Расчёт расхода электроэнергии за сутки, среднесуточного КПД и коэффициента мощности.

Двигатель работает с различными нагрузками на валу.

Время на отдельных участках цикла

t₁=2 часа t₂=4 часа t₃=2 часа t₄=2 часа t₅=2 часа t₆=4 часа t₇=1 час

Время цикла t_Ц=17 часов

Моменты нагрузки и скорости

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

двигателя, соответствующие моментам нагрузки, на отдельных участках цикла.

P₁/P_НОМ *100%=80000/90000*100%=88.89%

M_C1=0.8889*M_НОМ=0.8889*1491.844=1326.1 Нм

_C1=0.8889* _НОМ=0.8889*60.328=53.626 c^-1

P₂/P_НОМ *100%=60000/90000*100%=66.67%

M_C2=0.6667*M_НОМ=0.6667*1491.844=994.612 Нм

_C2=0.6667* _НОМ=0.6667*60.328=40.22 c^-1

P₃/P_НОМ *100%=63000/90000*100%=70%

M_C3=0.7 *M_НОМ=0.7*1491.844=1044.29 Нм

_C3=0.7* _НОМ=0.7*60.328=42.23 c^-1

P₄/P_НОМ *100%=70000/90000*100%=77.78%

M_C4=0.7778*M_НОМ=0.7778*1491.844=1160.356 Нм

_C4=0.7778* _НОМ=0.7778*60.328=46.923 c^-1

P₅/P_НОМ *100%=70000/90000*100%=77.78%

M_C5=0.7778*M_НОМ=0.7778*1491.844=1160.356 Нм

_C5=0.7778* _НОМ=0.7778*60.328=46.923 c^-1

P₆/P_НОМ *100%=70000/90000*100%=77.78%

M_C6=0.7778*M_НОМ=0.7778*1491.844=1160.356 Нм

_C6=0.7778* _НОМ=0.7778*60.328=46.923 c^-1

P₇/P_НОМ *100%=40000/90000*100%=44.44%

M_C7=0.4444*M_НОМ=0.4444*1491.844=662.975 Нм

_C7=0.4444* _НОМ=0.4444*60.328=26.81 c^-1

Постоянные потери мощности

К=4874.18 Вт

Переменные потери мощности

V_C=V_C1+ V_C2+ V_C3+ V_C4+ V_C5+ V_C6+ V_C7=

=1326.1*53.626*0.03467+994.612*40.22*0.026+1044.29*42.23*0.0273+1160.356*46.923*0.0303+1160.356*46.923*0.0303+1160.356*46.923*0.0303+662.975*26.81*0.01733=9861.349 Вт

Среднесуточный КПД

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

η=А_ПОЛ/А_ПОТР= _ПОЛi*t_i/( _ПОЛi*t_i+ P_i*t_i)= _ПОЛi*t_i/( _ПОЛi*t_i+K _i+ _i)=

= _Ci* _Ci*t_i/( _Ci* _Ci*t_ii+ P_i*t_i)=(1326.1*53.626*2+994.612*40.22*4+1044.29*42.23*2+1160.356*46.923*2+1160.356*46.923*2+1160.356*46.923*4+662.975*26.81*1)/(1326.1*53.626*2+994.612*40.22*4+1044.29*42.23*2+1160.356*46.923*2+1160.356*46.923*2+1160.356*46.923*4+662.975*26.81*1+1326.1*53.626*0.03467*2+994.612*40.22*0.026*4+1044.29*42.23*0.0273*2+1160.356*46.923*0.0303*2+1160.356*46.923*0.0303*2+1160.356*46.923*0.0303*4+662.975*26.81*0.01733*1)= 843794.2256/(843794.2256+107866.4)=0.887

