відсічки) у функції швидкості. Принцип роботи схеми струмообмеження базується на обмеженні вихідної напруги регулятора швидкості, яке визначає максимальний заданий струм якоря. Резисторами R5 та R6 встановлюється точка перегину та кутовий коефіцієнт за точкою перегину на характеристиці струму двигуна від частоти обертання. В електроприводі забезпечується захист елементів схеми при аварійних ситуаціях. При спрацюванні будь-якого виду захисту порогові елементи ПЕ1, ПЕ2, ПЕ3, ПЕ4 переводять RS-тригер в активний стан і через логічний елемент 'І' впливають на СІФК, формуючи керуючі імпульси для кута . Одночасно відкривається транзистор і загораються лампочки Н2, НЗ аварійного стану. Живлення схеми виконується через трансформатор Т1 та допоміжний блок живлення БП.

Рохрахункова схема системи регулювання координат з П-регулятором швидкості та з ПІ-регулятором струму представлена на рисунку 40.

Рис.40. Розрахункова схема системи регулювання.

Регулятор швидкості виконаний на підсилювачі А1 з корегуючою ланкою С4. Резистори R1. R5 забезпечують установку нуля підсилювача. Конденсатор може під'єднуватися паралельно С4.

Контакт К1 використовується для встановлення самоходу двигуна із-за дрейфу нуля підсилювача А1 при відсутності задаючої напруги.

Резистор служить для вводу задаючої напруги в діапазоні від - 15В до +15В.

Регулятор струму складається з елементів: підсилювача А2, резистора R22, конденсатора С7.

Розрахунковий опір якірного ланцюга двигуна складає:

(3.101)

-опір обмотки якоря при 15С, Ом;

-опір додаткових полюсів при 15С, Ом;

-опір обмоток трансформатора, приведений до ланцюга випрямленого струму, Ом;

-опір за рахунок перекриття анодних струмів, Ом;

-опір щіточного контакта, Ом;

-опір зрівняльного реактора.

Розрахункове значення напруги вторинної обмотки трансформатора буде:

(3.102)

де -теоретичне значення ЕРС вторинноъ обмотки силового трансформатора, В; (-відношення напруги вторинної обмотки силового трансформатора до середнього значення випрямленої напруги, для трифазної схеми з нульовим виводом слід прийняти );

-коефіцієнт запасу, що враховує неповне відкриття вентилів при максимальному сигналі. Слід прийняти ;

- коефіцієнт запасу по напрузі, який враховує можливе зниження напруги мережі. Слід прийняти ;

- коефіцієнт запасу, що враховує падіння напруги в вентилях і обмотках трансформатора, а також наявності кутів комутації. Слід прийняти .

В.

Слід рахувати, що напруга вторинної обмотки вибраного трансформатора рівна розрахунковому значенню. Струм вторинної обмотки трансформатора буде:

(3.103)

де -коефіцієнт прямокутності струму, що враховує відхилення форми струму від прямокутної. Слід прийняти ;

-коефіцієнт, рівний відношенню діючого значення лінійного струму вторинної обмотки силового трансформатора до середнього значення випрямленого струму. Слід прийняти ;

-номінальний струм двигуна, А.

А.

Опір обмоток трансформатора і створюваний за рахунок перекриття анодних струмів:

(3.104)

Ом.

Опір щіточного контакта за умови, що падіння напруги на ньому буде дорівнювати 2 В, знайдеться як:

Ом (3.105)

Опір урівняльного реактора становить:

(3.106)

(3.107)

Ом

Ом

Розрахунковий опір якірного ланцюга двигуна складає:

(3.108)

Ом

Розрахункова індуктивність якірного ланцюга становить:

(3.109)

де -індуктивність трансформаторної обмотки.

(3.110)

Реактивна складова опору трансформаторної обмотки буде:

Ом (3.111)

де -напруга короткого замикання трансформатора в відсотках. Слід прийняти ;

Гн

Індуктивність обмотки якоря двигуна знаходиться, як:

Гн (3.112)

де для компенсованих машин;

-номінальна частота обертання, об/хв.

Гн

Електромагнітна постійна часу ланцюга якоря знаходиться як:

с. (3.113)

Електромеханічна постійна часу для заданого значення буде:

(3.114)

Швидкість обертання вала двигуна знаходиться як:

рад/с (3.115)

Опір обмотки якоря двигуна буде:

Ом (3.116)

Передавальний коефіцієнт двигуна знаходиться як:

(3.117)

Передавальний коефіцієнт тахогенератора буде:

(3.118)

с

Для знаходження передавального коефіцієнта тиристорного перетворювача слід використати регулювальну характеристику перетворювача . Слід прийняти максимальну напругу керування В, де -максимальне значення ЕРС тиристорного перетворювача при куті керування, що рівний нулю:

В

Для мінімальної швидкості, при роботі з номінальним навантаженням величина дорівнює:

(3.119)

де , рад/с, рад/с

, В·с/рад, В·с/рад

Це відповідає ЕРС тиристорного перетворювача:

В

По арккосисуносїдальній залежності знаходиться і коефіцієнт підсилення тиристорного перетворювача :

(3.120)

Напруга від'ємного зворотного зв'язку по струму подається на датчик струму US з шунта якірного ланцюга двигуна. Передавальний коефіцієнт шунта знаходиться, як:

Ом

Двигун слід уявити у вигляді двох ланок з постійними часу та . Схеми регуляторів слід представити в слідуючому вигляді:

Рис.41. Схема регулятора струму.

Рис.42. Схема регулятора швидкості.

При розгляді тиристорного перетворювача слід враховувати його інерційність. В системі утворений внутрішній контур (рис.41. а, б) регулювання струму з датчиком струму US (зворотній зв'язок по струму) і регулятором струму AS. Зовнішній контур регулювання швидкості (рис.42. а, б) має датчик швидкості тахогенератор BR і регулятор швидкості AV. На вхід регулятора швидкості AV подаються сигнал задання і сигнал зворотного зв'язку, що пропорційний величині швидкості двигуна. Регулятор швидкості виробляє сигнал для регулятора струму, на другий вхід якого подається сигнал , пропорційний величині струму двигуна.

В цьому випадку передавальну функцію електродвигуна при статичному моменті слід представити як:

(3.121)

Передавальна функція тиристорного перетворювача буде:

(3.122)

де - постійна часу тиристорного перетворювача. с.

Слід виконати оптимізацію внутрішнього контура струму по технічному (модульному) оптимуму. В якості малої постійної часу, що не компенсується, слід прийняти с.

