Бобожанов М.К. Методические указания, рабочая программа и задания к контрольным работам по курсу Электротехнологические промышленные установки

Подождите немного. Документ загружается.

3. Для принятого средневзвешенного коэффициента мощности в

период расплавления (обычно в пределах Cosφ = 0,70 ÷ 0,80)

определяется полная мощность печного трансформатора:

тр

=Р

макс

/Cosφ = 29895,832/0,75 = 39861,1 кВА = 39,861 мВА

4. По расчетной полной мощности выбираем мощность электропечного

трансформатора по (2) табл. 44.18 и выписываем необходимые

параметры

тн

= 45,0 мВА

= 502 - 164 В

% = 5%

5. Определяем.предварительно максимальное вторичное напряжение

трансформатора

ВВ

трн

трмакс

максф

7109,709

502



соответственно вторичный ток

кВ

трмакс

27,73

71073,1

1090







6. Задаваясь напряжением короткого замыкания U

, определяем

предварительное расчетное значение индуктивного сопротивления

электропечного трансформатора:

мОм

кф

28,0

7,12675

3550

27,7310073,1

5710

1003















Индуктивность трансформатора:

= X

/314 = 0,28/314 = 0,00089 = 0,89 мкГн

7. Согласно вторичного тока трансформатора производим выбор

проводникового материала прямолинейного участка и для

изогнутого участка по (1) табл. 2.4 выбираем в форме труб с

вт

=3,5см или по (2) табл. 9.9, участки рассчитываем по рис. 2.21 (1)

= 50 см.

8. Определяем индуктивность короткой сети по отдельным ее

участкам с учётом формы и размеров поперечного сечения

проводников, взаимного их расположения, а также соотношения

значений и фаз протекающих в них токов:

а) Собственная индуктивность проводника по дуге окружности

П3

= 2·10

-9

{R [(ln8·R-2) Θ + 4Sin0,5 Θ – 4J] - l·lng}

провод при r

вт

= 3,5/5,0 = 0,7 где R - радиус дуги, по которой изогнута

ось проводника, см.

Θ - центральный угол, соответствующий длине проводника, рад;

J - коэффициент, значения которого для различных углов приведены

в табл. 2.4. (1).

При этом С = 0,873 по табл. 2.5 (1).

R = 180 см

Θ = 210 рад Θ = π = 3,14

J = 0,899

g = d · r

= 0,873 · 5,0 = 4,365 см.

П3

= 2·10

-9

{180 [(ln8·180-2) 3,14 + 4Sin0,5·210 – 4·0,899] -3,14·180·ln4,36}

=2,995·10

-6

Гн

б) Определяем индуктивное сопротивление;

из

= 0,314 · L

П3

= 0,314 · 2,935 · 10

-6

= 0,921 мОм.

9. Определить собственную индуктивность прямолинейного

проводника

ПР

= 2·l(ln2l/g - 1)·10

-9

=2·180(ln2·180/0,873 - 1) ·10

-9

= 1.807 ·10

-6

мкГн

Где l - длина проводника, см;

g - среднее геометрическое расстояние (с.г.р.) площади поперечного

сечения проводника от самой себя, см;

Определяем индуктивное сопротивление прямого участка.

пp

= 0,314 L

ПР

= 0,314 • 1,807 • 10

-6

= 0,567 мОм

10.Производим выбор диаметра электрода согласно расчетным токам

электропечного трансформатора по (5) табл. 44-14

= 65 см, l

= 725 см, d

= 175 см.

где d

- диаметр электрода, см,

- средняя длина от нижнего конца электрода до середины

корпуса электродержателя, см.

- диаметр распада электрода, см;

с.г.у. - среднегеометрические расстояния.

а) Определяем фактическое уменьшение диаметра электрода в

результате «обсасывания»

’

= 0,9 · d

= 0,9 · 65 = 58,5 см.

б) определяем с.г.р. площади поперечного сечения электрода от

самой себя.

= 0,779 · d

/2 = 0,779 · 58,5/2 = 22,78 см.

в) Определяем собственную индуктивность электрода по табл.2.6 (6)

F = 6,36

/l = 22,78/725 = 0,0314

Определяем собственную индуктивность электрода

= F · l = 6,36 • 725 • 10

-3

= 4,61 мкГн

г) Определяем взаимную индуктивность любой пары электродов.

