Определение минимально допустимого сопротивления изоляции асинхронного двигателя на статоре. Определение напряжения вспомогательного генератора в схеме Гучинсона. Определение мощности приводного асинхронного двигателя и его типоразмер

Министерство образования РФ

Вятский Государственный Университет

Кафедра электрических машин и аппаратов

Расчетно-графическая работа по дисциплине

“Испытание и надежность электрических машин”

Выполнил: студент группы ЭМ-52

Колчанов С. Н.

                                                                                    Проверил преподаватель

Шестаков А.В.

Киров 2003

          Задача 1.1. Вариант 10

Задача: Определить минимально допустимое сопротивление изоляции R_из асинхронного двигателя на статоре и если есть на роторе при рабочей температуре q (R_q) и при q = 20^° (R₀).

Исходные данные:

Тип двигателя 4А315S8У3; P_2Н=110 кВт;U_1Н=380 В;

класс нагревостойкости F.

Решение:

Минимально допустимое сопротивление изоляции статора при рабочей температуре q =115^°, МОм,

R_min1= R_q1 =,

R_min1 =

Минимально допустимое сопротивление изоляции статора при температуре q =20^°, МОм,

R₀₁₌

 где К - коэффициент,

,

Коэффициент округляем:  К=5;

R₀₁ =

Задача 1.2. Вариант 13

            Определить напряжение вспомогательного генератора U_SG в схеме Гучинсона взаимной нагрузки МПТ; КПД  h_Г МПТ по схеме Гучинсона и по методу отдельных потерь;

Исходные данные:  P_2Н=25кВт; U_Н=220 В; I_Н=130 А; n_Н=1500 мин^-1; P_СТ=370,5 Вт; P_МЕХ=310 Вт; R_а=0,0676 Ом; R_ДОП=0,02875 Ом; Р_ВОЗ=400 Вт; класс нагревостойкости F.

СХЕМА

Решение:

Напряжение вспомогательного генератора U_SG в схеме Гучинсона взаимной

нагрузки МПТ, В,

где åР^/ - сумма потерь двух машин, которая покрывается за счет вспомогательного генератора, Вт,

,

где Р_а- потери в активном сопротивлении машины, Вт,

,

где a- температурный коэффициент сопротивления, (1/С⁰),

a=0,0043;

;

 Р_Щ - потери на щеточном переходе, Вт,

где DU- падение напряжения на пару щеток, В,

 Р_СТМ- потери в стали двигателя, Вт,

 Р_СТG- потери в стали генератора, Вт,

Р_ДОБМ- добавочные потери в двигателе, Вт,

Р_{ДОБ G}-добавочные потери в генераторе, Вт,

КПД МПТ по методу отдельных потерь,

где Р₁- потребляемая мощность одной машины, Вт,

где I_F- ток возбуждения, А,

-сумма потерь одной машины, Вт,

,

КПД МПТ по схеме Гучинсона, Вт,

где i₁^/ - ток потребляемый из сети, А,

            Задача 1.3. Вариант 10

             Определить мощность приводного асинхронного двигателя и его типоразмер, передаточное отношение редуктора i_РЕД, потребляемую мощность Р_С1 и стоимость электрической энергии С₁ в схеме взаимной нагрузки и потребляемую мощность Р_С2 и стоимость электрической энергии С₂ в схеме непосредственной нагрузки. Определить экономию от внедрения схемы взаимной нагрузки.

Исходные данные: тип генератора  СГД2-17/36-17; S_Н=790 кВА; n_НОМ=375 мин^-1; cosj=0,8

U_Н=6300 В; U_f =55 В; I_f =222 А; h=0,93,5; S_НФР=1000 кВА; Р_КЗ=11200 кВт; Р_ХХ=3 кВт; %    

СХЕМА ВЗАИМНОЙ НАГРУЗКИ

Решение:

Активная мощность синхронного генератора, кВт,

,

,

Активная мощность фазорегулятора, кВт,

,

Коэффициент загрузки фазорегулятора,

Потери в фазорегуляторе и индуктивности, кВт,

Общая полезная мощность синхронного генератора, кВт,

,

Механическая мощность требуемая на валу синхронного генератора, кВт,

Механическая мощность выдаваемая синхронным двигателем на вал генератора, кВт,

Механическая мощность потребляемая от привода, кВт,

Предварительно выбирается асинхронный двигатель 4А200М4У3,  синхронная частота вращения n_С=1500 мин^-1, мощность Р_{АД СТ}=37 кВт, h_АД=0,91.

Двигатель выбран, так что редуктор применять ненужно.

