Пиши Дома Нужные Работы

Обратная связь

Пример расчета и выбора электродвигателя для центробежного насоса

Водяной насос, установленный в специальном помещении имеет следующие паспортные данные:

- тип насоса – центробежный;

- производительность (Qн.) = 50 м3/ч;

- напор (Н) = 55м

- необходимую скорость вращения (nн) = 970 об/мин

- коэффициент полезного действия (hн) = 78%

- насос непосредственно соединен с двигателем

Необходимо выбрать электродвигатель для привода данного насоса.

 

РЕШЕНИЕ:

Вычисляем величину мощности, необходимой для вращения насоса:

Рр.н.= Qн*p*g*Н*10-3 / hн , кВт,

где Qн - производительность насоса, м3/с;

Н – напор, м;

P – плотность перекачиваемой жидкости, кг/м3;

g – ускорение свободного падения м/с2;

hн – коэффициент полезного действия насоса, доли единицы.

Рр.н. = 50*1000*10*55 / 3600*0,78*1000 = 9,79 кВт.

Вводим коэффициент запаса для учета не поддающихся расчету факторов при вычислении мощности, требуемой от привода.

Рр н.уточн. = Кзр.н, кВт,

где Кз = коэффициент запаса;

Рр н.уточн = 1,1*9,79 = 10,77 кВт

Выбираем электродвигатель для привода насоса:

Для привода центробежных механизмов с вентиляторным характером нагрузки на валу наиболее подходят асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором.

Величина расчетной мощности привода показывает, что это должен быть низковольтный электродвигатель.

Таким образом, выбираем серию электродвигателей 4А.

Поскольку двигатель должен быть установлен в помещении насосной станции, выбираем степень защиты его от воздействия окружающей среды IP44.

Скорость вращения электродвигателя должна соответствовать требованиям насоса.

Номинальная мощность электродвигателя должна соответствовать условию:

Рн ³ Рр н.уточн.



Выбираем: электродвигатель 4А160S6У3 (табл.2.1. [2])

Номинальная мощность двигателя - Рн. = 11 кВт;

Синхронная скорость вращения = 1000 об/мин;

Номинальный коэффициент полезного действия = 86%

Номинальный коэффициент мощности = 0,86

Коэффициент загрузки = Рр н.уточн н. = 10,694 / 11= 0,97 = 97%

Номинальное скольжение = 3,0 %

Пусковой коэффициент тока = 6,5

2.4. Расчет и выбор электродвигателя для механизма подъема мостового крана или кран-балки или электротали:

Технические характеристики механизма, необходимые для расчета мощности электропривода:

Тип механизма

Номинальная масса или вес груза

Номинальная масса или вес грузозахватного механизма

Номинальный КПД механизма

Скорости подъема и опускания груза и пустого крюка

Высота подъема груза

Продолжительность технологических пауз в течение одного цикла работы двигателя подъема или вспомогательные величины, помогающие их определить (длина подкранового пути и скорость перемещения крана)

 

Расчет электродвигателя следует вести по формулам (3-1)…(3-8) [1]

Сначала вычисляются:

Мощность, необходимая для подъема максимального груза:

Мощность, необходимая для опускания максимального груза:

Мощность, необходимая для опускания пустого крюка:

Мощность, необходимая для подъема пустого крюка:

где '

. -статическая мощность на валу двигателя при

подъеме или спуске в режиме максимальной (номинальной) или минимальной (крюк пустой) нагрузок кВт;

GH - сила тяжести максимального груза Н;

Go - сила тяжести крюка и грузозахватного механизма Н;

vn, vc - скорость подъема или опускания груза м/с;

ηн, η0 - общий КПД подъемного механизма в режимах номинальной или минимальной нагрузок определяется либо по паспорту крана, либо по рисунку 3-2,6 в [1] стр. 109.

После этого вычисляются:

Время подъема и опускания груза или крюка

tn = Н / vn с;

Время пауз в работе двигателя:

Пауза на перемещение груза по горизонтали -

T01 t03 L / V вперед-назад с,

где Н - высота подъема груза м;

L-длина подкранового пути м;

Пауза на вспомогательные операции (строповка-расстроповка груза) - зависит от конкретных производственных условий (выбрать самостоятельно).

После этого строится нагрузочная диаграмма:

рис. 2.1.

Диаграмма чертится в масштабе на отдельном листе пояснительной записки. После этого вычисляется расчетная мощность двигателя:

а также расчетная продолжительность его включения:

ПВрасч. = Σtр / tц.)