Передавальна функція об'єкта регулювання контура струму знаходиться як:

(3.123)

Постійна інтегрування контура струму визначається з умови на модульний оптимум таким чином:

(3.124)

Передавальна функція розімкненого оптимізованого контура струму (див. рис.41, а) буде:

(3.125)

Передавальна функція ПІ-регулятора струму може бути представлена у вигляді:

де

- відповідно, коефіцієнт підсилення і постійна часу регулятора швидкості.

Для обмеження величини струму граничним значенням достатньо обмежити значенням сигнал на виході регулятора швидкості, тобто задаючий сигнал для контура струму.

Коли розузгодження на виході регулятора швидкості досягне величини напруги насичення, то на виході регулятора швидкості напруга постійна; при цьому система підтримує постійним струм якоря двигуна. Обмеження рівня вихідного сигналу регулятора швидкості здійснюється шунтуванням ланцюга зворотного зв'язку регулятора швидкості зустрічно увімкненими стабілітронами. При цьому .

Слід використати стабілітрони типу Д814Г з напругою пробою В.

Передавальний коефіцієнт ланцюга зворотного зв'язку по струму знаходиться як:

(3.126)

Прийняти

Слід визначити величини коефіцієнта підсилення і постійної часу регулятора струму:

(3.127)

с (3.128)

Параметри регулятора струму (рис.41, б) слід визначити в такій послідовності: прийнявши Ф, отримаємо:

Ом (3.129)

Аналогічно, прийнявши , отримаємо:

(3.130)

Величину коефіцієнта підсилення датчика струму одержимо з відношення:

(3.131)

Передавальна функція замкнутого оптимізованого контура струму матиме вигляд:

(3.132)

Із цього виразу, відкинувши член другого порядку в знаменнику, отримаємо так звану усічену передавальну функцію:

(3.133)

Передавальна функція розімкненого оптимізованого контура швидкості (рис.42, а), що настроєний на симетричний оптимум буде:

(3.134)

Передавальна функція об'єкта регулювання швидкості матиме вигляд:

(3.135)

В контурі швидкості нескомпенсованою постійною часу є величина .

Передавальна функція пропорційного регулятора швидкості буде:

(3.136)

Слід прийняти напругу задання В, тоді передавальний коефіцієнт зворотного зв'язку по швидкості буде:

(3.137)

Коефіцієнт підсилення регулятора швидкості знаходиться як:

(3.138)

Слід визначити параметри регулятора швидкості (рис.42, б), враховуючи навантажувальну здатність задавача інтенсивності, виконаного на базі напівпровідникового підсилювача. Прийнявши кОм, отримаємо

Ом

Опір в ланцюгу зворотного зв'язку по швидкості знайдеться, як:

Ом

Статичне падіння швидкості в спроектованому електроприводі при номінальному навантаженні буде:

рад/с

При необхідності отримання електромеханічної характеристики з меншим статичним падінням швидкості (більшою жорсткістю) можна застосувати ПІ-регулятор швидкості. Якщо необхідно отримати регулятор швидкості з регульованою жорсткістю, то шунтують ємність резистором в його зворотному зв'язку.

Використовуючи структурну схему, зображену на рис.43, за допомогою програми Matlab побудовано графіки перехідних процесів системи керування.

Рис.43. Структурна схема системи автоматичного регулювання.

а)

б)

в)

г)

Рис.44. Графіки перехідних процесів системи автоматичного регулювання.

а-, А;

б-, А;

в-, А, ;

г-, - змінне.

Аналізуючи побудовані графічні залежності, можна зробити висновки:

- небезпечно вмикати і одразу вимикати живлення, можливе обертання двигуна в зворотну сторону;

- пилкоподібне змінне навантаження не значно впливає на режим роботи;

- так як система налаштована на симетричний оптимум, маємо досить велике перерегулювання, але система добре тримає навантаження;

- система стійка.

За допомогою графіків перехідних процесів визначено параметри якості системи автоматичного регулювання:

1. Час регулювання (швидкодія) t_р - час із моменту зміни зовнішньої дії (збурення або завдання) до моменту досягнення керованою величиною _доп (допустимої похибки). Вона рівна 0,05_ном, якщо спеціально не задана. t_р = 1,3 с.

2. Перерегулювання .

3. Коливальність перехідного процесу:

- число коливань nT (n - кількість періодів коливань) nT = 4;

- ступінь затухання - відносна різниця сусідніх амплітуд коливального процесу.

4. Охорона праці

4.1 Характеристика і стан охорони праці у господарстві

Система керування охороною праці в господарстві побудована у відповідності із вимогами і діючою методикою.

Інформація про стан охорони праці поступає від керівників підрозділів, громадських інспекторів, а також при проведенні оперативного контролю керівними органами.

Розподіл обов'язків з охороні праці передбачено між посадовими особами і встановлено постановою правління господарством.

В господарстві передбачено кабінет охорони праці. Є посада інженера з охороні праці, проводяться навчання. Летальні випадки, які пов'язані з проведенням робіт на електроустановках, в господарстві незареєстровані.

В господарстві своєчасно проводяться перевірки, випробовування засобів захисту і енергетичного обладнання.

4.2 Стан небезпеки і шкідливості виробництва

У господарстві є можливість виникнення небезпечних і шкідливих виробничих факторів.

Основні небезпечні і шкідливі фактори такі:

рухомі елементи обладнання машин кормоцеху;

рухомі транспортери;

переміщення робочих органів обладнання;

запиленість і вологість;

підвищений рівень шуму.

4.3 Стан виробничих приміщень

Нормативними документами регламентують відношення виробничих приміщень до того чи іншого рівня небезпечності. В залежності з встановленою класифікацією виробничі приміщення по ступеню безпеки можна віднести до класів приміщень, які наведені в таблиці 14.

Проведений аналіз стану приміщень дозволить обгрунтовано встановити заходи по забезпеченню безпеки при експлуатації електрообладнання і електромереж.

Таблиця 14.

Найменування приміщень	Ступінь безпеки	Тип проводки, тип обладнання
1. Адміністративні і побутові приміщення.	Без підвищеної небезпеки.	Схована проводка.
2. Корівники, телятники, род. відділення.	З підвищеною небезпекою.	В трубах, не захищена.
3. Кормоцех, приміщення для миття, душові.	З особливою небезпекою.	Проводка в трубах.

4.4 Виробнича санітарія

Головне завдання виробничої санітарії полягає у захисті людини від впливу виробничих факторів, які виділяються в процесі роботи технологічного обладнання.

Територія молочного комплексу вибрана з урахуванням санітарних вимог, регламентованих в СніП. Територія комплексу огороджена, в'їзд проводиться через санпропускник.

Всі виробничі і санітарно-побутові приміщення відповідають санітарно-технічним нормам і вимогам. Будівлі розміщені таким чином, щоб створити найбільш сприятливі умови природного провітрювання і освітлення.

