Geum.ru

Методические рекомендации и выполнение контрольных заданий для учащихся заочной формы обучения специальность: «Машины и аппараты химических производств и предприятий строительных материалов»

Вид материалаМетодические рекомендации

Содержание


Общие методические указания к выполнению контрольной работы
Методические указания
Данные для расчета
Варианты заданий контрольной работы
Подобный материал:
1   2   3   4

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ


Контрольная работа содержит 2 задачи и теоретические вопросы. Варианты для каждого учащегося – индивидуальные. Номер варианта определяется номером в журнале учебной группы.

Задачи и ответы на вопросы, выполненные не по своему варианту, не защитываются и возвращаются учащемуся.

Контрольная работа выполняется в отдельной тетради, желательно в клеточку. Условия задачи и формулировки вопросов переписываются полностью, оставляются поля шириной 25-30мм для замечаний рецензента, а в конце тетради страницу для рецензии. Формулы, расчеты, ответы на вопросы пишутся чернилами, а чертежи, схемы и рисунки делаются карандашом, на графиках и диаграммах указывается масштаб. Решение задач обязательно ведется в Международной системе единиц (СИ). Страницы тетради нумеруются для возможности ссылки на них преподавателя.

Вычисления следует производить с помощью электронного микрокалькулятора. После получения работы с оценкой и замечаниями преподавателя надо исправить отмеченные ошибки, выполнить все его указания и повторить недостаточно усвоенный материал. Если контрольная работа получила неудовлетворительную оценку, то учащийся выполняет ее снова по старому или новому варианту в зависимости от указания рецензента и отправляет на повторную проверку. В случае возникновения затруднений при выполнении контрольной работы учащийся может обратиться в техникум для получения письменной или устной консультации. Лабораторные работы выполняют в период экзаменационно-лабораторной сессии. К этим работам учащиеся допускаются после сдачи всех контрольных работ. По каждой лабораторной работе составляется отчет по установленной форме. Сдача экзаменов разрешается учащимся, получившим положительные оценки по всем контрольным работам и имеющим зачет по лабораторным работам.

Методические указания

по выполнению контрольной работы


Пример 1.

Рассчитать и построить естественную и искусственные механические характеристики двигателя постоянного тока с независимым возбуждением. Сделать выводы об изменении величины угловой скорости.


Данные двигателя:


тип 2ПН 100 МУ4:




Искусственные характеристики построить: при ослаблении магнитного потока до 0,8 ф н; при уменьшении напряжения на якоре при помощи тиристорного регулятора до 0,5


Решение:

Так как механические характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения представляют прямые линии, то для их расчета и построения необходимо иметь координаты двух точек.
  1. Определяем номинальный ток электродвигателя.


  1. Определяем значение номинальной угловой скорости.

с-1
  1. Определяем внутреннее сопротивление двигателя.

Ом.
  1. Определяем значение произведения конструктивного коэффициента электродвигателя на магнитный поток


  1. Определяем угловую скорость при идеальном холостом ходе при и Фн.

с-1
  1. Определяем номинальный момент электродвигателя

Нм
  1. Для построения естественной механической характеристики получены следующие координаты:

1 точка, режим идеального холостого хода: М=0; W0=354,8с-1

2 точка, номинальный режим: Мн=6,36 Нм; с-1
  1. Определяем угловую скорость идеального холостого хода при ослаблении магнитного потока

c-1
  1. Определяем угловую скорость при ослаблении магнитного потока при номинальной нагрузке

c-1
  1. Координаты для построения искусственной механической характеристики при ослаблении магнитного потока

1 точка: М=0; W0I=443,5c-1

точка: Мн=6,36 Нм; c-1
  1. Определяем угловую скорость идеального холостого хода при уменьшении напряжения на якоре

c-1
  1. Определяем угловую скорость при уменьшении напряжения на якоре при номинальной нагрузке

c-1
  1. Координаты точек для построения искусственной характеристики при уменьшении напряжения на якоре

1 точка: М=0; w02=177,4c-1

2 точка: Мн=6,36; c-1


Для построения механических характеристик задаемся масштабом

по угловой скорости c-1

по моменту

Механические характеристики построены на рис.1

1 – естественная;

2 – искусственная при ослаблении магнитного потока;

3 – искусственная при уменьшении напряжения на якоре.



Рис.1


Выводы:

При ослаблении магнитного потока угловая скорость по отношению к номинальной увеличивается, а при уменьшении напряжения на якоре уменьшается. Определяем значение момента и мощности при регулировании.
  1. Электромагнитный момент в номинальном режиме.


