НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Р.Е.Алексеева
Факультет «АВТОМАТИКА И ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА»
Кафедра «ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА»
В.В.Богатырев, В.Н.Гуляев
Самостоятельные работы по курсу
«ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА»
Для студентов неэлектрических специальностей
Разделы «Трансформаторы» и «Электрические машины».
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА №1
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ЦЕХА ПРЕДПРИЯТИЯ
Цех предприятия имеет три типа промышленных установок. В качестве привода установок используются трехфазные асинхронные электродвигатели на напряжение 380 В (см. таблицу 1). Питание электродвигателей производится от цеховой трансформаторной подстанции (Т/П). Входное напряжение подстанции Uвн=10 кВ, выходное напряжение Uнн=0,4 кВ. В каждом варианте указан тип и количество установок.
Таблица 1.
| № установки | Тип двигателя | Мощность | Cosφ | η |
| 4А63А4УЗ | 0,25 | 0,65 | 0,68 | |
| 4А71А4УЗ | 0,55 | 0,7 | 0,705 | |
| 4А80А4УЗ | 1,1 | 0,81 | 0,75 | |
| 4А90L4УЗ | 2,2 | 0,83 | 0,8 | |
| 4А132M4УЗ | 0,87 | 0,875 | ||
| 4А160M4УЗ | 18,5 | 0,88 | 0,9 | |
| 4А180S4УЗ | 0,9 | 0,9 | ||
| 4А180M2УЗ | 0,9 | 0,905 |
ЗАДАНИЕ
1.Определить полную мощность всех установок.
2.Определить средний коэффициент мощности всех установок.
3.Выбрать трансформаторы для подстанции.
4.Определить мощность и емкость косинусной конденсаторной батареи для компенсации реактивной мощности установок до tgφ=0,42 (cosφ=0,92).
5.Выбрать по каталогу тип и количество конденсаторных батарей.
6.Определить tgφ после установки конденсаторных батарей.
7.По каталожным данным трансформатора определить параметры Г- образной схемы замещения и ток короткого замыкания трансформатора.
8.Начертить схему замещения трансформатора.
9.Начертить однолинейную схему электроснабжения установок.
Таблица 2
| № вар. | № устан. | Кол. | № вар. | № устан. | Кол. | № вар. | № устан. | Кол. |
Таблица 3
Трехфазные двухобмоточные трансформаторы 6 и 10 кВ
| Тип трансформатора | Мощность Sн, кВА | Uвн, кВ | Uнн, кВ | uк % | ΔРк, кВт | Iхх % | ΔРхх, кВт |
| ТМ-25/6 | 6,3 | 0,4; 0,23 | 4,5÷4,7 | 0,6÷0,69 | 3,2 | 0,106÷0,125 | |
| ТМ-25/10 | 0,4; 0,23 | 4,5÷4,7 | 0,6÷0,69 | 3,2 | 0,106÷0,125 | ||
| ТМ-40/6 | 6,3 | 0,23 | 4,5 | 0,88 | 4,5 | 0,24 | |
| ТМ-40/10 | 0,4 | 4,5÷4,7 | 0,68÷1,00 | 3,0 | 0,15÷0,18 | ||
| ТМ-63/6 | 6,3 | 0,4; 0,23 | 4,7 | 1,28÷1,47 | 4,5 | 0,36 | |
| ТМ-63/10 | 0,4; 0,23 | 4,5÷4,7 | 1,28÷1,47 | 2,8 | 0,22 | ||
| ТМ-100/6 | 0,4; 0,23 | 4,5÷4,7 | 1,97÷2,27 | 2,6 | 0,31÷0,365 | ||
| ТМ-100/10 | 0,4; 0,23 | 4,5÷4,7 | 1,97÷2,27 | 2,6 | 0,31÷0,365 | ||
| ТМ-160/6-10 | 6,3; | 0,4; 0,23; 0,69 | 4,5÷4,7 | 2,65÷3,10 | 2,4 | 0,46÷0,54 | |
| ТМ-250/10 | 0,4; 0,23 | 4,5÷4,7 | 3,7÷4,2 | 2,5÷ 3,7 | 1,05 | ||
| ТМ-400/10 | 0,4; 0,23; 0,69 | 4,5 | 5,5÷5,9 | 2,1÷ 3,0 | 0,92÷1,08 | ||
| ТМ-630/10 | 3,15; 0,4; 0,525; 0,69 | 5,5 | 7,6÷8,5 | 2,0÷ 3,0 | 1,42÷1,48 | ||
| ТМ-1000/6 | 6,3 | 3,15; 0,23; 0,4; 0,69 | 8,0 | 12,2 | 1,5 | 2,3÷2,75 | |
| ТМ-1000/10 | 6,3; 3,15; 0,4; 0,525; 0,69 | 5,5 | 12,2÷11,6 | 1,4÷ 2,6 | 2,1÷2,45 | ||
| ТМ-1600/10 | 3,15; 0,69; 0,4 | 5,5 | 18,0 | 1,3÷ 2,6 | 2,8÷3,3 | ||
| ТМ-2500/10 | 0,69; 10,5 | 5,5 | 25,0÷ 23,5 | 1,0 | 3,9÷4,6 |
uк % = Uк / U1н 100 %.
