Электропривод установки пневмотранспортерной УПФ-1

Исходя из проведенных расчетов, окончательно выбираем асинхронный  электродвигатель с частотой вращения 1500 об/мин. Тип АИР180М4 IP54 IM 1001.

Технические данные электродвигателя сводим в таблицу 3.2.

 

Таблица 3.2 Технические данные электродвигателя серии АИР180М4.

Pн, КВт	h, %.	cosj, о.е.	Sн, %	m, кг	kп	kmax	kmin	kI	I, кг.м2
30	0.92	0.87	2	190	1.7	2.7	1.5	7	0.19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Кинематическая  схема электропривода. Определение  основных параметров передаточного устройства.

 

  Окружную скорость рассчитаем  по формуле:

,       (4.1)

где d₁ – расчетный диаметр меньшего шкива, м;

      n₁ – частота вращения меньшего шкива, об/мин, n₁ = 1470 об/мин.

Примем d₁ = 250 мм сечения В по ГОСТ 20893-75.

Имеем:

     

 

Диаметр большего шкива найдем из соотношения:

,       (4.2)

где d₂ и n₂ – диаметр и частота вращения большего шкива, n₂ = 780 об/мин;

       i – передаточное отношение, i = 2.

     

 

Угол обхвата ремнем малого шкива:

,       (4.3)

где а – межосевое расстояние, м, а = 0.65 м из технологической схемы.

Имеем:

 

 

Расчетная длина ремня:

,     (4.4)

Имеем:

Ближайшая стандартная длина ремня 2.5 м по ГОСТ  1284.1-80 ( [3] табл. 17).

 

Мощность передачи найдем по формуле:

,       (4.5)

где N₀ – номинальная мощность передачи одним ремнем, кВт, N₀ = 7.3 кВт ([3] табл. 31);

      С_α – коэффициент угла обхвата, С_α = 0.88 ([3] табл. 36);

      С_L – коэффициент длины ремня, С_L = 0.93 ([3] табл. 37);

      C_p – коэффициент динамичности и режима работы, С_р = 1.1.

 

Получим:

Число ремней в передаче для обеспечения среднего ресурса эксплуатации по  ГОСТ 1284.2-80 определяют по формуле:

,        (4.6)

где N – передаваемая мощность на ведущем валу, кВт, N = 55кВт;

       С_z – коэффициент числа ремней в комплекте, С_z = 0.85 ([3] табл. 39).

Имеем:

Принимаем 6 ремней В-2500Т ГОСТ 1284.1-80.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Расчет по определению потери  напряжения при пуске АД, пускового  тока.

 

Фактическое отклонение напряжения на зажимах электродвигателя в период его пуска определятся следующим образом:

  (8.1)

где DU_л% - потери напряжения в предварительно загруженной линии при пуске электродвигателя;

DU_тр% - потери напряжения в трансформаторе при пуске электродвигателя с учетом загрузки трансформатора другими электроприемниками;

dU_надб% - надбавки трансформатора;

dU_откл% - отклонение напряжения на шинах первичного напряжения трансформатора от его номинального значения при 100% загрузке питающей линии (знак минус принимают при положительном отклонении).

 

Потери напряжения в линии, DU_л%, определяются по следующей формуле:

    (8.2)

где DU_л.д.п.% - потери напряжения в линии до пуска электродвигателя, определяется по следующей формуле:

      z_л – полное сопротивление линии, питающей запускаемый АД, Ом;

      z_дв – полное сопротивление АД при пуске, т.е. при заторможенном роторе, Ом.

 

Значение DU_доп% определяется по следующей формуле:

  (8.3)

где  I_max – максимальный расчетный ток в линии при пуске АД, А;

l – длина линии, км;

r₁, x₁ – соответственно активное и реактивное сопротивление линии длиной 1 км, Ом/м;

U_н – номинальное напряжение линии, U_н = 380В;

 

Значение z_л определяется следующим образом:

      (8.4)

Значение z_дв определяется следующим образом:

      (8.5)

где  I_н –номинальный ток АД, А;

k_i – кратность пускового тока ЭД.

 

Потеря  напряжения в трансформаторе при  пуске электродвигателя определяется следующим образом:

 (8.6)

где U_к% - напряжение короткого замыкания трансформатора, %;

S_т – полная номинальная мощность трансформатора, кВ^_.А;

k_iф – фактическая кратность пускового тока электродвигателя с учетом снижения напряжения ;

S_дв – полная номинальная мощность электродвигателя, кВ^_.А;

cosj_п.дв. – коэффициент мощности электродвигателя в начальный момент пуска;

S_н – полная суммарная мощность прочей нагрузки, кВ^_.А;

cosj_н – коэффициент мощности прочей нагрузки, примем 0.8.

Значения  k_iф и cosj_п.дв. определяются по следующим формулам:

     (8.7)

   (8.8)

    (8.9)

где  z_л.дв. – полное сопротивление линии вместе с двигателем во время пуска;

h_дв, cosj_дв., m_п, s_дв – соответственно номинальные значения КПД, коэффициента мощности, кратности пускового момента, скольжения электродвигателя.

r_дв, x_дв – активное и реактивное сопротивление короткого замыкания электродвигателя;

r_л, x_л – активное и реактивное сопротивление линии.