  1. Коэффициент потерь.


  1. Электромагнитный момент при ослаблении потока.


  1. Момент на валу двигателя при номинальной нагрузке и ослаблении магнитного потока.


  1. Мощность на валу при ослаблении магнитного потока

Рн.


Регулирование углов скорости происходит при постоянной мощности и переменном моменте. Аналогичным образом можно показать, что регулирование уменьшением напряжения на якоре происходит при постоянном моменте и переменной мощности.


Пример 2

Рассчитать мощность и выбрать электродвигатель для привода центробежного вентилятора. Для подключения электродвигателя к сети, рассчитать и выбрать сечение проводов. Сделать проверку проводов по потере напряжения. Для защиты двигателя от коротких замыканий выбрать автоматический выключатель и проверить сеть на условие защищаемости от токов к.з.


Данные для расчета:


Производительность вентилятора Q = 4м3/с;

Давление Н = 95Н/м2;

КПД вентилятора ηв = 0,58

КПД передачи ηп = 0,96

Коэффициент запаса К3 = 1,3

Длина проводов L = 50м

Условие среды В – Ia


способ прокладки проводов – в стальных трубах


Решение:

Расчетную мощность электродвигателя определяем по формуле

Ррасч. = = = 0,88 кВт

По (Приложение 1) выбираем асинхронный трехфазный электродвигатель с короткозамкнутым ротором серии 4А.

Условие выбора

Ррасч./Рн ≥ 0,75

Рн ≥ Ррасч.



Технические данные электродвигателя:


4А80А6У3, Рн = 1,1кВт, н = 1420об/мин, Uн = 380В,

Iн = 2,36А, н = 0,78, cosφн = 0,81, Iпуск/Iн = 5,

Мпуск/Мн = 2, Ммакс/Мн = 2,2, 6Д2 = 0,129кг·м2

Условие выбора по мощности:


0,88/1,1 = 0,8 > 0,75 выполняется

Определяем расчетный ток электродвигателя

Iрасч. = 2,11А

В соответствии с ПУЭ (с.565.6) для взрывоопасных зон классов В-I и В-Iа должны применяться провода и кабели с медными жилами.

По (Приложение 3) выбираем три провода марки ПРТ сечением 1,5мм2 с Iдл.доп = 17А для прокладки в стальных трубах.

Условие выбора

Iдл.доп = 17 > Iрасч = 2,11А, где

Iдл.доп – длительно допустимая токовая нагрузка на провод.

Для защиты электродвигателя от токов короткого замыкания по (Приложение 4) выбираем автоматический выключатель.


Условие выбора Iн.а. ≥ Iн

Iн.р. ≥ 1.25 Iн

Iмгн.сраб. ≥ Iпуск, где


Iн.а. – номинальный ток автомата, А,

Iн. – номинальный ток электродвигателя, А;

Iн.р. – номинальный ток расцепителя, А;

Iмгн.сраб. –значение тока мгновенного срабатывания (отсечки), А;

Iпуск. – пусковой двигателя, А.

Определяем номинальный ток двигателя:


Iн. = 2.64А

Определяем пусковой ток двигателя


Iпуск = (Iпуск/Iн) ·Iн = 5 ·2,64 = 13,2А

Технические данные автоматического выключателя серии АЕ – 2000

Iн.а. = 10А; Uн = 660В; Iн.р. = 4А;

Iмгн.сраб. = 12 · Iн.р. = 39,6А;

Проверка условий выбора

Iн.а. = 10 > Iн = 2,64

Iн.р. = 4 > 1,25·Iн = 3,3

Iмгн.сраб. = 39,6 > Iпуск = 13,2

Проверяем выбранное сечение проводов по условию защищаемости от коротких замыканий.

Для автоматов АЕ-2000 (комбинированный расцепитель с возможностью регулирования тока установки)

Iдл.доп. ≥ Iн.р./1.5

I7 > 4/1,5 = 2,66 условие выполняется


ПРИМЕЧАНИЕ:

Для автоматов типа А3100, АК63, А3700 с комбинированным расцепителем и невозможностью регулирования тока уставки условие проверки

Iдл.доп > Iн.р.

При наличии автомата только электромагнитного расцепителя

Iдл.доп. ≥ Iмгн.сраб./4,5

Для сетей, требующих защиты от токов короткого замыкания и перегрузки

а) автомата АЕ-2000 Iдл.доп. ≥ Iн.р.

