Teza conține: 70 pagini, 30 ilustrații, 6 tabele, 15 surse bibliografice [306499]

Rezumat

Teza conține: 70 pagini, 30 ilustrații, 6 tabele, 15 surse bibliografice

Cuvinte cheie: Plastic, [anonimizat], controler, motor,softstarter , releu.

Scopul lucrării: Elaborarea sistemului de automatizare și acționare pentru procesul de reciclare a deseurilor din plastic.

[anonimizat] a materialelor plastice nocive folosite tot mai frecvent în industria fabricării dispozitivelor confecționate din material plastic.

Obiectivele lucrării conțin descrierea proceselor de reciclare a materialelor din masă plastică și descrierea sistemelor de automatizare și acționare electrică și a dispozitivelor și utilajelor folosite în acest sistem. Deasemenea este proiectat unul din motoarele de acționare a agregatului de spalare 2 fiind selectat un motor asincron care funcționează în condiții cu umeditate ridicată . Calculul termic a dat posibilitatea de a determina sistemul de ventilare a motorului.

The thesis contains: 70 pages, 30 illustrations, 6 tables, 15 bibliographic sources

Keywords: Plastic, [anonimizat], controller, motor, softstarter, relay.

Purpose of the work: Development of the automation and drive system for the plastic waste recycling process.

[anonimizat] .

The objectives of the paper include the description of the processes of recycling of plastic materials and the description of the systems of automation and electric drive and of the devices and machines used in this system.

It is also designed one of the drive motors of the washing unit 2 being selected an asynchronous motor that works in high humidity conditions. The thermal calculation gave the possibility to determine the ventilation system of the motor.

Introducere

Cuvântul plastic însuși este derivat al cuvântului grecesc (plastos) care înseamnă „capabil de a fi modelat” [anonimizat], presarea sau extrudarea plasticului într-o [anonimizat], fibre, farfurii, tuburi, vase și multe altele.

Materialele plastice sunt substanțe chimice sintetice extrase în principal din petrol și fabricate din hidrocarburi (lanțuri de atomi de hidrogen și carbon). [anonimizat]. Această structură face ca plasticul să fie deosebit de durabil și rezistent.

[anonimizat] , materialele plastice sunt utilizate într-o [anonimizat]. Prezența plasticului peste tot provoacă serioase îngrijorări de mediu în ceea ce privește rata de descompunere lentă a acestuia care constituie pînă la 300 [anonimizat]. Ca urmare toate materialele plastice folosite vreodată sunt încă azi și vor polua planeta încă cîteva secole.

Majoritatea materialelor plastice conțin alți compuși organici sau anorganici amestecate în aditivi numiți pentru a îmbunătăți performanța sau a reduce costurile de producție.

Reciclarea deșeurilor din plastic .

Noțiuni generale

Dezvoltarea materialelor plastice a evoluat de la materiale plastice naturale la molecule complet sintetice (de exemplu, epoxy, PVC). Nitroceluloza este considerată primul plastic fabricat (1856). După Primul Război Mondial, îmbunătățirile tehnologiei chimice au dus la o explozie de noi materiale plastice, producerea în masă începând din anii 1940 și 1950. Al Doilea Război Mondial a condus la o mai mare cercetare și dezvoltare a plasticului și la descoperirea multor tipuri noi de plastic cu proprietăți și aplicații diferite. Odată cu încheierea războiului, aceste noi materiale plastice și-au făcut drum în societate printr-o multitudine de bunuri de larg consum.

Există două categorii principale în lumea materialelor plastice: termoplaste și termoreactive. Termoplastele sunt materialele plastice care pot fi reciclate , pot fi topite din nou în lichid și turnată de mai multe ori , asfel prin încălziri repetate trec în stare plastică (polistiren, polimetacrilat, celuloid, poliamidă, policlorura de vinil). Piesele din aceste materiale se obțin prin presare și turnare, având o mare productivitate.

Termoplastiile reprezintă până la 90% din producția globală.

Termoreactivele pot fi topite și prinde formă o singură dată; după ce s-au solidificat, rămân solide pentru totdeauna, Prin încălziri repetate nu mai trec în stare plastică polistireni nesaturați, rășini fenolfolmaldehidice, etc. Piesele în acest caz se prelucrează prin presare. Nu este posibilă reciclarea pentru acest plastic.

Fig. 1 Tipurile de plastic[6]

Polietilen tereftalat (PET)

Acesta este un plastic foarte puternic, care poate fi recunoscut cu ușurință pentru aspectul său transparent. Toate sticlele de băutură care conțin sodele preferate sunt PET. Articolele fabricate din acest plastic sunt reciclate în mod obișnuit. Poate fi transformat în fibre sintetice sau folie. În această categorie intră flacoanele inscripționate PET incolore sau colorate pentru apă, bere, băuturi alcoolice, sucuri, ulei vegetal, flacoane de muștar sau, borcane de plastic.

Polietilenă de înaltă densitate (HDPE)

Acest plastic este adesea folosit pentru recipiente alimentare sau băuturi. Articolele fabricate din acest plastic includ recipiente pentru lapte, ulei de motor, șampoane, sticle de săpun, detergenți și înălbitori. Multe jucării sunt fabricate și din acest plastic.

Clorură de polivinil (PVC)

Clorură de polivinil de tip PVC este inscripționat pe profile de ferestre (termopan), folie, tuburi pentru apă, izolații de cabluri electrice, mobilier ușor, jucării.