В задании даются лишь параметры  трансформатора, линии, загрузка трансформатора. Остальные величины для уточненного  расчета следует вычислить При  этом cosj_п.дв. можно принять равным cosj_н.дв., коэффициент мощности прочей нагрузки – 0.8.

      (8.10)

      (8.11)

      (8.12)

Принимаем:

   

Данные к расчету:

Вариант N2. Мощность трансформатора 250кВА, загрузка трансформатора – 80%, линия А50 длиной 0.35км, мощность большего двигателя (в нашем случае соседнего двигателя) – 30кВт.

Технические данные электродвигателя сводим в таблицу 8.1.

Таблица 8.1 Технические данные электродвигателя серии АИР180М4.

Pн, КВт	h, %.	cosj, о.е.	Sн, %	m, кг	kп	kmax	kmin	kI	I, кг.м2
30	0,92	0,87	0,02	190	1,7	2,7	1,5	7	0,19

 

Подставляя числовые значения, рассчитываем:

 

- пусковой момент ЭД,

Расчет  :

r₁ = 0.64 Ом/км,  x₁ = 0.297 Ом/км, l = 0.35км,

На один фидер приходится S_р = 200/3 = 66.7кВА. Без рассчитываемого электродвигателя S_р = 66.7 – 37,5 = 29,2кВА.

Расчет  :

.

Определяем фактическое отклонение напряжения:

.

- ориентировочное снижение напряжения, %,

где  - сопротивление трансформатора, Ом,

.

Проверим, выполняются ли условия  запуска ЭД:

,

 

Условие запуска выполняется.

Для уменьшения потерь необходимо:

1. Если двигатель запускается в холостую использовать переключение со звезды на треугольник двигателя 660/380В, тем самым, уменьшая пусковой ток в 3 раза, но при это снижается и момент в 3 раза.
2. Использование асинхронного электродвигателя с фазным ротором. Пусковой ток уменьшается в 2…4раза, а пусковой момент увеличивается в 1,5…2раза.
3. Подключать к линии ответвления у ближайшего к трансформатору потребителя, не превышающего 7,5% при 25% загрузке.
4. Заменить провода питающей линии, на провода большей площади сечения.
5. Заменить трансформатор, на трансформатор большей площади.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Расчеты по  определению превышения температуры  электродвигателя за время пуска и в конце рабочего цикла.

8.1 Нагревание и охлаждение двигателя  при работе.

Когда нагрузка меняется медленно (t_ц > 10мин) методы определения мощности по среднеквадратичной величине не точны. В этом случае надо определить повышение температуры электродвигателя над окружающей средой, пользуясь уравнением нагрева электродвигателя:

    (8.1)

где  υ_уст = DP/А – установившееся превышение температуры электродвигателя;

T = C/A – постоянная времени нагрева электродвигателя;

t – время от начала участка;

υ_нач – превышение температуры в начале участка;

A – удельная теплоотдача электродвигателя:

       (8.2)

ΔР – потери мощности при неноминальной  нагрузке.     

Принимаем υ_ун = 70°С;

,

где α = 0.5.

      DP_н – потери мощности при номинальной загрузке:

      (8.3)

С – удельная теплоемкость электродвигателя массой m:

       (8.4)

Подставив числовые значения в формулы, получаем:

 

.

 В начале работы υ_нач = 0, а υ_уст =51,3˚С.

 При отключении двигателя  υ_уст = 0, а υ_нач = 51,3˚С.

Это описывается зависимостями :

,      .

При построении кривой охлаждения, следует  учесть, что для самовентилируюемого  электродвигателя  Т_охл = 2Т из-за ухудшения теплоотдачи.

Для построения графиков нагрева электродвигателя надо задаться промежуточными значениями времени. Расчеты сводим в таблицы 8.1 и 8.2.

 

Таблица 8.1 График нагрева электродвигателя.

t, с	0	1000	2000	3000	4000	5000	6000	8000	10000	13000
υ, °С	0	19.47	32	39,5	44	46,8	48,6	50,2	50,9	51,2

 

Таблица 8.2 График охлаждения электродвигателя.

t, с	0	1000	2000	3000	4000	5000	6000	8000	10000	13000
υ,°С	51,3	31,4	19.2	11,8	7,2	4,4	2,7	1	0.4	0,09

 

Рис.8.1. Графики нагрева (ряд1) и охлаждения (ряд2) электродвигателя.

8.2 Вычисление повышения температуры обмоток и электродвигателя во время пуска и в конце рабочего цикла.

Повышение температуры обмоток  асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором во время пуска можно  определить упрощенным методом, считая, что все потери идут на нагрев:

       (6.5)

где  DW – потери энергии во время пуска, Дж;

C₁ – теплоемкость обмоток.

,

где с₁ – удельная теплоемкость меди, с₁ = 385Дж/кг×К;

       т₁ – масса обмоток, примем т₁ =90кг.

Имеем:

 

 

 

 

 

 

9. Заключение  о правильности предварительного  выбора электродвигателя.

 

Заключение о правильности выбора электродвигателя делаем с учетом тепловых и механических переходных режимов, колебаний напряжений в сети.

Максимальная температура двигателя не превышает допускаемой для данного класса изоляции.

1) Проверка по условиям пуска:

Номинальный момент электродвигателя по условиям пуска: 

 

Условие выполняется – 194,3Н∙м > 17,3Н∙м.

2) Проверка на устойчивость работы электродвигателя выполняется по перегрузочной способности: