Методические указания к курсовому проектированию по курсу Проектирование систем электрификации идипломному проектированию по курсу
 Скачать 3.43 Mb.
|
|
9 Определение мощности электродвигателей привода Силовое электрооборудование – комплекс электротехнических устройств, состоящих из потребителей (кроме освещения), распределительных сетей и аппаратуры управления, защиты и документирования технологических процессов. В зависимости от длительности нагрузки электроприемники делят на три характерные группы: работающие в режиме продолжительной неизменной или мало меняющейся нагрузкой; в этом режиме электрооборудование может работать продолжительное время без превышения температуры от дельных частей оборудования выше допустимой (например, электродвигатели компрессоров, насосов, вентиляторов); работающие в режиме повторно-кратковременной нагрузки; в этом режиме кратковременные рабочие периоды электрооборудования чередуются с кратковременными периодами отключения; кроме того, в этом режиме электрооборудование может работать с допустимой для него относительной продолжительностью включения неограниченное время (например, электродвигатели кранов, сварочные аппараты); 3) работающие в режиме кратковременной нагрузки; в этом режиме электрооборудование может работать длительно, так как период останова электрооборудования настолько длителен, что оно практически успевает охладиться до температуры окружающей среды (например, электродвигатели электроприводов вспомогательных механизмов металлорежущих станков, гидравлических затворов). При проектировании силового электроснабжения выбираются потребители электрической энергии и решаются вопросы их снабжения электрической энергией от источников питания. Первичные электроприемники получают питание непосредственно от силовой сети. К ним относятся электродвигатели, преобразователи, трансформаторы, высокочастотные индукционные печи и печи сопротивления, выпрямители. Вторичные электроприемники получают питание от первичных источников электрической энергии. К числу вторичных потребителей электрической энергии относятся сварочные агрегаты, гальванические производства, аккумуляторные батареи, установки анодно – механической и электроискровой обработки, установки ультразвуковой обработки, магнитные столы и сепараторы, установки двигатель генератор. При проектировании электропривода необходимо знать: мощность привода и режим его загрузки, число оборотов вала ротора и пусковой момент, пределы регулирования числа оборотов машины, число пусков в час, исполнение машины в зависимости от окружающей среды, и типа сочленения с исполнительным механизмом. Абсолютное большинство применяемых электродвигателей асинхронные с короткозамкнутым ротором. При соответствующем обосновании могут применяться более дорогие электрические машины с фазным ротором или коллекторные на постоянном или переменном токе. Чаще всего применяется напряжение 380 / 220 В. Для мощных асинхронных машин возможно применение напряжения 6 кВ. Электродвигатели постоянного тока обычно выпускаются на напряжения 110, 220, 440 В. При одинаковой мощности электродвигатели с более высоким числом оборотов ротора имеют меньший вес, габариты, стоимость и у них выше КПД и коэффициент мощности. Среднее значение приведенных крутящих моментов электродвигателей МПУСК и ММАХ (относительно МНОМ), требуемое при пуске различных механизмов приведено в таблице 9.1. В каталогах на электродвигатели обычно приводят кратности пусковых токов I ПУСК и пусковых моментов М ПУСК по отношению к их номинальным значениям:  ;  . (9.1)Так как крутящий момент на валу асинхронной машины пропорционален квадрату питающего напряжения, пусковой момент, при потере напряжения на величину Uопределяют из соотношения:  . (9.2)Для вычисления потери напряжения при пуске машины необходимо знание коэффициента мощности Cos ПУСК в момент пуска и кратность пускового тока: IПУСК , соответствующую фактическому напряжению на зажимах машины при пуске. Cos ПУСК с необходимой точностью определяют по формуле инженера Е.И. Глобуса:  , (9.3)где = (0,25 0,4) коэффициент потерь электродвигателя, который в среднем можно принять равным: 0,33. Таблица 9.1 Приведенные (относительно МНОМ) моменты (МПУСК, ММАХ) электродвигателей привода механизмов
