Определение минимально допустимого сопротивления изоляции асинхронного двигателя на статоре. Определение напряжения вспомогательного генератора в схеме Гучинсона взаимной нагрузки машин постоянного тока. Определение типа и мощности асинхронного двигателя

Задача 1.1 ( Вариант №43)

Определить минимально допустимое сопротивление изоляции  асинхронного двигателя на статоре и, если есть, то на роторе при рабочей температуре  и сопротивление изоляции  при .

Исходные данные:

Тип двигателя  4АНК280M8У3,

Класс изоляции F,

 кВт,

 В,

В.

Определение сопротивления изоляции статора.

Сопротивление изоляции при рабочей температуре, МОм:

,

.

 МОм.

Определение сопротивления изоляции фазного ротора.

.

 МОм.

Определяется сопротивление изоляции в практически холодном состоянии при температуре 20°С, МОм:

Для сопротивления изоляции статора:

,

,

,

,

.

Для сопротивления фазного ротора, МОм:

.
Задача 1.2 ( Вариант №43)

Определить напряжение вспомогательного генератора  в схеме Гучинсона взаимной нагрузки машин постоянного тока. Определить КПД  по схеме Гучинсона и по методу отдельных потерь. Схема Гучинсона представлена на рисунке 1.

Исходные данные:

 кВт,

 В,

 А,

 Вт,

 Вт,

 Ом,

 Ом,

 Вт,

Класс изоляции F.

Рисунок 1 – Схема взаимной нагрузки машин постоянного тока Гучинсона.

Напряжение вспомогательного генератора, В,

,

 ,

 ,

;

,

;

;

,

;

,

;

,

;

;

.

Далее определяется потребляемая мощность одной машины, Вт:

,

,

;

;

КПД по методу отдельных потерь, о.е.:

,

,

;

.

КПД по схеме Гучинсона:

,

,

;

.

Вывод:  КПД рассчитаный по схеме Гучинсона практически равен КПД рассчитанному по методу  отдельных потерь. 

Задача 1.3 ( Вариант №43)

1.  Определить тип и мощность АД, передаточное отношение редуктора i_ред, рассчитать потребляемую мощность Р_с1 и стоимость электроэнергии С₁, потребляемой схемой взаимной нагрузки СМ.

2.  Подобрать АД и редуктор, рассчитать потребляемую мощность Р_с2 и стоимость электроэнергии С₂, потребляемой в схеме непосредственной нагрузки, и определить экономию Е от внедрения этой схемы.

Исходные  данные: Тип генератора СГД2-17/29-16; S_ном= 628 кВА; cosφ_ном= 0,8; n_ном = 375 об/мин;U_н = 6300 В; U_f = 50 В;  I_f = 236 А; h_ном = 92,6 %; S_ФР.ном = 630 кВА;  Р_кз = 7300 Вт; Р_хх = 2000 Вт.

Решение

1. Схема взаимной нагрузки

Схема представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Схема взаимной нагрузки синхронных машин Гопкинсона.

ФР – фазорегулятор; L – регулируемый реактор; БРН – блок регулирования напряжения возбуждения; Р – редуктор; ТПЧ – тиристорный преобразователь частоты; АД – асинхронный двигатель.

1. Активная мощность генератора Р_2н, кВт,

Р_2н = S_ном∙cosφ_ном,

Р_2н = 625×0,8 = 500.

2. Активная мощность фазорегулятора Р_ФРн, кВт,

Р_ФРн = S_ФР.ном∙cosφ_ном,

Р_ФРн = 630∙0,8 = 504.

3. Коэффициент нагрузки фазорегулятора, β_ФР, о.е.,

,

 ≤ 1.

4. Потери в фазорегуляторе и регулируемой индуктивности, ΔР_ФР, кВт,

ΔР_ФР = (Р_хх + Р_кз)∙10^–3 + 0,002∙Р_ФРн,

ΔР_ФР = (2000 + 0,99²∙7300)∙10^–3 + 0,002∙504 = 10,16.

5. Активная мощность, поступающая на статор двигателя, Р_э2, кВт:

Р_э2 = Р_2н - ΔР_ФР,

Р_э2 = 500 – 10,16 = 489,84.

