Электроснабжение предприятий и электропривод

       t_i – продолжительность i – го периода работы, мин.;

       m – количество периодов нагрузки.

2.2 Выбор приводного электродвигателя

Мощность электродвигателя из условия  обеспечения его допустимого  нагрева при работе:

      (2.2)

где – номинальная мощность электродвигателя, кВт;

      – коэффициент механической перегрузки.

Коэффициент механической перегрузки определяется через коэффициент  тепловой перегрузки:

      (2.3)

       (2.4)

где – коэффициент тепловой перегрузки;

       - отношение постоянных потерь электродвигателя к переменным. Принимаем ;

       - продолжительность работы электродвигателя с нагрузкой, мин.;

        t₀ – продолжительность отключения двигателя, мин.;

        b₀ =0,5;

        – постоянная времени нагрева, принимаем равной 20 мин.

,

,

.

По каталогу выбираем двигатель с 4А160S с номинальной мощностью 15 кВт; КПД - 89 %; масса – 130 кг, .

2.3 Уточнение правильности выбора электродвигателя

Применительно к асинхронному двигателю  электропривода, для обеспечения  пуска привода должно выполняться  соотношение:

    (2.5)

где - кратность пускового момента асинхронного двигателя, находится по справочным данным;

        - относительный уровень питающего напряжения при пуске асинхронного двигателя в долях от номинального ;

          - момент статического сопротивления на валу двигателя при трогании, Нм;

          - минимальный избыточный момент, необходимый для пуска двигателя, Нм.

Так же справедливо выражение:

,    (2.6)

где – пусковая мощность нагрузки на валу двигателя, кВт. По условию ;

        – кратность пускового момента. .

;

,

.

Для обеспечения статической устойчивости электропривода, мощность двигателя должна быть достаточной, чтобы выполнялось соотношение:

     (2.7)

где - максимальный момент статической нагрузки на валу электродвигателя, с учетом возможного снижения напряжения  .

      - максимальный момент статической нагрузки на валу двигателя при его работе с максимальной нагрузкой согласно нагрузочной диаграмме.

               (2.8)

Найдём синхронную частоту вращения вала электродвигателя по формуле (2.2):

Найдём номинальную частоту  вращения электродвигателя, формула (2.2):

Найдём номинальный вращающий  момент, формула (2.2):

.

Найдём максимальный вращающий  момент, формула (2.5):

.

Применительно к асинхронному электроприводу формула (2.7) примет вид:

,     (2.9)

или преобразовав, получим:

   (2.10)

.

Мощность асинхронного двигателя  из условия обеспечения статической  устойчивости привода:

    (2.11)

Все условия выполняются следовательно. Двигатель выбран верно.

Для правильно выбранного электродвигателя должно обеспечиваться условие:

     (2.12)

где - номинальные потери мощности в электродвигателе, кВт.

       - средние потери мощности в электродвигателе, кВт;

       - уточненное значение коэффициента тепловой перегрузки.

Необходимое значение постоянной времени нагрева , в минутах определяется по формуле:

    (2.13)

где  m – масса выбранного электродвигателя, кг;

        h_Н – номинальный КПД двигателя;

        Р_Н – номинальная (паспортная) мощность двигателя;

        n_Н – номинальное превышение температуры обмотки статора электродвигателя при измерении методом сопротивления, ⁰С. Принимаем равной 100 ⁰С.

Используя формулу (2.4) найдем уточненное значение коэффициента тепловой перегрузки:

Номинальные потери в электродвигателе:

    (2.14)

Средние потери мощности в электродвигателе определяются по выражению:

    (2.15)

где DР_i – потери мощности за период, кВт.

,    (2.16)

где Р_i – нагрузка на валу электродвигателя для i – го периода нагрузки, кВт;

       h_i – КПД электродвигателя при Р_i нагрузки.

КПД электродвигателя находим по следующему выражению:

     (2.17)

где - загрузка двигателя.

Определяем загрузку двигателя:

,

,

,

.

