Методика и расчет для повторно-кратковременного режима

Вариант 30 (четный) для группы 3

Исходные данные приведены в табл. 5.3.

Таблица 5.3

Ва- ри-	Активная мощность нагрузки	Интервалы времени в цикле	Длина кабеля, L, м, и
ант	P1,	P2,	P3,	P4,	P5,	t1,	t2,	t3,	t4,	t5,	условия
	кВт	кВт	кВт	кВт	кВт	с	с	с	с	с	прокладки
		25.5									105; возд.

1) Выбор электродвигателя: построить график нагрузочной характеристики Р(t), произвести расчет эквивалентной мощности и, пользуясь справочными данными, выбрать мощность и тип асинхронного электродвигателя общего назначения; проверить выбранный электродвигатель на перегрузочную способность.

Строим график нагрузочной характеристики Р(t) аналогично рис. 5.2.

Определяем режим работы электродвигателя. Так как за цикл работы в отдельные интервалы времени мощность нагрузки снижается до Р = 0, то режим работы - повторно-кратковременный. Требуется учесть продолжительность включения электродвигателя за время цикла.

Находим длительность цикла:

Т_ц = t₁ + t₂ + t₃ + t₄ + t₅ = 15 + 20 + 70 + 30 + 20 = 155 c.

Находим продолжительность работы: T_р = 15+20+30 = 65 с.

Это значит, что за время цикла работы в 155с электродвигатель включен только 65 с.

Находим продолжительность включения:

;

.

Когда выбирают двигатель с самовентиляцией, что соответствует нашему случаю, при уменьшении его частоты вращения ухудшается отдача тепла во внешнюю среду. Это учитывается соответствующими коэффициентами, которые ставятся перед периодами паузы, пуска и торможения в выражениях для определения эквивалентных величин. Во время паузы частота вращения двигателя равна нулю, и коэффициент, учитывающий ухудшение теплоотдачи, принимают равным приближенно 0,5.

При пуске и торможении частота вращения двигателя изменяется. Соответственно коэффициент, учитывающий ухудшение теплоотдачи, принимают равным 0,75.

Будем считать, что периоды пусков и торможений электродвигателя с заданным графиком нагрузочной характеристики значительно меньше пауз и периодов работы двигателя с частотой вращения, близкой к номинальной. Тогда эквивалентную мощность электродвигателя, работающего в повторно-кратковременном режиме (табл.П.2), можно вычислить по следующей формуле:

.

Находим эквивалентную мощность при фактической продолжительности включения ПВ = 41,9 %:

кВт.

Это значит, что при такой продолжительности включения переменная мощность нагрузки Р(t) заменяется эквивалентной постоянной мощностью двигателя Р_экв при продолжительности включения ПВ = 41,9 %.

Так как электродвигатели выпускаются только для номинальных значений ПВ, выбираем номинальное значение ПВ_Н, ближайшее к рассчитанному (большее или меньшее ПВ). В соответствии с табл. П.2: ПВ_Н = 40 % < ПВ = 41,9 %. Соответствующая этой продолжительности расчетная мощность Р_расч. будет отличаться от Р_экв и находится так:

Р_расч. = ;

Р_расч. = 17,7 кВт.

Чем большую продолжительность включения ПВ_Н допускает электродвигатель, тем меньше он будет нагреваться при фактической нагрузке и тем на меньшую номинальную мощность его можно выбрать из таблицы данных.

Из условия Р_н ³ Р_расч. и с учетом продолжительности включения ПВ_н = 40% (табл. П.2), выбираем асинхронный электродвигатель основного исполнения с синхронной скоростью вращения ротора n₁ =1500 мин^-1. Берем ближайшее большее значение:

Р_н =20 кВт > Р_расч. = 17,7 кВт.

Типоразмер этого двигателя АС180М (табл. П.2).

Проверяем выбранный электродвигатель на перегрузочную способность. Для этого определяем максимальную мощность двигателя:

Р_max.дв = 2Р_н;

Р_max.дв = 2·20 = 40 кВт.