В складі побутових приміщень передбачені роздягальні і кімната для харчування, приміщення особистої гігієни з набором обладнання та меблів відповідно вимог виробничої санітарії і безпеки праці. Для забезпечення нормальних умов праці у всіх виробничих і побутових приміщеннях є штучне освітлення, розраховане з урахуванням норм мінімальної освітленості.

Від кормоцеху і виробничих приміщень передбачається дорога з твердим покриттям. Всі тупікові дороги мають ділянку для розвороту. Для освітлення в нічний час використовується прожектор ПЗС-45.

На території передбачаються пішохідні переходи з твердим покриттям, безпечні переходи і проїзди.

Рух транспорту по території комплексу регламентується дорожнім знаком при в'їзді на територію.

4.5 Засоби захисту працюючих від небезпечних і шкідливих виробничих факторів

Існують різноманітні небезпечні і шкідливі фактори, що діють на працюючих. Тому необхідно здійснювати захист персоналу, як індивідуальний, так і загальний. До способів захисту відносяться: вентиляція і кондиціонування повітря, необхідна освітленість, захист від вібрації і шуму, від шкідливих факторів, а також захист від враження електричним струмом.

Для захисту від враження електричним струмом застосовують: пристрої автоматичного контролю, огорожі, блокування безпеки в електроустановках; розрядники і блискавковідводи; заземлення і занулення; електрозахисні засоби.

До електрозахисних засобів відносяться: ізолюючі захисні засоби, переносні заземлюючі провідники; плакати і знаки безпеки.

Для захисту працівників від небезпечних і шкідливих виробничих факторів на комплексі видаються наступні індивідуальні засоби захисту: спецодяг, взуття, рукавиці, головні убори.

4.6 Електробезпека об'єкту проектування

Основні вимоги електробезпеки

При виборі електрообладнання необхідно врахувати умови оточуючого середовища.

Нерухомі контактні з'єднання повинні виконуватись зварюванням, опресуванням, паянням або скручуванням. Розбірні конструкції забезпечують пристроями для передбачення самовідкручення.

Захист будівель, споруд і установок, де є пожежонебезпечні зони, від прямих ударів блискавки і повторних її проявлень, а також заземлення для передбачення іскріння, обумовленого статичною напругою, повинні виконуватись у відповідності з діючими нормами по проектуванню і блискавкозахисту будівель і споруд.

Захисні засоби повинні у визначені строки проходити випробування. Простроченими захисними засобами користуватись заборонено. Для захисту обслуговуючого персоналу від ураження електричним струмом в господарстві передбачені слідуючи захисні заходи:

контроль і профілактика пошкодження ізоляції;

забезпечення недосяжності струмоведучих частин;

захисне занулення і відключення.

Відповідно правил, в сільському господарстві застосовується напруга 220/380 В.

Для безпеки застосовують огорожі струмоведучих частин. На огорожах застосовуються блокування, розміщуються плакати безпеки.

Усі захисні заходи, які застосовуються для захисту електроустановок, систематично оглядаються і випробуються підвищеною напругою. Особи, які не пройшли інструктаж з техніки безпеки, до роботи не допускаються.

Розрахунок занулення

Занулення застосовують у чотирьохпровідних мережах напруги до 1 кВ з заземленою нейтраллю. У схемі необхідна наявність нульового дроту. Принцип дії занулення - перетворення пробою на корпус в однофазне КЗ, тобто утворення кола КЗ з малим опором.

Розрахунок занулення практично зводиться до перевірки умови забезпечення вимикаючої здатності занулення.

Використаємо для розрахунку каталожні дані цехового силового трансформатору ТМ 630/10, що запитує молочний цех.

S_н= 630 кВ·А - номінальна потужність;

U₁= 10 кВ - напруга первинної обмотки;

U₂= 0,4 кВ - напруга вторинної обмотки;

е_к= 6,5 % - відносна напруга КЗ;

Р_хх= 2 кВт - потужність при ХХ;

Р_кз= 7,6 кВт - потужність при КЗ;

і_хх= 2,0 % - струм ХХ;

Розрахунок ведемо для двигуна постійного струму насосу холодильної установки.

Номінальний струм двигуна складає І_н= 35,4 А, .

Активний опір провідників із кольорових металів розраховується за формулою:

(4.1)

де - питомий опір провідника; для алюмінію ;

- довжина провідника, м;

S - площа перерізу, мм².

Активний опір фазного провіднику із алюмінію складає при = 500 м, d= 5 мм, S_ф= 19,635 мм²

Ом

Розраховуємо пусковий струм двигуна за формулою:

А (4.2)

Номінальний струм плавкої вставки становить:

А (4.3)

де - коефіцієнт режиму роботи, що залежить від частоти пусків механізмів; для двигунів з частими вмиканнями = 1,8.

Сподіване значення струму КЗ становить:

А (4.4)

Задамося стандартним перерізом нульового провідника 4Ч40 мм і розрахуємо щільність струму:

А/мм^{2 (}4.5)

Задамося перерізом і довжиною нульового і фазного провідників, що виконані із сталі:

м - довжина нульового провідника;

4Ч40 мм - переріз нульового провідника;

S_н= 160 мм² - площа перерізу нульового провідника;

м - довжина фазного провідника;

d_ф= 5 мм - діаметр фазного провідника;

S_ф= 19,635 мм² - площа перерізу фазного провідника.

За [5] визначаємо питомі активні і індуктивні опори стальних провідників для змінного струму:

r_ф= 12,2507 Ом/км;

Х_щф= 9,1572 Ом/км;

r_н= 2,4232 Ом/км;

Х_щн= 1,4512 Ом/км;

Активні та індуктивні опори фазного і нульового провідників становлять:

(4.6)

R_ф= 12,2507·0,1= 1,2251 Ом; Х_ф= 9,1572·0,1= 0,9157 Ом;

R_н= 2,4232·0,05= 0,1212 Ом; Х_н= 1,4512·0,05= 0,0726 Ом;

Перевіримо умову, що повна провідність нульового провідника менше ніж 50 % повної провідності фазного провідника, тобто:

;

.

Це означає, що перерізи підібрано вірно.

Зовнішній індуктивний опір кола фаза-нуль Х_u приймається рівним 0,6 Ом/км. Загальна довжина кола фаза-нуль становить:

км. (4.7)

Тоді індуктивний опір згідно (4.6) становить:

Х_u= 0,6·0,15= 0,09 Ом.

Використовуючи отримані дані розраховуємо Z_фн за формулою:

(4.8)

Опір трансформатора знаходимо за [5] Z_т= 0,129 Ом.