’

=0,866·d

=0,855·175=151,55 см

Определяем соотношение q

/l и по табл. 2.6 (6) значения взаимной

индуктивности

= М

= - 0,5Fl = - 0,5 · 2,902 · 725 · 10

= 1,05 мкГн

Суммарная индуктивность электрода

= h

+ (M

) = 4,61 - 2 • 1,05 = 2,51 мкГн

11.Определяем индуктивность печного контура

пконт

= h

+ h

ПР

+ h

= 0,89+1,807+2,935+2,51=8,142 мкГн

а) Индуктивное сопротивление короткого замыкания

кз

= L

пконт

·0,314 = 0,314·8,142=2,556 мОм

б) Определяем индуктивное сопротивление печного контура в

эксплуатационном режиме с Сosφ

=0,75 при этом К

=1,24 (6) стр.212

=К

кз

=1,24·2,556=3,196 мОм

12.Необходимо напряжение электропечного трансформатора для

обеспечения требуемого режима работы печи в период

расплавления.

а)

Sin

этрн

660

659,0

196,31090













где

659,075,011



ээ

СosSin



соответственно определяем вторичный рабочий ток

кА

трн

8,78

66073,1

90000











б) Полученные расчетным путем ток и напряжение отличаются не

более 10% от предварительного, поэтому принятая ранее индуктивность

трансформатора необходимо уточнить:

определяем для этой цели индуктивное сопротивление

трансформатора

мОм

Kф

242,0

8,7810073,1

5660

1003















= Х

отличается менее чем 10%

собственно индуктивность трансформатора

= X

/0,3I4 = 0,242/0,314 = 0,77 мкГн;

в) определяем индуктивное сопротивление короткого замыкания печной

установки:

= Х

/Cosφ

= 3,196/0,75= 4,261 мОм;

собственно ток короткого замыкания установки:

2ф

=660/4,261=154,89 кА

Таблица №3

Задания для расчета сталеплавильных печей

по курсу «Электротехнологические установки»

Наименование данных

Задания

51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65

Емкость печи G, т 190 6 175 10 200 15 160 25 150 180 100 75 120 8 130

Длительность периода τ

р,т

, час 4,6 2,5 3,3 2,7 5,0 3,1 4,4 3,4 4,2 4,6 3,6 3,0 3,6 2,7 3,4

Норма расхода электроэнергии ω,

кВт · ч/т

490 200 460 210 500 215 450 230 430 470 400 260 370 220 380

Коэффициент мощности в

эксплуатационном режиме Cosφ

0,87 0,7 0,84 0,71 0,9 0,75 0,78 0,77 0,8 0,83 0,9 0,85 0,77 0,72 0,76

Продолжение таблицы

Наименование данных

Задания

66 67 68 69 70 71 72 73 74 75

Емкость печи G, т 14 145 17 155 18 165 22 170 26 80

Длительность периода τ

р,т

, час 3,7 3,6 2,5 4,0 3,2 3,8 2,4 3,8 2,9 3,2

Норма расхода электроэнергии ω,

кВт · ч/т

235 390 240 405 250 415 260 425 270 280

Коэффициент мощности в

эксплуатационном режиме Cosφ

0,76 0,74 0,8 0,86 0,82 0,84 0,85 0,89 0,87 0,77

Контрольная работа № 4

РАСЧЕТ МАГНИТОПРОВОДА И ОБМОТОК

СВАРОЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Определение основных электрических величин

Исходные данные:

= 30 кВА

КПД = 70 %

2Н

= 400 А

= 220 В

2Х

= 60 В

2Р

= 30 В

Определить:

1. Сечение сердечника;

2. Сечение первичной, вторичной обмотки и выбрать стандартное.

3. Массу сердечника и обмоток, проверить на динамическую

устойчивость к токам короткого замыкания.

4. Рассчитать I

хх

и коэффициент мощности.

Решение:

1. Определение сечения сердечника:

Магнитопровод состоит из холоднокатаной электротехнической

стали Э 330 толщиной 0,35 мм:

Выбираем нормализованный диаметр d

=10 см (5) т.8, сечение

стержней (П

) сердечников выбираем прямоугольное:

=0,25К

кр

·К

·π·d

=0,25·0,85·3,14·10

=66,725 м

где К

кр

· К

= К

- коэффициент заполнения сталью;

кр

- коэффициент заполнения площади круга;

- коэффициент заполнения.

из табл. T-I4-2 литер. (3) К

кр

= 0,915,

табл.14-5(3) К

=0,93

= 0,915 • 0,93 = 0,85

2. Электродвижущая сила одного витка

вит

= U

-4,44·f·B

·П

·10

-4

(В),

= 4,44 · 50 · 1,4 · 66,725 · 10

-4

= 0,31В

где f - промышленная частота, Гц;

- индукция в стержнях;

- активное сечение стержня, см

Из Т.14-4 (3) В

= 1,4 Тл f =50 Гц.