Максимальная мощность нагрузки (см. нагрузочную характеристику Р(t)):

Р_max.нагр = Р₄ = 30 кВт.

Двигатель способен работать с перегрузкой при условии

Р_max.дв ³ Р_max.нагр.

В данном случае: Р_max.дв = 40 кВт > Р_max.нагр = 30 кВт,

т.е. условие выполняется.

При невыполнении условия работы с перегрузкой следует выбрать двигатель большего по мощности типоразмера.

Окончательно выбираем по табл. П.2 асинхронный электродвигатель 4АС160М со следующими техническими данными:

Р_н = 20 кВт; U_нл = 380 В; ПВ_Н = 40 %;

КПД_Н = 87 %; cosj_Н = 0,87; К_пуск. = 7.

Остальные пункты выполняются аналогично п. 5.2.

приложение (СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ)

Технические данные электродвигателей основного исполнения

без учета продолжительности включения

Таблица П.1

Типоразмер ЭД	Рн, кВт	КПДН,%	сosjН	Кпуск.
4А80А	1.1	75.0	0.81	5.0
4А80В	1.5	77.0	0.83	5.0
4А90L	2.2	80.0	0.83	6.0
4A100S	3.0	82.0	0.83	6.5
4A100L	4.0	84.0	0.84	6.0
4A112M	5.5	85.5	0.86	7.0
4A132S	7.5	87.5	0.86	7.5
4A132M		87.5	0.87	7.5
4A160S		89.0	0.88	7.0
4A160M	18.5	90.0	0.88	7.0
4A180S		90.0	0.90	7.0
4A180M		90.0	0.89	7.0
4A200M		91.0	0.90	7.0
4A200L		92.0	0.90	7.0
4A225M		92.5	0.90	7.0
4A250S		93.0	0.90	7.0
4A250M		93.0	0.90	7.0
4A280S		92.5	0.90	7.0
4A280M		93.0	0.90	6.5
4A315S		93.5	0.90	7.0
4A315M		94.0	0.92	7.0
4A355S		94.5	0.92	7.0
4A355M		94.5	0.92	7.0

Примечания:

1. В обозначении типоразмера двигателя:

4А - название серии;

цифры 80, 90,...335 - высота оси вращения, мм;

буквы в конце обозначения - размер по длине станины;

2. Синхронная частота вращения n₁ =1500 мин^-1.

3. Номинальное линейное напряжение U_нл = 380 В.

Таблица П.2 Технические данные электродвигателей основного исполнения с учетом продолжительности включения ПВ_н  