Струм КЗ становить:

А

Перевіряємо надійність спрацювання захисту:

І_кз > І_{кз. с}

214,9443 < 147,55

З розрахунків видно, що І_кз в півтора рази перевищує номінальний струм плавкої вставки, а тому при замиканні на корпус плавка вставка перегорить і вимкне пошкоджену фазу.

По розрахованому номінальному струму плавкої вставки вибираємо вставку стандартних параметрів. Згідно [5] приймаємо запобіжник ПН2 - 100 з номінальним струмом плавкої вставки 50 А при напрузі мережі 380 В.

4.7 Пожежна безпека

Пожежо і вибухонебезпечність - такий стан виробничого об'єкту, при якому, з заданою великою вірогідністю виключається можливість пожежі або вибуху.

Класифікація приміщень молочного блоку за пожежовибухо-небезпекою проведена згідно [5] і результати занесено в таблицю 15.

Таблиця 15.

Найменування приміщень	Ступінь пожежо-небезпеки	Клас пожежо-небезпеки	Клас вибухо-небезпечності
Молочна	Д	П-ІІа	В-ІІа
Електрощитова	Д	П-ІІа	В-ІІа
Компресорна	Д	П-ІІа	В-ІІа
Лабораторія	Д	П-ІІа	В-ІІа
Миюча	Д	П-ІІа	В-ІІа
Лабораторія молочної	Д	П-ІІа	В-ІІа
Приміщення для миючих засобів	Д	П-ІІа	В-ІІа
Кімната персоналу	Д	П-ІІа	В-ІІа
Санвузол	Д	П-ІІа	В-ІІа
Вакуумнасосна	Д	П-ІІа	В-ІІа
Тамбур	Д	П-ІІа	В-ІІа
Коридор	Д	П-ІІа	В-ІІа

Для гасіння пожеж в молочному блоці використовуємо вогнегасники і гідропульти. Потреба в вогнегасниках визначається за формулою:

; (4.8)

де - нормуєма кількість вогнегасників;

; (4.9)

- площа приміщення, .

шт.

Приймаємо три вогнегасники.

Будівля молочного блоку відноситься до другого ступеня пожежостійкості. Для таких будівель витрата води на пожежегасіння складає 10 л/с. Тоді необхідний об'єм води буде рівним:

; (4.10)

де - тривалість пожежі, год.; - кількість одночасних пожеж; - витрата води, л/с, л/с;

;

Джерелом води є спеціально передбачені гідранти.

5. Надійність системи

5.1 Загальна частина

Згідно [9] надійність визначається, як властивість об'єкту зберігати у часі у встановлених межах значення всіх параметрів, що характеризують його здатність виконувати потрібні функції у заданих режимах і в умовах застосування, технічного обслуговування, ремонтів, зберігання і транспортування.

Для електричних машин, електроприводів і систем керування електроприводами, як і для інших об'єктів, мають важливе значення наступні визначення:

1. Безвідмовність - властивість об'єкту безперервно зберігати працездатність на протязі деякого часу напрацювання.

2. Довговічність - властивість об'єкту зберігати працездатний стан до наставання граничного стану при встановленій системі технічного обслуговування і ремонтів.

3. Ремонтопридатність - властивість об'єкту, що являє собою пристосованість до попередження і виявлення причин виникнення відмов, пошкоджень, підтримання і відновлення працездатного стану шляхом проведення технічного обслуговування і ремонтів.

4. Зберігаємість - властивість об'єкту зберігати значення показників безвідмовності, довговічності і ремонтопридатності на протязі і після зберігання, і транспортування.

5. Відмова - подія, що є порушенням працездатного стану об'єкту, тобто перехід до непрацездатного стану. За характером виникнення відмови розрізняють раптові, що характеризуються стрибкоподібною зміною одного або декількох параметрів об'єкту, і відмови поступові, що характеризуються поступовою зміною значень одного або декількох заданих параметрів об'єкту. В загальному випадку, раптові відмови-пошкодження елементів (обриви, пробої ізоляції, утворення тріщин). Поступові відмови пов'язані із зносом і старінням елементів і матеріалів (знос щіток, старіння ізоляції, знос колектора та ін.). За умовами створення і роботи об'єктів розрізняють конструкційні, виробничі і експлуатаційні відмови. Вони характеризують основні причини їх виникнення, тобто при конструюванні - недосконалість норм і правил конструювання, на виробництві - порушення і недосконалість встановленого процесу виготовлення, при експлуатації - непідтримання встановлених правил і умов експлуатації.

Для об'єктів в залежності від призначення застосовують різні показники надійності. Відрізняють об'єкти, що відновлюються і не відновлюються. Якщо нормативно-технічною і конструкторською документацією передбачено проведення ремонтів об'єкта, то він називається ремонтуємим.

Неремонтуємі об'єкти працюють до першої відмови, після чого вони знімаються з експлуатації. Значна кількість електричних машин відноситься до неремонтуємих об'єктів. Для оцінки надійності неремонтуємих об'єктів використовують ймовірнісну характеристику випадкової величини - напрацювання до відмови Т, під якою розуміють напрацювання об'єкту від початку експлуатації до виникнення першої відмови.

Розподіл напрацювання до відмови може бути описано:

1) ймовірністю безвідмовної роботи Р (t);

2) щільністю розподілу напрацювання до відмови f (t);

3) інтенсивністю відмови л (t).

Ймовірністю безвідмовної роботи P (t) називають ймовірність того, що випадкова величина Т - напрацювання до відмови - буде не менш ніж задана:

(5.1)

Надійність ряду ремонтуємих об'єктів не завжди зручно характеризувати ймовірністю безвідмовної роботи, так як P (t) в них дуже наближається до одиниці, особливо для невеликих інтервалів напрацювання, тому застосовують показник надійності - щільність розподілу напрацювання до відмови:

(5.2)

Формула переходу від щільності до ймовірності має наступний вигляд:

(5.3)

Для неремонтуємих об'єктів застосовують інший показник - інтенсивність відмов л (t). Інтенсивність відмов - умовна щільність ймовірності виникнення відмови невідновленого об'єкту, що визначають для розглядаємого моменту часу при умові, що до цього моменту відмова не виникла:

(5.4)

(5.5)

при

(5.6)

Одним із показників безвідмовності є середнє напрацювання на відмову - математичне очікування напрацювання об'єкту до відмови. На практиці використовується наступна оцінка середнього напрацювання до відмови:

(5.7)

де - напрацювання до відмови і-го об'єкту;

N - кількість об'єктів.

5.2 Види відмов насосів у технологічних установках

Терміни і визначення основних понять у сфері надійності прийняті в науці, техніці та виробництві, встановлені ГОСТ 27.410-89 і обов'язкові для застосування в документації всіх видів. Розглядувані терміни і визначення віднесені до технічного об'єкта в якості якого може бути технологічна установка в цілому, а також окремі її агрегати, вузли і деталі.