Коэффициент загрузки асинхронного двигателя,

Мощность, потребляемая асинхронным двигателем от тиристорного преобразователя, кВт,

Мощность потребляемая тиристорным преобразователем от сети, кВт,

     

где h_ТПЧ - КПД тиристорного преобразователя,

Мощность возбуждения, кВт,

Мощность потребляемая из сети, кВт,

Электрическая энергия, потребляемая всей схемой за год, кВтч,

где t-годовой фонд рабочего времени, ч,

Стоимость энергии потребленной за год, руб.,

где Т-тариф на электроэнергию, р/кВтч,

СХЕМА НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ НАГРУЗКИ

Механическая мощность, потребляемая обоими генераторами от привода в схеме непосредственной нагрузки, кВт,

Предварительно выбирается асинхронный двигатель ВАО2 – 560S, синхронная частота вращения n_С=1500 мин^-1, мощность Р_{АД СТ2}=500 кВт,  h_АД=0,95.

Двигатель выбран, так что редуктор  применяется одноступенчатый.

Передаточное отношение

  

Механическая мощность на валу АД:

Окончательно выбирается асинхронный двигатель ВАО2 – 560S.

Коэффициент загрузки асинхронного двигателя,

Мощность потребляемая асинхронным двигателем от преобразователя в схеме непосредственной нагрузки, кВт,

Мощность потребляемая установкой от сети, кВт,

Электрическая энергия потребляемая схемой непосредственной нагрузки за год, кВтч,

Стоимость энергии потребленной схемой непосредственной нагрузки за год, руб,

Экономия от внедрения схемы взаимной нагрузки, руб,

                Задача 2.1. Вариант 11

     Определить вероятность безотказной работы Р^*(t), вероятность отказа Q^*(t), за время t и

 вероятность безотказной работы Р^*(t+Δt), вероятность отказа Q^*(t+Δt), за время t+Δt, а также интенсивность отказов λ^*(t+) и частоту отказов а^*(t+). 

Исходные данные: t=4000 час; Δt=150 час; n(t)=250; n(Δt)=40; N₀=400.

         Решение:

         Вероятность безотказной работы за время t,

Вероятность отказа за время t,

Вероятность безотказной работы за время, [t; t+Δt],

Вероятность отказа за время, [t; t+Δt],

Среднее количество машин исправно работающих в интервале [t; t+Δt],

Интенсивность отказов, час^-1,

Частота отказов, час^-1,

Задача 2.2. Вариант 11

        Оценить надежность ДПТ работающего с номинальной нагрузкой при экспоненциальном законе распределения отказов его элементов, рассчитать вероятность безотказной работы Р^*(t) за время 500, 1000, 2000 и 5000 часов, построить график и определить среднее время безотказной работы Т_СР.

Исходные данные: λ_ОБМ=0,35·10^-4 час^-1; λ_ПОД=0,25·10^-4 час^-1; λ_ЩКУ=0,32·10^-4 час^-1;               

Решение:

На рисунке 1 показана структурная схема надежности ДПТ.

Обмотка		Щёточно- коллекторный узел		Подшипники		Центробежный регулятор

Рисунок 1- Структурная схема надежности ДПТ.

Вероятность безотказной работы ДПТ,

Р_ДПТ= е^-λΣ·t,

где λ_Σ-суммарная интенсивность отказов, час^-1,

λ_Σ=λ_ОБМ+λ_ЩКУ+λ_ПОД+,

λ_Σ=(0,35+0,25+0,32+0,5)·10^-4 = 1,42·10^-4;

при t=500:                                                   Р(500)=е^{-1,42·10-4·500}=0,93;

при t=1000:                                                 Р(1000)=е^{-1,42·10-4·1000}=0,87;

при t=2000:                                                Р(2000)=е^{-1,42·10-4·2000}=0,75;

при t=5000:                                                 Р(5000)=е^{-1,42·10-4·5000}=0,49.

Расчет вероятности безотказной работы ДПТ приведен в таблице 1.На рисунке 2 приведен график зависимости Р(t)=f(t).

Таблица 1- Расчет вероятности безотказной работы ДПТ.

t	500	1000	2000	5000
P(t)	0,93	0,87	0,75	0,49

         Среднее время безотказной работы, час,

Задача 2.3 Вариант 20

            Определить объемы выборки n₁ и n₂ в методе двух выборок для подтверждения  вероятности безотказной работы P_b(t) за время t и риске заказчика b.

Исходные данные; риск заказчика b=0,1; надежность (вероятность безотказной работы P_b(t)=0,85; время работы t=8000, час; допустимое число отказов за время испытаний С =0.

Решение:

Среднее время безотказной работы, час,

Минимальное время испытаний, час,

Максимальное время испытаний, час,

Значение интеграла Лапласа,

Значение аргумента z,

Значение аргумента z для минимального времени испытаний,

Значение аргумента z для максимального времени испытаний,

Значение интеграла Лапласа для аргумента z₁,

Значение интеграла Лапласа для аргумента z₂,

Вероятность безотказной работы за минимальное время,

Вероятность безотказной работы за максимальное время,

Объем выборки при минимальном времени испытаний, шт,

Объем выборки при максимальном времени испытаний, шт,