Файл: Контрольная работа по электротехнике и электронике студента ii курса заочной формы обучения специальности.doc

Схема включения конденсаторов, соединенных по схеме «звезда» или «треугольник», параллельно к асинхронному двигателю представлена на рис.

Схема параллельного подключения к группе асинхронных двигателей компенсирующих конденсаторов, соединенных по схемам «звезда» (а) и «треугольник» (б)

Определим реактивную мощность до компенсации:

Q₁ = P tg φ₁ = 30х0,3249= 9,747 кВАр

и после компенсации

Q₂ = P tg φ₂ = 30х0,8098 = 24,29 кВАр

Значения φ и tgφ находим в прил. 2 [2]. tg φ₁ = 0,3249; tg φ₂ = 0,8098; φ₁ = 18⁰ ; φ₂ = 39⁰.

Мощность компенсирующих конденсаторов равна их разности:

Q_С = Q₂ – Q₁ = 24,29 – 9,747 = 14,54 кВАр

Определяем емкость конденсатора на каждую фазу при соединении их по схеме «звезда»

C_Y = Q_С 10⁶ / 2 fUл² = 14,54х10⁶х10³ / 2х3,14х50х220² = 957 мкФ
При соединении по схеме «треугольник»

C_ = C_Y /3 = 957/3 = 319 мкФ

Определяем полную мощность до компенсации реактивной мощности:

S₁ =  P² + Q₁² =  30² + 9,747² = 32 кВА

Полную мощность после компенсации

S₂ =  P² + Q₂² =  30² + 24,29²= 39 кВА

Строим треугольники мощностей до и после компенсации


В системах электроснабжения, имеющих электроприемники с индуктивным характером нагрузки, параллельно к ним подключают конденсаторные батареи (косинусные установки). Эти установки компенсируют значительную часть индуктивной мощности, потребляемой электроприемником, благодаря чему провода и кабели энергосистемы разгружаются от реактивной составляющей тока, а также уменьшаются потери энергии в них.

ЗАДАЧА № 5
Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором приводит во вращение центробежный насос в системе водоснабжения, работает при напряжении U_н = 380 В промышленной частоты и имеет следующие данные: номинальную полезную мощность (на валу) P_н = 55 кВт, номинальную частоту вращения двигателя n_н = 730 об/мин, число полюсов 2 p, КПД - _н = 93% и коэффициент мощности cosφ_н = 0,87; кратность пускового тока I_п/I_н = 7; перегрузочную способность М_кр/М_н =  = 1,7 и кратность пускового момента М_п

---

/М_н = 1,1. Статор двигателя соединен по схеме «звезда».
ТРЕБУЕТСЯ:

1. 
   Определить:
   
   0. 
      мощность P₁, потребляемую двигателем;
      
   1. 
      частоту вращения поля статора n₀;
      
   2. 
      номинальное скольжение S_н;
      
   3. 
      номинальную угловую частоту вращения ротора _н;
      
   4. 
      номинальный и пусковой токи I_пи I_н;
      
   5. 
      номинальный, пусковой и максимальный моменты М_н, М_п, М_кр;
      
   6. 
      построить механическую характеристику двигателя.
      
2. 
   Составить принципиальную схему включения двигателя в сеть при помощи нереверсивного магнитного пускателя. На схеме показать кнопки управления (пуск и стоп) и элементы защиты.
   

Находим мощность потребляемую двигателем из сети:

P₁ = P_н/_н, кВт; P₁ = 59,8 кВт.

Находим частоту вращения поля статора

n₀ = 60f₁/р, об/мин, гдеn₀ = 375 об/мин.

где р – число пар полюсов двигателя р = 8, f₁ = 50 Гц.

Рассчитываем номинальное скольжение двигателя, которое характеризует степень отставания частоты вращения поля двигателя:

S_н = (n₀ - n_н)/ n_н, S_н = 0,946

Рассчитываем номинальную угловую частоту вращения ротора:

_н = 2n_н/60, с^-1, _н = 76,4 с^-1.

Определяем номинальный момент на валу двигателя:

М_н = P_н 10³ /_н, Нм, М_н = 719,8 Нм.

Из формулы подводимой к двигателю мощности определяем номинальный ток двигателя:

I_н = P₁ / 3 U_нcosφ_н, А, I_н = 96 А.

По заданным выше кратностям тока и моментов определяем пусковой ток, пусковой и максимальный моменты:

I_п = 7 I_н, = 672 А, М_п = М_н = 719,8 Нм, М_кр = 1,7 М_н = 1223,6 Нм.
Механическую характеристику двигателя построим по его уравнению (рис. 9.1.):

М = 2 М_кр /( S/S_кр + S_кр / S), Нм,

Подставляя в него значения скольжения S от 1 (пуск двигателя) до 0 (режим холостого хода).

S_кр– критическое скольжение двигателя, соответствующее критическому (максимальному) моменту, развиваемому двигателем.

---

S_кр = S_н ( + ² - 1), S_кр = 0,95 .

S	0,2	0,4	0,6	0,8	1
М, Нм	767	462	320	243	196

Выделяем на механической характеристике S = f(М) характерные точки, соответствующие пуску, номинальному режиму, критическому моменту, холостому ходу.
Принципиальная схема включения двигателя в сеть при помощи нереверсивного магнитного пускателя представлена на рис. 9.

