Рассчитать трёхфазный асинхронный двигатель (ТАД) по паспортным данным.
Подключить ТАД к заданной трёхфазной сети по схеме Υ или ∆ с учётом номинального напряжения ТАД по пятипроводной системе.
Построить векторную диаграмму ТАД.
Трёхфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором 4А160S4 имеет номинальные данные:
линейное напряжение питающей сети U1 НОМ =220 В
частота питающего напряжения f1 = 50 Гц;
мощность на валу Р2 НОМ = 15 кВт
синхронная частота вращения магнитного поля n1 = 1500 об/мин
скольжение ротора SНОМ = 2,3 %
КПД ηНОМ = 0,88
коэффициент мощности cosφ1 НОМ = 0,88
отношение начального пускового тока к номинальному току
mI= I1 ПУСКI1 НОМ=7,0
отношение начального пускового момента к номинальному моменту на валу mПУСК= MПУСКMНОМ=1,4
отношение минимального момента к номинальному моменту
mMIN= MMINMНОМ=1
отношение максимального момента к номинальному моменту
mКР= MMAXMНОМ=2,3
Определить:
число пар полюсов обмотки статора p;
синхронную угловую частоту вращения магнитного поля Ω1,
угловую частоту вращения ротора Ω2 НОМ ;
номинальный MНОМ, начальный пусковой MПУСК, минимальный MMIN QUOTE MMAX и максимальный MMAX моменты;
номинальный I1 НОМ и начальный пусковой I1 ПУСК токи;
частоту тока в роторе f2 НОМ при номинальной нагрузке и в момент пуска f2 ПУСК;
мощность на зажимах двигателя P1 НОМ при номинальном режиме работы.
Дополнительное задание
Объяснить маркировку типа двигателя, используя стандартные обозначения
4А160S 4 :
4 – номер серии;
А – асинхронный (род двигателя);
исполнение по степени защиты: отсутствие данного знака означает закрытое обдуваемое исполнение;
исполнение двигателя по материалу станины и щита: при отсутствии знака станина и щиты чугунные или стальные;
три цифры – высота оси вращения 160 мм;
S – установочный размер по длине корпуса, принятые по рекомендации МЭК;
4 – число полюсов;
У – климатическое исполнение;
З – категория размещения (для упрощения обозначений УЗ часто не указывается).
Решение
Рассчитываем ТАД.
Число пар полюсов обмотки статора
p=60 ∙f1n1=60∙501500=2
Синхронная угловая частота вращения магнитного поля двигателя
Ω1= 2 π f1p=2π∙502=157 с-1
Синхронная частота вращения ротора
n2 НОМ=n1∙1-SНОМ=1500∙1-0,023=1 465,5 мин-1
Угловая частота вращения ротора
Ω2 НОМ=π∙ n2 НОМ30=π∙1 465,530=153,4 с-1
Определяем моменты по паспортным данным:
МНОМ=9550∙ Р2 НОМn2 НОМ=9550∙151 465,5=97,75 Н∙м
МПУСК=mПУСК∙МНОМ=1,4∙97,75=136,85 Н∙м
МMAX=mКР∙МНОМ=2,3∙97,75=224,82 Н∙м
MMIN=mMIN∙МНОМ=1∙97,75=97,75 Н∙м
Рассчитываем токи двигателя:
IЛ=I1 НОМ=P2 НОМ3 U1 НОМcosφНОМ ηНОМ=15∙1033∙220∙0,88∙0,88=50,83 А
Номинальная мощность ТАД, потребляемая из сети
P1 НОМ=P2 НОМηНОМ=150,88=17,05 кВт
Частота тока в роторе в момент пуска
f2 ПУСК=f1∙SПУСК=50∙1=50 Гц;
частота тока в роторе в номинальном режиме
f2 НОМ=f1∙SНОМ=50∙0,023=1,15 Гц.
Критическое скольжение двигателя
SКР=SНОМmКР+mКР2-1=0,023·2,3+2,32-1=0,1
Координаты естественной механической характеристики ТАД и частоту вращения ротора определяем по формулам
M= 2MMAXSКРS+ SSКР,n2= n1 1 -S.
Рассчитанные величины сводим в таблицу :
Таблица 1
S 0 SНОМ=
=0,036 SКР=
=0,1 0,3 0,4 0,6 0,8 SMIN=
=0,85 Sпуск==1
n2, об/мин 1500 1465,5 1350 1050 900 600 300 225 0
M, Н∙м
(расчетная) 0 97,75 224,82 134,89 105,80 72,91 55,34 52,18 44,52
M, Н∙м
(по справочным данным) 0 97,75 224,82 - - - - 97,75 136,85
Строим механические характеристики M = f (S) и n2 = f (M):
Рисунок 1- механическая характеристика M = f (S)
Рисунок 2- механическая характеристика n2 = f (M)
По заданию UЛ = 380 В.
