12. Побудова механічних характеристик електродвигуна і робочої машини:
Дано: електродвигун типу 4А 112М4У3
РН = 5,5 кВт; nН = 1445 хв-1 ; Mn / MН = 2,0; Mmax / MН = 2.2 = ?.
Знаходимо номінальний, і критичний (максимальний) моменти двигуна:
MН = 9550 РН / nН = 9550 * 5,5/ 1445 = 36,35 Н * м;
Mmax = Mкр = ?MН =2,2 * 36,35 = 79,97 Н * м;
Знаходимо номінальне, і критичне ковзання двигуна:
SН = (nO - nН ) / nO = (1500 – 1445) / 1500 = 0.037;
Sкр = SН (? + ??2 – 1) = 0,037(2,2 + ?2,22 – 1) = 0,154.
Знаходимо критичну частоту обертання ротора двигуна, при якій він розвиває критичний момент:
nкр = nO ( 1 - Sкр) = 1500 (1 – 0.154) = 1269 хв-1 ;
Для побудови механічної характеристики двигуна в діапазоні частоти обертання 0 … nO задаються частотою обертання ротора nХ і розраховують відповідні значення ковзання SХ = (nO – nХ)/ nO. Потім по рівнянню Класса розраховують обертовий момент двигуна при відповідних значеннях n і S:
M = 2 Mкр / (S/ Sкр + Sкр./S)
Результати розрахунків n, S і М заносимо в таблицю 12.1.
Таблиця 12.1
Також будуємо іншу характеристику, яка представляє собою залежність: n = ? (MC)
MC = ?1 + ?2 (nX / nO)y;
де ?1 = 7,8 Н * м, ?2 = 44,6 Н * м – постійні величини для конкретної роботи машини;
y = 2 – коефіцієнт, що характеризує зміну моменту опору при зміні частоти обертання вала машини.
З побудованих графіків бачимо, що в момент пуску момент з боку робочої машини більший за пусковий момент двигуна, тому двигун потрібно запускати в режимі холостого ходу.
Знаходимо коефіцієнт навантаження:
? = Муст / МН = 47,2 / 36,35 = 1,3;
12.1 Розрахунок і вибір лінії живлення, апаратури управління і захисту електродвигуна.
Дано: електродвигун типу 4А 112М4У3
РН = 5,5 кВт; nН = 1445 хв-1 ;
ІН = 11,5 А при U = 380 B; ІП / ІН = 7;
cos ?Н = 0.85; ? = 85.5 %;
Розрахунковий струм лінії:
ІР = ? * РН / (?3) * U Н *? * cos ?Н = 1,3 * 5500 / (?3) * 380 * 0,855 * 0,85 = 14,95 А.
де ? - коефіцієнт завантаження двигуна; РН – номінальна потужність двигуна, Вт; U Н - номінальна лінійна напруга живильної лінії, В; ? - і cos ?Н - відповідно ККД і коефіцієнт потужності двигуна.
По каталогу електрообладнання до установки вибираємо нереверсивний магнітний пускач ПМЛ – 221002 з умови IHMП = 25А > IP = 14.95 A. Захист двигуна від перевантажень забезпечується тепловим реле РТЛ – 102104 ( межа регулювання струму неспрацювання реле 13 …19 А).
Для захисту від струмів короткого замикання в установці передбачаємо запобіжник з плавкою вставкою:
ІВН ? IP , ІВН ? Іmax / ?,
де ? - коефіцієнт теплової інертності запобіжника (для умов нормального пуску при t ? 10 с ? = 2,5)
С 11,5 * (?3) * 7 / 2,5 = 55,77 А;
Згідно каталогу електрообладнання в установці приймаємо запобіжник типу ПР – 2 ( номінальний струм запобіжника ІНпр = 100 А) з плавкою вставкою (ІВН = 60 А).
Межу регулювання установок КЗ вибирають з умови: Іср ? 1,2 Іmax = 1.2 * 11.5 * (?3) * 7 = 167.32 A. Згідно розрахунку струм роз’єднання беремо ІНр = 250 А (250 > 167.32).
Для підключення двигуна приймаємо алюмінієвий провід з гумовою ізоляцією в обгортці просоченою лавсаном марки АПРТО.
Переріз трьохжильного алюмінієвого провода при прокладці в трубі повинен бути 10 мм2, Ідоп = 38 А > Ір = 14.95 A.
Відповідність вибраного перерізу провода і засобу захисту перевіряємо з умови: Ідоп ? Кз * Із ;
де Кз – захисний коефіцієнт (для запобіжника Кз = 0,33); Із – струм захисного апарату (для запобіжника Із = ІВН);
Ідоп ? Кз * ІВН = 0.33 * 60 = 19.8 A;
Так як умова Кз * ІВН = 19.8 A < Ідоп = 38 А виконується, то вибраний переріз відповідає засобу захисту.
Замість запобіжника в установці може бути прийнятий автоматичний повітряний вимикач. Номінальний струм роз’єднання ІНр = 40 А.
При установці автомата використовуємо три одножильні алюмінієві проводи, переріз при прокладці в трубі 25 мм2.
Ідоп ? Кз * Іср (80 > 0.22 * 250 = 55 A).
Вибрані перерізи проводів перевіряємо на відносну втрату напруги:
а) для варіанту з установкою запобіжника
? U% = 105 * ? * PH * L / U 2H * S = 105 * 0.032 * 5.5 * 30 / 2202 * 10 = 1.09;
де ? - питомий опір провода (алюмінієвого 0,032 Ом * мм2/м);
PH – розрахункова активна потужність двигуна, кВт;
L – довжина лінії, м;
UH – номінальна лінійна напруга хвильової лінії, В;
S – переріз вибраного проводу, мм2.
В нашому випадку падіння напруги менше ніж 5%, що відповідає вимогам ПУЕ.
б) для варіанту з установкою автомата:
? U% = 105 * ? * PH * L / U 2H * S = 105 * 0.032 * 5.5 * 30 / 2202 * 25 = 0,436% < 5%;
Вибрані для установки провода задовольняють вимоги по механічній міцності, отже провода були підібрані правильно.