Iхх % = Iхх / I1н 100%
Таблица 4
Конденсаторные установки для компенсации реактивной мощности
| Тип | Uн, кВ | Qн, кВАр | Сн, мкФ | Iн, А |
| КМ1-0,22-4,5-3У3 | 0,22 | 4,5 | 20,5 | |
| КМ1-0,38-13-3У3 | 0,38 | 34,1 | ||
| КМ1-0,5-13-3У3 | 0,5 | 25,9 | ||
| КМ1-0,66-13-3У3 | 0,66 | 19,7 | ||
| КМ1-3,15-13-2У3 | 3,15 | 4,2 | 4,2 | |
| КМ1-6,3-13-2У3 | 6,3 | 1,0 | ||
| КМ1-10,5-13-2У3 | 10,5 | 0,4 | 1,3 | |
| КМ1-3,15-12-2У1 | 3,15 | 3,8 | 3,8 | |
| КМ1-6,3-12-2У1 | 6,3 | 1,0 | 2,0 | |
| КМ1-10,5-12-2У1 | 10,5 | 0,35 | 1,15 | |
| КМ2-0,22-9-3У3 | 0,22 | 40,4 | ||
| КМ2-0,38-26-3У3 | 0,38 | 68,3 | ||
| КМ2-0,5-26-3У3 | 0,5 | 51,8 | ||
| КМ2-0,66-26-3У3 | 0,66 | 39,4 | ||
| КМ2-3,15-26-2У3 | 3,15 | 8,4 | 8,3 | |
| КМ2-6,3-26 -2У3 | 6,3 | 2,1 | 4,2 | |
| КМ2-10,5-26-2У3 | 10,5 | 0,8 | 2,6 | |
| КМ2-3,15-24-2У1 | 3,15 | 7,7 | 7,6 | |
| КМ2-6,3-24-2У1 | 6,3 | 1,9 | 3,8 | |
| КМ2-10,5-24-2У1 | 10,5 | 0,7 | 2,3 | |
| КМ1-0,38-12-3У3 | 0,38 | 31,8 | ||
| КМ1-0,5-12-3У3 | 0,5 | |||
| КМ1-0,66-12-3У3 | 0,66 | 87,5 | 18,2 | |
| КМ2-0,38-24-3У3 | 0,38 | 63,2 | ||
| КМ2-0,5-24-3У3 | 0,5 | |||
| КМ2-0,66-24-3У3 | 0,66 | 36,4 | ||
| КМ1-3,15-12-2У3 | 3,15 | 3,84 | 3,8 | |
| КМ1-6,3-12 -2У3 | 6,3 | 0.963 | 1,9 | |
| КМ1-10,5-12-2У3 | 10,5 | 0,345 | 1,64 | |
| КМ2-3,15-24-2У3 | 3,15 | 7,68 | 7,62 | |
| КМ2-6,3-24-2У3 | 6,3 | 1,93 | 3,81 | |
| КМ2-10,5-24-2У3 | 10,5 | 0,69 | 2,28 |
ПРИМЕЧАНИЕ. Обозначение конденсаторной установки КМ1-0,22-4,5-3У3.
К – косинусный (для компенсации реактивной мощности);
М – нефтяное масло (диэлектрик);
1 – габарит;
0,22 – номинальное напряжение, кВ;
4,5 – номинальная реактивная мощность, кВАр;
3 – количество изолированных выводов;
У – исполнение (для умеренного климата);
3 – категория размещения.
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА №2
ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И СХЕМЫУПРАВЛЕНИЯ
Целью работы является выбор трехфазного асинхронного электродвигателя для главного привода промышленной установки. Кроме электродвигателя главного привода в установке имеется еще электродвигатель привода маслонасоса, который служит для создания необходимого давления масла в маслопроводе и подшипниках вала.
Главный привод работает по приведенной ниже нагрузочной диаграмме.
Задание.
1.Выбрать электродвигатели главного привода и привода маслонасоса.
2.Определить сечение и выбрать марку питающего кабеля.
3.Выбрать предохранители для защиты электродвигателей от короткого замыкания.
4.Построить механическую характеристику электродвигателя главного привода.
5.Составить схему управления электродвигателями главного привода и привода маслонасоса.
6.Дать описание работы схемы.
Примечание.
При выборе схемы управления предусмотреть следующие особенности работы приводов.
