Розрахунок і вибір двигунів електроприводу технологічного устаткування тривалого періоду роботи

 

Потужність двигуна вентилятора:

де k – коефіцієнт запасу, (1,1÷1,2) – для Р_в > 5 кВт, 1,5 – при Р ≤ 2 кВт; 2,0 – при Р≤1 кВт;

Q – продуктивність вентилятору, м³/сек;

Н – тиск на виході з вентилятора, Па;

η_в – ККД вентилятора, (0,4÷0,7);

η_п.м. – ККД передавального механізму, (0,9÷0,95).

Умови вибору двигуна:

Р_ном ≥ Р_дв;

ω_ном ≈ ω_дв.

 

 

Величину потужності компресора розраховують за формулою:

де k – коефіцієнт запасу, (1,05÷1,15);

Q – продуктивність компресора, м³/сек;

А – робота ізотермічного, адіабатичного стиснення 1м³ повітря з тиском 1,01 атм до заданого тиску на виході компресора Дж/м³;

η_к – індикаторний ККД компресора, що враховує втрати при реальному процесі стискання повітря, (0,6÷0,8);

η_п.м. – ККД передавального механізму між компресором і двигуном, (0,9÷0,95).

Умови вибору двигуна:

Р_ном ≥ Р_дв;

ω_ном ≈ ω_дв.

 

Величину потужності для вибору двигуна приводу насосу визначаємо за формулою:

де коефіцієнт запасу, 1,1 – 1,3;

густина рідини, кг/м³;

прискорення вільного падіння, 9,81 м/с²;

продуктивність насосу, м³/с;

Н – напір, який створює насос, м (Н = Н_всмокт + Н_подачі);

ΔН – втрати напору в трубопроводі (≈10%);

η_н – ККД насоса, (поршневі 0,7÷0,9; відцентрові 0,45÷0,75);

η_п.м. – ККД передавального механізму, (0,95÷0,98).

Умови вибору двигуна:

Р_ном ≥ Р_дв;

ω_ном ≈ ω_дв.

Розрахунок механічної характеристики головного двигуна електроприводу

 

Розраховуємо синхронну швидкість двигуна за формулою [2]:

,

де - синхронна частота обертання двигуна об/хв;

Розраховуємо номінальну швидкість обертання за формулою:

,

Розраховуємо номінальний момент двигуна за формулою [2]:

,

Визначаємо критичний момент двигуна за формулою:

,

Розраховуємо пусковий момент двигуна за формулою:

,

Розраховуємо критичне ковзання за формулою[2]:

,

Для побудови механічної характеристики двигуна визначаємо значення моменту швидкості обертання при зміні ковзання від 0 до 1.

Кутову швидкість розраховуємо за формулою[2]:

,

Розраховуємо величину моменту за формулою:

,

 

11. Розрахунок характеристик статичного моменту опору обладнання з тривалим режимом роботи

 

Для розрахунку величина статичного моменту на валу вентилятора в залежності від швидкості обертання використаємо формулу:

де М_т – момент тертя, М_т=0,05×М_ном;

Визначаємо значення моменту для різних значень швидкості обертання.

Результати розрахунків зводимо до таблиці.

 

Таблиця 11.1 - Дані розрахунку статичного моменту опору.

w, рад/с
Мс, Н∙м

 

За даними таблиці 11.1 будуємо характеристику статичного моменту опору вентилятора ω = f (М_с).

 

Розрахунок тривалості перехідних процесів

 

Визначаємо середній пусковий момент

,

Знаходимо сумарний момент інерції приведений до швидкості обертання вала двигуна

J_Е=J_дв+J_мeх,

де: J_дв – момент інерції двигуна, кг×м²;

J_мeх – момент інерції механізму, кг×м²

J_мeх = (1,5÷3)∙ J_дв

Розраховуємо статичний момент навантаження при пускові:

Визначаємо тривалість пуску двигуна на різних швидкостях:

 

Вибір пускової і захисної апаратури.

Знаходимо величину струму двигуна:

;

Вибираємо автоматичний вимикач; магнітні пускачі, кнопки керування, реле напруги, запобіжники за відповідними умовами.

 

Розрахунок мережі занулення

Одним із видів захисту в електричних мережах є занулення, принцип роботи якого полягає у перетворенні замикання на корпус в однофазне коротке замикання, в результаті чого спрацьовує максимальний струмовий захист, який селективно відключає аварійну ділянку мережі.

Рисунок 14.1 – Схема занулення

Визначимо струм короткого замикання за формулою:

І_к.з. = ,

де Z_T / 3 – повний опір трансформатора;

Z_П – повний опір петлі фазний – нульовий провід.

В мережах до 1000 В індуктивний опір приймаємо рівним нулю. Тоді

Z_П = r_п = r₁ + 2 ∙ r₂,

де r₁, r₂– активні опори живлячої лінії, та лінії, що з'єднує РП1 і електродвигун вентиляторної установки відповідно.

Опір знаходимо за формулою:

,

де ρ – питомий електричний опір матеріалу жили, (Ом∙мм²)/м;

l – довжина проводу, м;

S – переріз жили, мм².

Перевіряється умова:

І_кз ≥ k∙І_н

 

Міністерство освіти і науки України

Вінницький коледж НУХТ