 |
Выбор асинхронного двигателя |
|
 |
БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Выбор асинхронного двигателя
Выбор асинхронного двигателя
Содержание
Введение
1.
Предварительный выбор асинхронного двигателя
2. Расчёт номинальных параметров АД
3. Расчёт
рабочего режима АД
4. Параметры
АД пяти исполнений
Литература
В расчётную схему входят:
− два силовых трансформатора (СТ), обеспечивающих передачу
энергии от сети с линейным напряжением 6 кВ к общим шинам 380 В;
− асинхронный двигатель (АД), имеющий нагрузку с моментом
сопротивления вращению:
Мн = Мп + k·ω
где ω - скорость вращения вала
(рад/с);
Mп - пусковой момент (Н·м);
k - постоянная величина, на которую возрастает
пусковой момент на каждый рад/с по мере разгона двигателя (Н·м).
Рис.1. Схема узла нагрузки.
По условиям выполнения курсовой работы предполагается наличие
"склада" электрических машин с определёнными значениями номинальных мощностей
и синхронных скоростей.
Стоимость АД определяется её номинальной мощностью и кроме того,
числом полюсов.
На складе имеется по несколько вариантов АД, одной и той же номинальной
мощности. Эти варианты отличаются значениями параметров, (а значит, поведением в
нагрузочных режимах), но имеют равную стоимость.
Требуется произвести обоснованный выбор типов и вариантов асинхронного
двигателя, обеспечив при этом:
мощность на валу АД - не ниже указанной в индивидуальном задании;
отсутствие перегрузок по току двигателя;
минимум стоимости двигателя;
минимум среднего значения мощности суммарных потерь энер-гии
в расчётной схеме.
Для рабочего механизма необходимо выбрать АД, способный развивать
мощность не менее 298 кВт.
Пусковой момент механизма:
Мп = 41·9,81 = 402,21 Н·м;
Величина, на которую возрастает на каждый оборот в минуту момент
сопротивления, по мере разгона двигателя:
k = 0,369·9,81= 3,62 Н·м.
Определяю установившуюся скорость АД, приравнивая выражение
момента на валу двигателя и выражение момента сопротивления:
Mдв = Pmin/ω = Мп + k·ω
−k· ω²
− Мп·ω + Pmin = 0
ω = 236,69
рад/с
Cинхронная скорость: ωс = 314 рад/с. Выбираю АД из условий: Pвн
> Pmin Мдв> Мс. Данным условиям удовлетворяют
АД с мощностями 315, 400 кВт. АД с мощностью на валу Рвн = 315 кВт имеют перегрузку по токам статора и ротора в рабочем режиме. Мощность на
валу в рабочем режиме превышает номинальную. Выбираю АД с Рвн = 400 кВт.
Момент двигателя: Момент сопротивления:
Mдв = Pвн/ω = 1690 Н·м Мп + k·ω = 1259 Н·м
Для расчёта рабочего режима двигателя
допускается использовать уравнения, соответствующие схеме замещения.
Рис.2. Схема замещения АД.
В этой схеме все величины и параметры выражены в относительных
единицах.
U1 - напряжение питающей цепи;
I1 - ток статора;
Iо - намагничивающий ток;
I2 - ток ротора;
G0 - эквивалент потерь мощности
в стали;
B0 - эквивалент действия основного
поля;
Rk - эквивалент потерь мощности
в обмотках;
Xk - эквивалент действия полей
рассеивания статора и ротора;
R2 - эквивалент потерь ротора;
s - скольжение.
