《電動機的選擇》PPT課件

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1、8.2 電 機 的 發(fā) 熱 和 冷 卻 8.1 電 動 機 選 擇 的 基 本 內 容 8.3 電 機 的 工 作 制 8.4 電 機 的 允 許 輸 出 功 率 8.5 恒 定 負 載 電 動 機 額 定 功 率 的 選 擇 8.6 變 動 負 載 電 動 機 額 定 功 率 的 選 擇 電 機 與 拖 動 8.1 電 動 機 選 擇 的 基 本 內 容一 、 類 型 的 選 擇 1. 生 產 機 械 對 電 動 機 的 要 求 機 械 特 性 、 起 動 性 能 、 調 速 性 能 、 制 動 方 法 、 過 載 能 力 2. 經 濟 效 益二 、 功 率 的 選 擇 既 不 能 過 載

2、， 也 不 能 長 期 輕 載 。 類 比 法 、 統(tǒng) 計 法 、 實 驗 法 、 計 算 法 。第 8章 電 動 機 的 選 擇 三 、 電 壓 的 選 擇1. 三 相 異 步 電 動 機 的 額 定 電 壓 380 V、 3 000 V、 6 000 V、 10 000 V。2. 根 據 功 率 選 擇 電 壓 PN200 kW 時 ， 選 擇 UN = 380 V。 PN 200 kW 時 ， 選 擇 高 壓 電 機 。 一 般 大 中 型 電 動 機 選 擇 UN = 6 000 V。 3. 中 小 型 直 流 電 動 機 的 額 定 電 壓 110 V、 220 V、 160 V、

3、440 V。由 220 V 單 相 橋 式 整 流 器 供 電 由 380 V 三 相 全 控橋 式 整 流 器 供 電 三 相 同 步 電 動 機 額 定 電 壓 基 本 與 三 相 異 步 電 動 機 相 同 。 8.1 電 動 機 選 擇 的 基 本 內 容 四 、 轉 速 的 選 擇 五 、 外 形 結 構 的 選 擇 開 啟 式 、 防 護 式 、 封 閉 式 、 密 封 式 、 防 爆 式 。 8.1 電 動 機 選 擇 的 基 本 內 容 開 啟 式 電 動 機 (電 機 兩 側 和 端 蓋上 有 通 風 口 ， 散 熱 條 件 好 ， 但 易進 入 雜 質 和 異 物 。 )8

4、.1 電 動 機 選 擇 的 基 本 內 容 防 護 式 電 動 機 (僅 電 機 基 座 底 部有 通 風 口 ， 散 熱 條 件 好 較 差 ， 但較 易 進 入 雜 質 和 異 物 。 )Y系 列 （ IP23） 電 動 機 是 防 護 型 自 扇 冷 式 籠 型 三 相 異 步 電 動 機8.1 電 動 機 選 擇 的 基 本 內 容 更 多 的 圖 片 封 閉 式 電 動 機離 心 制 冷 機 用 封 閉 式 電 機 螺 桿 制 冷 機 用 封 閉 式 電 機8.1 電 動 機 選 擇 的 基 本 內 容 密 封 式 電 動 機 （ 無 通 風 口 ， 靠 基座 表 面 散 熱 ，

5、散 熱 條 件 差 ， 但 雜質 和 異 物 不 能 進 入 。 ) Y系 列 （ IP44） 電 動 機 是 全 封 閉 自 扇 冷 式 籠 型 三 相 異 步 電 動 機 8.1 電 動 機 選 擇 的 基 本 內 容 防 爆 式 電 動 機 （ 在 密 閉 式 的 基 礎上 制 成 隔 爆 式 ， 機 殼 強 度 高 。YB系 列 ） YB2-B35 8.1 電 動 機 選 擇 的 基 本 內 容 六 、 安 裝 型 式 的 選 擇 臥 式 、 立 式 。8.1 電 動 機 選 擇 的 基 本 內 容(1) B3， 臥 式 (2) B5， 臥 式 (3) B 35， 臥 式 (4) V1