1.Главный привод должен включаться только при достаточном давлении масла в подшипниках.
2.При снижении давления масла в подшипниках ниже допустимого главный привод должен выключаться.
3.Предусмотреть защиту электродвигателей от перегрузки и короткого замыкания.
Таблица 1
| № вар. | Главный привод | Привод маслонасоса | Длина кабеля, L | |||||||
| М1 | М2 | М3 | t1 | t2 | t3 | n1 | P1 | n1 | ||
| Нм | Нм | Нм | с | с | с | об/мин | кВт | об/мин | м | |
| 0,55 | ||||||||||
| 0,75 | ||||||||||
| 1,1 | ||||||||||
| 0,75 | ||||||||||
| 0,55 | ||||||||||
| 0,55 | ||||||||||
| 0,75 | ||||||||||
| 1,1 | ||||||||||
| 0,75 | ||||||||||
| 1,5 | ||||||||||
| 0,55 | ||||||||||
| 0,55 | ||||||||||
| 0,75 | ||||||||||
| 0,75 | ||||||||||
| 1,1 | ||||||||||
| 1,1 | ||||||||||
| 0,75 | ||||||||||
| 0,75 | ||||||||||
| 0,55 | ||||||||||
| 0,55 | ||||||||||
| 0,75 | ||||||||||
| 0,55 | ||||||||||
| 1,1 | ||||||||||
| 1,1 | ||||||||||
| 0,75 | ||||||||||
| 1,1 | ||||||||||
| 0,55 | ||||||||||
| 0,75 | ||||||||||
| 1,1 | ||||||||||
| 0,75 |
Примечание. n1- синхронная частота вращения двигателя.
Таблица 2.
Асинхронные двигатели серии 4А
| Тип двигателя | Рн, кВт | nн, об/мин | Iн, А | ηн, % | сosφн | Iп Iн | Мп Мн | Mmax Мн |
| Синхронная частота вращения 3000 об/мин | ||||||||
| 4А50А2У3 | 0,09 | 0,32 | 0,7 | 4,0 | 2,0 | 2,2 | ||
| 4А50В2У3 | 0,12 | 0,32 | 0,7 | 4,0 | 2,0 | 2,2 | ||
| 4А56А2У3 | 0,18 | 0,54 | 0,76 | 4,0 | 2,0 | 2,2 | ||
| 4А56В2У3 | 0,25 | 0,74 | 0,77 | 4,0 | 2,0 | 2,2 | ||
| 4А63А2У3 | 0,37 | 0,93 | 0,86 | 4,5 | 2,0 | 2,2 | ||
| 4А63В2У3 | 0,55 | 1,33 | 0,86 | 4,5 | 2,0 | 2,2 | ||
| 4А71А2У3 | 0,75 | 1,7 | 0,87 | 5,5 | 2,0 | 2,2 | ||
| 4А71В2У3 | 1,1 | 2,5 | 77,5 | 0,87 | 5,5 | 2,0 | 2,2 | |
| 4А80А2У3 | 1,5 | 3,3 | 0,85 | 6,6 | 2,1 | 2,6 | ||
| 4А80В2У3 | 2,2 | 4,7 | 0,87 | 6,5 | 2,1 | 2,6 | ||
| 4А90L2У3 | 3,0 | 6,1 | 84,5 | 0,88 | 6,5 | 2,1 | 2,5 | |
| 4А100S2У3 | 4,0 | 7,8 | 86,5 | 0,89 | 7,5 | 2,0 | 2,5 | |
| 4А100L2У3 | 5,5 | 10,5 | 87,5 | 0,91 | 7,5 | 2,0 | 2,5 | |
| 4А112M2У3 | 7,5 | 14,9 | 87,5 | 0,88 | 7,5 | 2,0 | 2,8 | |
| 4А132M2У3 | 21,2 | 0,9 | 7,5 | 1,7 | 2,8 | |||
| 4А160S2У3 | 28,5 | 0,91 | 7,0 | 1,4 | 2,2 | |||
| 4А160M2У3 | 18,5 | 34,5 | 88,5 | 0,92 | 7,0 | 1,4 | 2,2 | |
| 4А180S2У3 | 41,6 | 88,5 | 0,91 | 7,5 | 1,4 | 2,5 | ||
| 4А180M2У3 | 90,5 | 0,9 | 7,5 | 1,4 | 2,5 | |||
| 4А200M2У3 | 0,89 | 7,5 | 1,4 | 2,5 | ||||
| 4А200L2У3 | 83,8 | 0,9 | 7,5 | 1,4 | 2,5 | |||
| 4А225M2У3 | 0,92 | 7,5 | 1,4 | 2,5 |
Таблица 3
Асинхронные двигатели серии 4А
| Тип двигателя | Рн, кВт | nн, об/мин | Iн, А | ηн, % | сosφн | Iп Iн | Мп Мн | Мmax Мн |