Скольжения, соответствующие моментам нагрузки

s_C1=s_НОМ*M_C1/M_НОМ=0.039*0.8889=0.03467

s_C2=s_НОМ*M_C2/M_НОМ=0.039*0.6667=0.026

s_C3=s_НОМ*M_C3/M_НОМ=0.039*0.7=0.0273

s_C4=s_НОМ*M_C4/M_НОМ=0.039*0.7778=0.0303

s_C5=s_НОМ*M_C5/M_НОМ=0.039*0.7778=0.0303

s_C6=s_НОМ*M_C6/M_НОМ=0.039*0.7778=0.0303

s_C7=s_НОМ*M_C7/M_НОМ=0.039*0.4444 =0.0173

Приведенные токи в роторе, соответствующие моментам нагрузки

I_2(C1)^’=U_1Ф/ ((R_C²+R’_P/s_C1)²+X_K²)=220/ ((0.038²+0.151/0.03467)²+1.3²)=48.388 A

I_2(C2)^’=U_1Ф/ ((R_C²+R’_P /s_C2)²+X_K²)=220/ ((0.038²+0.151/0.026)²+1.3²)=36.957 A

I_2(C3)^’=U_1Ф/ ((R_C²+R’_P /s_C3)²+X_K²)=220/ ((0.038²+0.151/0.0273)²+1.3²)=38.71 A

I_2(C4)^’=U_1Ф/ ((R_C²+R’_P /s_C4)²+X_K²)=220/ ((0.038²+0.151/0.0303)²+1.3²)=42.705 A

I_2(C5)^’=U_1Ф/ ((R_C²+R’_P/s_C5)²+X_K²)=220/ ((0.038²+0.151/0.0303)²+1.3²)= 42.705 A

I_2(C6)^’=U_1Ф/ ((R_C²+R’_P/s_C6)²+X_K²)=220/ ((0.038²+0.151/0.0303)²+1.3²)= 42.705A

I_2(C7)^’=U_1Ф/ ((R_C²+R’_P/s_C7)²+X_K²)=220/ ((0.038²+0.151/0.0173)²+1.3²)=24.967 A

Номинальный ток статора

I_1НОМ=P_НОМ/(3*U_1Ф*η_НОМ*cos _НОМ)=90000/(3*220*0.905*0.81)=186.02

Номинальный приведенный ток ротора

I₂^’=U_1Ф/ ((R_C²+R’_P / s_НОМ)²+X_K²)=220/ ((0.038²+0.151/0.039)²+1.3²)=53.848 A

Номинальная активная мощность, потребляемая из сети

P_АНОМ=3*U_1Ф*I_1НОМ*cos _НОМ=3*220*186.02*0.81=99446.292 Вт

Полные номинальные потери мощности

P_НОМ=P_!НОМ-P_НОМ=99446.292-90000=9446.292 Вт

Потребляемая активная

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

мощность при рассчитанных моментах нагрузки

P_A1=M_C1* _C1+K+V_С7 =1326.1*53.626+4874.18+1326.1*53.626*0.03467=78453.122 Вт

P_A2=M_C2* _C1+K+V_С7 =994.612*40.22+4874.18+994.612*40.22*0.026=45917.56 Вт

P_A3=M_C3* _C1+K+V_С7 =

=1044.29*42.23+4874.18+1044.29*42.23*0.0273=50178.487 Вт

P_A4=M_C4* _C1+K+V_С7 =

=1160.356*46.923+4874.18+1160.356*46.923*0.0303=60971.32 Вт

P_A5=M_C5* _C1+K+V_С7 =

=1160.356*46.923+4874.18+1160.356*46.923*0.0303=60971.32 Вт

P_A6=M_C6* _C1+K+V_С7 =

=1160.356*46.923+4874.18+1160.356*46.923*0.0303=60971.32 Вт

P_A7=M_C7* _C1+K+V_С7 =

=662.975*26.81+4874.18+662.975*26.81*0.01733=22956.569 Вт

P_AОБЩ= 380419.699 Вт

Потребляемая активная мощность при рассчитанных моментах нагрузки за время на участках цикла