PVC-ul este ieftin, rezistent în timp, ușor . Greu de reciclat, implicând costuri ridicate

Polietilenă de joasă densitate (LDPE)

Este utilizat în special pentru diferite ambalaje, pungi (sacoșe), pungi pentru ambalarea alimentelor, flacoane comprimate (pentru miere, pentru muștar), caserole, tăvi pentru alimente incolore, transparente.

Polipropilenă (PP)

Acesta este unul dintre cele mai utilizate materiale de plastic disponibile pe piață. Acest tip de plastic este trainic și poate rezista, de obicei, la temperaturi mai ridicate. Printre multe alte aplicații, acesta este utilizat pentru produsele care intră în contact cu alimentele și băuturile (cutii de iaurt, sticle de sirop etc.).

Polistiren (PS)

Polisterenul poate fi reciclat, dar reciclarea necesită cheltuieli mari de energie, și nu este acceptat în majoritatea centrelor de reciclare.Pahare de unică folosință, cutii de mâncare din plastic, tacâmuri din plastic sunt fabricate din PS.

Altele (Mix)

Orice alt tip de plastic (policarbonat, ABS) care nu a fost menționat, poate fi un amestec din toate cele de mai sus sau un material plastic care nu este ușor reciclabil. Se recomandă de a fi ocolit, utilizare largă a produselor din plastic în industria auto, până și echipamente de laborator, carcase pentru produsele electronice și electrocasnice etc.

Analiza și descrierea procesului tehnologic de reciclare a polietilenei.

Deșeurile din masa plastică la etapa de colectare sunt încă amestecate și murdare. Sistemul de sortare joacă un rol important pentru toate activitățile de reciclare. Un efort de sortare minuțios și precis garantează procese mai ușoare, produse mai bune și întreținere mai ușoară. Un sistem eficient de sortare ne permite să cunoaștem exact ce tip de plastic este utilizat, ceea ce este esențial pentru a controla temperatura de topire necesară și pentru a configura corect utilajul.Sortarea se face manual.

După ce plasticul este sortat după tipul specific de plastic, este mărunțit. Ca materie primă se folosește deșeuri de polietilenă adica sacoșe , pungi ,saci ,ambalaje etc. care ajung în bucarul mașinei de marunțit. La această etapă, obiectele din masă plastică mai mari sunt mărunțite , pentru a permite spălarea, depozitarea mai eficientă și pentru a fi utilizate împreună cu celelalte mașini.

Fig.2 Schema generala a liniei de prelucrare a polietilenei

Mașina de mărunțire (shredder)

Ventilator

Spălătorie unghiulară 1

Mașina de flotare 1

Spălătorie cu încălzire

Spălătorie unghiulară 2

Mașina de flotare 2

Spălătorie unghiulară 3

Centrifuga

Pres , granulator

Ventilator 2

Plasticul trebuie să fie curat înainte de a trece la procesele de reciclare. Praful, murdăria și impuritățile provoacă probleme mașinilor și proceselor.Deșeurile din polietilenă murdară poate duce la întreținere suplimentară, defecțiuni, producții problematice și produse de calitate scăzută. Un mod mai eficient este de a fi spălat după mărunțire. Polietilena mărunțită este transportată de un șnec spre un ventilator care evacuiază fulgii de polietilenă la intrarea în spălătoria unghiulară unde are loc un proces de clatire spălare în urma căruia materia este aruncată în mașina de flotare unde are loc procesul de flotare. Flotarea, este un process care se bazează pe diferite densități ale tipurilor de plastic. Fiecare tip de plastic are propria densitate specifică care îl face să plutească diferit în lichide. Lichidul poate fi apă sărată, alcool, ulei vegetal și glicerină în cazul de față se foloseste apă tratată cu clor. Fulgii de propilenă plutesc deasupra apei și sunt transportate mai departe de catre niște palete, iar impuritățitățile se așează la fund unde sunt evacuate cu ajutorul unui șnec. Această tehnică este folosită intens în industrie. Cu toate acestea, poate să fie o problemă, în special datorită aditivilor amestecați cu plastic care îi pot schimba densitatea. După procesul de flotare fulgii de masă plastică ajung intrun rezervor cu apă calda tratată cu clor , soda caustică la o temperatură în jurul de 60 o C și sunt agitați de un mecanism cu palete cu scopul de a scăpa de grasimi , clei și alte substanțe cu care a interacționat polietilena în decursul perioadei de consum pînă la etapa de colectare sortare. În continuare materia este transmisă într-o spalatorie unghiulară care o spală clătește cu apă obișnuită și transportă fulgii de polietilenă în a doua mașină de flotare. După ultimul proces de flotare, materia care mai trece prin ultima spălătorie unghiulară și ajunge în centrifugă unde este eliminată de o parte bună de umeditate .

În continuare fulgii de polietilenă relativ umezi de la centrifugă sunt evacuați cu ajutorul unui ventilator printr-o țeavă la un pres-granulator care are funcția principală de scurgere , uscare, presare și pregătirea pentru urmatoarea etapă de granulare.

Pentru fiecare proces de reciclare, primul pas este ca temperatura necesară pentru a topi plasticul să fie controlată. De cele mai multe ori, acest lucru depinde de tipul de plastic și de temperatura camerei . Deseori, plasticul este adesea amestecat cu aditivi, pigmenți și umpluturi care îi transformă compoziția chimică și fizică care afectează temperatura finală de topire. Plasticul nu trebuie niciodată ars. Fumurile provenite din arderea plasticului sunt foarte toxice și pot cauza probleme grave de sănătate oamenilor. Pentru procesul de reciclare, este o practică extrem de periculoasă să arzi plasticul, deoarece produsele rezultate vor fi deteriorate sau de calitate inferioară. Toate materialele plastice au o zonă de topire, care este o fereastră de temperatură între care se topesc (de ex. 130 până la 171 ° C), dincolo de aceste temperaturi, plasticul va începe să ardă. Acest lucru trebuie să fie evitat în orice moment.