6. Механическая мощность, требуемая на валу СГ, Р_мех.G, кВт,

Р_мех.G = Р_2н/η_ном,

Р_мех.G =500/0,926 = 539,96.

7. Механическая мощность, выдаваемая СД на общий вал, Р_мех.М, кВт,

Р_мех.М = Р_э2∙η_ном,

Р_мех.М = 489,84∙0,926 = 453,59.

8. Механическая мощность, потребляемая от привода, Р_мех, кВт,

Р_мех = Р_мех.G – Р_мех.М,

Р_мех = 539,96 – 453,59 = 86,37.

9. Выбор АД

Предварительно выбираем АД марки 4АН280М8У3 с Р_{АД.станд} = 90 кВт и
         n_ном = 750 об/мин.

Передаточное число редуктора, i_ред,

,

.

Подбираем количество ступеней редуктора , так, чтобы на одну ступень редуктора передаточное отношение не превышало 1,2-1,5. Число ступеней: n=2, передаточное отношение каждой ступени: =1,4142.

После предварительного подбора асинхронного двигателя определяется механическая мощность на входе редуктора, , кВт:

По полученным значениям окончательно выбирается ближайший больший по мощности асинхронный двигатель: 4АН280М8У3 с Р_{АД.станд} = 110 кВт и
         n_ном = 750 об/мин.,

12. Коэффициент нагрузки АД, β_АД, о.е.,

,

.

13. КПД АД

Принимается КПД электро­двигателя при  = 0,85.

η_АД = 0,935 %.

14. Мощность, потребляемая АД от преобразователя, Р_1АД, кВт,

,

.

15. Мощность, потребляемая ТПЧ от сети, Р_ТПЧ, кВт,

,

.

16. Мощность возбуждения двух машин, Р_в, кВт,

Р_в = 2U_f∙I_f∙10^-3,

Р_в = 2∙50∙236∙10^-3 = 23,6.

17. Мощность, потребляемая установкой из сети, Р_с1, кВт,

Р_с1 = Р_ТПЧ + Р_в,

Р_с1 = 105,26 + 23,6 = 128,86.

18. Электроэнергия потребляемая в год схемой взаимной нагрузки
Э₁, КВт∙ч,

Э₁ = Р_с1∙t₁,

Э₁ = 128,86∙1500 = 193290.

19. Стоимость, потребляемой электроэнергии, С₁, руб,

С₁ = Т∙Э₁,

С₁ = 1,58∙193290 = 305398,2.

2. Схема непосредственной нагрузки

Данная схема представлена на рисунке 3.

1. Механическая мощность, потребляемая обоими генераторами от привода, Р_мех, кВт,

Р_мех = 2Р_2н/η_ном,

Р_мех = 2∙500/0,926 = 1079,91.

2. Выбор АД

Передаточное число редуктора, i_ред,

,

.

Рисунок 3 – Схема испытаний синхронных машин по методу непосредственной нагрузки.

ТПЧ – тиристорный преобразователь частоты; АД – асинхронный двигатель; БРН – блок регу-лирования напряжения возбуждения; L – регулируемые реакторы; R – реостаты; Р – редуктор.

4. Окончательно выбираем АД марки 4А355S6У3 с Р_{АД.станд} = 160 кВт и
n_ном = 1000 об/мин.

5. Коэффициент нагрузки АД, β_АД, о.е.,

,

.

6. КПД АД

Так как Р_{АД.станд} > 100 кВт, то принимается номинальное КПД электро­двигателя η_АД = 93,8%.

7. Мощность, потребляемая АД от преобразователя, Р_1АД, кВт,

,

.

8. Мощность, потребляемая установкой от сети, Р_с2, кВт,

,

.

9. Электроэнергия потребляемая в год схемой непосредственной нагрузки, Э₂, КВт∙ч,

Э₂ = Р_с2∙t₁,

Э₂ = 157,1∙1500 = 235650.

10. Стоимость, потребляемой эл. Энергии, С₂, руб,

С₂ = Т∙Э₂,

С₂ = 1∙235650 = 235650.

11. Экономия Е, руб,

Е = С₂ – С₁,

Е = 235650 – 36165 = 199485.