Задание для расчёта двигателя для привода центробежного насоса



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

 

                                                      18

 “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

                                                         19

 мощность = 37 кВт; к.п.д. =91,5%; коэффициент мощности cosφ= 0,90; кратность пускового тока IПУСК./I=7.0; кратность пускового момента МПН=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)

                                            20

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.

 

                                                  21

 

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

 

 

 

 

                                                        22

Рис. 1.1. Рис. 1.2.
Рис. 1.3. Рис. 1.4.
Рис. 1.5. Рис. 1.6.
Рис. 1.7. Рис. 1.8.

                                                           23

Рис. 1.9. Рис. 1.10.
Рис. 1.11. Рис. 1.12.
Рис. 1.13. Рис. 1.14.
Рис. 1.15. Рис. 1.16.

                                                           24

Рис. 1.17. Рис. 1.18.
Рис. 1.19. Рис. 1.20.
Рис. 1.21. Рис. 1.22.
Рис. 1.23. Рис. 1.24.

                                                               25

Рис. 1.25. Рис. 1.26.
Рис. 1.27. Рис. 1.28.
Рис. 1.29. Рис. 1.30.
Рис. 1.31. Рис. 1.32.

                                                               26

Рис. 1.33. Рис. 1.34.
Рис. 1.35. Рис. 1.36.
Рис. 1.37. Рис. 1.38.
Рис. 1.39. Рис. 1.40.

                                                             27

Рис. 1.41. Рис. 1.42.
Рис. 1.43. Рис. 1.44.
Рис. 1.45. Рис. 1.46.
Рис. 1.47. Рис. 1.48.

                                                          28

                 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
1 1 100 50 637 - - - 31,8 63,7 6 8 12
2 2 120 50 - - 159 25,5 22,3 15,9 5 4 3
3 3 200 50 637 455 - - - 25,5 10 5 3
4 4 220 50 - 318 - 15,9 - 47,7 8 15 7
5 5 50 50 318 - 455 - 22,3 - 10 - 8
6 6 100 50 159 398 - 15,9 - 31,8 15 - 15
7 7 120 50 - - 455 47,7 - 31,8 - 10 6
8 8 200 50 - 637 - - - 25,5 4 6 8
9 9 220 50 - 318 - 47,7 - - 5 3 10
10 10 50 50 - 455 - 31,8 - 22,3 6 - 7
11 11 100 60 531 - 379 - 18,6 - 5 5 10
12 12 120 60 - 332 379 53,1 - - 6 - 8
13 13 200 60 - - 332 13,3 - - 2 4 5
14 14 220 60 531 - 332 - 21,2 - 3 6 7
15 15 150 60 265 332 - - 13,3 - 5 4 6
16 16 100 60 - 379 133 13,3 - - - 7 8
17 17 120 60 265 379 - - 26,5 21,2 2 5 -
18 18 200 60 133 265 133 - - 26,5 - 3 4
19 19 220 60 - 265 - 26,5 - 18,6 6 4 -
20 20 50 60 - - 531 26,5 18,6 - 3 7 6
21 21 100 50 - - 159 47,7 31,8 47,7 4 - 5
22 22 120 50 - 318 159 47,7 31,8 - - 8 5
23 23 200 50 212 318 159 - - 31,8 2 4 7
24 24 220 50 212 318 - - - 26,5 - 9 8
25 25 150 50 - - - 31,8 47,7 - 3 7 6
26 26 100 60 531 133 - - - 13,3 6 - 20
27 27 100 60 531 - 379 21,2 13,3 - 6 - 4
28 28 200 60 - - 379 53,1 - 53,1 6 20 10
29 29 220 60 - 265 332 - - 53,1 10 15 8
30 30 50 60 265 133 - - 26,5 26,5 - 10 10
31 31 100 60 265 - 332 - - 13,3 - 8 7
32 32 120 60 - - 265 13,3 18,6 53,1 6 - 8
33 33 200 60 332 - 265 - - 13,3 4 6 5