O serie de lucrări internaționale de cercetare au fost editate cu privire la siguranța lucrului cu plasticul. Opiniile sunt adesea în contrast cu privire la faptul că încălzirea plasticului este periculoasă sau nu. Multe cercetări arată că menținerea temperaturii plasticului în zona de topire (nu arderea acestuia) nu este dăunătoare.

Acest lucru depinde, de asemenea, foarte mult de tipul de plastic cu care se lucrează (acesta este motivul pentru care sortarea este atât de importantă). În timp de cercetare, sa observat că majoritatea oamenilor care lucrează în industria plastică operează conform acestei reguli. Întotdeauna este necesar de a evita inhalarea fumurilor din plastic, și a purta mască de carbon atunci când se lucrează la mașini și a asigura că există o ventilație bună. Mașinile funcționează la câteva sute de grade și necesită ca oamenii care le operează să fie întotdeauna foarte concentrați pentru a evita arderea plasticului. O atenție deosebită trebuie să fie, de asemenea, în permanență atunci când lucrează cu mașina de mărunțit, deoarece lamele sale sunt ascuțite și tind să apuce lucrurile.

Descrierea utilajului pentru reciclarea polietilenei.

Mașina de mărunțire sau shredder , de tip ZPS – 1500 de la compania germană ZERMA care se ocupă de producerea utilajului pentru reciclarea deseurilor , are funcția de a mărunți tot felul de deseuri de mase plastice , hirtie, lemn ,cabluri. Dimensiunea materialului mărunțit depinde de dimensiunea cuțitelor care odata ce se uzează pot fi intorși pe partea cealaltă. Este dotată cu un rotor cu două viteze care impiedică la blocare și la uzura acestuia.9

Fig.3 Mașina de mărunțire a deșeurilor din plastic (shredder)

Tabelul 1 Carecteristicile mașinei de mărunțit[13]

Fig.4 Dispozitivul 1 înclinat de spălare a deseurilor fărâmițste (spălătorie unghiulară)

Fig.5 Dispozitivul 2 înclinat de spălare a deseurilor fărâmițate

Fig.6 Construcția unei spalătorii unghiulare

Toate 3 spalătorii unghiulare după tip constructiv sunt identice adica este construită dintr-o camera în forma de prisma prin centrul ei este asezat pe rulmeți un arbore dotat cu niște palete, care este antrenat prin lanț de un motor electric asincron

cu puterea de 22kW , 18 kW și 22kW.

În figura 7 este reprezentată mașina de flotare 1 este compusă dintr-un rezervor deasupra caruia avem 6 axe rotative dotate cu palete , 2 grupuri cîte 3 axe sunt puse în mișcare prin lanț de 2 motoare asincrone identice de puterea 0,75 kW . Șnecul de la fundul bazimului care înlătură impuritățile ,noroiul acumulat, este antrenat prin lanț de un motor electric de puterea 3 kW.

Fig.7 Mașina de flotare 1 a deșeurilor fărâmițate din plastic

Fig.8 Mașina de flotare 2 a deșeurilor fărâmițate din plastic

Mașina de flotare 2 din fig.8 după tipul constructiv este identică cu cea precedentă doar că are un volum mai mic de 2 ori și are numai un grup de palete.

Fig.9 Spalătorie cu încălzire

Spalătoria cu încălzire este formată din : șnec care transportă materia în bazinul cu apă caldă , un arbore cu palete fixat în centrul bazinului acționat de un motor electric de 2,2 kW și o cutie cu 12 încălzitoare cu puterea totală de 60 kW care mențin temperatura necesară de 60 o C .

În figura 10 este prezentată centrifuga care constă în principal dintr-un tambur care se rotește cu o viteză mare.

Fig.10 Centrifuga

Materialul fărâmițat trecut prin câteva etape de spălare ajunge în acest tambur unde sub acțiunea forței centrifuge este eliminată de o anumită cantitate de umeditate.Unitatea de antrenare a acestei mașini este un motor electric asincron cu o putere de 22 kW.

Fig.11 Press pentru granularea materialului spălat din plastic

Agregatul din figura 11 este un pres care joacă rolul de scurgere a fulgilor de polietilenă și presarea lor în granule. Gradul de umiditate al produsului la finalizarea procesului nu depășește 7 % Produsul este presat pe cale mecanică prin intermediul unui șnec de formă conică și deshidratat cu ajutorul a unui grup de încălzitor ,ventilator. Presarea are loc datorită rotației șnecului cu diametru mare 370 mm. Materia este presată prin orificiul reglabil al matriței la capătul careia este un cuțit care realizează granularea.

Tabelul 2 Caracteristicile principale a presei[14]

Fig.12 Panoul de control a a dispozitivului de presare

Proiectarea sistemului de automatizare și acționare electricăa liniei de reciclare a polietilenei.

Alegerea echipamentelor pentru acționarea electrică

Controlerele seria AC 500 ABB tipul PM-554 permit cuplarea la procesorul central CPU până la 4 module de comunicare în rețele cu diferite protocoale: Modbus-RTU,Modbus-TCP și până la 10 module de multiplicare a numărului de intrări-ieșiri discrete și analaogice , are o memorie de program de 128 kB ,6 ieșiri digitale de tip tranzistor 24 V DC 2 dintre care sunt PWM ,8 intrari digitale 24 V DC ,slot pentru memorie flash și adaptor RS-485, o intrare port ETHERNET și RS-232. Alimenterea controlerului se realizează în 24 V curent continuu .

Fig.13 Controler logic programabil ABB PM-554 și un modul de extensie.[10]

Panoul operatorului este un dispozitiv care permite introducerea și afișarea rapidă a o serie de informații, ceea ce face posibil schimbul de date pe un port specializat cu un controler sau un calculator la distanță. Dispozitivul permite controlul individual al proceselor tehnologice întregi care fac parte din sistemul de control.

Fig.14 Panou operatorului ABB CP 607(HMI) [11]

Tabelul 3 Caracteristicile principale ale panoului operatorului ABB CP607[11]

Releele trifazate de control a fazei sunt utilizate în rețelele trifazate pentru a controla parametrii precum succesiunea fazelor, dispariția unei faze, supratensiunea și sub tensiunea.În cazul cînd toate 3 faze sunt prezente și succesiunea lor este respectată releul devine activ după 500ms, iar cind a dispărut o faza sau succesiunea lor nu se respectă releul deconectează imediat. Releul dispune de 2 contacte auxiliare de stare .

Fig.15 Releu de control a fazei[15]

În timpul pornirii, cuplul atinge adesea 150-200% din valoarea nominală, ceea ce poate duce la defectarea părții mecanice a acționării. În acest caz, curentul de pornire poate fi de 6-8 ori mai mare decât curentul nominal, din acest motiv o cădere de tensiune are loc în rețeaua electrică locală. O cădere de tensiune poate cauza probleme altor încărcături de rețea și, dacă căderea de tensiune este prea mare, motorul nu pornește.

Fig.16 Softstarter PSE45-600-70[8]

Utilizarea softstarterelor oferă o limitare a vitezei de tracțiune și a valorii maxime a curentului de pornire pentru un timp predeterminat (după aplicarea demarorului , valoarea curentului de pornire este redusă la 3-4 nominale). În softstarterele electronice, limitarea curentului se realizează prin creșterea lentă a tensiunii în înfășurările motorului.

Acest lucru permite menținerea parametrilor motorului (curent, tensiune etc.) în timpul pornirii în limite sigure, ceea ce reduce probabilitatea de supraîncălzire a înfășurărilor, precum și probabilitatea de șoc hidraulic în conducte și supape în momentul pornirii și opririi. . În cele din urmă, un softstarter selectat și reglat corect crește durabilitatea și fiabilitatea motorului electric și a acționării sale.

Tabelul 4 Caracteristicile principale PSE-45-600-70[8]

Fig.17 Releu solid Kasan SSR-40DA[7]

Releu de tip solid (SSR –solid state relay) ne permite comutarea a unor curenți mari de tensiune alternativă fiind comandate în curent continuu de o valoare mai mică .Față de releele mecanice ele au o durată de viață mai îndelungată , și pot fi declanșate la o tensiune și curent mai mic . De asemeanea relee de tip solid pot comuta mult mai rapid. Nu are piese mecanice care ies repede din funcție elementul de execuție fiind realizat cu tranzistoare , tiristoare sau triace. Realizeaza o izolare galvanica între circuitul de comanda si circuitul de comutare. Supratensiunile sunt reduse, datorita principiului de functionare, curentii si tensiunile trec periodic prin zero. Au un consum redus de energie si pot fi cuplate cu circuite integrate. Releele statice pot comanda sarcini rezistive sau inductive. În cazul sarcinilor rezistive, curentul comutat creste sinusoidal, de la zero. Deci regimul tranzitoriu este redus la minim. Aceasta calitate se mentine si daca sarcina este constituita din lampi de iluminat cu filament. În aceasta situatie curentul initial este de 5 ori mai mare decât valoarea de regim permanent fata de o crestere de 11 ori pentru alte tipuri de relee sau comutatoare.

Tabelul 5 Caracteristicile tehnice SSR-40DA[7]

BT50 prezentat în figura 18 este un dispozitiv specializat la care se conectează alte dispozitive de siguranță cum ar fi butoanele Emergency Stop (ciupearca) direct în circuitul de alimentare a releului.Acest releu se folosește mai des în circuitele de comandă pentru a întrerupe niște procese în caz de avarie .Releul este echipat cu 3 contacte normal deschise și cu unul normal închis pentru monitorizarea stării lui , deasemenea are și un contact pentru resetarea lui deci după ce înlăturăm eroarea releul nu ne va permite restabilirea circuitului pînă nu îl resetăm.

Fig.18 BT50 ABB Releu de siguranță și schema lui internă[12]

Seria MS116 și MS165 de la compania ABB reprezintă dispozitivele specializate pentru pornirea și protecția motoarelor electrice .Curentul nominal al întrerupătorului poate fi setat . Pentru fiecare motor a fost ales un model din seria MS116 și MS165 reieșind din datele nominale ale motorului.

Fig.19 Întrerupătoare automate (demaror) seria MS116 și MS165[9]

2.2 Elaborarea și descrierea schemei electrice de comandă

În continuare este prezentată schema electrică și dulapul de comanda pentru acest proiect. Curentul maxim necesar este de 650 A / 400 V din aceste considerente s-a ales un separator de sarcină 09QW1 de marca ABB OT800E03 cu curentul nominal de 800 A . Separatorul realizează distribuția sarcinii catre consumatori.

Fig.20 Imaginea reală a dulapului de comandă

Principalii consumatori ai acestui sistem sunt 4 motoare electrice asincrone conectate prin variatoare de tensiune (softstarter) cu puterea de 15-22 kW , 18 motoare electrice cu puterea de 0,75-7,5 kW conectate direct cu ajutorul contactoarelor și un grup de 12 încălzitoare .