При вивченні властивостей і показників надійності користуються поняттями, що характеризують технічний стан об'єкта і подію.

Розрізняють такі стани: справний (справність), зламаний (несправність), дієздатний (дієздатність), непрацездатний (непрацездатність) і граничний.

У справному стані об'єкт відповідає всім вимогам нормативно-технічної і конструкторської документації, в зламаному - не відповідає хоча б одному з цих вимог.

Дієздатність - це стан об'єкта, при якому значення всіх параметрів, що характеризують спроможність виконувати задані функції, відповідає вимогам нормативно-технічної і конструкторської документації. Дієздатність об'єкта характеризується сукупністю певних ознак, головним чином знаходженням значень заданих параметрів об'єкта в межах допусків, встановлених для цих параметрів. Крім того, дієздатність об'єкта характеризується рядом якісних ознак його нормальної роботи. В непрацездатному стані значення хоча б одного з параметрів не відповідає означеним вимогам.

Поняття 'справність' ширше за поняття 'дієздатність': справний об'єкт задовольняє всі вимоги, а дієздатність лише ті, що забезпечують нормальне функціонування об'єкта. Дієздатний об'єкт може бути зламаним. Наприклад, не задовольняти естетичних вимог, якщо погіршення зовнішнього вигляду об'єкта не перешкоджає його застосуванню за призначенням.

Граничним називають такий стан об'єкта, при якому його подальше застосування за призначенням неприпустиме або недоцільне. Граничні стани виникають у випадках порушення вимог безпеки, перевищення заданих параметрів, зниження ефективності експлуатації, яких не можна усунути, при необхідності проведення поточного, або капітального ремонту. Перехід об'єкта в граничний стан спричиняє тимчасове або остаточне припинення застосування об'єкта за призначенням.

До поняття 'подія' відносяться пошкодження або відмова, внаслідок яких звичайно відбувається перехід об'єкта з одного стану в інший.

Пошкодженням називають подію, що полягає в порушенні справності при збереженні дієздатного стану.

Відмова - подія, що полягає в порушенні дієздатного стану.

У складних об'єктах можливе більш докладне ділення станів об'єкта з виділенням проміжних станів з пониженими рівнями якості функціонування.

Ознаками виникнення відмови є неприпустимі зміни ознак дієздатності (вихід значень параметрів за межі допуску, порушення ознак нормальної роботи і т.д.). Перелік найбільш розповсюджених пошкоджень і відмов, що спостерігаються в насосах технологічних установок, наведений у таблиці 3.1.

Таблиця 16.

Пошкодження і відмови	Об'єкти відмов і пошкоджень
Знос	Поршні, втулки, клапани, рухомі ущільнення, підшипники
Втомлений злом.	Вали
Остаточна деформація	Вісі, вали, шпонки
Тріщини, збільшений знос	Станина, зубчата передача
Послаблення кріплень	Болтові з'єднання
Втрата пружності	Пружини клапанів
Розриви	Пасові ремені, діафрагми компенсаторів
Порушення герметичності	Ущільнення
Розрегулювання	Клапани, підшипники, клинопасова передача
Неспрацювання	Запобіжний клапан

Явища, процеси, події і стани, зумовлені виникненням відмови, називаються наслідками відмови. Наслідками відмов технологічних установок і обладнання можуть бути матеріальні і трудові витрати, зв'язані з необхідними ремонтними роботами: змушені простої в роботі установки; травмування обслуговуючого персоналу та ін.

У зв'язку з можливими наслідками відмови технологічних установок і обладнання можна поділити умовно на три види. До першого відносяться відмови, що викликають тільки матеріальні витрати, зв'язані зі зміною і ремонтом виробу, що відмовив.

Другий вид відмов характеризується економічними втратами внаслідок змушених простоїв в роботі установки, що значно перевищують вартість порівняно нескладних ремонтів.

До третього виду відносяться відмови, що спричиняють великі економічні втрати через змушені простої в роботі установки і складнощі ремонту обладнання, а також відмови, в результаті яких можливі аварії на комплексі, що погрожують безпеці обслуговуючого персоналу.

За можливістю усунення відмов машини, обладнання і окремі вироби поділяються на ті, що відновлюються, і ті, що не відновлюються. Для об'єктів, що відновлюються, в розглядуваній ситуації відновлення дієздатного стану передбачене нормативно-технічною і конструкторською документацією. До об'єктів, що не відновлюються, відносяться циліндрові втулки і поршні, клапани, підшипники кочення та інші об'єкти, відновлення яких не передбачене нормативно-технічною і конструкторською документацією.

Поряд з цим розрізняють об'єкти, що ремонтуються, і об'єкти, що не ремонтуються. До об'єктів, що ремонтуються, відносяться об'єкти, для яких проведення ремонтів передбачене нормативно-технічною і конструкторською документацією.

У залежності від наслідків відмови, ремонтопридатності та ознак, за якими визначається необхідність припинення експлуатації, технологічні установки і обладнання поділяються на окремі групи.

Холодильна установка відноситься до першої групи, яка об'єднує машини, що ремонтуються та експлуатуються до граничного стану і обладнання, наслідками відмов якого є втрати від змушених простоїв і витрати на ремонтні роботи. Економічний ефект від експлуатації означених машин і обладнання залежить від тривалості їхньої безвідмовної роботи і часу простоїв через відмови.

5.3 Оцінка надійності електродвигуна

Причинами виходу з ладу двигунів є невідповідність конструктивного виконання двигунів умовам експлуатації, невірного вибору двигунів по потужності і незадовільного обслуговування, неякісне виготовлення, відмови з вини заводів-виробників. Деякі відмови двигунів викликані нерівномірністю повітряного зазору, що приводить до зачипання частин машини. Це може бути обумовлено тим, що технологічний процес і стан обладнання не забезпечує потрібну обробку станин, підшипникових вузлів і пакетів якоря. Нерівномірність повітряного зазору може бути викликана також прогином вала при його недостатній жорсткості. Причиною відмов обмоток двигунів часто є низька якість ізоляції обмоточних проводів і пропиточних лаків. Передчасні відмови обмоток викликаються часто недосконалими технологічними процесами, неякісною пропиткою, намоткою і укладенням в пази витків обмотки якоря.

Пошкодження підшипників виражається у вигляді зносу укладок в гніздах підшипників, витікання мастила із підшипників при їх несправностях, порушення роботи змащування кілець в підшипниках.

Розглянемо надійність двигуна постійного струму, що застосований в приводі даної технологічної установки.