| Синхронная частота вращения 1500 об/мин | ||||||||
| 4А63А4У3 | 0,25 | 0,85 | 0,65 | 4,0 | 2,0 | 2,2 | ||
| 4А63В4У3 | 0,37 | 1,2 | 0,69 | 4,0 | 2,0 | 2,2 | ||
| 4А71А4У3 | 0,55 | 1,7 | 70,5 | 0,7 | 4,5 | 2,0 | 2,2 | |
| 4А71В4У3 | 0,75 | 2,17 | 0,73 | 4,5 | 2,0 | 2,2 | ||
| 4А80А4У3 | 1,1 | 2,76 | 0,81 | 5,0 | 2,0 | 2,2 | ||
| 4А80В4У3 | 1,5 | 3,57 | 0,83 | 5,0 | 2,0 | 2,2 | ||
| 4А90L4У3 | 2,2 | 5,02 | 0,83 | 6,0 | 2,1 | 2,4 | ||
| 4А100S4У3 | 3,0 | 6,7 | 0,83 | 6,0 | 2,0 | 2,4 | ||
| 4А100L4У3 | 4,0 | 8.6 | 0,84 | 6,0 | 2,0 | 2,4 | ||
| 4А112M4У3 | 5,5 | 11,5 | 85,5 | 0,85 | 7,0 | 2,0 | 2,2 | |
| 4А132S4У3 | 7,5 | 15,1 | 87,5 | 0,86 | 7,5 | 2,2 | 3,0 | |
| 4А132M4У3 | 87,5 | 0,87 | 7,5 | 2,2 | 3,0 | |||
| 4А160S4У3 | 29,2 | 0,88 | 7,0 | 1,4 | 2,3 | |||
| 4А160M4У3 | 18,5 | 35,7 | 0,88 | 7,0 | 1,4 | 2,3 | ||
| 4А180S4У3 | 41,3 | 0,9 | 6,5 | 1,4 | 2,3 | |||
| 4А180M4У3 | 0,89 | 6,5 | 1,4 | 2,3 | ||||
| 4А200M4У3 | 68,8 | 0,9 | 7,0 | 1,4 | 2,5 | |||
| 4А200L4У3 | 82,6 | 0,9 | 7,0 | 1,4 | 2,5 | |||
| 4А225M4У3 | 92,5 | 0,9 | 7,0 | 1,3 | 2,5 |
Таблица 4
Допустимые длительные токовые нагрузки (в амперах) на изолированные провода и силовые кабели с медными или алюминиевыми (в знаменателе) жилами при прокладке сети внутри помещений.
| Сечение жилы, мм² | Провода (ТПРФ) и кабели с резиновой или полихлор- виниловой изоляцией (СРГ, АСРГ, АНРГ, ВРГ, АВРГ и др.), проложенные открыто. | Кабели с бумажной изоляцией (СБГ, АСБГ, ААБГ и др.), про- ложенные открыто (в канале, по стенам и т. д.) | ||||
| Двух- жильные | Трех- жильные | Двух- жильные | Трех- жильные | Четырех- жильные | ||
| 1,5 | 19/- | 19/- | -- | -- | -- | |
| 2,5 | 27/21 | 25/19 | 30/23 | 28/22 | -- | |
| 38/29 | 35/27 | 40/31 | 37/29 | 35/27 | ||
| 50/38 | 42/32 | 55/42 | 45/35 | 45/35 | ||
| 70/55 | 55/42 | 75/55 | 60/46 | 60/45 | ||
| 90/70 | 75/60 | 95/75 | 80/60 | 80/60 | ||
| 115/90 | 95/75 | 130/100 | 105/80 | 100/75 | ||
| 140/105 | 120/90 | 150/115 | 125/95 | 120/95 | ||
| 175/135 | 145/110 | 185/140 | 155/120 | 145/110 | ||
| 215/165 | 180/140 | 225/175 | 200/155 | 185/140 | ||
| 260/200 | 220/170 | 275/210 | 245/190 | 215/165 |
Предохранители переменного и постоянного токов Таблица 5
| Тип предохранителя | Номинальный ток патрона, А | Номинальный ток плавкой вставки, А | Тип предохранителя | Номинальный ток патрона, А | Номинальный ток плавкой вставки, А |
| ПР-2 | 6, 10, 15 15, 20, 25, 35, 45, 60 60, 80, 100 100, 125, 160, 200 | ПНБ-2 | 60, 80, 100 100, 125, 150 150, 200 | ||
| КП | 6, 10, 15, 20, 15, 20, 25, 35, 45, 60 30, 40, 50, 60, 80, 100 80, 100, 120, 150, 200 200, 250, 300, 350 |