Fig.21 Schema de conectare a motoarelor mașinei de flotare

Protecția termomagnetică ,la scurtcircuit și suprasarcină a motoarelor este realizată cu ajutorul intrerupătoarelor (demaroare) speciale din seria MS116 și MS165 ABB.

La rîndul său și softstartele pot indeplini funcția de protecție a motoarelor însă în cazul unei defecțiuni a convertorului motorul se poate alimenta direct de la întrerupătoare cu trecerea procesului de lucru în regim manual.

Fig.22 Conectarea circuitelor de forță a motorului și circuitelor de comandă a sofstarterului

Circuitul de comanda a softstarterului se alimentează aparte în 100-250V curent alternativ în cazul unei avarii acest circuit este întrerupt prin contactul 21KM1 a demarorului de securitate. Start / stopul motoarelor acționate prin softstartere se efectuează cu ajutorul unui contact normal deschis a unui releu dirijat de plc.

Fig. 23 Schema de conectare a alimentării dulapului de comandă și a releului de monitorizare a fazelor.

Protecția la dispariția fazei, supratensiune și minimă tensiune este realizată de releul de monitorizare a tensiunii și fazelor CM-PFS de brand ABB intrarile,iar L1 ,L2 ,L3 sunt alimentate prin fuzibili de 1 A .(pag. 8a proiect de execuție) . Semnalul stării tensiunii și a fazelor este monitorizat de controlerul logic programabil ,seria AC500 tipul PM-554-ETH ABB prin intermediului unui contact de stare a releului conectat la o intrare digitală a controlerului. Monitorizarea parametrilor motorului curent ,tensiune,puterea , energia consumată , ore în lucru se realizează prin protocolul de comunicație Modbus-RTU interfața de comunicare RS-485. Motoarele electrice de puteri mai mici sunt conectate la contactele de forță a contactoarelor din seria AF09 și AF12 ABB, bobina lor fiind la 24 V curent continuu poate fi ușor comandată prin ieșirile discrete ale controlerului.

Fig.24 Conecțiunile unui modul de ieșiri digitale a PLC

Protecția fiecarui încălzitor este asigurată de un întrerupător automat cu 2 poli SH202-C25 ABB , iar conectarea încălzitoarelor se efectuează de plc pe terminalele de comandă a releului static SSR-40DA .

Fig.25 Schema de alimentare a încălzitoarelor

Controlul temperaturii apei în cuva mașinii de spălare are loc prin intermediului unor senzori de temperatură PT100 dotat cu un convertor care asigură la ieșirea lui un semnal analogic de 4…20 mA , care se conectează la modulul de intrari analogice AI al plc. La rindul său semnalul analogic 4…20 mA este procesat de catre controler și folosit ca valoare de referință pentru controlul temperaturii necesare în bazinul de apă.

Fig. 26 Schema de conectare a senzorilor la modulul de intrări analogice a PLC.

Alimentarea circuitelor secundare de 24 V DC și anume a plc-ului și a modulelor de multiplicare a numărului de intrări / ieșiri , a HMI-ului este asigurată de o sursă de alimentare de curent continuu CP-E 24/5.0 ABB care la intrare se aplică 110-230 V AC , iar la ieșire primim 24 V DC / 5 A.

În cazuri excepționale s-a prevăzut 3 butoane oprire de urgență conectate la releul de securitate BT50 , cînd unul din butoane este acționat acest releu deconectează alimentarea circuitului de comandă de 24 de V DC și cel de comandă a softstarterelor în afară de alimentarea plc-ului.

Fig. 27 Schema de conectare a releului de securitate

Proiectarea motorului asincron de acționare a mașinei de spălare 2 a polietilenei[2]

3.1 Datele inițiale ale motorului asincron

Mașina electrică reprezintă în ansamblu un convertor electromecanic de energie, care transformă energia electrică a curentului alternativ de alimentare în putere mecanică la arbore.

În continuare este prezentat calculul electromagnetic a motorului asincron trifazat cu rotorul în scurtcircuit, cu următoarele date inițiale:

puterea nominala P=18 kW

tensiunea nominala Un=380/220 V

numărul de poli 2p=4

numărul de faze m =3

fregventa nominala f = 50 Hz

turația nominală n=1500 rot/min.

executia dupa modelul de montaj IM 1001

modelul de protectie IP-44

execuția climaterică Y-3

clasa materialului izolant F.

Elementele constructive ale motorului[1]

Mașina asincronă este cea mai răspândită mașină electrică. Ea se întâlnește pe scară largă în acționările electrice din toate sectoarele industriale și sociale, îndeosebi în regimul de motor trifazat, pentru acționarea mașinilor unelte. Avantajele principale a mașinei asincrone sunt preț redus, construcție simplă , randament ridicat ,exploatare de lungă durată și intreținere ieftină. Părțile componente principale ale motorului asincron sunt:

1.Statorul (partea imobilă ) – compus din miezul feromagnetic, confecționat din tole de oțel electrotehnic, laminat la rece, în crestăturile izolate ale căruia este plasată înfășurarea trifazată; carcasa cu tălpile de fixare și bulon de ridicare; scuturile cu rulmenți sau paliere; capacul ventilatorului.

2.Rotorul ( partea rotativă) – care conține miezul rotoric, confecționat din același oțel, în crestăturile căruia este turnată înfășurarea polifazată scurtcircuitată, confecționată din aluminiu; arborele cu rulmenți și ventilatorul.