6、， 立 式 （ 用 于地 下 罐 ） B3 型8.1 電 動 機 選 擇 的 基 本 內 容 B5 型8.1 電 動 機 選 擇 的 基 本 內 容 B35 型8.1 電 動 機 選 擇 的 基 本 內 容 立 式 電 動 機（ V1 型 ）8.1 電 動 機 選 擇 的 基 本 內 容 七 、 工 作 制 的 選 擇 有 九 種 工 作 制 。 如 連 續(xù) 工 作 制 、 短 時 工 作 制 、 斷 續(xù) 周 期 工 作 制 。 八 、 型 號 的 選 擇 Y 系 列 封 閉 式 籠 型 三 相 異 步 電 動 機 。 YR 系 列 繞 線 型 三 相 異 步 電 動 機 。 YD 系 列 三

7、 相 多 速 異 步 電 動 機 。 YB 系 列 防 爆 型 三 相 異 步 電 動 機 。 T 系 列 三 相 同 步 電 動 機 。 Z 系 列 直 流 電 動 機 。 8.1 電 動 機 選 擇 的 基 本 內 容 8.2 電 機 的 發(fā) 熱 和 冷 卻 電 機 的 溫 升 = 電 機 的 溫 度 周 圍 環(huán) 境 溫 度 當 發(fā) 熱 量 = 散 熱 量 時 ， = 穩(wěn) 定 值 。 電 機 的 熱 平 衡 方 程 式 C d A dt = Q dt Q 熱 量 （ 單 位 時 間 內 產 生 的 熱 量 ） 。 C 熱 容 量 （ 溫 度 每 升 高 1 K 所 需 的 熱 量 ） 。

8、A 散 熱 系 數 （ 為 1 K 時 ， 每 秒 所 散 出 的 熱 量 ） 。第 18章 電 動 機 的 選 擇 i 電 機 的 初 始 溫 升 。 s = Q / A 電 機 的 穩(wěn) 定 溫 升 。 = C / A 電 機 的 發(fā) 熱 和 冷 卻 時 間 常 數 。 d dtCA = QA = s ( i s ) e tO tsi O tis8.2 電 機 的 發(fā) 熱 和 冷 卻 8.3 電 機 的 工 作 制一 、 連 續(xù) 工 作 制 （ S1 工 作 制 ） O tP sPL 應 用 通 風 機 、 水 泵 、 紡 織 機 、 造 紙 機 等 。 第 8 章 電 動 機 的 選 擇

9、二 、 短 時 工 作 制 （ S2 工 作 制 ） 標 準 運 行 時 間 ： 15、 30、 60、 90 min。 O tP sMPL t W 應 用 水 閘 啟 閉 機 、 冶 金 用 的 電 動 機 、 起 重 機 中 的 電 動 機 。 8.3 電 機 的 工 作 制 大 連 理 工 大 學 電 氣 工 程 系 三 、 斷 續(xù) 周 期 工 作 制 （ S3 工 作 制 ）O tP PL t W tSsHL 負 載 持 續(xù) 率 FC = 100% tWtW tS 標 準 負 載 持 續(xù) 率 FC = 15% FC = 25% FC = 40% FC = 60% 周 期 ： tW tS

10、 10 min。 應 用 起 重 機 、 電 梯 、 軋 鋼 輔 助 機 械 中 的 電 動 機 。 8.3 電 機 的 工 作 制 四 、 包 括 起 動 的 斷 續(xù) 周 期 工 作 制 （ S4 工 作 制 ）五 、 包 括 電 制 動 的 斷 續(xù) 周 期 工 作 制 （ S5 工 作 制 ）六 、 連 續(xù) 周 期 工 作 制 （ S6 工 作 制 ）七 、 包 括 電 制 動 的 連 續(xù) 周 期 工 作 制 （ S7 工 作 制 ）八 、 包 括 變 速 變 負 載 的 連 續(xù) 周 期 工 作 制 （ S8 工 作 制 ）九 、 負 載 和 轉 速 非 周 期 變 化 工 作 制 （ S

11、9 工 作 制 ）8.3 電 機 的 工 作 制 實 際 環(huán) 境 溫 度滿 載 時 的 PFe / PCu8.4 電 機 的 允 許 輸 出 功 率一 、 額 定 功 率 的 確 定 表 10.4.1 電 機 的 絕 緣 等 級 絕 緣 等 級 允 許 最 高 溫 度 / A E B F H C105 120 130 155 180 180 二 、 工 作 制 的 影 響三 、 環(huán) 境 溫 度 的 影 響P2 = PN 1 (1 ) 40 N 第 8 章 電 動 機 的 選 擇 = PFPV 表 10.4.2 電 機 允 許 輸 出 的 功 率 實 際 環(huán) 境 溫 度 / 允 許 輸 出 功