б) автоматы А3100, АК63, А3700, Iдл.доп. ≥ Iн.р.

Внутрицеховые сети напряжением до 1000 В должны проверены по потере напряжения. При этом расчетная потеря напряжения сравнивается с допустимой, которая по ПУЗ принимается ∆Uдоп. = 5%

Определяем расчетную величину потери напряжения:


∆U% = (R · cos + x · sin), где

R – активное сопротивление участка сети, Ом;

R = Rо ·L; Rо = L( ·S) – активное удельное сопротивление, Ом/км;

γ – удельная проводимость:

для меди γ = 50 См · м/мм2;

для алюминия γ = 32 См · м/мм2

S – выбранное сечение провода,мм2

Rо = 50/50 · 1,5 = 0,66Ом/км, R = 0,66 · 0,05 = 0,033Ом

х – индуктивное сопротивление участка сети, Ом;

х = хо · L,

где хо – удельное индуктивное сопротивление, Ом/км.

для кабельных линий хо = 0,08 Ом/км;

для воздушных линий хо = 0,4 Ом/км.

для кабельных линий хо = 0,08 Ом/км;

для воздушных линий хо = 0,4 Ом/км;


х = 0,08 ·0,05 = 0,004Ом, sinφ = 0/58 соответствует cosφн = 0,81


∆U% = · (0,033 ·0,81 + 0,004 ·0,58) = 0,028%

∆U < Uдоп.


Пример 3

Рассчитать мощность и выбрать электродвигатель для привода центробежного насоса. Для подключения электродвигателя к сети выбрать кабель. Сделать проверку кабеля по потере напряжения. Для защиты двигателя выбрать предохранители и проверить сеть на условие защищаемости.


Данные для расчета:


Производительность насоса Q = 50м3/ч;

Высота напора Н = 60 м;

КПД насоса ηн = 0.72;

КПД передачи ηп = 0.95;

коэффициент запаса К3 = 1.2;

Плотность перекачиваемой

нефти (жидкости) γ =7448Н/м3;

длина кабеля L = 95м;

способ прокладки в воздухе

режим пуска двигателя легкий

условие среды В-I


ПРИМЕЧАНИЕ:


плотности жидкостей:

вода

азотная кислота

бензин

масло смазочное

серная кислота

соляная кислота

γ = 9800 Н/м3;

γ = 11700 Н/м3;

γ = 6860 Н/м3;

γ = 8820 Н/м3;

γ = 11760 Н/м3;

γ = 10290 Н/м3.


Решение:

Расчетную мощность двигателя определяем по формуле

, где

Q необходимо измерить в м3/с

= 10,88 кВт

По (Приложение I) выбираем асинхронный трехфазный электродвигатель с короткозамкнутым ротором серии 4А.

Тип двигателя 4А132МЧУЗ, Рн = 11 кВт; Uн = 380 В; пн=1460 об/мин; н=0,87; cos φн=0,87; Iпуск/Iн=7,5; Мпуск/Мн=2,2; Ммакс/Мн=3; ВД2=1,6 кг·м2.


Условие выбора по мощности


Ррасч./Рп = 10,88/11 = 0,98 > 0,75 выполняется


Определяем расчетный ток электродвигателя


Iрасч. = = = 21,86 А


Так как среда В-I, то необходимо применять кабель с медными жилами.


По (Приложение 3) выбираем кабель ВРГ трехжильный, сечением S = 2,5 мм2, Iдл. доп. = 25 А


Условие выбора

Iдл. доп = 25 > Iрасч = 21,86


Для защиты электродвигателя от токов короткого замыкания по (Приложение 5) выбираем три предохранителя


Условие выбора

Iн. пр. ≥ Iн.

Iвс ≥ Iпуск /α, где


α – коэффициент, зависящий от типа и материала плавкой вставки предохранителя и режима перезагрузки:

при легких условиях пуска α = 2,5;

при тяжелых условиях пуска α = 1,6-2


Определяем номинальный ток двигателя


Iн = = = 22,1А


Определяем пусковой ток двигателя


Iпуск = (Iпуск/ Iн)· Iн = 7,5·22,1 = 165,75 А


При легком режиме работы


Iпуск / α = 165,75 /2,5 = 66,3 А


Выбираем предохранитель ПН-100, U = 380 В, Iн.пр. = 100А > Iн.= 22,1, Iвс = 80А > Iпуск/ α = 66,3


Проверяем выбранное сечение кабеля по условию защищаемости от коротких замыканий.