Fig.28 Motor asincron cu rotorul în scurt circuit

1 – Carcasă ; 2 – Capac lateral ; 3- Paletă ; 4 – Arbore ; 5 – Capac ; 6 – Capac;

7 – Capac de protecție ; 8 – Cîrlig de transportare ; 9 – Cutia cu borne ;

10 – Inel de scurtcircuitare ; 11 – Înfășurare ; 12 – Miezul rotoric ; 13 –Pachet statoric;

14 – Crestăturile rotorice ; 15 – Rulment ; 16 – Crestăturile statorice;

Alegerea dimensiunilor de bază

Numărul de perechi de poli :

Numărul de rotații :

Înălțimea axei de rotație :

(în prealabil) conform fig.1.7,c din tab.1.6 se acceptă valoarea mai apropiată și mai mică

h=160 mm și Da=0.272 m

Diametrul interior statoric :

din tab.1.7

Pasul polar :

Puterea de calcul :

conform(1.4)

din fig.1.8 ; și din fig.1.9

Solicitările electromagnetice :

conform fig.1.11,a

Factorul de înfășurare pentru înfășurarea într-un strat (în prealabil) :

Lungimea de calcul a intrefierului :

unde conform (1.5)

Raportul :

Valoarea=1,07 se află în limitele recomandate.

Determinarea Z1 , W și secțiunii conductorului înfășurării statorice

Valorile prealabile ale pasului dentar t1 :

(după fig.1.15)

Numărul de crestături statorice :

se determină cu relația (1.16)

Acceptăm , atunci

Pasul dentar statoric (definitiv) :

Numărul de conductoare efective din crestătură (în prealabil) :

din condiția că a =2

Calculăm curentul nominal din înfășurarea statorică :

conform (1.18)

Acceptăm a=2, atunci conform (1.19)

Determinăm valoarea numarului de spire :

conform expresiei (1.20)

conform expresiei (1.21)

conform expresiei (1.22)

Conform expresiei (1.23) Valorile A si se află in limitele admisibile ( fig.1.11,b)

Densitatea curentului în înfășurarea statorică (în prealabil)

conform expresiei (1.25)

conform fig.1.16, b

Secțiunea efectivă a conductorului (în prealabil) :

conform (1.24)

acceptăm ; atunci

Conductorul de înfășurare se ia conform tab. A.III.1

unde ; acceptăm ; atunci

Densitatea curentului din înfășurarea statorică (definitiv) :

conform (1.27)

Calculul dimensiunilor zonei de crestături a statorului și intrefierului

Acceptăm în prealabil conform tab.1.10 :

conform tab.1.11 pentru tole de oțel oxidate =0,97 este conform formulei (1.28)

Dimensiunile crestăturii ștanțate :

este arătată în fig.1.66,a

acceptăm conform tab.1.12

conform (1.41)

conform (1.42)

conform expresiilor (1.45;1.46)

Dimensiunile crestăturii în lumină după împachetare:

conform (1.47)

Aria secțiunii transversale a crestăturii pentru dispunerea conductorilor conform(1.51)

Aria secțiunii transversale a garniturii izolante

Aria secțiunii transversale a izolației de crestătură

unde grosimea relativă a izolației din crestătură conform tab.A.1.8

Factorul de umplere a crestăturii :

Valoarea obținută a factorului de umplere Ku se încadreză în limitele (0,6 -0,72).

Calculul rotorului

Mărimea întrefierului :

se ia după fig.1.21 și este egală cu:

Numărul de crestături rotorice :

conform tab.1.15

Calcularea diametrului exterior al rotorului :

Pasul dentar :

Lungimea pachetului rotoric :

Diametrul interior al rotorului :

este egal cu diametrul arborelui, deoarece miezul este fixat direct pe arbore și se calculează

cu relația

conform 1.16

Curentul barei rotorice :

se calculează cu relația

conform tab. 1.16

conform expresiei (1.68)

Aria secțiunii transversale a barei :

se calculează conform relației (1.69)

densitatea curentului din bara coliviei turnate din aluminiu se ia egală cu

Crestătura rotorică :

este arătată în fig.1.66,b,acceptăm

Lățimea acceptată a dintelui se calculează cu relația :

Dimensiunile crestăturii conform relației (1.74) :

conform expresiei (1.75)

după formula (1.76)

Acceptăm (conf fig 1.66 b)

Înălțimea totală a crestăturii :

Secțiunea barei se determină conform relației (1.78)

Densitatea curentului

Inelele de scurtcircuitare

fig.(1.26). Aria secțiunii transversale se determină cu relația (1.73)

Conform expresiei (1.71) și (1.72)

Dimensiunile inelelor de scurtcircuitare

Calculul curentului de magnetizare

Valoarea inducției :

se calculează cu(1.104)

conform relației (1.104)

conform expresiei (1.105)

în conformitate cu relația (1.107)

înălțimea de calcul a jugului rotoric în conformitate cu relația (1.109) avem

Tensiunea magnetică a întrefierului :

conform relației (1.110)

unde conform relației (1.110)

Tensiunea magnetică a zonei de dantură:

pentru stator

pentru rotor

conform tab.A.11.7 pentru oțelul 2013 și

iar pentru

Factorul de saturație a zonei de dantură :

conform relației

Tensiunea magnetică a jugului statoric și rotoric :

conform (1.121)

conform (1.123)

în conformitate cu tab.A.11.6

conform (1.124)

unde conform (1.125)

Tensiunea magnetică pentru o pereche de poli :

conform relației(1.127)

Factorul de saturație a circuitului magnetic :

conform (1.128)

Curentul de magnetizare :

conform relației(1.129)

valoarea relativă, în conformitate (1.130)

Parametrii regimului de funcționare

Rezistența de fază a înfășurării statorice :