Задамося наступними розрахунковими даними:

- - температура зовнішнього середовища, візьмемо максимально можливе значення згідно [9, ст.5], ;

- - вологість повітря, вибираємо згідно [9, ст.5] з урахуванням , ;

- К_н - коефіцієнт завантаження двигуна, К_н= 0,9;

- n₀ - еталонна швидкість, n₀ = 1000 об/хв;

- - інтенсивність відмов електричної частини в номінальному режимі, 1/год;

- Н-висота над рівнем моря, вибираємо згідно [9, ст.5], Н = 1000 м.

Ймовірність безвідмовної роботи двигуна за час t у загальному випадку розраховується за формулою:

(5.8)

де - ймовірність безвідмовної роботи електричної частини;

- ймовірність безвідмовної роботи механічної частини.

Для електричної частини маємо:

(5.9)

де - інтенсивність відмов електричної частини, що визначається за формулою:

(5.10)

де - коефіцієнт, що враховує температуру і вологість по [9, п.2-7], ;

- коефіцієнт, що враховує режим роботи, при стаціонарному режимі за [9, п.2-1], ;

- коефіцієнт, що враховує температуру і вологість, при стаціонарному режимі за [9, п.2-2], ;

- коефіцієнт, що враховує висоту, при стаціонарному режимі за [9, п.2-3], .

Після підстановки числових значень у вираз (5.10), отримаємо:

1/год

Ймовірність безвідмовної роботи механічної частини розраховується за формулою:

(5.11)

де - інтенсивність відмови механічної частини, що визначається за формулою:

(5.12)

де n - максимальна швидкість двигуна, що використовується, n = 3000 об/хв;

1/год

Середній міжремонтний період складає n_р= 1 рік. Якщо прийняти до уваги годинний фонд робочого часу, в середньому Ф = 2080 годин і врахувати коефіцієнт навантаження по часу, в середньому К_m = 0,8, то отримаємо значення часу за формулою:

(5.13) тобто год

Розрахуємо ймовірність безвідмовної роботи електричної частини двигуна за формулою (5.9)

Для механічної частини за формулою (5.11)

Для електродвигуна в цілому ймовірність безвідмовної роботи на протязі часу t = 1664 год дорівнює за виразом (5.8)

> [P] = 0,85

Таким чином вирішальною є надійність механічної частини електродвигуна.

5.4 Оцінка надійності схеми керування

В попередньому пункті було розглянуто надійність двигуна, тому для повноти картини необхідно розглянути систему керування приводом цього двигуна.

Виходячи із вимог до системи керування електроприводів стосовно надійності, головне правило побудови - забезпечити не тільки високу надійність, але і ремонтопридатність [18, ст.4].

Тому схему керування розроблено на уніфікованих елементах, які розміщено на окремих платах. Тобто при виході із ладу системи керування, процес тестування системи, а також заміни пошкодженого елемента займе декілька хвилин, що зменшує час простою установки в цілому.

Виконаємо оцінку надійності схеми СІФК прикидочним розрахунком. Він ведеться за допомогою таблиці 16. Середні, максимальні і мінімальні інтенсивності відмов елементів беремо згідно [9, п.1-1].

Ймовірність безвідмовної роботи схеми СІФК на протязі часу t = 550 год:

(5.14)

(5.15)

(5.16)

Прикидочний розрахунок надійності схеми СІФК.

Таблиця 17.

Типи елементів відповідного виду	Кільк. ел-ів , шт	Інтенсивність відмов елементів відповідного типу, 1/год	1/год
резистор конденсатор транзистор діод трансформатор опер. підсилювач пайка	10 3 1 1 1 3 100	0,04 0,0083 0,27 0,021 0,03 0,3 0,01	0,2 0,09 0,5 0,2 0,17 0,45 0,01	0,4 0,235 1,44 0,452 0,285 0,6 0,01	0,4 0,0249 0,27 0,021 0,03 0,9 1	2 0,27 0,5 0,2 0,17 1,35 1	4 0,705 1,44 0,452 0,285 1,8 1
Разом					2,6459	5,49	9,682

Після підстановки числових значень у вирази (5.14) - (5.16) отримаємо:

Результати прикидочного розрахунку показали, що схема СІФК має достатню надійність.

Уточнений розрахунок надійності схеми зробимо за допомогою таблиці 17. В порівнянні з прикидочним розрахунком тут приведені елементи в прив'язці до схеми, з більшою конкретизацією типів і марок елементів. Крім цього, для однорідних груп елементів вказані коефіцієнти навантаження К_н і температура нагріву Т, С.

Із [9, п.1-4] знаходимо інтенсивність відмов елементів при нормальних умовах роботи (температура 20С, коефіцієнт навантаження К_н= 1). Згідно [9, п.2-1] знаходимо поправочні коефіцієнти К₁= 1,04 і К₂= 1,03, усього К_j= 1,07, враховуючий вплив вібрацій і ударних навантажень на апаратуру. Із [9, п.2-2] знаходимо коефіцієнт К₃ для заданих температури і вологості. Поправочні коефіцієнти беремо з [9, п.2-7] в залежності від коефіцієнта навантаження і температури.

Таблиця 18.

Сумарне значення інтенсивності відмов

1/год (5.17)

По сумарній інтенсивності відмов схеми СІФК знаходимо середній наробіток до відмови:

год (5.18)

Ймовірність безвідмовної роботи схеми СІФК на протязі часу t = 500 год:

Таким чином, схема СІФК відповідає вимогам надійності.

5.5 Заходи для підвищення надійності системи

Важливе поняття, що відноситься до надійності - резервування. В техніці під резервуванням розуміється засіб підвищення рівня надійності (особливо безвідмовності) введенням додаткових засобів і можливостей. Мета резервування - забезпечити відмовостійкість у цілому, тобто зберегти його дієздатність, коли виникла відмова одного або декількох елементів. У холодильній установці доцільно використати резервування, при якому резервується насос у цілому (замість одного насоса, що вимагається, встановлено два).

Для підвищення надійності механічної частини двигуна насосу потрібно зменшити час міжремонтного періоду механічної частини:

год

Отже, для підвищення надійності електродвигуна в цілому потрібно додатково через кожні 130 годин роботи робити технічний огляд або за потребою ремонт механічної частини двигуна.

6. Розрахунок економічної ефективності модернізації холодильної установки

6.1 Визначення витрат на модернізацію холодильної установки

6.1.1 Визначення витрат на придбання комплектуючих

Модернізація холодильної установки полягає у модернізації приводу для регулювання продуктивності насосу; розробці системи керування на основі сучасної елементної бази.

Таблиця 19.

