Тема: Расчет линии электроснабжения объекта строительства

Курсовая работа

по дисциплине «Электротехника и электроника»

Выполнил студент:

Игнатьев Владислав Игоревич

Учебный шифр: 09-МТк-6202

Вариант: 02

Проверил:

к.т.н. Бойко М. А.

г. Мурманск, 2011

Мурманский филиал ФГОУ ВПО

«Петербургский государственный университет путей сообщения»

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОЙ РАБОТЕ « РАСЧЕТ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ОБЪЕКТА СТРОИТЕЛЬСТВА»

ВАРИАНТ 2

ИСПОЛЬНИТЕЛЬ

^{(ПОДПИСЬ)}

СТУДЕНТ 09-МТк-6202 ГРУППЫ____________________ В. И. ИГНАТЬЕВ

^{(ПОДПИСЬ)}

РУКОВОДИТЕЛЬ РАБОТЫ_________________________М. А. БОЙКО

^{ДОЛЖНОСТЬ, УЧ. ЗВАНИЕ}

^{ОЦЕНКА РАБОТЫ}

______________________ ______________________

^ДАТА

______________________

г. Мурманск, 2011

Пояснительная записка

1. Исходные данные (согласно 2 варианту):

Подача (расход жидкости) Q=0,056 м³/с;

Напор H=28 м;

Плотность перекачивающей жидкости p=1000 кг/м³;

Частота вращения насоса n_н=1450 об/мин

К.П.Д. насоса ƞ_н=72%=0,72;

К.П.Д. передачи ƞ_п=100%=1;

Осветительная нагрузка P₀=8 кВт;

Длина линии L=0,25 км.

С

В

А

С

В

N

А

Y

Y  

_АД

L

6000/400

Рис. 1

Рассчитаем линию трехфазного переменного тока с напряжением 380/220 В, предназначенную для электроснабжения строительной площадки. Линия получает питание от вторичной обмотки понижающего трансформатора (6000/400 В) типа ТМ, расположенного на расстоянии L от площадки (рис. 1).

2. Определение мощности приводного асинхронного электродвигателя и расчет его механических характеристик.

При вычислении мощности приводных электродвигателей исходной величиной является статическая нагрузка на валу механизма. Характер статической нагрузки насосов, вентиляторов и компрессоров зависит от сил, действующий на их рабочий орган (вал). Природа возникновения этих сил довольно сложна и определяется конструкцией механизма. Требуемую мощность электродвигателя находят обычно по приближенным формулам. В частности, мощность P, кВт электродвигателя насоса вычисляется по формуле:

(2.1)

P

Зная величину мощности P, рассчитанную по (2.1), электродвигатель выбираем из каталога (прил. 2), исходя из условия, что где P _ном – номинальная мощность двигателя, кВт; n _н и n ₁ – соответственно частота вращения насоса и синхронная частота вращения электродвигателя, об/мин.

Выбираем из каталога электродвигатель 4А180SУ3

P _ном =22 кВт;

S _ном=2%

n ₁=1500 об/мин

ƞ _ном=90%

0,9

Механические характеристики электродвигателя

Определяем основные величины, которые потребуется в дальнейшем:

Номинальный фазный ток обмотки статора, А

(2.2)

где P _ном – номинальная мощность выбранного двигателя, кВт.

U _ном= 380 В – номинальное линейное напряжение (обмотка статора соединена звездой);

ƞ _ном – к.п.д. в номинальном режиме, в долях единицы;

– коэффициент мощности в номинальном режиме;

n _ном – номинальная частота вращения, об/мин

;(2.3)

М _ном – номинальный момент, Нм

; (2.4)

М_к – максимальный (критический) момент, Нм

; (2.5)

S_k – критическое скольжение

3. Строим естественную механическую характеристику выбранного двигателя и две искусственные характеристики. Результаты расчета механических характеристик сведены в таблицу 1.

Таблица 1

S	1-S	n=n1(1 – s), об/мин	Вращающий момент М, Нм, при:
Uном	U=0,9 Uном	U=0,8 Uном
Sном (0,02)	0,98		142,9	128,61	114,32
0,1	0,9		356,9	321,21	285,52
Sк(0,096)	0,904		357,25	321,52	285,8
0,2	0.8		279,1	251,19	223,28
0,4	0,6		162,02	145,82	129,62
0,6	0,4		111,47	100,32	89,18
0,8	0.2		84,86	76,37	67,89
1,0			67,94	61,15	54,35

Критическое скольжение:

=0,096

Номинальная частота вращения:

об/мин

Номинальный момент:

Максимальный (критический) момент:

Механическая характеристика асинхронного двигателя рассчитывается по формуле Клосса:

При U _ном:

Где – скольжение (в долях единицы)

Здесь

где f₁=50 Гц – частота питающего тока;

p – число пар полюсов;

n – частота вращения вала электродвигателя, об/мин.