în conformitate cu (1.31)

Pentru clasa durabilității termice a izolației F, temperatura de calcul

pentru cupru

Lungimea conductorilor fazei înfășurărilor în conformitate cu (1.133) :

conform (1.134)

unde conform tab.1.19

Lungimea axială a capetelor de bobină

unde conform tab.1.19

Valoarea relativă :

Rezistența înfășurării fazice rotorice :

în conformitate cu(1.164)

iar

conform(1.165)

unde pentru înfășurarea rotorică turnată din aluminiu :

Raportăm la numărul de spire al înfășurării statorice în conformitate cu (1.169)

Valoarea relativă

Reactanța de fază a înfășurării statorice :

în conformitate cu(1.150)

unde din tabelul 1.22 (fig.1.38,e) avem

vezi fig.1.66

în conformitate cu (1.154)

și conform relației (1.170)

conform (1.172)

Valoarea relativă :

Reactanța fazică a înfășurării rotorice :

în conformitate cu(1.173)

unde conform tab.1.23 (fig.1.40,a,i)

unde

în conformitate cu expresia (1.176)

în conformitate cu expresia (1.174)

conform (1.175)

Reactanța se raportează la numărul de spire ale statorului, conform (1.176)

Valoarea relativă :

Calculul pierderilor

Pierderile principale în fier :

în conformitate cu relația (1.183)

unde și pentru oțelul 2013.conform tab.1.24 și formulei (1.184)

unde
conform expresiei (1.185)

Pierderile de suprafață :

conform relației (1.190)

conform

unde

conform (1.186)

Pierderile prin pulsație în dinții rotorici :

conform (1.196)

unde

conform (1.197)

Suma pierderilor suplimentare din oțel :

conform (1.198)

Pierderile totale din oțel

conform (1.199)

Pierderile mecanice

conform relației (1.205)

Pentru motoarele cu 2p=4 factorul =1.1

Pierderile suplimentare în regim nominal

Mersul în gol al motorului :

conform relației (1.212)

conform

unde conform (1.214)

conform (1.215)

Calculul caracteristicilor de funcționare

În conformitate cu (1.179)

conform (1.180)

conform relației (1.218)

utilizăm formula aproximativă, deoarece conform (1.217)

Parametrii schemei echivalente:

Pierderile constante ce nu se modifică la variația alunecării :

Acceptăm și calculăm caracteristicile de funcționare

(vezi tab. 1.31), dându-se valori lui:

S=0.05; 0.01; 0.015; 0.024; 0.03; 0.035:0.04;

Tabelul 6 Caracteristicile de funcționare

Calculul caracteristicilor de pornire

Calculul caracteristicilor de pornire ce corespund alunecării:

S = 1; 0.8; 0.6; 0.4; 0.145; 0.1

Calculul detaliat este reprezentat pentru S = 1

Parametrii la considerarea refulării curentului

conform expresiei (1.235)

unde

pentru se determină reieșind din fig.1.46,

iar conform fig.1.47 aflăm

Rezistența activă a înfășurării rotorice

conform (1.236)

conform (1.243)

Unde

în conformitate cu (1.237)

conform (1.247)

Rezistența rotorică raportată la considerarea efectului de refulare a curentului.

(vezi pag.45)

Reactanța înfășurării rotorice conform (1.123) și fig.1.40,a și (vezi de asemenea pag.47 al

exemplului de calcul)

conform (1.251)

conform (1.250)

Curentul rotoric aproximativ fără considerarea acțiunii saturației

conform (1.269) acceptând

Considerarea acțiunii saturației asupra parametrilor

Acceptăm pentru factorul de saturație și și realizăm calculul pentru

În conformitate cu relația (1.252)

conform (1.253)

unde conform (1.254)

În conformitate cu fig.1.50 pentru

Permeanța specifică de dispersie a crestăturii statorice, considerând acțiunea saturației.

În corespundere cu relația (1.255)

conform (1.258)

și cu relația (1.251)

Permeanța specifică de scăpări diferențiale statorice, considerând acțiunea saturației se calculează cu relația (1.263)

Reactanța de fază a înfășurării statorice, considerând acțiunea saturației

Se calculează cu expresia (1.264)

Permeanța specifică de dispersie a crestăturii rotorice, considerând acțiunea saturației și a refulării curentului se calculează cu expresia (1.260)

unde conform (1.259)

conform (1.262)

Permeanța specifică magnetică de dispersie a crestăturii rotorice la saturație.

conform (1.263)

Reactanța de fază rotorică, raportată la stator, considerând acțiunea saturației,

se calculează cu (1.265)

Reactanța mutuală a înfășurării în regim de pornire

în corespundere cu relația (1.266)

conform (1.267)

Calculul curenților și cuplurilor conform expresiei (1.268)

Atunci conform (1.269)

cu expresia (1.271)

Valoarea relativă

Valoarea critică a alunecării se determină conform calculului tuturor

punctelor caracteristicii de pornire (vezi tab. 1.32), conform valorilor medii ale

reactanțelor și corespunzătoare alunecărilor în

conformitate cu relația (1.272)

În continuare introducem în calculator datele inițiale cu ajutorul cărora

obținem coeficienții caracteristicilor de pornire (vezi tab.1,32).