Найменування	Кількість	Загальна вартість, грн.
Комплектний ТПЧ ЭТУ 3601-3620	1	2000
Резистор МЛТ-0,5	6	2,15
Резистор МЛТ-1	4	2,05
Конденсатор металопаперовий К50-12	3	4,5
Транзистор кремнієвий КТ919В	1	3,2
Діод кремнієвий КД103А	1	2
Трансформатор ТС-10	1	400
Мікросхема К140УД1А	3	30
Датчик струму	1	50
Дросель ДСА-554	1	30
Тахогенератор СЛ-М	1	80
Всього 2603,9

Для знову створеної системи автоматичного регулювання закуплені комплектуючі, перелік яких приведений у табл.18.

Таким чином витрати на покупку комплектуючих для системи автоматичного керування насосної підстанції дорівнюють: 3_к = 2603,9 грн.

6.1.2 Розрахунок заробітної плати з нарахуваннями

Для модернізації електропривода необхідно виконати роботи з монтажу системи керування, наладці і пуску системи. Дані роботи будуть проводити три слюсаря четвертого розряду та один інженер на протязі чотирьох днів.

Витрати на заробітну плату з нарахуваннями визначаються за формулою:

, (6.1)

де К_зп - коефіцієнт, що враховує накладні витрати на заробітну плату, 1,3;

- коефіцієнт, що враховує премії, 1,25;

t - термін виконання робіт, год;

С_і - годинна тарифна ставка робітника i-гo розряду включеного до складу бригади, грн;

Н - норма нарахувань на заробітну плату, 0,395;

m - число робітників у бригаді, чол.

грн.

6.1.3 Визначення загальної суми витрат на модернізацію

Витрати на модернізацію системи автоматичного керування визначаються як сума витрат на придбання комплектуючих і витрат на заробітну плату з нарахуваннями робітників, які проводять модернізацію:

З_м = З_к + З_зп, грн.

З_м = 2603,9 + 383,74 = 2987,64 грн.

6.2 Розрахунок річного фонду часу роботи установки та річної експлуатаційної продуктивності

Розрахуємо річний фонд часу роботи установки:

, год

де Т_ф - річний фонд робочого часу, 365 днів;

t_зм - тривалість зміни в машино-годинах, 8;

К_зм - коефіцієнт змінності роботи установки, 3;

Д_р - простої у машино-днях при усіх видах технічного обслуговування і ремонту, що припадають на одну машино-годину роботи.

Розрахунок простоїв у машино-днях при усіх видах технічного обслуговування і ремонту, що припадають на одну машино-годину роботи зробимо по формулі:

,

деd_рі - час перебування в і-тому технічному обслуговуванні чи ремонті;

а_і - кількість i-x ремонтів або технічних обслуговуваннь за міжремонтний період;

Т_ц - час міжремонтного циклу, 4500 г.

Згідно документаціям на обладнання приймаємо:

щомісячні обслуговування упродовж 0,5 год;

раз на півріччя - 2 год;

раз на рік - 3 год.

Таким чином, простої в машино-днях при усіх видах технічного обслуговування і ремонту, що припадають на одну машино-годину роботи дорівнюють:

.

Річний фонд часу роботи установки дорівнює:

год.

Визначимо річну експлуатаційну продуктивність насосу за формулою:

,

деВ_еп - годинна експлуатаційна продуктивність, м³/год;

К_пр - коефіцієнт, що враховує простої невраховані в годинній експлуатаційній продуктивності, приймаємо рівним 0,95.

Середня за добу годинна експлуатаційна продуктивність насосу дорівнює 20 м³/год. Таким чином річна експлуатаційна продуктивність дорівнює:

м³.

6.3 Визначення поточних витрат у процесі експлуатації системи

Розрахуємо поточні річні експлуатаційні витрати для холодильної установки до і після модернізації.

6.3.1 Розрахунок заробітної плати з нарахуваннями

Заробітна плата робітників, які беруть участь в експлуатації холодильної установки визначається по формулі (6.1). До і після модернізації на установці працює одне й теж число робітників, а саме один оператор який має четвертий розряд. Витрати на заробітну плату до і після модернізації склали:

грн.

6.3.2 Визначення витрат на технічне обслуговування та ремонт

Витрати на технічне обслуговування і поточний ремонт холодильної установки можна визначити по формулі:

(6.2)

де S_тоз - витрати на заробітну плату ремонтників з нарахуваннями;

S_том - витрати на матеріали та запасні частини.

Визначимо витрати на заробітну плату ремонтників з нарахуваннями:

(6.3)

деС_р - середня тарифна ставка ремонтного робочого, що обслуговує установку, грн/год;

а_і - кількість техобслуговувань і поточних ремонтів у ремонтному циклі без капітального ремонту;

r_і - трудомісткість i-го технічного обслуговування і поточного ремонту, людиногодин.

Витрати на матеріали і запасні частини визначимо за формулою:

(6.4)

де К_нр - норма накладних витрат по усім видам витрат, крім заробітної плати; К_зр - коефіцієнт переходу від витрат на заробітну плату до витрат на матеріали і запасні частини. До модернізації холодильної установки технічне обслуговування та поточний ремонт могли проводити два слюсарі четвертого розряду. Після модернізації до обслуговування системи повинен бути заохочений додатково спеціаліст більш високої кваліфікації (інженер), який проводить обслуговування і поточний ремонт електронного устаткування. Для обслуговування проектованої системи необхідна більша кількість комплектуючих матеріалів і запасних частин. Матеріали і запасні частини застосовувалися як вітчизняного так і імпортного виробництва. Виходячи з цього, для обчислення витрат на заробітну плату ремонтників із нарахуваннями використовуємо формулу (6.3). Тоді до модернізації:

після модернізації:

Витрати на матеріали та запасні частини згідно формули (6.4) до модернізації рівні:

грн;

після модернізації:

грн.

Тоді сумарні витрати за формулою (6.2) на технічне обслуговування та ремонт до модернізації склали:

грн,

після модернізації:

грн.

6.3.3 Визначення витрат на електроенергію

Розмір витрат на електроенергію визначається по формулі:

, (6.5)

де Ц_ел - вартість 1 кВт/год електроенергії (0,2 грн. - 1 кВт);

W_ел - витрати електроенергії за годину, кВт/год.

Застосування системи автоматичного керування дало можливість зменшити добові витрати електроенергії. До модернізації холодильна установка споживала 12,2 кВтг, а після - 11,7 кВтг. За формулою (6.5) розрахуємо витрати на електроенергію.

Витрати на електроенергію до модернізації склали:

грн.;

після модернізації:

грн.

6.3.4 Розрахунок загальної суми річних витрат

Розрахунок суми річних витрат на експлуатацію насосної підстанції зведемо в таблицю 19.

Таблиця 20.