Типо-
раз-	ПВн = 25%	ПВн = 40%	ПВн = 60%	ПВн = 100%
мер	Рн	КПД	cosj	К	Рн	КПД	cosj	К.	Рн	КПД	cosj	К	Рн	КПД	cosj	К
ЭД	кВт	%		пуск.	кВт	%		пуск	кВт	%		пуск	кВт	%		пуск.
4AC71A	0,65		0,76	4,5	0,6		0,73	4,5	0,6		0,73	4,5	0,6		0,73	4,5
4AC71B	0,9		0,71	4,5	0,8		0,75	4,5	0,8	68,5	0,75	4,5	0,7		0,74	4,5
4AC80A	1,3	68,5	0,82	5,0	1,3	68,5	0,82	5,0	1,1		0,8	5,0	0,9		0,79	5,0
4AC80B	1,9	69,5	0,83	5,0	1,7		0,82	5,0	1,5	70,5	0,8	5,0	1,3		0,79	5,0
4AC90L	2,4		0,82	6,0	2,4		0,82	6,0	2,2	76,5	0,8	6,0	1,9		0,78	6,0
4AC100S	3,7		0,84	6,0	3,2	76,5	0,82	6,0	2,8		0,8	6,0	2,3	77,5	0,78	6,0
4AC100L	5,0		0,84	6,0	4,25		0,82	6,0	3,8		0,8	6,0	3,3		0,78	6,0
4AC112M	6,7	77,5	0,85	7,0	5,6		0,83	7,0	5,0		0,81	7,0	4,2		0,78	7,0
4AC132S	9,5		0,86	7,0	8,5	82,5	0,85	7,0	7,5	83,5	0,83	7,0	7,1		0,81	7,0
4AC132M			0,86	7,0	11,8		0,85	7,0	10,5	84,5	0,83	7,0	9,0		0,81	7,0
4AC160S		83,5	0,86	7,0		84,5	0,86	7,0		85,5	0,85	7,0			0,84	7,0
4AC160M			0,87	7,0			0,87	7,0	18,5	87,5	0,87	7,0			0,86	7,0
4АC180S		84,5	0,93	7,0			0,92	7,0		86,5	0,92	7,0			0,92	7,0
4AC180M			0,92	7,0	26,5	88,5	0,91	7,0			0,91	7,0		89,5	0,91	7,0
4AC200M			0,93	7,0	31,5	87,5	0,92	7,0			0,92	7,0			0,92	7,0
4AC200L			0,94	7,0			0,93	7,0		89,5	0,93	7,0			0,93	7,0
4AC225M			0,93	7,0		87,5	0,92	7,0			0,92	7,0		88,5	0,92	7,0
4AC250S			0,93	7,0		87,5	0,92	7,0			0,92	7,0			0,92	7,0
4AC250M		86,5	0,94	7,0			0,93	7,0			0,93	7,0		87,5	0,93	7,0

Примечания:

1. В обозначении типоразмера двигателя:

4А - название серии;

С - асинхронный двигатель с повышенным скольжением;

цифры 71, 90,...250 - высота оси вращения, мм;

буквы в конце обозначения - размер по длине станины;

2. Синхронная частота вращения n₁ =1500 мин^-1.

3. Номинальное линейное напряжение U_нЛ = 380 В.

Длительно допустимые токовые нагрузки на кабели

с алюминиевыми жилами с поливинилхлоридной изоляцией

Таблица П.3

Сечение	Длительно допустимый ток Iдоп., А
токопроводящей жилы, мм^2	для кабеля, проложенного в воздухе	для кабеля, проложенного в земле
2.5
4.0
6.0

Номенклатура кабеля марки АВВГ

Таблица П.4

3·2,5 + 1·1.5	3·4,0 + 1·2,5	3·6,0 + 1·4.0	3·10 + 1·6,0
3·16 + 1·10	3·20 + 1·12	3·25 + 1·16	3·50 + 1·25
3·70 + 1·25	3·95 + 1·35	3·120 + 1·35	3·150 + 1·35

Примечания:

1. Принятые обозначения в марке кабеля:

А - алюминиевый фазный провод (жила);

В (первая) - изоляция фазного провода (поливинилхлоридная);

В (вторая) - изоляционные оболочки, охватывающий все провода;

Г - голый (без наружного покрова);

3 - число фазных проводов;

2.5; 4.0; 6.0,... - их сечения, мм²;

1 - число нулевых проводов;

1.5; 2.5; 4.0... - их сечения, мм².

2. При больших сечениях фазных проводов допускается применение двух кабелей, подключаемых параллельно.

Магнитные пускатели и контакторы на 380 В

(выборка из каталога)

Таблица П.5

Тип	Номинальный ток Iн, А
ПМЕ-002
ПМЕ-112
ПМЕ-212
ПМЕ-214
ПАЕ-312
ПАЕ-314
ПАЕ-412
ПАЕ-512
ПАЕ-514
ПАЕ-614
КТ6000
КТ6000
КТ6000
КТ6000
КВДК630
КТ6000

Примечание:

1. Принятые обозначения:

ПМЕ, ПАЕ, ПМ - магнитные пускатели;

КТ, КВД - контакторы.