Если по результатам расчетов окажется, что ПВрасч. ≠ ПВстандарт., то расчетную мощность пересчитывают по формуле:

Рдв. уточненная = Рдв * ПВрасч.. / ПВстандарт

Промышленностью выпускаются двигатели со стандартными ПВ: 15%, 25%, 40%, 60%.

2.5. Расчет и выбор электродвигателя для металлообрабатывающего станка:

Технические характеристики механизма, необходимые для расчета мощности электропривода:

Тип (модель) станка

Характеристика обрабатываемой детали

Характеристика обрабатывающего инструмента (резца)

Вид металлообработки

Глубина резания

Подача

Общий КПД станка

Расчет электродвигателя следует вести по формулам (7-1), (7-2), (7-4), (7-8), (7-9) [1]

Сначала вычисляются:

Необходимая скорость резания м/мин

Vz = Cv / Tm*txv*syv

где Cv - коэффициент, характеризующий свойства обрабатываемого материала, резца и вида токарной обработки

Т – стойкость резца мин

t – глубина резания мм

s – подача мм/об

m, xv, yv - показатели степени, зависящие от свойств материала, резца и вида обработки

Усилие резания Н

Fz = 9,81*CFz*txFz*syFz*vnz

где CFz - коэффициент, характеризующий обрабатываемый материал, материал резца и вида токарной обработки

xFz, yFz, n - показатели степени, зависящие от свойств материала, резца и вида обработки

Мощность резания кВт

Pz = Fz*vz /60*1000

Мощность, необходимая на валу главного двигателя кВт

Рдв.расч. = Рz / ηст

где ηст - полный КПД станка

Далее:

Из справочных материалов по асинхронным короткозамкнутым электродвигателям встраиваемого исполнения [2] выбрать при синхронной скорости вращения равной 1500 об/мин номинальную мощность электродвигателя по условию

Рдв.н. ≥ Рдв.расч.

Выписать все технические характеристики выбранного электродвигателя.

PS: как упростить выбор исходных данных см. конспект по ЭМО и [9]

2.6. Расчет и выбор электродвигателя для конвейера:

Технические характеристики механизма, необходимые для расчета мощности электропривода:

Тип конвейера или транспортера (ленточный, цепной и т.д.)

Характеристика перемещаемого груза

Длина конвейера между барабанами

Высота подъема конвейера (для наклонных и вертикальных)

Производительность конвейера

КПД механизма конвейера ( при отсутствии паспортных данных принять равным 0,75…0,8)

Расчет электродвигателя следует вести по формулам (5-5), … (5-7), [3]

Расчетная мощность электродвигателя ленточного конвейера

Ррасч. = (Кз*Q / 270*η ) (cL + Н)

где Кз = 1,2 …1,3 - коэффициент запаса

Q - производительность конвейера m/час

η - КПД механизма конвейера

с – расчетный коэффициент по таблице 1.1.5.1.

L - длина конвейера между барабанами м

Н - высота подъема конвейера м

Расчетная мощность электродвигателя нории или шнека

Ррасч. = Кз*Q*Н / 270*η

где Кз = 1,2 …1,3 - коэффициент запаса

Q - производительность конвейера m/час

η - КПД механизма конвейера

Н - высота подъема конвейера м

 

 

Значение коэффициента с Таблица 1.1.5.1.

  L м Производительность m/час
2,00 1,4 0,92 0,67 0,5 0,37
0,66 0,5 0,35 0,27 0,22 0,18
0,35 0,28 0,21 0,17 0,14 0,12

 

 

Далее:

Из справочных материалов [2] выбрать при синхронной скорости вращения равной 1500 об/мин или 1000 об/мин номинальную мощность электродвигателя по условию

Рдв.н. ≥ Рдв.расч.

Степень защиты двигателя от воздействия окружающей среды должна соответствовать фактическим условиям среды на месте его установки

Выписать все технические характеристики выбранного электродвигателя.

2.7. Расчет и выбор электронагревателя для производственной установки:

Технические характеристики, необходимые для расчета:

Назначение электротермической установки (ЭТУ)

Электрическая мощность нагревателя

Рабочее напряжение нагревателя

Количество фаз и схема их соединения

Рабочая температура внутри ЭТУ

Размеры внутреннего пространства ЭТУ

Выбор должен определить форму проката для нагревателя – прово-лока, лента, пруток - а также материал нагревателя. (таблица 1.1. [1])

В результате расчета должны быть определены: размеры поперечного сечения и длина заготовки для нагревателя а также размеры нагрева-тельного элемента, изготовленного из этой заготовки.

