Определить необходимую мощность насоса электродвигателя центробежного насоса для перекачки холодной воды, произвести выбор асинхронного двигателя, определить номинальные данные двигателя, рассчитать и построить механические характеристики, рассчитать электрическую линию для питания двигателя. Варианты задания в приложении (табл. 3).
Для выполнения задания необходимо:
2.5.1.По производительности и расчётному напору определить мощность насоса.
2.5.2.Рассчитать мощность на валу электродвигателя для насоса с горизонтальным валом. Применить асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором типа
“4А”, напряжение 220/380 В. Скорость вращения вала привода задана в приложении, табл.2. Условия эксплуатации – открытый воздух.
2.5.3.По данным каталога (приложение табл.2.) выбрать тип двигателя, указав номинальные паспортные данные.
2.5.4.Провести проверку по перегрузочной способности к пусковому моменту.
2.5.5.Определить потребляемую мощность
2.5.6.Определить номинальное и критическое скольжение.
2.5.7.Определить номинальные и пусковые токи.
2.5.8.Построить механические характеристики.
2.5.9. По расчетному току выбрать сечение проводов по условиям нагрева;
2.5.10.Проверить выбранное сечение по потере напряжения;
2.5.11.По пусковому току выбрать плавкую вставку предохранителя.
2.5.12.Проверить, защищает ли выбранная плавкая вставка сечение проводов от
действия токов короткого замыкания.
2.6. Пример выполнения задания
2.6.1. Определение необходимой мощности электродвигателя центробежного насоса для перекачки холодной воды производительностью Q=0,055 м3 /с.,
при расчётном напоре H=33м и частоте вращения n=1440 об/мин. Промежуточные передачи отсутствуют. Напряжение в сети 220/380 В.Длина линии 50м.
Мощность насоса, кВт.
Q H 9810*0,055*33
N НАС = = = 29,8 (кВт)
1000 нас 1000*0,6
=1000 кг/м3 * 9,81 м/с2 =9810 н/м3 нас=0,6
6.2.2.Мощность электродвигателя, кВт при частоте вращения
QHK 9810*0,055*33*1,2
PДВИГ = = = 35,6 (кВт)
1000 нас пер 1000*0,6*1
Коэффициент запаса К=1,2 пер =1
2.6.3. Для насоса с горизонтальным валом выбирается асинхронный
двигатель с короткозамкнутым ротором, согласно заданию – в закрытом исполнении, типа 4А200М4УЗ (200- высота оси вращения; М- средний установочный размер по длине станины: 4- число полюсов: УЗ – климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69).
По данным каталога: напряжение 220/380 В; Синхронная частота вращения
n0 =1500 об/мин; частота вращения ротора nНОМ =1470 об/мин; номинальная
мощность = 37 кВт; к.п.д. =91,5%; коэффициент мощности cosφ= 0,90; кратность пускового тока IПУСК./I=7.0; кратность пускового момента МП/МН=1,4; кратность максимального момента МMAX/Мн=2,3.=
2.6.4. Проверка по перегрузочной способности.
В случае расчёта электропривода при неравномерной нагрузке может
иметь место ситуация, когда момент нагрузки на отдельном участке характеристики может оказаться больше максимально допустимого момента двигателя, двигатель останавливается. Необходима проверка по перегрузочной способности, исходя из условия 0,9 МMAX >= МC MAX,
где: МC MAX - максимальный статический момент сопротивления нагрузки; и по пусковому моменту, если пуск происходит под нагрузкой.
М MAX - максимальный (критический) момент на валу двигателя.
Номинальный момент двигателя:
9550 РНОМ 9550·37
МНОМ = ‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑ = ------------------- =240,4(Н м)
n НОМ 1470
Максимальный (критический) момент:
М MAX = М К = М НОМ =2,3∙240,4=552,9 (Н м)
Максимальный статический момент сопротивления нагрузки:
9550 РMAX 9550·37
М с MAX = ‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑ = ------------------- =240,4(Н м)
n НОМ 1470
где: РMAX - наибольшее значение мощности за цикл. По перегрузочной способности двигатель подходит, т.к выполняется условие:
0,9 МMAX > МC MAX,
Момент, создаваемый двигателем при пуске:
М ПУСК
М ПУСК = МН ----------- =240,4·1,4=336,6 (Н м)
М Н
Статистический момент сопротивления нагрузки при пуске принимают равным максимальному статистическому моменту, по пусковому моменту выбранный двигатель удовлетворяет заданным условиям.