Выключатели автоматические (воздушные автоматы) на 380 В

(выборка из каталога)

Таблица П.6

Тип	Номинальный ток автомата Iн.а., А	Номинальный ток уставки электромагнитного расцепителя Iн.у.э., А
ВА 13-25	3.15; 5.0; 16; 25	22; 35; 112; 175
ВА 13-29	3.15; 4.0; 5.0; 6.3; 8.0; 10; 12.5;	9.5; 12; 15; 18.9; 24; 30; 37.5; 48; 60; 75; 94.5; 120; 150; 189
ВА 13-29	16; 20; 25; 31; 5.0; 40; 50; 63.	37; 48; 60; 75; 96; 120; 150; 192; 240; 300; 378; 430; 600; 756
ВА 51-31		300; 700; 1000
ВА 57-33	16; 20; 25; 31.5; 40; 50; 63
-“-	80; 100
-“-	125; 160
ВА 51-35	160; 200; 250	1000; 1250; 1600; 2000; 2500
ВА 51-37
-“-
-“-
ВА 52-39
-“-
-“-
-“-
-“-
ВА 83-41		575; 1250; 1750
-“-		920; 2000; 2800
-“-		1450; 3150; 4410
-“-		2300; 4000; 7000

Условные графические изображения в электрических схемах

Таблица П.7

Обозначение	Наименование
а)	б) или		Контакты реле:   а) замыкающий; б) размыкающий
а)	б)	Контакты аппаратов:   а) трехполюсного выключателя с дугогасителями; б) автоматического выключателя
	Асинхронный электродвигатель
	Катушка реле аппарата
	Нагревательный элемент теплового реле
	Трансформатор тока
	Выключатель кнопочный нажимный с замыкающим контактом
	Выключатель кнопочный нажимный с размыкающим контактом
	Контакт (электро)-теплового реле
	Плавкий предохранитель

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Правильный выбор электромеханической части электродвигателей, средств управления и защиты приводит к существенной экономии электроэнергии, к снижению брака производимой продукции и снижению производственных затрат.

Для исключения аварийных ситуаций и случаев нарушения качества технологического процесса, обоснованный выбор электромеханической части электрооборудования, в частности, электродвигателей, средств управления и защиты, основы которого изложены в учебном пособии, является жизненно необходимым.

Библиографический список

1. Касаткин А.С., Немцов М.В.Электротехника. – М: academia, 2009. - 544 с. ISBN: 978-5-7695-5772-9

2. Кацман М.М. Справочник по электрическим машинам. - М.: «Академия», 2005. - 480 с. ISBN: 5-7695-1686-0

3. Справочник по электрическим машинам. Т.1/ Под ред. И. П. Копылова. - М.: Энергоиздат, 1989, 456 с.

4. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник / А.Э. Кравчик и др. - М.: Энергоиздат, 1982. – 504 с.

5. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2010. – 304 с.

6. А.с. №452897 СССР Способ пуска асинхронного двигателя / Грачев П.Ю., Костырев М.Л., Ежов В.Д. Бюл. №45, 1974.

7. Каменев В. Н. Чтение схем и чертежей электроустановок. - М.: ВШ, 1990. – 144 с. ISBN: 5-06-001524-6

8. Меньшов Б.Г. и др. Электротехнические установки и комплексы в нефтяной и газовой промышленности - М.: «Недра», 2000, - 487с. ISBN: 5-247-03867-3

9. Новые технологии и современное оборудование в электроэнергетике газовой промышленности / Белоусенко И.В. и др. - М.: Недра, 2002, 300 с.

10.Костырев М.Л., Грачев П.Ю. Асинхронные вентильные генераторы и стартер – генераторы для автономных энергоустановок: Энергоатомиздат, 2010. – 199 с.

11. Михайлов С.А. Государственная политика энергосбережения: достигнутые результаты и насущные задачи / С.А. Михайлов // Энергетик. – 2003. - №3. – С. 7-9.