12、率增 減 的 百 分 數 30 35 40 45 50 55 8% 5% 0 5% 12.5 % 20% 工 程 上 也 可 以 按 下 表 對 P2 估 算 。 四 、 海 拔 高 度 的 影 響 海 拔 高 度 越 高 ， 空 氣 越 稀 薄 ， 散 熱 越 困 難 ， 使 得 P2 PN 。 海 拔 1 000 m h 4 000 m h = 100 m， N 降 低 1% ， P2 降 低 0.5% 。 8.4 電 機 的 允 許 輸 出 功 率 8.5 恒 定 負 載 電 動 機 額 定 功 率 的 選 擇一 、 連 續(xù) 運 行 的 電 動 機(1) 選 擇 工 作 制 為 S1 的

13、 電 動 機 。(2) 求 出 電 動 機 的 負 載 功 率 PLPL = Pmmt Pm 生 產 機 械 的 輸 出 功 率 ； m 生 產 機 械 的 效 率 ； t 電 動 機 與 生 產 機 械 之 間 傳 動 機 構 的 效 率 。 (3) 選 擇 P N = PL 或 略 大 于 PL 的 電 動 機 。(4) 校 驗 起 動 能 力 。 第 8 章 電 動 機 的 選 擇 【 例 8.1】 有 一 臺 由 電 動 機 直 接 拖 動 的 離 心 水 泵 ， 流量 Q = 0.04 m3/s， 揚 程 h = 8 m， 效 率 m = 0.58，轉 速 n = 1 440 r/m

14、in 。 試 選 擇 電 動 機 的 額 定 功 率 。 解 ： (1) 該 電 機 屬 于 恒 定 負 載 連 續(xù) 運 行 工 作 方式 ， 故 選 擇 工 作 制 為 S1 的 電 動 機 。(2) 由 水 泵 設 計 手 冊 查 得Pm = Q h102 水 的 密 度 = 1 000 kg /m3。 Pm = kW = 3.14 kW 0.04 1 000 8 1028.5 恒 定 負 載 電 動 機 額 定 功 率 的 選 擇 對 于 直 接 傳 動 t = 1， 故 PL = Pmmt = kW = 5.41 kW 3.14 0.58 1 (3) 選 擇 PN PL 的 電 動 機

15、 。 例 如 選 擇 PN = 5.5 kW， nN = 1 440 r/min 的 Y 系 列 三 相 籠 型 異 步 電 動 機 。 (4) 起 動 能 力 校 驗 水 泵 為 通 風 機 負 載 特 性 類 的 生 產 機 械 ，起 動 能 力 不 會 有 問 題 。8.5 恒 定 負 載 電 動 機 額 定 功 率 的 選 擇 滿 載 時 的PFe / PCu 實 際 運 行 時 間標 準 運 行 時 間二 、 短 時 運 行 的 電 動 機1. 選 擇 工 作 制 為 S2 的 電 動 機(1) 選 擇 標 準 運 行 時 間 與 實 際 運 行 時 間 相 同 或 相 近 的 電

16、動 機 。(2) 求 出 電 動 機 的 負 載 功 率 PL 。(3) 將 PL 折 算 成 標 準 運 行 時 間 的 負 載 功 率 PLN 。PLPLN = 1tWNtW tWNtW( ) 8.5 恒 定 負 載 電 動 機 額 定 功 率 的 選 擇 當 tWtWN 時 ， 則 上 式 可 簡 化 為 (4) 選 擇 額 定 功 率 PN PLN 的 電 動 機 。(5) 校 驗 起 動 能 力 （ 對 三 相 籠 型 異 步 電 動 機 而 言 ） 。 PLN = PL tWtWN8.5 恒 定 負 載 電 動 機 額 定 功 率 的 選 擇 2. 選 擇 工 作 制 為 S3 的

17、 電 動 機(1) 將 S3 工 作 制 的 FCN 換 算 成 S2 工 作 制 的 tWN ， 其 對 應 關 系 為 FCN = 15% tWN = 30 min FCN = 25% tWN = 60 min FCN = 40% tWN = 90 min(2) 再 按 (1) 中 步 驟 進 行 計 算 。8.5 恒 定 負 載 電 動 機 額 定 功 率 的 選 擇 (3) 選 擇 PN PLN 的 電 動 機 。(4) 校 驗 起 動 能 力 。 如 果 tW (0.3 0.4) ， 此 時 可 以 直 接 由 過 載 能 力 和 起 動 能 力 選 擇 電 動 機 的 PN 。3.