Рассчитываю АД пятого исполнения.
cosφ5н = 0,82 η5н = 0,845 Uн = 220 R1ое5 = 0,0375
sн5 = 0,0315
Мпое55 =0,48 Мкрое5 = 1,8 Uное = 1
Определяю базисные значения мощности, момента, тока и сопротивления:
Sб5 = Рвн/ (сosφ5·η5) = 577,3 кВт
Мб5 = Sб5/ωс
= 1838 Н·м
Iн5 = Sб5/
(3·Uн) = 874,673 A Zн5 = Uн/Iн5 = 0,252 Ом
Определяю номинальный момент на валу:
Мвн5 = Рвн/ (ωс· (1-sн5)) = 1315 Н·м
Номинальный момент и номинальная мощность:
Мное5 = Мн5/Мб5 = 0,715 ОЕ Рвное5 = Рвн/Sб5
= 0,693 ОЕ
Максимальный и пусковой моменты:
Mmaxoe5 = Мное·Мкрое5 = 1,288 ОЕ Мпое
= Мп/Мб5 = 0,219 ОЕ
Мпое5 = Мпое·Мпое55 = 0,105 ОЕ
Значение коэффициента нагрузки:
kое5 = k·ωс/Мб5 = 0,619 ОЕ
Критическое скольжение нахожу, воспользовавшись формулой Клосса.
Мн5 = 2·Мкр/ (sн/ sкр+ sкр/ sн)
Mнoe5·sкр5²−2· Mmaxoe5·sн5·sкр5+ Mнoe5·sн5² = 0, sкр5
= 0,104
Находим относительные значения сопротивлений статора и ротора:
R2oe5 = R1oe5 Rkoe5 =
2·R1oe5 = 0,075 ОЕ
Эквивалентное значение контура ротора в номинальном режиме:
Rоеsн5 = Rое5+R2ое5/sн5
= 1,228 ОЕ
Xkое5 = R2ое5/
sкр5 = 0,361 ОЕ
Составляющие тока ротора в номинальном режиме:
I2aoe5 = 0,727 ОЕ I2poe5 = 0,22
ОЕ
Составляющие тока статора в номинальном режиме:
I1aoe5 = cosφ5н = 0,82 ОЕ I1poe5 = sinφ5н = 0,57 ОЕ
Параметры контура намагничивания:
G0ое5 = ∆Рст
= I0аое5 = I1аое5 - I2аое5 = 0,093 ОЕ
В0ое5 = ∆Рст = I0рое5 = I1рое5 - I2рое5 = 0,35 ОЕ
Сетевая мощность:
Pcoeн5 = I1aoe5 = 0,82 ОЕ Pcн5 = Pcoeн5·Sб5 = 473,4
кВт
Мощность на валу:
Pвoeн5 = Pcoeн5·η5н = 0,693 ОЕ Pвн5 = Pвoeн5·Sб5 = 400
кВт
Суммарные потери мощности:
ΔPoeн5 = Pcoeн5 − Pвoeн5 = 0,127 ОЕ, ΔPн5 = ΔPoeн5·Sб5 = 73,37 кВт
Потери в меди:
ΔPмoe5 = I2oe5²·Rkoe5 = 0,043 ОЕ ΔPм5 = ΔPмoe5·Sб5 = 24,97 кВт
Потери в стали:
ΔPстoe5
= G0oe5 = 0,093 ОЕ ΔPст5 = ΔPстoe5·Sб5 = 53,8 кВт
Скольжение асинхронного двигателя в рабочем режиме:
Рабочее скольжение будет равно скольжению, при котором момент
сопротивления будет равен моменту на валу двигателя. Рассчитываю уравнение:
−0,081·sp5³ + 0,093·sp5² − 0,036· sp5 + 0,001018 = 0
sр5 = 0,031
Активный, реактивный, полный ток ротора в рабочем режиме:
I2aoe5 = 0,711
ОЕ I2poe5 = 0, 209 ОЕ
Активный, реактивный, полный ток статора в рабочем режиме:
I1aoe5 = I2aoe5 + G0oe5 = 0,804 ОЕ
I1poe5 = I2poe5 + B0oe5 = 0,559 ОЕ
I1aoe5·Iн5 = 703,449 А I1poe5·Iн5 = 489,231 А
I1oe5·Iн5 = 856,848 А
Сетевая мощность:
Pcoep5 = I1aoe5 = 0,804 ОЕ Pcp5 = Pcoep5·Sб5 = 464,3 кВт
Потери в меди:
ΔPмoep5
= I2oe5²·Rkoe5
= 0,041 ОЕ
ΔPмp5
= ΔPмoep5·Sб5 = 23,79 кВт
Суммарные потери:
ΔPoep5 = ΔPмoep5 + G0oe5 + ΔPмexoe5 = 0,125 ОЕ
ΔPp5 = ΔPoep5·Sб5 = 72,19 кВт