при 0,9U_ном:

;

;

;

;

;

;

;

;

при 0,8U_ном:

;

;

;

;

;

;

;

По данным таблицы 1 строим механические характеристики: естественную (кривая 1), искусственные – при U=0,9U_ном (кривая 2), при U=0,8U_ном (кривая 3). В той же системе координат строим механическую характеристику насоса с учетом того, что момент сопротивления М_с насоса имеет квадратичную зависимость от частоты вращения

где М_с – момент сопротивления при частоте вращения n; М_н и n_н соответственно момент и частота вращения насоса в расчетном режиме, причем

Результаты расчета сводим в таблицу 2

М_н=

ar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></wx:sect></w:body></w:wordDocument>">

r w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></wx:sect></w:body></w:wordDocument>">

Таблица 2

n/nн	n	Mc
0,25	362,5	8,93
0,5		35,73
0,75		80,39
		142,92
1,25	1812,5	223,31
1,5		321,57

Точки пересечения механической характеристики насоса (кривая 4 на рис. 2) с механическими характеристиками двигателя кривые 1, 2 и 3) соответствуют устойчивой работе электропривода насоса. Точка а соответствует расчетному режиму насоса и двигателя (М_н ≈ М_ном; n _н ≈ n _ном).

При снижении напряжения в питающей сети несколько снижается частота вращения, а следовательно, расход воды, напор и мощность насоса. Необходимо определить изменение соответствующих величин при снижении напряжения на 20% (U ₂=0,8 U_{2 н}). Этому режиму соответствует точка пересечения характеристики 4 насоса с искусственной характеристикой 3 двигателя (см. рис.2).

4. Расчет системы электроснабжения строительной площадки.

Изображаем схему замещения фазы линии электроснабжения (рис.3), рассчитываем номинальный ток в линии.

I_ном

U_ф1

R

X

I₀

R₀

U_ф2

R_Д

X_Д

Рисунок 3

Номинальный фазный ток обмотки статора:

Ток в цепи осветительной нагрузки:

Угол между вектором тока двигателя и вектором напряжения :

Номинальный ток линии:

Коэффициент мощности потребителя в номинальном режиме:

Номинальная активная мощность, поступающая к трехфазному потребителю, будет равна:

По полученным данным строим векторную диаграмму токов рассматриваемой цепи (рис.4). Вектор I₀ совпадает по фазе с вектором напряжения, а вектор тока двигателя I_ном отстает от напряжения U_ф2 на угол φ_1ном =arccos φ_1ном и может быть представлен в виде двух составляющих: активной - I_ном х cosφ_1ном=41,3 x 0.9=37.17 A и реактивной I_ном х sinφ_1ном= 41.3 x 0,43=17,76 А, отстающей от вектора напряжения на угол .

Рисунок 4

5. Выбор площади сечения и расчет проводов и кабелей.

Сечение провода s по условиям нагрева выбирается по специальным таблицам (прил.3), в которых указывается допустимый ток I_доп, таким образом, чтобы выполнялось условие:

I_доп ≥ I_н,

где I_н – номинальный расчетный ток.

· Учитывая, что номинальный расчетный ток I_н=52,39 А, выбираем трехжильный кабель с сечением токопроводящей медной жилы 6 мм², с резиновой изоляцией в защитных оболочках и токовой нагрузкой 60 А, с прокладкой в земле.

При сечении токопроводящей жилы 6 мм² активное сопротивление r₀=3 Ом/км.

Рассчитываем активное R и индуктивное Х сопротивление с учетом длины L:

Где х₀=0,32 Ом/км (стр. 6)

Выбранный провод проверяем на допустимую потерю напряжения в линии,%:

для НЭС - ε≤5%; для ВЭС - ε≤10%.

Определяем потерю линейного напряжения:

Условия для НЭС - ε≤5% - не соблюдается!

· Выбираем трехжильный кабель с сечением токопроводящей медной жилы 25 мм², с резиновой изоляцией в защитных оболочках и токовой нагрузкой 150 А, с прокладкой в земле.

При сечении токопроводящей жилы 25 мм² активное сопротивление r₀=0,72Ом/км.

Рассчитываем активное R и индуктивное Х сопротивление с учетом длины L:

Выбранный провод проверяем на допустимую потерю напряжения в линии,%:

для НЭС - ε≤5%; для ВЭС - ε≤10%.

Определяем потерю линейного напряжения:

Условие для НЭС ε≤5% - соблюдается!

6. Вывод.

По исходным данным, полученным на основании варианта №2, была рассчитана линия трехфазного переменного тока с напряжением 380/220 В, предназначенная для электроснабжения строительной площадки. Линия получает питание от вторичной обмотки понижающего трансформатора (6000/400 В) типа ТМ, расположенного на расстоянии L от площадки (рисунок 1).

Определили основные характеристики асинхронного двигателя центробежного водяного насоса, а так же самого насоса и оценили влияние снижение напряжения питающей сети на характеристики электродвигателя.

Дата добавления: 2015-05-06