                                                                              29                    

№ 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
34 34 220 60 332 - 133 - 21,2 13,3 - 10 15
35 35 50 60 - - 133 26,5 21,2 - 5 6 9
36 36 100 50 637 - 455 - 31,8 15,9 7 - 9
37 37 150 50 637 - 455 - - 15,9 5 4 10
38 38 200 50 - 455 159 15,9 - 47,7 15 - 15
39 39 220 50 - - 159 31,8 25,5 47,7 10 - 6
40 40 50 50 318 - 398 - 25,5 47,7 8 7 9
41 41 100 50 - 455 398 15,9 - - 5 6 7
42 42 120 50 318 - - - 22,3 25,5 4 - 5
43 43 200 50 318 - 159 - 22,3 - 10 5 10
44 44 220 50 398 318 159 - - 31,8 7 8 10
45 45 50 50 - 318 212 31,8 - 22,3 - 10 12
46 46 100 50 398 318 212 - 63,7 - 13 8 -
47 47 120 50 - 637 - 25,5 - 22,3 9 7 10
48 48 200 50 455 637 212 - - 25,5 5 - 4
49 49 220 50 455 159 - - 25,5 31,8 4 8 12
50 50 50 50 - 159 318 15,9 - 15,9 10 5 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
1

2

3 4 5 6 7 8

Синхронная частота вращения 3000 об/мин

     

4АС71А2У3

0,75 2840 77,0 0,87 5,5 2,0 2,2

4АС80А2У3

1,5 2850 81,0 0,85 6,5 2,1 2,6

4АС80В2У3

2,2 2850 83,0 1,87 6,5 2,1 2,6

4АС902У3

3,0 2840 84,5 0,88 6,5 2,1 2,5

4АС1002У3

4,0 2880 86,5 0,89 7,5 2,0 2,5

4АС112М2У3

7,5 2900 87,5 0,88 7,5 2,0 2,8

4АС132С2У3

11,5 2900 88,0 0,9 7,5 1,6 2,2

4АС1602У3

15,0 2940 88,0 0,90 7,0 1,4 2,2

4АС160М2У3

18,5 2940 88,5 0,92 7,0 1,4 2,2

4АС1802У3

22,0 2945 88,5 0,91 7,5 1,4 2,5

4АС180М2У3

30,0 2945 90,5 0,90 7,5 1,4 2,5
                 

                                                                     30

4АС200М2У3 37,0

2945

90,0 0,92 7,5 1,4 2,2
4АС2002У3 45,0

2945

91,0 0,92 7,5 1,4 2,5
4АС225М2У3 55,0

2945

91,0 0,92 7,5 1,4 2,5
   

 

         

Синхронная частота вращения 1500       об/мин

       
4АС71А4У3 0,55 1380

70,5

0,70 4,5 2,0 2,2
4АС80В4У3 1,5 1415

77,0

0,83 5,0 2,0 2,2
4АС904У3 2,2 1425

80,0

0,83 6,0 2,1 2,4
4АС1004У3 3,0 1435

82,0

0,83 6,0 2,0 2,4
4АС100М4У3 4,0 1430

84,0

0,84 6,0 2,0 2,4
4АС1324У3 7,5 1455

87,5

0,86 7,5 2,2 3,0
4АС132М4У3 11,0 1460

87,5

0,87 7,5 2,2 3,0
4АС1604У3 15,0 1465

88,5

0,88 7,0 1,4 2,3
4АС160М4У3 18,5 1465

89,5

0,88 7,0 1,4 2,3
4АС1804У3 22,0 1470

90,0

0,90 6,5 1,4 2,3
4АС180М4У3 30,0 1470

91,0

0,89 6,5 1,4 2,3
4АС200М4У3 37,0 1470

91,0

9,0 7,0 1,4 2,3
4АС200М4У3 45,0 1475

92,0

0,90 7,0 1,4 2,5
4АС225М4У3 55,0 1480

92,5

0,90 7,0 1,3 2,5
                 

 