Найменування статті витрат	Величина витрат, грн
	до модернізації	після модернізації
Заробітна платня з нарахуваннями	19 993,63	19 993,63
ТО і поточний ремонт	145,72	290,75
Електроенергія	22332,68	21417,4
Всього	42472,03	41701,78

6.3.5 Розрахунок вартості машино-години роботи холодильної установки

Вартість машино-години роботи установки обчислюється за формулою:

грн/год. (6.6)

Вартість машино-години роботи холодильної установки до модернізації склала:

грн/год;

після модернізації:

грн/год.

6.3.6 Розрахунок вартості технологічної операції для одиниці продукції

Вартість транспортування 1 м³ води визначаємо по формулі:

грн. (6.7)

Середня вартість транспортування 1 м³ води до модернізації склала:

грн;

після модернізації:

грн.

6.4 Визначення економічного ефекту від проведення модернізації

Економічний ефект від проведення модернізації розрахований за формулою:

Е = (S'_1п - S_1п) В грн/р. (6.8)

Е = (0,27 - 0,26) 158092,73 = 1580,93 грн/р.

Термін окупності витрат по модернізації визначений із формули:

(6.9)

р.

Виходячи з проведених розрахунків можна зробити наступні висновки:

Витрати на модернізацію склали 2987,64 грн.

Витрати на заробітну плату робітників експлуатуючих установку не змінилися.

Витрати на технічне обслуговування і поточний ремонт після проведення модернізації збільшилися в 1,99 рази.

Витрати на електроенергію після модернізації знижені на 4 %.

Вартість машино-години роботи та технологічної операції системи після модернізації знижена на 2 %.

Економічний ефект від проведення модернізації склав 1580,93 грн.

Термін окупності витрат по модернізації склав 1,88 року.

7. Загальні висновки

В даному дипломному проекті вирішено важливу задачу підвищення ефективності роботи теплохолодильної установки за рахунок застосування сучасної системи керування електроприводом на базі ТПН. В ході проектування розроблено комплект документації, який включає розв'язання комплексу завдань:

- досліджена електрична мережа молочного комплексу та розроблені заходи по розширенню меж регулювання напруги;

- розраховані електричні навантаження, обгрунтовані та вибрані джерела живлення;

- модернізована система автоматичного керування тепло-холодильною установкою;

- розраховано економічну ефективність розробки;

- розраховано надійність елементів системи автоматичного керування;

- розроблені заходи з охорони праці.

З технічної точки зору, забезпечено такі показники: час регулювання t_р= 1,3 с, перегулювання , ступінь затухання 0,26. Забезпечено також плавне регулювання швидкості.

Застосування ЕП з ТПН дало зниження вартості машино-години праці, зниження витрат на електроенергію.

В результаті впровадження заходів і засобів безпеки праці досягнуто відповідність техніки і технології сучасним вимогам техніки безпеки та виробничої санітарії, що в кінцевому рахунку створить безпечні та нешкідливі умови праці.

Література

1. Алексеева Н.Н. и др. Тиристорные регулируемые электро-приводы постоянного тока. - М., Энергия, 1970, 136 с.: ил.

2. Комплектные тиристорные электроприводы: Справочник/ И.Х. Евзеров, А.С. Горобец, Б.И. Машкович и др.: Под ред. канд. техн. наук В.М. Перельмутера. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 319 с.: ил.

3. Коровин В.Г., Рыдов В.А. и др. Программно-аппаратные средства и методы синтеза электроприводов с микропроцессорным управлением. // Автоматизированный электропривод/Под ред. Н.Ф. Ильинского, М.Г. Юнькова. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 404 с.

4. Методичні вказівки до виконання курсової роботи „Проектування і розрахунок керованих випрямлячів електричного струму” для студентів електротехнічних спеціальностей/Скл.В.М. Заболотський. - Полтава: ПДТУ, 1998, - 12 с.: ил.

5. Мотуско Ф.Я. Охрана труда. - М.: Высшая школа, 1968 - 296 с.

6. Галай М.В. Теорія автоматичного керування: Неперервні та дискретні системи: Навчальний посібник. - Полтава: Полт. НТУ, 2002. - 454 с.

7. Основы промышленной электроники. / Ю.А. Исаков, А.П. Платонов, В.С. Руденко, В.И. Сенько, В.В. Трифонюк, Е.Е. Юдин. - Киев.: Техніка, 1976 - 544 с.: ил.

8. Технологическое оборудование животноводческих ферм и комплексов. - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Агропромиздат. Ленингр. отд-ние, 1985. - 640 с., ил. (Учебники и учеб. Пособия для высш. с. - х. учеб. заведений).

9. Пичугин С.Ф. Надёжность технических систем. - Полтава: Изд-во ПГТУ, 1998 - 132 с.

10. Полупроводниковые приборы. Диоды выпрямительные. Стабилитроны. Тиристоры: Справочник/ Под общей редакцией А.В. Головмедова. - М.: Радио и связь, 1989 - 528 с.: ил.

11. Полупроводниковые приборы: Диоды, тиристоры, оптоэлектронные приборы: Справочник/А.В. Баюков, А.Б. Гитцевич, А.А. Зайцев и др.; Под общ. ред.Н. Н. Горюнова. - 3-е изд., перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 744 с.: ил.

12. Полупроводниковые приёмно-усилительные устройства: Справ. радиолюбителя/Р.М. Терещук, К.М. Терещук, С.А. Седов - 3-е изд. перераб. и доп. - Киев: Наук. думка, 1987. - 800 с.: ил.

13. Механизация и электрификация животноводства Л.П. Карташов, А.А. Аверкиев, А.И. Чугунов, В.Т. Козлов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1987. - 480 с.: ил. - (Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений).

14. Пчелинцев В.А., Виноградов Д.В., Коптев Д.В. Охрана труда в производстве строительных изделий и конструкций - М.: Высш. шк., 1986., 311 с.

15. Механизация и автоматизация животноводческих ферм. - Л.: Колос. Ленингр. отд-ние. 1978. - 560 с., ил. - (Учебники и учеб. пособия для высш. с. - х. учеб. заведений).

16. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2. /Под ред.А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985 - 496 с.: ил.

17. Электрооборудование промышленных предприятий и установок/Е.Н. Зимин, В.И. Преображенский, И.И. Чувашев: Учебник для техникумов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоиздат, 1981. - 552 с.: ил.

18. Методичні вказівки до виконання курсової роботи „Розрахунок параметрів регуляторів систем регулювання координатами реверсивного електроприводу” для студентів спеціальності 7.092203 „Електромеханічні системи автоматизації та електропривід”/Скл. Шебітченко В.Г., Ланлар В.А. - Полтава: ПДТУ, 1999, - 12 с.: ил.