Определяем КПД двигателя по периодам:

,

,

,

.

Потери мощности в электродвигателе определяются по формуле:

    (2.18)

Определяем потери мощности электродвигателя по периодам:

,

,

,

.

Определяем  средние потери в электродвигателе:

Общие потери в электродвигателе равны:

.

Так как соотношение (2.12) выполняется, значит двигатель выбран верно.

При холостом ходе электродвигателя потери мощности в нем определяются постоянными потерями и равны:

    (2.19)

Результаты расчёта потерь мощности на участках нагрузочной диаграммы  заносим в таблицу (2.1)

2.4 Расчёт превышения температур электродвигателем

Расчет превышения температуры  электродвигателя на каждом участке нагрузочной диаграммы производится на основании уравнения:

.   (2.20)

где - начальное превышение температуры двигателя на i-ом участке, ⁰С;

       - установившееся превышение температуры двигателя, которое бы наступило  при неограниченно длительной работе его работе с нагрузкой i-го участка.

Установившееся превышение температуры  электродвигателя на каждом участке  рассчитывают по формуле:

,     (3.21)

где А – теплоотдача электродвигателя, Вт/град.

Значение А определяем на основании каталожных данных выбранного электродвигателя по выражению:

,                                                (3.22)

Находим установившееся превышение температуры по периодам работы:

,

,

,

.

Нагрев в первом периоде работы:

,

,

Нагрев во втором периоде работы:

,

Нагрев в третьем периоде  работы:

Нагрев в четвертом периоде работы:

,

Результаты вычислений превышения температуры по периодам оформим в соответствии с таблицей (2.1). По этим данным строится кривая превышения температуры.

После отключения, двигатель начинает охлаждаться, т.е. в нем прекратятся потери мощности. Тогда уравнение (2.20) примет вид:

,     (2.23)

где - постоянная времени охлаждения отключенного двигателя.

.     (3.24)

где β – коэффициент, учитывающий ухудшение охлаждения самовентилируемых двигателей в неподвижном состоянии. Примем β = 0,5.

Давая “t” значения t = 0; T₀; 2T₀; 3T₀; 4T₀, рассчитаем кривую охлаждения двигателя после отключения.

Таблица 2.1 – Данные к построению кривой превышения температуры

электродвигателя

Периоды	1 (nу1 = 193,8)			2 (nу2 = 72,1)			3 (nу3 = 53,4)
Потери  мощности, кВт	DР1 = 3586,2			DР2 = 1333,3			DР3 = 988,8
t, мин	0	4	8	0	6	12	0	7,5	15
n, 0C	0	17,6	48,1	48,1	51,3	56,5	56,5	56,0	55,2

 

Продолжение таблицы 3.1

Периоды	4 (nу4 = 44,2)			Отключение  электродвигателя (nу1 = 0)
Потери  мощности, кВт	DР4 = 818,2			DР = 0
t, мин	0	5	10	0	t =Т0	t =2·Т0	t =3·Т0	t =3·Т0
n, 0C	55,2	54,0	52,0	52,0	19,1	7,0	2,6	0,95

 

 

 

 

 

Заключение

 

Произвели расчёт механической характеристики электродвигателя и рабочей машины, продолжительности пуска и торможения.

Определили необходимую мощность приводного электродвигателя, выбрали  приводной электродвигатель. Рассчитали температуры электродвигателя над окружающей средой.

 

Список используемой литературы

1. Князевский Б.А., Липкин Б.Ю. «Электроснабжение промышленных предприятий». – М.: Высшая школа, 1986.
2. Блок В.М. «Электрические сети и системы». – М.: Высшая школа, 1986.
3. Справочник по расчету электрических сетей. Под редакцией И.Ф. Шаповалова. – Киев.: Будивельник, 1974.
4. А.Д. Смирнов, К.М. Антипов «Справочная книжка энергетика», М.: Энергоатомиздат, 1984.

					КР 2069965 – 140106 – 01 – 12	Лист
Изм	Лист	№ докум	Подп	Дата