Рабочая мощность на валу:
Pвoep5 = Pcoep5 − ΔPoep5 = 0,679
ОЕ
Pвp5 = Pвoep5·Sб5 = 392,1 кВт
Рабочая скорость ротора:
ωp5 = ωc·
(1−sp5) = 304,534 рад/с
Коэффициент мощности в рабочем режиме:
сosφр5 = I1аое5/I1ое5 = 0,821
КПД двигателя в рабочем режиме:
ηр5 = Рвоер5/Рсое5 = 0,845
Рабочий критерий оптимальности:
Vp5 = ηp5·cosφ5p =
0,693
|
Варианты исполнения АД
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
|
Номинальное скольжение Sн
|
0,0415
|
0,039
|
0,0365
|
0,034
|
0,0315
|
|
Рабочее скольжение Sр
|
0,045
|
0,041
|
0,037
|
0,033
|
0,031
|
|
Критическое скольжение Sкр
|
0, 2075
|
0,17
|
0,144
|
0,127
|
0,104
|
|
Развиваемый момент Mс, Н·м
|
1488
|
1493
|
1498
|
1502
|
1505
|
|
Рабочий ток статора I1р, ОЕ
|
1,066
|
1,032
|
1,003
|
0,974
|
0,98
|
|
Рабочий ток статора I1р, А
|
914, 199
|
888,574
|
866,88
|
846,867
|
856,848
|
|
Раб. активный ток статора, А
|
823,317
|
782,168
|
745,655
|
711,064
|
703,449
|
|
Раб. реактивный ток статора, А
|
397,376
|
421,636
|
442,131
|
459,97
|
489,231
|
|
Рабочий ток ротора I2р, ОЕ
|
0,856
|
0,817
|
0,781
|
0,747
|
0,741
|
|
Сетевая мощность, кВт
|
543,4
|
516,2
|
492,1
|
469,3
|
464,3
|
|
Рабочая мощность на валу, кВт
|
428,2
|
413,7
|
401,1
|
389,1
|
392,1
|
|
Общая мощность потерь, кВт
|
115,2
|
102,6
|
90,99
|
80,22
|
72, 19
|
|
Номинальный кпд %
|
78,5
|
80
|
81,5
|
83
|
84,5
|
|
Рабочий кпд, %
|
78,8
|
80,1
|
81,5
|
82,9
|
84,5
|
|
Номинальный коэффициент мощности cosj
|
0,9
|
0,88
|
0,86
|
0,84
|
0,82
|
|
Рабочий коэффициент мощности cosj
|
0,901
|
0,88
|
0,86
|
0,84
|
0,821
|
|
Критерий оптимальности V
|
0,71
|
0,705
|
0,701
|
0,696
|
0,693
|
Асинхронные двигатели первого, второго и третьего исполнения
имеют перегрузку по току статора в рабочем режиме. Мощность на валу в рабочем режиме
этих двигателей превышает номинальную.
У двигателя пятого исполнения меньшие потери мощности и выше
КПД в рабочем режиме по сравнению с двигателем четвёртого исполне-ния.
Выбираю асинхронный двигатель пятого исполнения с номинальной
мощностью на валу 400 кВт, имеющий одну пару полюсов.
1. Конспект лекций для самостоятельной работы студентов по дисциплине
"Электрические машины" (в четырёх частях) по специальности 7.0192203
"Электромеханические системы автоматизации и электропривод" г. Кривой
Рог 2002 г. Автор: проф. Корнилов Г. И.
2. Методическое пособие по выполнению курсового проекта по дисциплине
"Электрические машины" по специальности "Электромеханические системы
автоматизации и электропривод". г. Кривой Рог 2002 г. Автор: проф. кафедры ЭМОМЗ - Корнилов Г. И.
|