Условие проверки


Iвс/Iдл.доп. ≤ Кз, где Кз – коэффициент, принимаемый равным:

К3 = 3 – для ответвлений к электродвигателям;

К3 = 1,5 – для магистральных и групповых линий питания силовых приемников;

К3 = 1 – для сетей электрического освещения


В данном случае К3 = 3, тогда 80/25 = 3,2 > 3, значит необходимое условие не выполняется, кабель при коротком замыкании перегреется. Поэтому следует выбрать предохранители ПН2-100 с Iвс = 60 А; Ток плавкой вставки немного больше значения Iпуск/ α и условие 60 / 25 = 2,4 < 3 выполняется.


Проверка кабеля по потере напряжения


·(R·cos φ + sin φ)


Ro = L/γ · S = 95/50 · 2,5 = 0,76 Ом/км;


R = Ro· L = 0,76·0,095 = 0,070 Ом


для кабельных линий хо = 0,08 Ом/км;


х = Хо · L = 0,08·0,095 = 0,0076 Ом


sinφ = 0,49 при cosφн = 0,87


· (0,07·0,87+0,076·0,49) = 0,62 %


ΔU = 0,62 % < ΔUдоп. = 5 %


Варианты заданий контрольной работы


В контрольной работе необходимо выполнить решение задач №1 и №2 и ответить на два вопроса.


Задача 1. (варианты 01-40)

Для двигателя постоянного тока с независимым возбуждением рассчитать и построить естественную механическую характеристику и искусственные характеристики при ослаблении магнитного потока и уменьшении напряжения на якоре при помощи тиристорного регулятора.

Сделать вывод об изменении величины угловой скорости.

Объясните как изменится угловая скорость двигателя, если включать последовательно с якорем добавочные резисторы; шунтировать якорь резистором.

Данные для решения задачи в соответствии с вариантом приведены в таблице 1. Указание к решению задачи – пример 1.

Таблица 1

Номер варианта
Технические данные двигателя
Данные для искусств. характеристик

п/п
тип двиг.
Рн,кВт
Uн,В
пн, об/м


уменьшение U
ослабление ф

01



0,34
220
1000
0,6
0,6
0,8

02



0,34
110
1060
0,6
0,65
0,78

03



0,34
340
1000
0,6
0,55
0,73

04
2ПН90УЗ
0,55
110
1500
0,675
0,48
0,75

05



0,55
220
1500
0,675
0,42
0,82

06



0,55
340
1500
0,675
0,54
0,76

07



1,3
110
3150
0,78
0,6
0,7

08



1,3
220
3150
0,78
0,8
0,8

























09



0,37
110
750
0,595
0,5
0,6

10



0,37
220
750
0,593
0,4
0,63

11



0,5
110
1000
0,66
0,45
0,68

12
2ПН100МУ4
0,5
220
1000
0,66
0,48
0,69

13



0,5
340
1060
0,66
0,52
0,72

14



0,75
110
1500
0,715
0,3
0,8

15



0,75
220
1500
0,715
0,35
0,75

16



0,75
340
1600
0,715
0,2
0,78

17



1,2
110
2120
0,765
0,33
0,75

18



1,2
220
2200
0,765
0,44
0,82

19



1,2
340
2200
0,765
0,52
0,72

20



2
110
3000
0,79
0,54
0,7

21



2
340
3000
0,79
0,3
0,6

























22



1,5
110
1500
0,715
0,6
0,7

23
2ПН112МУ4
1,5
220
1500
0,715
0,62
0,73

24



1,5
340
1500
0,715
0,54
0,8

25



2,5
110
2120
0,765
0,42
0,75

26
2ПН112МУ4
2,5
220
2200
0,765
0,54
0,65

27



2,5
340
2200
0,765
0,36
0,71

28



3,6
110
3150
0,79
0,4
0,7

29



3,6
220
3000
0,79
0,41
0,71

30



3,6
340
3000
0,79
0,33
0,73

























31



2,5
110
1000
0,73
0,4
0,7

32



2,5
220
1000
0,73
0,41
0,71

33



2,5
340
1000
0,73
0,42
0,72

34



4,0
110
1500
0,79
0,43
0,73

35
2ПН132МУ4
4,0
220
1500
0,79
0,44
0,74

36



4,0
340
1500
0,79
0,45
0,75

37



7,0
110
2200
0,83
0,46
0,76

38



7,0
220
2240
0,83
0,47
0,77

39



7,0
340
2240
0,83
0,48
0,78

40



10,5
340
3000
0,845
0,49
0,79