P_A1=(M_C1* _C1+K+V_С7)*t₁=(1326.1*53.626+4874.18+1326.1*53.626*0.03467)*2=156906.243 Вт

P_A2=(M_C2* _C1+K+V_С7)*t₂=(994.612*40.22+4874.18+994.612*40.22

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

*0.026)*4=183670.412 Вт

P_A3=(M_C3* _C1+K+V_С7)*t₃=(1044.29*42.23+4874.18+1044.29*42.23*0.0273)*2=100356.973 Вт

P_A4=(M_C4* _C1+K+V_С7)*t₄=(1160.356*46.923+4874.18+1160.356*46.923*0.0303)*2=121942.64 Вт

P_A5=(M_C5* _C1+K+V_С7)*t₅=(1160.356*46.923+4874.18+1160.356*46.923*0.0303)*2=121942.64 Вт

P_A6=(M_C6* _C1+K+V_С7)*t₆=(1160.356*46.923+4874.18+1160.356*46.923*0.0303)*4=243885.2814 Вт

P_A7=(M_C7* _C1+K+V_С7)*t₇=(662.975*26.81+4874.18+662.975*26.81*0.01733)*1=22956.5694 Вт

P_A=951660.76 Вт

Расход электроэнергии за сутки

A_Э=A_Э1+ A_Э2+ A_Э3+ A_Э4+ A_Э5+ A_Э6+ A_Э7=P_A1*t₁+ P_A2*t₂+ P_A3*t₃+ P_A4*t₄+ P_A5*t₅+ P_A6*t₆+ P_A7*t₇=

=156906.243+183670.412+100356.973+121942.64+121942.64+243885.2814+22956.5694=

=951660.76 Вт/час=951.66076 кВт/час

Ток намагничивания

I = U_1Ф/ (R_C²+ X ²)=220/ (0.038²+ 3.9²)=56.4 A

I_XX=I

Реактивная мощность двигателя

Q₁=3* U_1Ф*I_XX+3* I_2(C1)^’2*X_K=3*220*56.4+3*1.3²*48.388²=49094.89 вар

Q₂=3* U_1Ф*I_XX+3* I_2(C2)^’2*X_K=3*220*56.4+3*1.3²*36.957²=44148.707 вар

Q₃=3* U_1Ф*I_XX+3* I_2(C3)^’2*X_K=3*220*56.4+3*1.3²*38.71²=44821.213 вар

Q₄=3* U_1Ф*I_XX+3* I_2(C4)^’2*X_K=3*220*56.4+3*1.3²*42.705²=46470.245 вар

Q₅=3* U_1Ф*I_XX+3* I_2(C5)^’2*X_K=3*220*56.4+3*1.3²*42.705²=46470.245 вар

Q₆=3* U_1Ф*I_XX+3* I_2(C6)^’2*X_K=3*220*56.4+3*1.3²*42.705²=46470.245 вар

Q₇=3* U_1Ф*I_XX+3* I_2(C7)^’2*X_K=3*2

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

20*56.4+3*1.3²*24.967²=40384.39 вар

Q_ОБЩ= Q₁+ Q₂+ Q₃+ Q₄+ Q₅+ Q₆+ Q₇=

=49094.89+44148.707+44821.213+46470.245+46470.245+46470.245+40384.39=317859.935 вар

Полная мощность двигателя

S₁= (P_A²+ Q²)*t₁= (49094.89²+78453.122²)= 185096.74 ВА

S₂= (P_A²+ Q²)*t₂= (44148.707 ²+45917.56 ²)=254795 ВА

S₃= (P_A²+ Q²)*t₃= (44821.213²+50178.487²)= 134563.32 ВА

S₄= (P_A²+ Q²)*t₄= (46470.245²+60971.32²)= 153323 ВА

S₅= (P_A²+ Q²)*t₅= (46470.245+60971.32²)= 153323 ВА

S₆= (P_A²+ Q²)*t₆= (46470.245²+60971.32²)= 306646 ВА

S₇= (P_A²+ Q²)*t₇= (46470.245²+22956.569²)= 46451.034 ВА

S_ОБЩ= S₁+ S₂+ S₃+ S₄+ S₅+ S₆+S₇=

=185096.74+254795+134563.32+153323+153323+306646+46451.034=

=1234198.088 ВА

Коэффициент мощности

cos _Ц= _Ai*t_i/( _i*t_i)= 951660.76/1234198.088=0.771

Заключение

В ходе расчётов был выбран асинхронный двигатель с фазным ротором 4АНК315M10У3 мощностью 90 кВт частотой вращения 576.382 об/мин. Для ограничения пускового тока в цепь ротора данного двигателя были введены добавочные резисторы. При проверке двигателя на перегрев были обнаружены довольно значительные потери мощности, что связано с малым временем переключения ступеней пускового реостата. Из-за большого значения КПД электропривода в исходных данных, среднесуточное КПД, полученное расчётным путём имеет очень большое значение.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Описание схемы силовой цепи электропривода

КМ1…КМ7 – контакторы

R_ДОБ1… R_ДОБ6 – добавочные сопротивления

М – двигатель

ТР – рабочий тормоз

Список использованной литературы

1. Соколов М.М. Автоматизированный электропривод общепромышленных механизмов. М.: Энергия, 1976.

2. Ключев В.И., Терехов В.М. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов. М.: Энергия, 1980.

3. Вешеневский С.Н. Характеристики двигателей в электроприводе. М.: Энергия, 1997.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

4. Ромакин Н.Е. Машины непрерывного транспорта: учебное пособие для студентов высщих учебных заведений/ Н.Е. Ромакин. – М.: Издательский центр «Академия», 2008. – 432 с.

5. Спиваковский А.О., Дьячков В.К. Траспортирующие машины: Учебное пособие для машинострительных вузов. – 3-е изд., перераб. – М.: Машиностроение, 1983. -487 с.

6. Конвейеры: Справочник/ Р.А. Волков, А.Н. Гнутов, В.К. Дьячков и др. Под общ. ред. Ю.А. Пертена. Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1984. 367 с.

7. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник/ А.Э Кравчик, М.М. Шлаф. В.И. Афонин, Е.А. Соболенская . – М.: Энергоиздат, 1982. – 504 с.