Расчеты вести по формулам (1-1)…. (1-5) [1]

Ниже приведен порядок расчета проволочного нагревателя

В таблице 1.1. для выбранного материала найти оптимальную рабочую температуру и величину удельного электрического сопротивления при 20оС.

Вычислить удельное электрическое сопротивление материала при рабочей температуре в печи:

rгор = rхол [ 1 + a (tогор – tохол)] (1.0.),

где tогор - рабочая температура печи,

tохол = 20оС,

a = 0,0004 - температурный коэффициент удельного электрического сопротивления.

По рисунку 1-7. [1] определить величину Wид - удельную поверх-ностную мощность идеального нагревателя- и перевести полученную величину в размерность Вт/м2, для чего умножить её на 104.

Вычислить допустимую поверхностную плотность нагревателя:

Wдоп = 0,3Wид. (1-1)

Вычислить необходимый диаметр нагревателя (d).

d = 3Ö 4P2ф rгор 106 /p2U2фWдоп (1.2) ,

где d – диаметр проволоки нагревателя м ,

Рф – мощность одной фазоветви кВт,

rгор – удельное электрическое сопротивление нагретой до рабочей температуры проволоки Ом*м,

Uф – напряжение на фазоветви В,

Wдоп - допустимая поверхностная плотность нагревателя Вт/м2.

Округлить полученное значение d до ближайшего целого большего.

Вычислить необходимую длину проволоки для изготовления нагрева-теля: Lф м :

Lф = pU2фd2 / 4Рфrгор103 (1.3).

Спроектировать размеры спирали:

D = ( 4 – 6 )d - для хромалюминиевых сплавов,

D = ( 7 – 10 )d - для нихромов,

t = ( 3 – 5 )d

и выполнить её чертёж.

 

Свойства сплавов высокого сопротивления Таблица 1.1.

Марка сплава d [мм] rхол [ Ом´м ], Рабочая температура нагревателя оС
предельная оптимальная
Х25Н20 все 0,9 ´ 10-6
Х20Н80Н 3,1 – 10 1,11 ´ 10-6
Х13Ю4 0,2 – 10 1.26 ´ 10-6
ОХ23Ю5 0,2 – 10 1.37 ´ 10-6
ОХ23Ю5А 0,2 – 10 1.35 ´ 10-6
ОХ27Ю5А 0,2 – 10 1.42 ´ 10-6

УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПУНКТА 3.

3. Разработка или модернизация схемы управления механизмом.

Вариант 1 – лучший:

Руководитель проектирования задает дополнительные требования к работе механизма (те, которых нет в паспортной схеме управления). Студент проектирует дополнительные цепи управления в соответствии с этими требованиями - т.е. модернизирует схему. Студент описывает работу модернизированной схемы

Вариант 2 – худший:

Студент описывает работу паспортной схемы управления механизмом (той, которую взял на производстве).

Для обоих вариантов:

Работа схемы должна быть описана во всех возможных режимах работы – нормальный пуск, нормальная остановка, регулирование в процессе работы, аварийная остановка во всех вариантах (от действия всех защит) наладочный режим.

После описания работы схемы необходимо оформить перечень элементов схемы в стандартной форме (см. приложение или конспект по ЭМО). Перечень разместить в двух местах – в пояснительной записке и на листе 1 графической части проекта.

УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПУНКТА 4.

4. Выбор коммутационно- защитной аппаратуры и аппаратуры управления механизмом

4.1. Выбор коммутационно - защитных аппаратов.

Как правило, такими аппаратами являются электромагнитные пускатели или контакторы, плавкие предохранители, автоматические выключатели

Для выбора аппаратов установленных в силовой цепи следует рассчитать ток, протекающий по этой цепи в нормальном режиме.

Для линии с электродвигателем:

Iрасч. = Ррасч. /1,73* Uн*cosφрасч.*ηрасч А

где

Ррасч. – уточненная расчетная мощность электродвигателя кВт;

UH - номинальное междуфазное напряжение кВ;

cos φрасч. - коэффициент мощности электродвигателя, соответствующий его расчетной мощности;

ηрасч - коэффициент полезного действия электродвигателя, соответст­вующий его расчетной мощности;

Для линии с электронагревателем:

а) трехфазным - Iрасч. = Рн. /1,73* Uн*cosφн.*ηн А

б) однофазным – Iрасч. = Рн. / Uф*cosφн.*ηн А

где

Рн - номинальная мощность электронагревателя кВт

Uн - номинальное междуфазное напряжение кВ;

cosφн - коэффициент мощности электронагревателя

ηн - коэффициент полезного действия нагревателя

Uф - номинальное фазное напряжение кВ;

Необходимо также определить кратковременный ток в силовой цепи, возникающий в момент включения механизма.