2.6.5. Потребляемая мощность двигателя:
Р НОМ 37
Р 1 = -------- = -------- = 40,4 (кВт)
η 0,915
2.6.6. Номинальный и пусковые токи:
Р НОМ 37·1000
I НОМ = = = 68,3 (А)
3 UНОМ η cos φ Н 1,73∙380·0,915·0,9
I ПУСК = 7 I НОМ =7∙68,3 =478,1 (A)
2.6.7. Номинальное и критическое скольжение:
n0 - n1 1500 - 1470
S Н= ----------- = ----------------- =0,02
n0 1500
S K= S H ( + 2-1)=0,02· (2,3+ 2,32-1)= 0,087
Механическая характеристика М=f (S) строится по упрощённой формуле:
2 М К 2·552,9
М= ---------- = ---------------- = (Н м)
SK S 0,087 S ___________
----- + ---- ------- + -------
S SК S 0,087
Задаваясь различными значениями скольжения от 0 до 1, находят соответствующие значения момента. Частоту вращения ротора определяют из уравнения n= n0 (1- S).
2.5.8. Результаты расчётов заносят в таблицу. Механические характеристики представлены рис 2.3. и рис. 2.4
Sл Sн Sк 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
М (Н м) 241 553 0 405 230 т157 119 9,5
n, (об/мин) 1470 1369 1500 1200 900 800 300 0
2.5.9. По расчетному току, I НОМ = 68,3 (А) сечение проводов по условиям нагрева- 35 мм 2: три провода одножильных с алюминиевыми жилами;
2.5.10.Проверка выбранного сечения по потере напряжения;
потери напряжения в линии длиной 50 м: С=44
DU% = PL/CS,
DU% = 40,4х50 /44 х 35=1.32%, где
Р – нагрузка, кВт; L – длина линии, м; S – сечение провода, мм2.
2.5.11.По пусковому току выбрать плавкую вставку предохранителя.
Плавкую вставку для защиты электродвигателя выбирают по условию:
Iном.пл.вст. ³ = 478,1 / 2 = 239 А, где
Iпуск. – пусковой ток электродвигателя;
a - коэффициент кратковременной перегрузки плавкой вставки;
a = 2,0 – для двигателей, пускаемых под нагрузкой;
Предохранитель ПН2-250. Номинальный ток плавкой вставки 250А.
2.5.12. Проверка защиты выбранной плавкой вставки сечения проводов от
действия токов короткого замыкания.
Ток плавкой вставки предохранителя, служащего для защиты проводов от токов короткого замыкания, должен удовлетворять соотношению: , где
Iном.пл.вст.= 250А – номинальный ток плавкой вставки;
Iдоп. =95А– допустимый ток по условиям нагрева для защищаемого провода.
Механические характеристики двигателя
Рис. 1.1. | Рис. 1.2. |
Рис. 1.3. | Рис. 1.4. |
Рис. 1.5. | Рис. 1.6. |
Рис. 1.7. | Рис. 1.8. |
Рис. 1.9. | Рис. 1.10. |
Рис. 1.11. | Рис. 1.12. |
Рис. 1.13. | Рис. 1.14. |
Рис. 1.15. | Рис. 1.16. |
Рис. 1.17. | Рис. 1.18. |
Рис. 1.19. | Рис. 1.20. |
Рис. 1.21. | Рис. 1.22. |
Рис. 1.23. | Рис. 1.24. |
Рис. 1.25. | Рис. 1.26. |
Рис. 1.27. | Рис. 1.28. |
Рис. 1.29. | Рис. 1.30. |
Рис. 1.31. | Рис. 1.32. |
Рис. 1.33. | Рис. 1.34. |
Рис. 1.35. | Рис. 1.36. |
Рис. 1.37. | Рис. 1.38. |
Рис. 1.39. | Рис. 1.40. |
Рис. 1.41. | Рис. 1.42. |
Рис. 1.43. | Рис. 1.44. |
Рис. 1.45. | Рис. 1.46. |
Рис. 1.47. | Рис. 1.48. |
Рис.1.49. Рис. 1.50.