3. Число витков обмотки на фазу

СC

ПBf







44,4



или



U 

, В

709

31,0

220





К количеству первичной обмотки всегда прибавляется 2 ÷ 3 %, т.к. в

сетях напряжение непостоянно, т.е.

= 709 + 21 = 730 витков.

4. Средняя плотность тока в обмотках для медного провода

(предварительно)

746,0

UР

Км

BК





, А/мм

или по табл. 14-21 (3) плотность тока в обмотках с потерями короткого

замыкания ∆м = 2,4 А/мм

Определяем число витков вторичной обмотки т.к.





3,7

220



то

100

3,7

730





витков

5. Определяем диаметры обмоточных проводов

мId

 13,1

, мм

8,54



, А

632,54,28,5413,1 

, мм

где I

- ток первичной обмотки, А;

- ток вторичной обмотки, А;

- коэффициент трансформации.

6. Сечение стандартного обмоточного провода

5,232,2232,57854,07854,0





 d

FП



мм

58,144,240013,113,1

 мId

мм

16758,147854,07854,0

2122

 ddПFП

ВВ

мм

сравниваем со стандартным и выбираем

2 стандарт

= 169,5 мм

7. Выбираем марку обмоточного провода

по табл. 12-5 (3) провод марки ПДС прямоугольный для первичной

обмотки а = 4 мм

b = 5,5 мм,

провод вторичной обмотки типа ПСДК прямоугольный трехслойный

(плашмя) а = 5,5 мм

b = 12,5 мм

8. Массы металла обмоток.

= 28 · с · D

· ω · П

· 10

-5

кг

= 28 · 114 · 300 · 730 · 23,5 · 10

-5

= 16,427 кг

= 28 · 114 · 200 · 100 · 169,5 · 10

-5

= 10,8 кг

где с - число активных стержней

9. Потери мощности

Рэм = 2,4 ·∆м · G

(Вт) Р

эм1

= 2,4 · 2,4

· 16,427 = 0,227 кВт

эм2

= 2,4 · 2,4

· 10,82 = 0,149 кВт

10. Определяем ток короткого замыкания (в данном расчете

принимаем U

= 3%, а должно быть в расчетах, не более ±5%)

3,43

100

400

%100



мгновенное максимальное значение тока к.з.

KMK















141,1



, А

30543,43

3,0

314,3

141,1

















 ei

11. Радиальная механическая сила

 

56710

95,020010030544,6

4,6













Kli

PbMK



где l

- средняя длина обмоточного витка;

l - высота обмотки.

12. Сечение пакета

= 0,35 см

Активное сечение стержня

= К

· Σ П

= 0,93 · (114 · 0,35) = 37,1 см

Активное сечение ярма

= К

· П

= 1,00 · 37,1 = 37,1 см

где К

= 0,93

= 1,00 при прямоугольной форме ярма.

13. Индукция в стержне

Пf







44,4

, Тл

17,16

1,375044,4

103









Тл

индукция в ярме

СЯ

ВВ 

, Тл

17,17

1,37

17,16 

Тл

14. Масса стали в стержнях





CTCСCTC

lПcKG



, кг

77,221065,74001,3711400,1





кг

Масса стали в ярмах

10210)1(2





CTЯЯЯCTЯЯ

lПKПcсG



, кг

778,11252,43526,111065,71,37200,11065,71,37400)1114(2





где К

СТ

= 100 для прямоугольной формы стержня,

СТ

= 7,65 кг/см

15. Полная масса стали

СТ

= G

+ G

, кг

СТ

= 22,77+11,778=34,548 кг

16. Потери холостого хода для холоднокатаной стали

 активные

= К

(Р

· G

+ Р

· G

), Вт

= 1,25·(0,7 · 22,77 + 0,7 · 11,778) = 30,229 Вт

где К

= 1,25 при В

= 1,4 Тл,

= 0,7 Вт/кг, Р

= 0,7 Вт/кг

 реактивные

= К

· G

+ q

· G

), ВА

= 4,4(2,62

· 22,77

+ 2,62

·11,778)=398,2 ВА

где К

= 4,4 при В = 1,4 Тл

по (3) табл.7-6 q

= 2,62 ВА/см

17. Ток холостого хода

 Активная составляющая





, А или





, %

137,0

220

22,30



%1,0

3010

22,30







 Реактивная составляющая





, А или





, %

81,1

220

2,398



%35,1

3010

2,398







 Полный ток холостого хода

AIII

pxaxx

81,1294,381,1137,0

222



или

%323,132,11,0

222



poaoo

iii

18. Определение коэффициента мощности

Cosφ =

40,0