Рис. 9. Схема управления асинхронным двигателем

с применением нереверсивного магнитного пускателя
ЗАДАЧА № 6
В известковом цехе завода силикатного кирпича установлено следующее оборудование: дробилки, механизмы непрерывного транспортирования, дымососы, насосы и т.д.

Установленные номинальные мощности электродвигателей вышеуказанных механизмов соответственно равны Р₁, Р₂, Р₃, коэффициенты спроса К_с1, К_с2, К_с3, коэффициенты мощности cosφ₁ , cosφ₂ , cosφ₃ , общая установленная мощность светильников Р₄, коэффициент спроса К_с4.

Таблица 6

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Установленные мощности, кВт				Коэффициенты спроса				Коэффициенты мощности электродвигателей
электродвигателей			свет - ков	электродвигателей			свет - ков
Р1	Р2	Р3	Р4	Кс1	Кс2	Кс3	Кс4	cosφ1	cosφ2	cosφ3
250	480	700	75	0,75	0,8	0,7	0,85	0,76	0,8	0,79

---

ТРЕБУЕТСЯ:
1. Начертить упрощенную однолинейную электрическую схему цеховой подстанции и электроприемников цеха.

2. Определить полную мощность, потребляемую электрооборудованием цеха S_расч.

3. Определить расчетное значение суммарной полной мощности цеховой трансформаторной подстанции ∑S_нс учетом коэффициента загрузки.

4. Определить необходимое количество трансформаторов соответствующей мощности, устанавливаемых на цеховой подстанции и выбрать их.

5. Рассчитать плату за электрическую энергию, потребляемую цехом в течение одного месяца круглосуточной работы по двухставочному тарифу.
Упрощенная однолинейная электрическая схема цеховой подстанции и электроприемников цеха представлена на рис.

Упрощенная схема электроснабжения цеха и присоединения его электроприемников
Определяем полную мощность, потребляемую электрооборудованием:

S_расч = (Р)² + (Q)² , кВА,

где Р – суммарная активная мощность электроприемников, кВт. Учитываем коэффициент спроса.

Р = Р₁ К_с1 + Р₂ К_с2 + Р₃ К_с3 + Р₄ К_с4 , кВт Р = 1125,25 кВт.

Q – суммарная реактивная мощность, кВАр.

Q = Р₁ К_с1 tg φ₁ + Р₂ К_с2tg φ₂ + Р₃ К_с3tg φ₃ ,

где tg φ находят по соответствующему cosφ (Приложение 2) [2]; tg φ₁ = 0,76, tg φ₂ = 0,8, tg φ₃ = 0,79

Q = 836,8 кВАр.

Тогда S_расч = 1402,3 кВА.

Определяем суммарную расчетную полную мощность S_расч = S_расч/К_загр ,

где К_загр– коэффициент загрузки, учитывающий степень недогруженности каждого из двух трансформаторов при их параллельной работе в нормальном режиме. Принимаем К_загр = 0,75

тогда S_расч = 1870 кВА.

Расчетная мощность каждого трансформатора S_тр = S_расч/1,3, кВА, S_тр = 1438,4 кВА.

По приложению 4 [2] выбираем ближайший по мощности трансформатор: ТМ – 1000/10

Суммарная мощность выбранных трансформаторов: S_{н. тр} = 2 S_{н. тр}

---

, S_{н. тр} = 2000 кВА.

Определяем фактический коэффициент загрузки К_{загр. ф.} = S_расч/S_{н. тр} , К_{загр. ф.} = 0,6

К_{загр. ф.}находится в пределах 0,6 -0,8, поэтому окончательно выбираем ТМ – 1000/10.
Технические данные выбранного трансформатора

Марка	Мощность, кВА	Напряжение			Мощность потерь, кВт		Ток холостого хода, % от номин.	Габарит, мм	Масса, т
		первичное, кВ	вторичное, кВ	короткого замыкания, % от номин.	холостого хода	короткого замыкания
ТМ – 1000/10	1000	10	0,4	5,5	2,45	12,2	1,4	2700*1750*3000	5

Стоимость электроэнергии по двухставочному тарифу подсчитываем по формуле

4

Ц = (А_пр + А_доп)К = [S_{н. тр} + (Р_nK_n)T]K, руб.

n=1

где А_пр – плата за присоединенную мощность, А_пр =404600 руб. при 1 МВА = 337167 руб/мес.[4];

А_доп – дополнительная плата за учтенную активную мощность;

К – коэффициент, учитывающий надбавку или скидку в зависимости от cosφ;

 S_{н. тр} – суммарная мощность трансформаторной подстанции;

 - стоимость 1 кВА установленной мощности;

4

Р_nK_n – суммарная активная мощность, потребляемая оборудованием цеха;

n=1

 - стоимость 1 кВтч активной мощности,  = 50,55 коп;

T– среднее количество часов за один месяц круглосуточной работы цеха ( принимаем равным 720 ч).

Для упрощенного нахождения коэффициента найдем общий коэффициент мощности цеха:

4

сosφ_р = Р_nK_n

---