Коэффициент мощности Cos ПУСК в момент пуска машины можно определить из выражения:  . (9.4)Влияние потери напряжения на пусковой ток учитывают лишь тогда, когда мощность пускаемого асинхронного электродвигателя равна или превышает 30 % мощности источника питания или в случае запитки машины от протяженной и маломощной линии электропередачи. Перерасчет номинальной кратности пускового тока на фактическое его значение с учетом влияния реактивного сопротивления источника питания и линии (особенно воздушной) производится по формуле:  , (9.5)где ХТР НОМ % = 5,5 % реактивность трансформатора в %; m = (SЭДВ НОМ / SТР НОМ) отношение номинальной полной мощности электродвигателя SЭДВ НОМ [кВА] к номинальной полной мощности трансформатора SТР НОМ [кВА]. Пересчет номинальной кратности пускового тока на фактическое его значение с учетом влиянии электрической сети производится о формуле:  , (9.6)где ХЭДВ реактивное сопротивление электродвигателя [ Ом ]; ZЛЭДВ полное сопротивление цепи: сеть – обмотка машины [ Ом ], пренебрегая активным сопротивлением электродвигателя из–за его малости. Для определения фактической кратности пускового тока с учетом влияния всех факторов используют выражение:  . (9.7)Реактивное сопротивление электродвигателя определяют из соотношения:  , (9.8)где SЭДВ полная мощность электродвигателя [ ВА ]. Полное сопротивление цепи электрическая сеть – обмотка электродвигателя определяют из выражения:  . (9.10)Реактивное сопротивление сети учитывают только для воздушных линий в зависимости от их длины LСЕТИ, Х СЕТИ = ХКМСЕТИ LСЕТИ, (9.11) Значение ХКМСЕТИ принимают по таблицам в зависимости от выбранных проводов или ориентировочно принимают равным: ХКМСЕТИ = 0,5 [ Ом / км ]. По ПУЭ допускаемое снижение напряжения в сети UСЕТИ %, считая от шин источника питания, не должно превышать при нормальной работе электродвигателя в установившемся режиме 5 % (и до 6 – 7 %) и до 12 % в аварийном режиме. При пуске электродвигателя допускается снижение напряжения в сети до 10 % (частые пуски) и не более 15 % при редких пусках. Потерю напряжения в обмотках трансформатора UТР %, во время пуска электродвигателя с учетом обеспечения работы других потребителей определяют из соотношения (9.12):  ,где SЭДВ полная мощность (короткого замыкания) на шинах низкого напряжения трансформатора [ кВА ] при пуске в работу самого мощного эдектродвигателя; SПР суммарная полная мощность прочих электродвигателей, подключенных к шинам низкого напряжения трансформатора [ кВА ]; CosПР средневзвешенный коэффициент мощности прочих электропотребителей. При определении мощности короткого замыкания SКЗ на стороне низкого напряжения трансформатора (номинальной мощностью SТР НОМ) реактивностью системы обычно пренебрегают, тогда:  , (9.13)где ХТР НОМ % = 5,5 % реактивность трансформатора в % . Допускаемая полная пусковая мощность электродвигателя:  . (9.14)Предварительная оценка возможности прямого пуска электродвигателя с короткозамкнутым ротором осуществляется по таблице 9.2. Таблица 9.2 – Предельная допускаемая мощность электродвигателя с короткозамкнутым ротором для прямого пуска
Влияние температуры окружающей среды на допускаемую мощность электродвигателя приведено в таблице 9.3. Таблица 9.3 Влияние температуры окружающей среды на мощность машины
Пересчет зависимости мощности машины Рt2 от температурыt2 C окружающей среды, отличной от 35 С по приближенной формуле:  , (9.15)где tПРЕД С предельная допустимая температура двигателя (зависящая от класса изоляции) . На мощность машины влияет и число оборотов ротора n, снижение которых ухудшает условия обдува (и охлаждения) (таблица 9.4): Таблица 9.4 Зависимость крутящего момента М % и мощности Р % на валу (в % от номинальных значений МНОМ, РНОМ) машины в зависимости от числа оборотов ротора n
При работе машины на высоте более 1000 м над уровнем моря (в условиях пониженного давления), в целях сохранения температуры машины в допустимых пределах, снижается мощность на валу машины (таблица 9.5). Таблица 9.5 Снижение мощности Р машины (в % от РНОМ) в зависимости от высоты установки ее над уровнем моря
Серьезное влияние на коэффициент полезного действия и коэффициент мощности Cos машины оказывает ее загрузка . Коэффициент полезного действия при недогрузке машины определяется из выражения:  ; (9.16)где  ;  ;а = (0,5 1,0) машины постоянного тока последовательного возбуждения и асинхронные машины; а = (1,0 2,0) машины постоянного тока параллельного возбуждения, крановые асинхронные машины. Вместо коэффициента мощности (Cos ) асинхронных машин их «реактивность» часто оценивают тангенсом угла потерь (tg ):  . (9.17)Потерю мощности Р электрических машин определяет выражение:  . (9.18)Потери мощности в ящиках сопротивлений принимают в среднем 1 [ кВт ] на ящик, а в магнитных станциях (потери в катушках контакторов и реле) 0,2 [кВт] на ящик (панель). Возможное время кратковременной работы машиныtКРАТК [час], предназначенной для длительного режима работы, определяется выражением:  (9.19)где Т – постоянная времени машины [час]; к = (Q КРАТК / Q ДЛИТ) термический коэффициент перегрузки, определяемый по графику (рисунок 9.1) ; Q КРАТК; Q ДЛИТ тепловые потери при кратковременной перегрузке и при длительном режиме работы. Пренебрегая при приближенных расчетах постоянными потерями для определения механического коэффициента перегрузки по мощности КР МЕХ можно воспользоваться выражением:  , (9.20)где РДЛИТ, Р КРАТК длительная и кратковременная мощность машины.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