Синхронная частота вращения 1000 об/мин

       
1 2 3 4 5 6 7 8
4АС71 6 У3 0,55 900 67,5 0,71 4,0 2,0 2,2
4АС80А6У3 1,1 920 74,0 0,74 4,0 2,0 2,2
4АС100 6У3 2,2 950 81,0 0,73 5,0 2,0 2,2
4АС112М6У3 3,0 955 81,0 0,76 6,0 2,0 2,5
4АС112МВ6У3 4,0 950 82,0 0,81 6,0 2,0 2,5
4АС132М6У3 7,5 970 85,5 0,81 6,5 2,0 2,5
4АС160 6У3 11,0 975 86,0 0,86 6,0 1,2 2,0
4АС160М6У3 15,0 975 87,5 0,87 6,0 1,2 2,0
4АС180М6У3 18,5 975 88,0 0,87 6,0 1,2 2,0
4АС200М6У3 22,0 910 85,5 0,91 6,5 1.5 2,1
4АС225 6У3 33,5 920 81,0 0,91 6,5 1,5 2,1
4АС506У3 40,0 950 89,0 0,90 6,5 1,5 2,1
4АС250М6У3 45,0 950 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
1 0,042 30 2830 30 26 0,027 34 1140 30
2 0,038 25 2830 40 27 0,031 30 1140 40
3 0,035 33 2830 25 28 0,049 25 930 25
4 0,040 22 1440 20 29 0,044 40 930 20
5 0,025 35 1440 50 30 0,028 39 930 50
6 0,045 31 1440 40 31 0,025 40 2830 40
7 0,05 20 930 30 32 0,043 20 2830 30
7 0,038 40 930 20 33 0,036 21 2830 20

                                                                     31

9 0,030 24 930 30 34 0,020 35 1440 30
10 0,052 30 2830 60 35 0,053 17 1440 60
11 0,042 22 2830 40 36 0,027 40 1440 40
12 0,037 29 2830 50 37 0,030 49 2830 30
13 0,034 20 1440 30 38 0,020 60 2830 40
14 0,027 34 1140 40 39 0,03 34 1150 25
15 0,031 30 1140 25 40 0,032 30 1140 20
16 0,049 25 930 20 41 0,049 25 930 50
17 0,044 40 930 50 42 0,044 40 930 40
18 0,028 39 930 40 43 0,028 39 930 30
19 0,025 40 2830 30 44 0,025 40 2830 20
20 0,043 20 2830 20 45 0,043 20 2830 30
21 0,036 21 2830 30 46 0,036 21 2830 60
22 0,020 35 1440 60 47 0,020 35 1440 40
23 0,053 17 1440 40 48 0,053 17 1440 50
24 0,027 40 1440 50 49 0,027 40 1440 30
25 0,030 49 2830 30 50 0,030 49 2830 40

                                                            

                                                                                                         Таблица 4

UНОМ.

Система сети

Значение коэффициента С для проводов

медных алюминиевых
380/220 Трехфазная с нейтральным проводом 72 44
220/127 То же 24 14,7
380 Трехфазная без нейтрального провода 72 44
220 То же 24 14,7
380/220 Двухфазная с нейтральным проводом 32 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 63 100 250 400 600
Плавкой вставки 8,10, 16,20 25,32,40, 63 30,40,50,60 80, 100 80,100,120, 150, 200. 250 200, 250, 300,350, 400 300, 400, 500, 600

 

 

                                                            32

                                                                                                                 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
25 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 20 28 36 50 60 85 100 140 175 215 245 19 28 32 47 60 80 95 130 165 200 220 19 23 30 39 55 70 85 120 140 175 200 19 25 31 42 60 75 95 125 150 190 230 16 21 26 38 55 66 75 105 135 165 190

 

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


Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 213; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!