Imax. = iп* Iрасч. А

где iп - пусковой коэффициент тока

для электродвигателя должен быть взят из паспортных данных в пункте 1.

для нагревателей можно принять равным 1,2 - 1,3

Любой электрический аппарат должен соответствовать как общим требованиям, предъявляемым ко всем электрическим аппаратам, так и требованиям, предъявляемым только к аппаратам данного вида.

Общие требования:

· Uнa ≥ Uнс;

· Iна ≥ Iрасч.

· Степень защиты аппарата (IPXX), его климатическое исполнение и категория размещения должны соответствовать месту установки аппарата, климатическим и микроклиматическим условиям на этом месте;

Дополнительно предъявляемые требования зависят от вида аппарата

4.1.1. Выбор предохранителей силовой цепи

Дополнительные требования - это требования по выбору плавких вставок предохранителя.

Плавкая вставка выбирается или проверяется:

Для предохранителей с большой тепловой инерцией

Iн. пл. вст. ≥ Iрасч.длительн.

Для безинерционных предохранителей а также

на ответвлении к одиночному электродвигателю с легкими условиями пуска -

Iн. пл. вст. ≥ Iпусковой/2,5

на ответвлении к одиночному электродвигателю с тяжелыми условиями пуска -

Iн. пл. вст. ≥ Iпусковой/(2 - 1,6)

На магистральной линии -

Iн. пл. вст. ≥ Iмаксимальный кратковремен/2,5

4.1.2. Выбор автоматического выключателя силовой цепи

Номинальный ток автомата выбирают по длительному расчетному току в линии:

Iн.а. ≥ Iрасч..

Номинальный ток электромагнитного расцепителя автомата выбирают кратным номинальному току в зависимости от типа расцепителя по паспортным данным автомата:

Iн.э. = Кэ* Iн.т.

где

Кэ - заданная паспортом автомата кратность тока расцепителя по отношению к ноимнальному току автомата.

Выбранный электромагнитный расцепитель следует проверить на несрабатывание при пуске электродвигателя :

Iн.э. ≥ 1,25Iпуск..

где

Iпуск.. – пусковой ток электродвигателя

Iпуск.. = iп * Iн.д.

 

4.1.3. Выбор электромагнитного пускателя

Для пуска, остановки и реверса электродвигателей как правило применя­ют магнитные пускатели или контакторы.

Наибольшее применение нашли магнитные пускатели марок(серий) ПМЕ, ПМЛ, ПА, ПАЕ, а контакторы серии КТ и КМИ

Магнитные пускатели выбирают по основным параметрам как указано выше

Дополнительные параметры:

v Необходимость реверса двигателя или её отсутствие

v Необходимость в комплектном с пускателем тепловом реле или её отсутствие

v Необходимость в комплектных с пускателем кнопках управления или их отсутствие

v Напряжение катушки – в зависимости от типа сети и наличия в схеме управления аппаратов на различные напряжения;

v количество и вид вспомогательных контактов - в зависимости от потребности в них схемы управления механизмом для которого предназначен пускатель.

4.2. Выбор аппаратов схемы управления

В данном пункте должны быть выбраны все аппараты занесенные в перечень элементов схемы и изображенные на ней в цепях управления.

В их число могут входить:

Кнопки управления. Несколько кнопок, смонтированные в общем корпусе образуют кнопочную станцию. Кнопки управления различают по числу штифтов (одно,- двух- и трех-штифтовые), по исполнению: открытые, защищенные, пылеводонепроницаемые; по количеству нормально-замкнутых и нормально-разомкнутых контактов. Кнопки открытого исполнения устанавливают в ящиках и шкафах, а защи-щенного в кожухе, предохраняющем их от механических повреждений.

Выпускаются кнопки нескольких серий. Наибольшее распространение нашли серии КУ, КЕ, ПКЕ.

При выборе кнопок управления учитывают условия окружающей среды, номинальный ток контактов, количество цепей управления, форму и габарит­ные размеры, если кнопка встраивается в пульт управления, шкаф, механизм.

Переключатели (ключи управления)

Для разграничения режимов управления, подачи команд и управляющих воздействий, координации работы сложных схем управления применяются ключи управления.

Ключи управления выбираются по напряжению, току, количеству коммутируемых цепей, числу положений рукоятки, наличию или отсутствию фиксации положений рукоятки (самовозврата).

Наиболее часто применяемые марки - УП...., ПК

Реле

Реле предназначены для организации работы схемы. Типы их очень разнообразны и зависят от функций, которые реле выполняет в схеме.