12. Пат. 2275729 РФ. Обмотка электрической машины / П.Ю. Грачев, Ф.Н. Сарапулов, Е.В. Ежова. Бюл. №12, 2006

13.Патент №2282301 РФ. Энергетическая установка с асинхронным стартер-генератором / Грачев П.Ю., Ежова Е.В. Бюл. №23, 2006,

14.The synergy of EC motors and FCUs // Modern Building Services. 2006, August.

15. Вишневский Е. П.,МалковГ. В. EC-двигатели: что, где, почему и зачем.Электронный журнал энергосервисной компании «Экологические системы», №8, август 2011. http://www.abok.ru

16. Грачев П.Ю., Ежова Е.В. Влияние конфигурации лобовых частей на расчет параметров специальной асинхронной машины для гибридного автомобиля / Вопросы теории и проектирования электрических машин. Моделирование электромеханических процессов: сборник научных трудов, Ульяновский техн. ун-т. - Ульяновск: УлГТУ, 2009. – С. 118-123.

17. Беспалов В.Я., Котеленец Н.Ф.Электрические машины. Учебное пособие для ВУЗ-ов. Москва: Academia, 2010. – 320 с

18. Поскробко А.А., Братолюбов В.Б. Бесконтактные коммутирующие и регулирующие полупроводниковые устройства на переменном токе. - М.: Энергия, 1978. - 190 с.

19. Грачев П.Ю., Горбачев Е.Е. Энергоэффективная электрическая машина переменного тока со встроенной системой управления и защиты / Перспективные системы и задачи управления: Материалы Седьмой Всероссийской науч.-практ. конф. –Таганрог 2012. – С.191-196.

20. Грачев П.Ю., Унщиков И.М., Кленовицкий К.А.Управление режимами работы мобильных энергоустановок на базе микротурбин С30 и С65 / Перспективные системы и задачи управления: Материалы шестой Всероссийской науч.-практ. конф. – Таганрог, 2011. – С.409-413.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие................................................................................................ 4

Введение....................................................................................................... 5

Раздел 1. Выбор электродвигателей для оборудования с различными типами нагрузки.............................................................................................................................. 6

Тема 1.1. Двигатели переменного тока....................................................... 8

Тема 1.2. Режимы работы асинхронных двигателей............................... 15

Тема 1.3. Перспективные регулируемые электродвигатели.................... 24

Тема 1.4. Выбор номинальной скорости и степени защиты.................... 31

Тема 1.5. Выбор номинальной мощности электродвигателей................ 33

Раздел 2. Выбор средств электропитания........................................................ 43

Тема 2.1. Выбор сечений кабелей по условиям нагрева......................... 43

Тема 2.2. Выбор сечений кабелей по допустимому падению напряжения 44

Тема 2.3. Проверка по условиям пуска электродвигателей.................... 46

Тема 2.4. Выбор сечений кабелей по экономической плотности тока.... 47

Раздел 3. Электродвигатели для автономных объектов................................. 50

Тема 3.1. Расположение блоков управления и защиты............................... 50

Тема 3.2. Работа системы управления и защиты..................................... 29

Тема 3.3. Оценка энергетической эффективности.................................... 30

Раздел 4. Выбор аппаратуры защиты............................................................. 59

Тема 4.1 Требования к выбору аппаратуры защит................................. 59

Тема 4.2. Защита от длительной перегрузки........................................... 60

Раздел 5. Пример расчета для выбора асинхронного двигателя, средств электропитания и защит.................................................................................................................. 62

Тема 5.1. Исходные данные................................................................... 62

Тема 5.2. Методика и расчетдля продолжительного режима................ 63

Тема 5.3. Методика и расчет для повторно-кратковременного режима 76

Приложение............................................................................................... 79

Заключение................................................................................................ 88

Оглавление................................................................................................. 89

Учебное издание

грачев Павел Юрьевич

Выбор электродвигателей,

Дата добавления: 2014-11-18