ТАД представляет собой нагрузку активно-индуктивного характера. По паспортным данным двигателя U1 НОМ =220 В. Следовательно, ТАД подключаем в сеть по схеме Y «звезда» : UЛ = 380 В; UФ = U1 НОМ = 220 В.
Рисунок 3 - Схема включения ТАД
Построения векторной диаграммы.
Фазные токи двигателя равны линейным токам, они рассчитаны выше
IА =IВ =IС =IЛ = I1 ном = 50,83 А
Пусковые токи
IПУСК=mI∙IЛ ТАД=7∙50,83=355,81 А
По величине cos φФ = 0,88 определяем угол сдвига фаз между векторами тока и напряжения для ТАД
φ = arcos 0,88 = 28,4°
Рисунок 4 -Векторная диаграмма
Рассчитать электрическую линию для питания трёхфазного асинхронного электродвигателя по величине расчётного электрического тока и величине потери напряжения.
Прокладку выполнить согласно номеру варианта:
№ 14 – скрытая прокладка, медный кабель;
Выбрать аппарат защиты от токовых перегрузок и коротких замыканий.
Расчёт электрической линии и выбор защитных аппаратов
Расчёт электрической линии сводится к определению сечения провода или жил кабеля, которое обеспечивает нормальную работу потребителей, питаемых этой линией
. Сечение выбирают по величине расчётного электрического тока, зависящего от напряжения, мощности и коэффициента мощности потребителя, а также по величине потери напряжения в проводах (жилах кабеля), которая не должна превышать значений, указанных в ПУЭ-7-2003.
Выбор сечения проводов по условиям нагрева заключается в сравнении длительно допустимого тока для данного сечения, взятого из таблиц, с расчётным значением тока нагрузки. При этом должно соблюдаться условие
Iдоп≥Iрасч
где Iдоп − длительно допустимый ток для данного сечения, А;
Iрасч − расчетный ток нагрузки линии, А.
Вычисление расчётного тока нагрузки линии
За расчётный ток нагрузки трёхфазных электродвигателей принимают его номинальный линейный ток
Iрасч=IЛ ТАД=50,83 А
По величине расчётного тока Iрасч можно определить минимальное расчётное сечение проводов или жил кабелей:
− для трёхфазной нагрузки
Sрасч=3P2 ном lγ Uл2 ∆U
где l – длина провода линии, м (100 м); Задано в общем условии.
γ – удельная проводимость материала провода, м/Ом мм 2
(меди − 53 м/Ом мм 2.);
∆U – допускаемая потеря напряжения в сети (в долях единицы 0,05).
Sрасч=3·15000· 10053·3802· 0,05=11,77 мм2
По таблицам ПУЭ (Глава 1.3) по условию Iдоп≥Iрасч =50,83 А выбирается ближайшее стандартное сечение S проводов или жил кабеля в зависимости от материала, вида изоляции и условий прокладки.
Таблица 1.3.6. Допустимый длительный ток для проводов с медными жилами с резиновой изоляцией в металлических защитных оболочках и кабелей с медными жилами с резиновой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной, найритовой или резиновой оболочке, бронированных и небронированных таблица выбрана верно, сечение уточнить
457136511791954692651179195
Выбираем стандартное сечение жил кабеля S=6 мм2 (с медными жилами, с резиновой изоляцией, проложенные в земле) Iдоп=60 A.
Проверка правильности выбора сечения проводов по условию допускаемой потери напряжения
Согласно ПУЭ, в линиях, питающих потребителей, в подводящих проводах и кабелях к зажимам электродвигателей допускается потеря напряжения до 5 % от номинального напряжения сети
ΔU≤0,05Uном
где Uном – номинальное напряжение электродвигателя.
Для проверки правильности выбора сечения необходимо определить действительную потерю напряжения ∆UЛ в линии, сечение S которой выбрано по величине расчётного тока Iрасч.
В линиях трёхфазного переменного тока
∆UЛ=1003 Iрасч lUЛR0cosφ+X0sinφ ,%
где l – длина провода линии, км;
cosφ – коэффициент мощности нагрузки;
sinφ – величина, соответствующая cosφ;
UЛ – номинальное линейное напряжение сети, В;
R0 , X0 – активное и индуктивное удельные сопротивления линейного
провода, Ом/км.
Для линий небольшой протяженности напряжением UЛ <1кВ можно принять значение X0 = 0
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
