4. Задание на курсовую работу

Рассчитать линию трехфазного переменного тока с напряжением 380/220В, предназначенную для электроснабжения строительной площадки. Линия получает питание от вторичной обмотки понижающего трансформатора (6000/400 В) типа ТМ, расположенного на расстоянии L от площадки (рис. 5).

7

На площадке имеется осветительная нагрузка мощностью Р_0, которая получает питание по четырехпроводной системе и распределена по фазам равномерно. Параллельно осветительной нагрузке подключен приводной асинхронный двигатель центробежного водяного насоса. Фазы двигателя соединены по схеме звезда с изолированной нейтралью. Для линий электроснабжения предусматривается использование проводов с медными жилами (см. прил. 3, 4) и прокладка их по воздуху.

Варианты исходных данных для расчета приведены в таблице 1.

Таблица 1

№ п/п	Данные насоса				Осветитель-ная нагрузка Ро ,кВт	Длина линии L, км
	Q, м^3 / с	Н, м	nн , об/мин	η н , %
1	0,056	92	2950	70	24	0.20
2	0.056	28	1450	72	8	0.25
3	0.089	64	2950	75	30	0.30
4	0,089	43	1450	70	16	0.28
5	0.139	60	1450	75	30	0.22
6	0,139	32	980	80	20	0,18
7	0.222	41	1450	82	24	0,32
8	0,222	20	980	85	18	0,16
9	0,2777	32	980	80	30	0,2
10	0,056	92	2950	70	26	0,18
11	0.056	28	1450	72	10	0.20
12	0.089	64	2950	75	32	0.25
13	0.089	63	1450	70	18	0.24
14	0.139	60	1450	75	32	0.2
15	0.139	32	980	80	22	0.16
16	0,222	41	1450	82	26	0.28
17	0.222	20	980	85	20	0.20
18	0.277	32	980	80	32	0.16
19	0.056	92	2950	70	22	0.22
20	0.056	28	1450	72	12	0.27
21	0.089	64	2950	75	28	0.32
22	0.089	43	1450	70	14	0.30
23	0.139	60	1450	75	28	0.26
24	0.139	32	980	80	18	0.22
25	0.222	41	1450	82	22	0.20
26	0222	20	980	85	16	0.34
27	0,277	32	980	80	28	0.18
28	0.222	20	980	85	16	0.34
29	0.222	41	1450	82	22	0.20
30	0.139	32	980	80	18	0.22

–––––––––––––––––

^*Варианты выбираются по номеру, задаваемому преподавателем в кафедральном журнале

8

Последовательность выполнения задания

1. Определить мощность насоса Р по формула (2.1) и выбрать приводной асинхронный двигатель из каталога (см. прил. 2).

Поскольку насос приводится во вращение непосредственно от вала двигателя, то синхронная частота вращения n₁ двигателя должна быть несколько больше частоты n_н насоса.

2. Выписать из каталога тип выбранного двигателя и его данные.

Определить основные величины, которые потребуются в дальнейшем:

а) I_ном – номинальный фазный ток обмотки статора, А

,

здесь P_ном номинальная мощность выбранного двигателя, кВт;

В – номинальное линейное напряжение (обмотка статора соединена звездой);

η_ном – КПД двигателя в номинальном режиме, в долях единицы;

cos φ_ном – коэффициент мощности в номинальном режиме.

б) n_ном – номинальная частота вращения, об/мин

,

где – номинальное скольжение в долях единицы;

в) М_ном – номинальный момент, Нм

г) М_к – максимальный (критический момент), Нм

;

д) s_к – критическое скольжение

3. Построить естественную механическую характеристику выбранного двигателя и две искусственные характеристики (при снижении напряжения в питающей сети на 10% и 20 %) Результаты расчета механических характеристик рекомендуется свести в табл. 2. Естественную характеристику рассчитывают по формуле (2.2), а искусственную пересчитывают с учетом квадратичной зависимости от напряжения.

9

Таблица 2

S	1-s	n = n1 (1-s), об/мин	Вращающий момент М, Нм
			Uном	U=0,9Uном	U=0,8Uном
0	1	n1 =	0	0	0
sном =	1- sном	nном =	Мном =
0.1	0.9
sк	1- sк		Мк= λМном
0.2	0.8
0.4	0.6
0.6	0.4
0.8	0.2
1.0	0	0

По данным табл. 2 построить механические характеристики (см. рис.1): естественную (кривая 1), искусственные – при U = 0,9 U_ном (кривая 2) и при U=0.8U_ном (кривая 3). В той же системе координат построить механическую характеристику насоса с учетом того, что момент сопротивления М_с насоса имеет квадратичную зависимость от частоты вращения

,

где – момент сопротивления при частоте вращения n; и n_н соответственно момент и частота вращения насоса в расчётном режиме, причём Нм.