Варианты задания №1. Таблица 1
№ ва-рианта | № схем | Е, В | f, Гц | С1, мкФ | С2, мкФ | С3, мкФ | L1, мГн | L2, мГн | L3, мГн | R1, Ом | R2, Ом | R3, Ом |
- | - | - | 31,8 | 63,7 | ||||||||
- | - | 25,5 | 22,3 | 15,9 | ||||||||
- | - | - | 25,5 | |||||||||
- | - | 15,9 | - | 47,7 | ||||||||
- | - | 22,3 | - | - | ||||||||
- | 15,9 | - | 31,8 | - | ||||||||
- | - | 47,7 | - | 31,8 | - | |||||||
- | - | - | - | 25,5 | ||||||||
- | - | 47,7 | - | - | ||||||||
- | - | 31,8 | - | 22,3 | - | |||||||
- | - | 18,6 | - | |||||||||
- | 53,1 | - | - | - | ||||||||
- | - | 13,3 | - | - | ||||||||
- | - | 21,2 | - | |||||||||
- | - | 13,3 | - | |||||||||
- | 13,3 | - | - | - | ||||||||
- | - | 26,5 | 21,2 | - | ||||||||
- | - | 26,5 | - | |||||||||
- | - | 26,5 | - | 18,6 | - | |||||||
- | - | 26,5 | 18,6 | - | ||||||||
- | - | 47,7 | 31,8 | 47,7 | - | |||||||
- | 47,7 | 31,8 | - | - | ||||||||
- | - | 31,8 | ||||||||||
- | - | - | 26,5 | - | ||||||||
- | - | - | 31,8 | 47,7 | - | |||||||
- | - | - | 13,3 | - | ||||||||
- | 21,2 | 13,3 | - | - | ||||||||
- | - | 53,1 | - | 53,1 | ||||||||
- | - | - | 53,1 | |||||||||
- | - | 26,5 | 26,5 | - | ||||||||
- | - | - | 13,3 | - | ||||||||
- | - | 13,3 | 18,6 | 53,1 | - | |||||||
- | - | - | 13,3 |
№ ва-риант | № схемы | Е, В | f, Гц | С1, мкФ | С2, мкФ | С3, мкФ | L1, мГн | L2, мГн | L3, мГн | R1, Ом | R2, Ом | R3, Ом |
- | - | 21,2 | 13,3 | - | ||||||||
- | - | 26,5 | 21,2 | - | ||||||||
- | - | 31,8 | 15,9 | - | ||||||||
- | - | - | 15,9 | |||||||||
- | 15,9 | - | 47,7 | - | ||||||||
- | - | 31,8 | 25,5 | 47,7 | - | |||||||
- | - | 25,5 | 47,7 | |||||||||
- | 15,9 | - | - | |||||||||
- | - | - | 22,3 | 25,5 | - | |||||||
- | - | 22,3 | - | |||||||||
- | - | 31,8 | ||||||||||
- | 31,8 | - | 22,3 | - | ||||||||
- | 63,7 | - | - | |||||||||
- | - | 25,5 | - | 22,3 | ||||||||
- | - | 25,5 | - | |||||||||
- | - | 25,5 | 31,8 | |||||||||
- | 15,9 | - | 15,9 |
Технические данные асинхронных двигателей трехфазного тока
с короткозамкнутым ротором закрытого обуваемого исполнения серии «4A».
Таблица 2.