В качестве логических реле наиболее часто применяются реле серии РП. Реле выбираются по назначению, номинальному напряжению катушки и контактов, по допустимой токовой нагрузке контактов, по дополнитель-ным требованиям, вытекающим из назначения реле.

Пакетные выключатели

Для коммутации слаботочных и обесточенных цепей применяются пакетные выключатели и переключатели.

Они выбираются по номинальному напряжению, номинальному току, числу полюсов, количеству коммутируемых цепей.

Наибольшее распространение нашли серии ВП, КВП.

Лампы сигнальные

Сигнальные лампы служат для получения визуальной информации о состоянии и режиме работы механизма. Как правило, они выпускаются в виде комплекта из собственно сигнальной лампы, приспособления для её фиксации в пространстве и добавочных сопротивлений. Такой комплект носит название сигнальной арматуры.

Наиболее часто применяемый тип – АС - ….

УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПУНКТА 5

5. Разработка схем соединений и подключений механизма.

Схему соединений (монтажную схему) шкафа управления и схему подключения всех токоприемников механизма следует представить на листе №2 графической части проекта.

Пояснения к выполненным схемам должны быть краткими и касаться общих правил нумерации узлов и участков схемы (только тех, которые использованы Вами), выбора размеров монтажного пространства (шкафа) и конкретно Вами примененного размещения оборудования на нем.

При выполнении данного пункта следует пользоваться образцами параграфа 21-2 … 21-5 [1] стр. 519… 538.

 

 

УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПУНКТА 6.

6. Расчет и выбор электропроводки для механизма

Выбор типа проводки, способа ее выполнения, а также марок провода и кабеля определяется характером окружающей среды, размещением технологического оборудования и источников питания в цехе и другими показателями.

В данном пункте необходимо выбрать и рассчитать всю линию подключения механизма, начиная от шин цеховой подстанции.

Для этого надо решить и описать какой вид проводников Вы примените (провод, кабель или шинопровод) на каждом из участков схемы ( от подстанции – до РП или шинопровода, от РП или шинопровода – до шкафа управления механизмом, от шкафа управления – до электродвигателей)

Выбрав вид проводников надо выбрать и записать марку этого проводника.

Далее надо описать, как Вы предполагаете проложить эти проводники

Затем перейти к выбору сечения проводников по условию допустимых длительных токов по нагреву.

Допустимая температура нагрева проводников имеет важное значение для безопасной эксплуатации сети, т.к. перегрев проводов током может привести к выходу проводника из строя, а в некоторых случаях может возникнуть пожар и даже взрыв (во взрывоопасной среде).

Для выбора сечения проводника по условиям нагрева токами нагрузки сравниваются длительный расчетный I дл.расч и допустимый I длит.доп токи для проводника принятой марки и условий его прокладки. При этом должно соблюдаться соотношение

I длит.доп I .расч / (k т k пр),

где I длит.доп - допустимый ток кабеля или провода в нормальном режиме;

выбирается в [5] табл. 1.3.5 – 1.3.7.

I .расч - длительный расчетный ток линии;

k т – поправочный температурный коэффициент

выбирается в [5] табл. 1.3.3

k пр- поправочный коэффициент на условия прокладки

выбирается в примечаниях под таблицами [5] табл. 1.3.5 – 1.3.7.

Сечение проводов и кабелей для ответвления к одиночному двигателю с короткозамкнутым ротором во всех случаях выбирается по условию нагрева длительным расчетным током.

При этом длительный расчетный ток линии I дл.р для невзрывоопасных помещений равен номинальному току двигателя:

Iном.дв = I расч ;

для взрывоопасных помещений

1,25 Iном.дв = I расч.

 






ТОП 5 статей:
Экономическая сущность инвестиций - Экономическая сущность инвестиций – долгосрочные вложения экономических ресурсов сроком более 1 года для получения прибыли путем...
Тема: Федеральный закон от 26.07.2006 N 135-ФЗ - На основании изучения ФЗ № 135, дайте максимально короткое определение следующих понятий с указанием статей и пунктов закона...
Сущность, функции и виды управления в телекоммуникациях - Цели достигаются с помощью различных принципов, функций и методов социально-экономического менеджмента...
Схема построения базисных индексов - Индекс (лат. INDEX – указатель, показатель) - относительная величина, показывающая, во сколько раз уровень изучаемого явления...
Тема 11. Международное космическое право - Правовой режим космического пространства и небесных тел. Принципы деятельности государств по исследованию...



©2015- 2024 pdnr.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.