Построить нагрузочную диаграмму Р=ft механизма;
- определить эквивалентную мощность двигателя;
- выбрать асинхронный двигатель из таблицы 3;
- произвести проверку двигателя на перегрузку;
- произвести проверку двигателя по нагреву;
- рассчитать основные параметры двигателя;
- построить механическую характеристику двигателя M=fn;
- определить, при каком фазном напряжении статора двигатель утрачивает перегрузочную способность;
- рассчитать емкость компенсирующей батареи конденсаторов для получения результирующих cosφ=0,9 и cosφ=1, начертить схему подключения конденсаторов и векторную диаграмму цепи.
Решение
Строим нагрузочную диаграмму Р=ft механизма:
Рисунок 1 – Нагрузочная диаграмма
Определить эквивалентную мощность двигателя:
Pэкв=P12×t1+P22×t2+P32×t3+P42×t4+P52×t5t1+t2+t3+t4+t5=702×7+202×12+02×8+1202×13+602×107+12+8+13+10=72,43 кВт
Выбираем асинхронный двигатель из таблицы 3, соблюдая условие: Pн≥Pэкв: Pн=75 кВт; n2н=975обмин; ηн=0,82; cosφн=0,89; kП=IпIн=6,6; λ=2,3.
Производим проверку двигателя на перегрузку. Должно выполняться условие:
Pн≥Pmax0,8×λ
где λ=MkMн – перегрузочная способность двигателя; Pmax – наибольшая мощность в нагрузочной диаграмме.
75≥1200,8×3,4
75 кВт≥44,12 кВт
Условие выполняется.
Производим проверку двигателя по нагреву. По значениям таблицы 2 строим зависимость β=fη* (рисунок 2). Как видно из рисунка, асинхронный двигатель будет иметь максимальный КПД при его загрузке на 80%.
Рисунок 2 – Зависимость КПД двигателя от его загрузки
Графически определяем коэффициенты загрузки двигателя на каждом периоде цикла:
βi=PiPн
Определяем необходимые параметры:
ηi=ηi*×ηн
ΔPi=Pi×1-ηi
Для P1 имеем:
βi=PiPн=7075=0,934
ηi=ηi*×ηн=0,654×0,82=0,536
ΔPi=Pi×1-ηi=70×1-0,536=32,48 кВт
Остальные значения получаем аналогично
.
Результаты сводим в таблицу.
Pi, кВт
70 20 0 120 60
βi
0,934 0,266 0 1,6 0,8
ηi*
0,654 0,862 0 0,755 1,0
ηi
0,536 0,707 0 0,619 0,82
ΔPi, кВт
32,48 5,86 0 7,62 3,6
Откладываем значения ΔPi на нагрузочной диаграмме и определяем средние потери двигателя по формуле:
ΔPср=ΔP2×t1+ΔP2×t2+ΔP3×t3+ΔP4×t4+ΔP5×t5t1+t2+t3+t4+t5=32,48×7+5,86×12+0×8+7,62×13+3,6×107+12+8+13+10=8,655 кВт
Потери двигателя в номинальном режиме (при работе с паспортной мощностью):
ΔPн=Pн×1-ηнηн=75×1-0,820,82=16,46 кВт
Поскольку ΔPн≥ΔPср (16,46 кВт≥8,655 кВт), то двигатель выбран правильно.
Рассчитываем основные параметры двигателя.
Мощность, потребляемая двигателем из сети:
P1н=Pнηн=750,82=91,45 кВт
Номинальный и максимальный (критический) вращающие моменты:
Mн=9550×Pнn2н=9550×75975=734,361 Н×м
Mк=λ×Mн=2,3×731,361=1689,61 Н×м
Номинальный и пусковой токи двигателя:
Iн=Pн3×Uн×ηн×cosφн=750003×380×0,82×0,89=156,32 А
Iп=kп×Iн=6,6×156,32=1031,71 А
Uф'=Uфλ=3802,3=250,56 В
sн=n1-n2нn1=1000-9751000=0,025
sк=sн×λ+λ2-1=0,025×2,3+2,32-1=0,112
Строим механическую характеристику двигателя M=fn:
Расчет ведем по упрощенной формуле Клосса:
M=2×Mкsкs+ssк
Результаты сводим в таблицу.
s
0 0,025 0,112 0,4 0,6 0,8 1,0
n2,обмин
1000 975 888 600 400 200 0
M, Н×м
0 718,49 1689,61 877,4 609,55 464 373,78
Рисунок 3 - Механическая характеристика асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
Определяем, при каком фазном напряжении статора двигатель утрачивает перегрузочную способность.
Для получения суммарного активного тока после подключения конденсаторов (φ=0) ток Iн должен иметь величину:
IС=Iн×sinφн=156,32×1-0,892=71,27 А
Значение емкости конденсаторов, при которых происходит полная компенсация реактивной мощности:
C=106×Pн×tgφн2×π×f×3×Uн2×ηн=106×75000×0,4560,892×3,14×50×3×2202×0,82=1934,54 мкФ
Рассчитываем емкость компенсирующей батареи конденсаторов для получения результирующих cosφ=0,9 и cosφ=1, чертим схему подключения конденсаторов и векторную диаграмму цепи.
Ccosφ=0,9=106×Pн×tgφн2×π×f×3×Uн2×ηн=106×75000×0,4360,92×3,14×50×3×2202×0,82=1685,37 мкФ
Ccosφ=1=106×Pн×tgφн2×π×f×3×Uн2×ηн=106×75000×0,012×3,14×50×3×2202×0,82=0 мкФ
Рисунок 4 - Схема подключения конденсаторной батареи (а) и векторная диаграмма цепи при полной (б) и частичной (в) компенсации реактивной мощности
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