Date inițiale pentru calculul caracteristicilor de pornire ale motorului asincron cu rotorul în

scurtcircuit la considerarea curentului din barele rotorului:

Pentru , cuplul

Tabelul 7 Caracteristicile de pornire

Fig.29 Graficul caracteristicei de funcționare

Fig.30 Graficul caracteristicei de pornire

Calculul termic

Depășirea de tempertură a suprafeței interioare a miezului statoric în raport cu temperatura aerului din interiorul motorului.se calculează (1.300)

din tab.1.30 conform (1.298)

unde din fig.1.59, b

Căderea de temperatură în izolația crestăturii înfășurării statorice conform (1.301)

cu relația (1.302)

pentru izolația clasei din fig.1.62

pentru determinăm

Căderea de temperatură în grosimea izolației părților frontale ale înfășurării se calculează

cu relația (1.305)

unde conform (1.294)

Depășirea de temperatură a părților frontale ale înfășurării în raport cu temperatura aerului din interiorul mașinii, conform expresiei (1.306)

Depășirea medie a temperaturii înfășurării statorice în raport cu temperatura aerului din interiorul mașinii, conform relației (1.307)

Depășirea temperaturii aerului din interiorul mașinii în raport cu temperatura mediului înconjurător se calculează cu (1.308)

conform (1.311)

unde

conform (1.312)

unde din fig.1.63 pentru din fig.1.56,b

pentru

Depășirea medie a temperaturii înfășurării rotorice în raport cu temperatura mediului înconjurător se calculează cu relația (1.313)

Calculul ventilației

Calculul ventilației. Debitul necesar de aer de răcire se calculează cu relația (1.324)

cu (1.325)

acceptăm pentru 2p=4 , m=2.5

Debitul de aer, asigurat de ventilatorul exterior cu (1.326)

Deoarece sau , ventilația este satisfăcută.

Concluzii

În proiect s-a elaborat automatizarea sistemului de reciclare a deșeurilor din material plastic folosit în diferite industrii.

În lucrare s-a realizat o analiză detailată a proceselor de reciclare a deșeurilor nocive din material plastic dificil de prelucrat, și din punct de vedere ecologic.

-S-a constatat că la prelucrarea termică acest material provoacă impurificarea nocivă a mediului înconjurător care dăunează negativ asupra condițiilor atmosferice normale.Deasemenea s-a prezentat și descris dispozitivele de prelucrarea a deșeurilor din masă plastică.

-S-a elaborat automatizarea întregului sistem de prelucrare a deșeurilor pînă la obținerea materialului granular folosit în producerea diferitor piese care au caracteristici performante.

-S-a efectuat selectarea dispozitivelor de reciclare a deșeurilor fiind determinate acele care corespund prelucrării eficiente a deșeurilor plastice.

-Pentru prelucrarea eficientă și calitativă a deșeurilor , dispozitivele utilizate în acest scop au fost grupate și automatizate conform cerințelor tehnologice înaintate prelucrării deșeurilor .

-S-au elaborat mai multe scheme electrice cu indicația circuitelor de putere și de comandă care asigură pornirea , frânarea reversarea motoarelor de acționare a dispozitivelor folosite pentru prelucrarea plasticului.

-Pentru acționarea dispozitivelor de prelucrare a deșeurilor sunt folosite mai multe motoare asincrone cu rotorul în scurtcircuit.

-Pentru ilustrare și verificare în lucrare este prezentat calculul electromagnetic detailat a unui motor de acționare .

-În calcule s-a urmărit scopul de a proiecta motorul în așa mod ca acesta să corespundă funcționării normale în condițiile impuse de mediu înconjurător, și de a asigura cuplurile de pornire și maxim corespunzătoare regimurilor de funcționare.

-La etapa de proiectare s-a considerat că motorul funcționează nu în poziție orizontală dar sub un anumit unghi corespunzător unghiului de înclinare a cuvei de spălare deoarece rulmenții motorului sunt supuși unor forțe atât verticale cât și orizontale.

– Rezultatele obținute în proiect sunt implimentate în compania ABS S.R.L.

Bibliografie

T. Ambros. Mașini electrice. Vol. 1. Transformatoare și mașini asincrone.

T. Ambros Proiectarea mașinilor asincrone

„Acționări electrice”, conf. dr. Nucă Ilie

Ciuru Tudor, Sisteme de comandă automată ale acționărilor electrice

Ciuru Tudor, Sisteme de comandă automată ale acționărilor electrice

https://ro.wikipedia.org/wiki/Plastic

Releu solid SSR

http://www.electromatic.ro/ro/produse/instrumentaie-i-echipamente-de-automatizri/echipamente-de-comanda/item/111-relee-solid-state-ssr

Softstarter

https://new.abb.com/products/1SFA897105R7000/pse45-600-70-softstarter

MS116 , MS165

http://searchext.abb.com/library/Download.aspx?DocumentID=2CDC131060M0202&LanguageCode=en&DocumentPartId=&Action=Launch

PLC PM554-ETH

https://searchext.abb.com/library/Download.aspx?DocumentID=3ADR020127M0201&LanguageCode=en&DocumentPartId=&Action=Launch

HMI CP607

https://library.e.abb.com/public/9aa9f3e8aaaa4d3482443ec182e0ddf4/3ADR010300_Operating_Instruction_CP600-eCo_2_EN.pdf

BT50 releu de securitate

https://searchext.abb.com/library/Download.aspx?DocumentID=2TLC172316M0201&LanguageCode=en&DocumentPartId=&Action=Launch

Mașina de mărunțit

https://www.zerma.com/pdf-downloads/english/datasheet-zss-zps.pdf

Presa

https://www.eximpack.com/oborudovanie/pererabotka_polimernyh_othodov/mojka/snekovy_otzim_dpp_300

Releu de monitorizare a fazei

https://library.e.abb.com/public/3e57a43afb074f3d83a3ac15fe4a62c9/2CDC112192D0201.pdf

Home

Anexe