Тип двигателя | Номиналь-ная мощность, кВт | При номинальной нагрузке | Кратность пускового тока | Кратность моментов | ||||
частота вращения об/мин | к.п.д. % | Коэфф. мощности | Пуско- вого | Макси- мального | ||||
Р ном | n | η | Cos φ | I ПУСК ------------------- I НОМ | М ПУСК ------------ М НОМ | М МАКС ------------ М НОМ | ||
Синхронная частота вращения 3000 об/мин | ||||||||
4АС71А2У3 | 0,75 | 77,0 | 0,87 | 5,5 | 2,0 | 2,2 | ||
4АС80А2У3 | 1,5 | 81,0 | 0,85 | 6,5 | 2,1 | 2,6 | ||
4АС80В2У3 | 2,2 | 83,0 | 1,87 | 6,5 | 2,1 | 2,6 | ||
4АС902У3 | 3,0 | 84,5 | 0,88 | 6,5 | 2,1 | 2,5 | ||
4АС1002У3 | 4,0 | 86,5 | 0,89 | 7,5 | 2,0 | 2,5 | ||
4АС112М2У3 | 7,5 | 87,5 | 0,88 | 7,5 | 2,0 | 2,8 | ||
4АС132С2У3 | 11,5 | 88,0 | 0,9 | 7,5 | 1,6 | 2,2 | ||
4АС1602У3 | 15,0 | 88,0 | 0,90 | 7,0 | 1,4 | 2,2 | ||
4АС160М2У3 | 18,5 | 88,5 | 0,92 | 7,0 | 1,4 | 2,2 | ||
4АС1802У3 | 22,0 | 88,5 | 0,91 | 7,5 | 1,4 | 2,5 | ||
4АС180М2У3 | 30,0 | 90,5 | 0,90 | 7,5 | 1,4 | 2,5 | ||
4АС200М2У3 | 37,0 | 90,0 | 0,92 | 7,5 | 1,4 | 2,2 | ||
4АС2002У3 | 45,0 | 91,0 | 0,92 | 7,5 | 1,4 | 2,5 | ||
4АС225М2У3 | 55,0 | 91,0 | 0,92 | 7,5 | 1,4 | 2,5 | ||
Синхронная частота вращения 1500 об/мин | ||||||||
4АС71А4У3 | 0,55 | 70,5 | 0,70 | 4,5 | 2,0 | 2,2 | ||
4АС80В4У3 | 1,5 | 77,0 | 0,83 | 5,0 | 2,0 | 2,2 | ||
4АС904У3 | 2,2 | 80,0 | 0,83 | 6,0 | 2,1 | 2,4 | ||
4АС1004У3 | 3,0 | 82,0 | 0,83 | 6,0 | 2,0 | 2,4 | ||
4АС100М4У3 | 4,0 | 84,0 | 0,84 | 6,0 | 2,0 | 2,4 | ||
4АС1324У3 | 7,5 | 87,5 | 0,86 | 7,5 | 2,2 | 3,0 | ||
4АС132М4У3 | 11,0 | 87,5 | 0,87 | 7,5 | 2,2 | 3,0 | ||
4АС1604У3 | 15,0 | 88,5 | 0,88 | 7,0 | 1,4 | 2,3 | ||
4АС160М4У3 | 18,5 | 89,5 | 0,88 | 7,0 | 1,4 | 2,3 | ||
4АС1804У3 | 22,0 | 90,0 | 0,90 | 6,5 | 1,4 | 2,3 | ||
4АС180М4У3 | 30,0 | 91,0 | 0,89 | 6,5 | 1,4 | 2,3 | ||
4АС200М4У3 | 37,0 | 91,0 | 9,0 | 7,0 | 1,4 | 2,3 | ||
4АС200М4У3 | 45,0 | 92,0 | 0,90 | 7,0 | 1,4 | 2,5 | ||
4АС225М4У3 | 55,0 | 92,5 | 0,90 | 7,0 | 1,3 | 2,5 | ||
Синхронная частота вращения 1000 об/мин | |||||||
4АС71 6 У3 | 0,55 | 67,5 | 0,71 | 4,0 | 2,0 | 2,2 | |
4АС80А6У3 | 1,1 | 74,0 | 0,74 | 4,0 | 2,0 | 2,2 | |
4АС100 6У3 | 2,2 | 81,0 | 0,73 | 5,0 | 2,0 | 2,2 | |
4АС112М6У3 | 3,0 | 81,0 | 0,76 | 6,0 | 2,0 | 2,5 | |
4АС112МВ6У3 | 4,0 | 82,0 | 0,81 | 6,0 | 2,0 | 2,5 | |
4АС132М6У3 | 7,5 | 85,5 | 0,81 | 6,5 | 2,0 | 2,5 | |
4АС160 6У3 | 11,0 | 86,0 | 0,86 | 6,0 | 1,2 | 2,0 | |
4АС160М6У3 | 15,0 | 87,5 | 0,87 | 6,0 | 1,2 | 2,0 | |
4АС180М6У3 | 18,5 | 88,0 | 0,87 | 6,0 | 1,2 | 2,0 | |
4АС200М6У3 | 22,0 | 85,5 | 0,91 | 6,5 | 1.5 | 2,1 | |
4АС225 6У3 | 33,5 | 81,0 | 0,91 | 6,5 | 1,5 | 2,1 | |
4АС506У3 | 40,0 | 89,0 | 0,90 | 6,5 | 1,5 | 2,1 | |
4АС250М6У3 | 45,0 | 86,5 | 0,88 | 6,5 | 1,5 | 2,1 |
Варианты задания № 2. Таблица 3.
