Выбор асинхронного двигателя
Выбираю асинхронный двигатель пятого исполнения с номинальной мощностью на валу 400 кВт, имеющий одну пару полюсов. K — постоянная величина, на которую возрастает пусковой момент на каждый рад/с по мере разгона двигателя (Н· м). Величина, на которую возрастает на каждый оборот в минуту момент сопротивления, по мере разгона двигателя: Требуется произвести обоснованный выбор типов и вариантов… Читать ещё >
Выбор асинхронного двигателя (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
- 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· щ
где щ — 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.
1. Предварительный выбор асинхронного двигателя
Определяю установившуюся скорость АД, приравнивая выражение момента на валу двигателя и выражение момента сопротивления:
Mдв = Pmin/щ = Мп + k· щ
?k· щІ? Мп· щ + Pmin = 0
щ = 236,69 рад/с
Cинхронная скорость: щс = 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/щ = 1690 Н· м Мп + k· щ = 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.
2. Расчёт номинальных параметров АД
Рассчитываю АД пятого исполнения.
cosц5н = 0,82 з5н = 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/ (сosц5· з5) = 577,3 кВт Мб5 = Sб5/щс = 1838 Н· м
Iн5 = Sб5/ (3· Uн) = 874,673 A Zн5 = Uн/Iн5 = 0,252 Ом Определяю номинальный момент на валу:
Мвн5 = Рвн/ (щс· (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· щс/Мб5 = 0,619 ОЕ Критическое скольжение нахожу, воспользовавшись формулой Клосса.
Мн5 = 2· Мкр/ (sн/ sкр+ sкр/ sн)
Mнoe5· sкр5І?2· Mmaxoe5· sн5·sкр5+ Mнoe5· sн5І = 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 = cosц5н = 0,82 ОЕ I1poe5 = sinц5н = 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· з5н = 0,693 ОЕ Pвн5 = Pвoeн5· Sб5 = 400 кВт Суммарные потери мощности:
ДPoeн5 = Pcoeн5? Pвoeн5 = 0,127 ОЕ, ДPн5 = ДPoeн5· Sб5 = 73,37 кВт Потери в меди:
ДPмoe5 = I2oe5І· Rkoe5 = 0,043 ОЕ ДPм5 = ДPмoe5· Sб5 = 24,97 кВт Потери в стали:
ДPстoe5 = G0oe5 = 0,093 ОЕ ДPст5 = ДPстoe5· Sб5 = 53,8 кВт
3. Расчёт рабочего режима АД
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· sp5і + 0,093· sp5І? 0,036· sp5 + 0,1 018 = 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:
ДPмoep5 = I2oe5І· Rkoe5 = 0,041 ОЕ ДPмp5 = ДPмoep5· Sб5 = 23,79 кВт Суммарные потери:
ДPoep5 = ДPмoep5 + G0oe5 + ДPмexoe5 = 0,125 ОЕ ДPp5 = ДPoep5· Sб5 = 72,19 кВт Рабочая мощность на валу:
Pвoep5 = Pcoep5? ДPoep5 = 0,679 ОЕ
Pвp5 = Pвoep5· Sб5 = 392,1 кВт Рабочая скорость ротора:
щp5 = щc· (1?sp5) = 304,534 рад/с Коэффициент мощности в рабочем режиме:
сosцр5 = I1аое5/I1ое5 = 0,821
КПД двигателя в рабочем режиме:
зр5 = Рвоер5/Рсое5 = 0,845
Рабочий критерий оптимальности:
Vp5 = зp5· cosц5p = 0,693
4. Параметры АД пяти исполнений
Варианты исполнения АД | ||||||
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 | ||||||
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 | 81,5 | 84,5 | |||
Рабочий кпд, % | 78,8 | 80,1 | 81,5 | 82,9 | 84,5 | |
Номинальный коэффициент мощности cos | 0,9 | 0,88 | 0,86 | 0,84 | 0,82 | |
Рабочий коэффициент мощности cos | 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 7.192 203 «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.