Выбор электродвигателя

n = 900 об/мин

Оценим мощность, потребляемую электродвигателем Д, вращающим механизм М:

ω = = = 94,2 Рад/с

Р₂ = 170∙94,2 = 16014 Вт

Выберем по таблице 4 [1] асинхронный двигатель в соответствии с расчетом в п.3.1. и приведем его основные технические данные.

4А180S6ОМ2

Мощность, кВт 18,5

Частота вращения, об/мин 976

Линейный ток, А 63,4

КПД, % 88

Коэфф. cosφ 0,87

Кратность пускового тока 6,0

Рассчитаем активную P_Д и реактивную Q_Д и полную S_Д мощности, потребляемые электродвигателем, при работе механизма, предполагая, что напряжение, частота вращения, коэффициент мощности и КПД имеют номинальную для выбранного двигателя значения, а момент вращения равен заданному.

P_D = 220∙63,4∙0,87 = 12134,76 Вт.

= (arc(cosφ)) = 0,493

Q_D = U_nom I_d = 220∙63,4∙0,493 = 6876,4 Вт

S_d = 220∙63,4 = 13948 Ом

Проверим полученное значение:

S_d = = = 13947,7 = 13948 Ом.

Рассчитаем активную I_Да и реактивную I_Др составляющие тока в фазе кабеля:

I_ras =

I_ras = = 51,7 А

I_da = I_ras∙ cosφ = 51,7∙0,87 = 44.98 А

I_dr = I_ras∙ 51,7∙0,493 = 25,5 A

Составим и вычертим эквивалентную трехфазную схему замещения электродвигателя с соединением фаз "звездой" (рисунок 3) и рассчитаем комплекс полного сопротивления каждой из фаз в схеме замещения.

R_D = = = 2,82 Ом

X_D = = = 4,98 Ом

Z_D = = = 5,72 Ом

Рассчитаем потери мощности в электродвигателе на преобразование электрической энергии в механическую.

∆P_d = 18500 – 16014 = 2486 Вт

Определим габаритные размеры электродвигателя по таблице 5 [1] и выполним эскиз (рисунок4) его внешнего вида для модификации М-100.

Схема замещения асинхронного электродвигателя.

Эскиз внешнего вида асинхронного электродвигателя модификации М-100

Выберем сечение жил кабеля К_Д типа КНРП для питания электродвигателя.

I_ras = 51,7 А., соответственно выбираем:

F_H = 10 мм²

I_nagr = 55 A

Выбор кабеля для передачи электроэнергии от распределительного щита генератора g к потребителям

Рассчитаем модуль, активную и реактивную составляющие тока в фазе кабеля K при одновременном питании электродвигателя и камбузной плиты по формулам (2,4,5,6,7) [1].

I_a1 = I_ras = 23,8 A

I_a2 = I_rasd∙ cosφ = 51,7∙0,87 = 44,98 A

I_r = I_rasd∙ = 51,7∙ 0,493 = 25,5 A

I_ras = = = 73,4 A

Выберем сечение жил кабеля по таблице 2 [1] типа КНРП по условию допустимого его нагрева током I_расч:

F_k = 35 мм²

I_nagrK = 118 A

Рассчитаем комплекс полного сопротивления в фазе кабеля К, предполагая, что ее температура 65˚С. По таблицам 6,7 [1] определим значения активного и реактивного электрического сопротивления в жиле кабеля К:

R = 0,000617 Ом/м

X = 0,000102 Ом/м

Z_k = (R cosφ+X )∙L = (0,000617∙0,87+0,000102∙0,493)∙100 = 0,059 Ом

Z_H = = = 5,34 Ом

R_D = = = 2,82 Ом

X_D = = = 4,98 Ом

Z_D = = = 5,723 Ом

Рассчитаем комплекс падения напряжения в кабеле К:

∆U = ∙ (0,000617∙0,87+0,000102∙0,493) ∙100 = 3,4 %

∆U_K = ∙ U_f = ∙ 127 = 4,32 B

∆U_aK = I_ras∙ R cosφ∙L = 73,4∙0,000617∙0,87∙100 = 3,94 B

∆U_rK = I_ras∙ X ∙L = 73.4∙0,000102∙0,493∙100 = 0,37 B

∆U_aK+∆U_rK = 4,31 B

Полученное значение удовлетворяет требованиям Правил Российского Речного Регистра, установленным для силовых потребителей, нагревательных и отопительных приборов – не зависимо от напряжения – не более 7%.

Составим и вычертим эквивалентную схему замещения одной фазы участка СЭЭС (рисунок 5). На схеме укажем численные значения всех параметров

∆P_d + ∙ ∙ n ∙ M = + ∙ 900∙170 = 6183,97 Bт

P_npotr = = 2962,97 Вт

∆P_К = = = 105,7 Вт

В соответствии со схемой замещения одной фазы участка схемы СЭЭС рассчитаем комплекс и модуль фазного напряжения генератора. Определим модуль линейного напряжения генератора по модулю его фазного напряжения, вычисленного при условии, что напряжение на нагрузке равно номинальному 220В.

Р_g = 230∙73,4∙0,87 = 14687,34 Вт

Q_g = 230∙73,4∙0,493 = 8322,83 Вт

S_g = 230∙73,4 = 16882 Вт

Проверим полученное значение:

S_g = = 16882 Вт

Выберем генератор серии МСК:

МСК 82-4

P=30 кВт

n=1500об/мин

КПД = 86% (U=400 В)

Соединение звездой с выведенной нулевой точкой

Рассчитаем коэффициент загрузки генератора:

= = 0,563

Что удовлетворяет экономической целесообразности установки такого генератора для данной СЭЭС.

Сравним вычисленное линейное напряжение генератора с заданным в таблице 1 номинальным линейным напряжением генератора.

U=227В ≈Ug=230 В

Определим потери напряжения в кабеле как разность модулей векторов напряжений в начале и в конце кабеля.

∆U_K = ∙ U_f = ∙ 127 = 4,32 B

∆U_aK = I_ras∙ R cosφ∙L = 73,4∙0,000617∙0,87∙100 = 3,94 B

∆U_rK = I_ras∙ X ∙L = 73.4∙0,000102∙0,493∙100 = 0,37 B

∆U_aK+∆U_rK = 4,31 B

Определим в процентах по отношению к номинальному фазному напряжению генератора потерю напряжения в кабеле.

∆U_K = ∙ 100 = 3,4 %

Рассчитаем потери мощности в кабеле при передаче энергии от источника к потребителю.

∆P_К = ∆U_K∙ I_ras = 4,32∙73,4 = 317,1 Вт

Рассчитаем КПД действия передачи электроэнергии от генератора к потребителю.

= ∙100 = 98,9 %

Схема замещения одной из фаз участка судовой электроэнергетической системы.

Векторная диаграмма к схеме замещения.