Для заданного трехскоростного электродвигателя определить экономию электроэнергии при использовании его в приводе рабочей машины по сравнению с односкоростным электродвигателем и регулированием подачи воздуха задвижкой.
План занятия:
1. Выписать из табл. 2 по своему варианту данные трехскоростных электродвигателей и записать их по форме табл. 1.
2. Построить рабочие части механических характеристик трехскоростного электродвигателя.
3. Построить вентиляторную механическую характеристику рабочей машины (РМ) и определить потребляемую мощность при трех скоростях вращения электродвигателя.
4. Принять средний закон распределения времени работы РМ на трех скоростях. Определить время работы электродвигателя на каждой скорости, потребляемую энергию на каждой скорости вращения и суммарный расход энергии за год.
5. Определить потребляемую мощность при регулировании подачи воздуха задвижкой при каждой из трех подач, соответствующих скоростям вращения ω1, ω2 и ω3 трехскоростного электродвигателя.
6. Определить потребляемую электроэнергию за год при регулировании подачи воздуха задвижкой.
7. Определить экономию электроэнергии в кВт·ч и в % при регулировании подачи трехскоростным электродвигателем по сравнению с регулированием подачи воздуха задвижкой.
Решение
Исходные данные представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Данные электродвигателя
Вариант
Тип
электродвига-
теля Число
полюсов Рн,
кВт ηн,
% cosφ,
о.е. Sн,
% Вычислено
ω0,
рад/с ωн,
рад/с Мн,
Н·м
1 4А100S6/4/2У3 6 1 69,0 0,6 3,2 104,7 101,3 9,9
4 1,1 66,0 0,76 2,2 157 153,5 7,2
2 1,5 67,0 0,90 3,0 314 304,6 4,9
Синхронную частоту вращения электромагнитного поля электродвигателя определим по числу полюсов электродвигателя, записанных в его типоразмере (табл. 2, цифры 2, 4, 6, 8, соответствующие синхронным частотам вращения 3000, 1500, 1000, 750 мин-1).
Номинальная угловая скорость:
где Sн – номинальное скольжение ротора электродвигателя, о. е.
Номинальный момент (Н·м) определяется по уравнению
где Pн – номинальная мощность электродвигателя, Вт.
2. Построим рабочие части механических характеристик трехскоростного электродвигателя.
Рабочая часть механической характеристики электродвигателя строится в виде прямой линии по двум точкам:
1-я точка имеет координаты ω = ω0 = 0,105n0 при М = 0; где n0 – синхронная частота вращения электромагнитного поля электродвигателя, мин-1; М – момент электродвигателя, Н·м.
Рисунок 1 – Механические характеристики двигателя.
3. Построим вентиляторную механическую характеристику рабочей машины (РМ) и определим потребляемую мощность при трех скоростях вращения электродвигателя.
Механическая характеристика вентилятора при наибольшей номинальной скорости вращения ωн проходит через точку номинального момента, т. е. Мс.н. = Мн.
Тогда при других, меньших скоростях вращения, момент на валу вентилятора определяется по формуле
Вычислим момент для 5 точек механической характеристики вентилятора (пятая скорость должна соответствовать наименьшей номинальной скорости трехскоростного электродвигателя).
Построим механическую характеристику вентилятора ω=f(Мс) на одном графике с тремя механическими характеристиками ω=f(М) электродвигателя.
Таблица 2 – Данные к расчету механической характеристики вентилятора
Угловая
скорость ω, рад/с
Мс, Н·м
ωн =304,6 1 1 Мс.н =4,9
ω1 =202,1 0,66 0,4356 2,1
ω2 =168,4 0,55 0,3025 1,5
ω3 =137,8 0,45 0,2116 1,0
ω4 =101,3 0,33 0,1089 0,5
Найдем 2 точки пересечения механической характеристики вентилятора с 2 механическими характеристиками электродвигателя.
Запишем координаты этих точек (угловую скорость ω2с, ω3с и моменты М2с, М3с).
Рисунок 2 – Механические характеристики двигателя и нагрузки.
Таблица 4 – Данные к расчету потребляемой мощности вентилятора на 3 скоростях вращения.
Угловая скорость трехскоростного
электродвигателя при работе
с вентилятором ω, рад/с M2i, Н·м P2i, кВт Kнаг, о.е
. ηi, о.е. P1i, кВт
Высшая ωн =306,2 Мс.н =4,9 Pн =1,5 1 0,67 P1н =2,23
Средняя ω2с =156 М2с =1,3 0,2 0,13 0,5 2,2
Низшая ω3с =104,5 М3с =0,6 0,06 0,04 0,18 5,56
Вычислим для точек пересечения характеристик (табл. 4) значения мощности (кВт) на валу вентилятора по формуле
Вычислим коэффициент нагрузки электродвигателя для точек пересечения характеристик по формуле
где Pнi – номинальная мощность электродвигателя на i-й характеристике, кВт.
Трехскоростной электродвигатель имеет три номинальных значения мощности.
Вычислим КПД электродвигателя, работающего при высшей, средней и низшей скоростях вращения, по формуле
где ηн – номинальный КПД электродвигателя, соответствует Kнаг = 1 на каждой характеристике; трехскоростной электродвигатель имеет три номинальных значения КПД;
α – коэффициент потерь; α ≈ 0,5–0,7; принять α = 0,6;
Kнаг – коэффициент нагрузки электродвигателя.
Вычислим потребляемую из сети мощность для трех скоростей вращения:
4
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