Результаты расчета свести в таблицу 3.

Таблица 3

	, Н м
0	0
0.25	0.0625 Мн
0.5	0.25 Мн
0.75	0.56 Мн
1,0	Мн
1.25	1.56 Мн
1.5	2.25 Мн

Точки пересечения механической характеристики насоса (кривая 4 на рис.1) с механическими характеристиками двигателя (кривые 1. 2 и 3 соответствуют устойчивой работе электропривода насоса. Точка a соответствует расчетному режиму насоса и двигателя (M_н ≈ M_ном ; n_н ≈ n_ном ).

При снижении напряжения в питающей сети несколько снижается частота вращения, а следовательно расход воды, напор и мощность насоса. Необходимо определить изменение соответствующих величин при снижении напряжения на 20% ( U₂ = 0.8 U_2н). Этому режиму соответствует точка пересечения характеристики 4 насоса с искусственной характеристикой 3 двигателя (см. рис.1). Определив ординату n_b точки b пересечения характеристик получим новые значения расхода –

; напора – ; мощности – , где

n_н, Q, H, P – соответствующие величины насоса в расчётном режиме.

4. Изобразить схему замещения фазы линии электроснабжения, рассчитать номинальный ток в линии. Выбрать сечение провода и его удельное сопротивление, Ом/км (по таблицам прил. 3, 4). Рассчитать активное R и индуктивное Х сопротивления линии с учетом длины L.

По заданию линия питает симметричный трехфазный приемник, состоящий из приводного двигателя насоса и осветительной нагрузки

В этом случае эквивалентная схема одной фазы линии электроснабжения имеет вид, показанный на рис.6. Асинхронный двигатель представлен эквивалентной цепью с последовательным соединением активного R_д и индуктивного Х_д сопротивлений. Осветительная нагрузка учитывается в виде эквивалентного резистора с сопротивлением R₀. Ток в цепи осветительной нагрузки , здесь В.

11

На рис.7 показана векторная диаграмма токов рассматриваемой цепи. Вектор тока I_о совпадает по фазе с вектором напряжения, а вектор тока двигателя I_ном отстает от напряжения на угол φ_1ном = arccos φ_1ном и может быть представлен в виде двух составляющих: активной I_ном cos φ_1ном и реактивной I_1ном sin φ_1ном, отстающей от вектора напряжения на угол π/2.

Рис. 7

Из рассмотрения векторной диаграммы на рис.7 можно определить номинальный ток линии , коэффициент мощности потребителя в номинальном режиме , а также .

Очевидно номинальная активная мощность, поступающая к трехфазному потребителю, будет равна

,

где U_2н = 380 В - номинальное линейное напряжение потребителя.

5. Сформировать выводы, содержащие сведения о выбранном проводе (кабеле) линии электроснабжения, приводном асинхронном двигателе водяного насоса и влияние снижения напряжения питающей сети на характеристики электродвигателя.

Список литературы

1. Касаткин А.С., Немцов В.М. Электротехника.-М.: Энергоатомиздат, 1983

2. Глушков Г.Н. Электроснабжение строительно-монтажных работ.-М.: Стройиздат, 1982.

3. Оформление текстовых документов: Метод. указ. – СПб.: ПГУПС, 1998.

12

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

ПЕТЕРБУРГСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

(ПГУПС-ЛИИЖТ)

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

кафедра «Электротехника»

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОЙ РАБОТЕ

«РАСЧЕТ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ОБЪЕКТАСТРОИТЕЛЬСТВА»

ВАРИАНТ ________________

ИСПОЛНИТЕЛЬ

СТУДЕНТ ______________ ГРУППЫ_______________ И.И.ИВАНОВ

(подпись)

РУКОВОДИТЕЛЬ РАБОТЫ _______________________ П.П.ПЕТРОВ

(подпись)

__________________ оценка работы

__________________ должность, уч. звание

___________

Дата

Санкт-Петербург

200…

13

ПРИЛОЖЕНИЕ 2