№ варианта | Q м3/с | Н, м | n об/мин | L м | № варианта | Q м3/с | Н, м | n об/мин | L м |
0,042 | 0,027 | ||||||||
0,038 | 0,031 | ||||||||
0,035 | 0,049 | ||||||||
0,040 | 0,044 | ||||||||
0,025 | 0,028 | ||||||||
0,045 | 0,025 | ||||||||
0,05 | 0,043 | ||||||||
0,038 | 0,036 |
0,030 | 0,020 | ||||||||
0,052 | 0,053 | ||||||||
0,042 | 0,027 | ||||||||
0,037 | 0,030 | ||||||||
0,034 | 0,020 | ||||||||
0,027 | 0,03 | ||||||||
0,031 | 0,032 | ||||||||
0,049 | 0,049 | ||||||||
0,044 | 0,044 | ||||||||
0,028 | 0,028 | ||||||||
0,025 | 0,025 | ||||||||
0,043 | 0,043 | ||||||||
0,036 | 0,036 | ||||||||
0,020 | 0,020 | ||||||||
0,053 | 0,053 | ||||||||
0,027 | 0,027 | ||||||||
0,030 | 0,030 |
Таблица 4
UНОМ.,В | Система сети | Значение коэффициента С для проводов | |
медных | алюминиевых | ||
380/220 | Трехфазная с нейтральным проводом | ||
220/127 | То же | 14,7 | |
Трехфазная без нейтрального провода | |||
То же | 14,7 | ||
380/220 | Двухфазная с нейтральным проводом | 19,5 | |
220/127 | То же | 10,7 | 6,5 |
Таблица 6
Плавкие предохранители
Параметр | Тип предохранителя | ||||
НПН 2-60 | ПН2-100 | ПН2-250 | ПН2-400 | ПН2-600 | |
Номинальный ток А предохранителя | |||||
Плавкой вставки | 8,10, 16,20 25,32,40, 63 | 30,40,50,60 80, 100 | 80,100,120, 150, 200. | 200, 250, 300,350, | 300, 400, 500, 600 |
Таблица 5
Провода с резиновой и полихлорвиниловой изоляцией с алюминиевыми жилами
Сечение токо- проводящей жилы, мм2 | Токовые нагрузки проводов, проложенных в одной трубе, А | ||||
два одножиль-ных | три одножиль-ных | четыре одножиль-ных | один двух-жильный | один трех-жильный | |
Библиографический список
1. Курс электротехники: учеб.для вузов / А. С.Касаткин, М. В.Немцов. – М.: Высш. шк., 2007. – 542 с.
2. Основы теории цепей: практикум: учеб пособие /под ред. Г. Н.Арсеньева. – М.: ФОРУМ, 2007. – 336 с.
3. Теоретические основы электротехники: учебник для вузов в 3-х т.Т.1/
К. С.Демирчян, Л. Р.Нейман, Л. В.Коровкин, В. П.Чечурин.- СПб.: Питер, 2004.-463с.
Подписано в печать Усл. печ.л. Тираж экз
Печать офсетная. Бумага писчая Заказ №
_____________________________________________________________________
Отпечатано: РИО ВоГТУ, г.Вологда, ул. Ленина,15