18、 選 擇 工 作 制 為 S1 的 電 動 機 (1) 求 出 電 動 機 的 負 載 功 率 PL 。(2) 將 PL 折 算 成 S1 工 作 制 時 的 負 載 功 率 PLN 。滿 載 時 的PFe / PCu 短 時 運 行 時 間電 機 的 發(fā) 熱時 間 常 數PLN = PL 1 e 1 e tW tW8.5 恒 定 負 載 電 動 機 額 定 功 率 的 選 擇 校 驗 過 載 能 力 。 則 PLN PL ， （ 對 籠 型 異 步 電 動 機 而 言 ） 【 例 8.2】 某 生 產 機 械 為 短 時 運 行 ， 每 次 工 作 時 間 12 min， 停 機 時 間 足

19、 夠 長 ， 輸 出 功 率 Pm = 20 kW， 效 率 m = 0.833， 傳 動 機 構 效 率 t = 0.8， 采 用 S2 工 作 制 的 直 流 電 動機 拖 動 。 試 問 電 動 機 的 額 定 功 率 應 為 多 少 ？ 解 ： (1) 電 動 機 的 負 載 功 率 為(2) 選 擇 tW = 15 min 的 S2 工 作 制 電 動 機 ， 其 等 效 負 載 功 率 為 (3) 選 擇 電 動 機 的 額 定 功 率 P N 26.83 kW 。 PL = Pmmt = kW = 30 kW 20 0.833 0.8 PLN = PL tWtWN = 30 kW

20、 = 26.83 kW 1215 8.5 恒 定 負 載 電 動 機 額 定 功 率 的 選 擇 三 、 斷 續(xù) 周 期 運 行 的 電 動 機 (1) 選 擇 標 準 負 載 持 續(xù) 率 FCN 與 實 際 負 載 持 續(xù) 率 FC 相 同 或 相 近 的 S3 工 作 制 電 動 機 。(2) 求 出 電 動 機 的 負 載 功 率 PL 。(3) 將 PL 換 算 成 標 準 負 載 持 續(xù) 率 時 的 負 載 功 率 PLN 。 ( )PLPLN = FCN FC 1 FCN FC當 FCFCN 時 ， 則 PLN = PL FCFC N 8.5 恒 定 負 載 電 動 機 額 定 功

21、 率 的 選 擇 如 果 FC 10%， 可 按 短 時 運 行 選 擇 電 動 機 。 如 果 FC 70%， 可 按 連 續(xù) 運 行 選 擇 電 動 機 。8.5 恒 定 負 載 電 動 機 額 定 功 率 的 選 擇(4) 選 擇 PN PLN 的 電 動 機 。(5) 校 驗 起 動 能 力 （ 對 三 相 籠 型 異 步 電 動 機 而 言 ） 。 【 例 8.3】 有 一 斷 續(xù) 周 期 工 作 的 生 產 機 械 ， 運 行 時 間 tW = 90 s， 停 機 時 間 tS = 240 s， 需 要 轉 速 n = 700 r/min左右 的 三 相 繞 線 型 異 步 電 動

22、 機 拖 動 ， 電 動 機 的 負 載 轉 矩 TL = 275 Nm。 試 選 擇 電 動 機 的 額 定 功 率 。 解 ： (1) 電 動 機 的 實 際 負 載 持 續(xù) 率(2) 選 擇 FCN = 25% 的 S3 工 作 制 繞 線 型 異 步 電 動 機 。 (3) 電 動 機 的 負 載 功 率 FC = 100% tWtW tS = 100% = 27.27% 9090 240 PL = TL n 260 = 275 700 W = 20.15 kW 2 3.14 608,5 恒 定 負 載 電 動 機 額 定 功 率 的 選 擇 PLN = PL FCFCN= 20.15

23、 kW = 21 kW 0.27270.25換 算 到 標 準 負 載 持 續(xù) 率 時 的 負 載 功 率 (3) 選 擇 電 動 機 的 額 定 功 率 PN21 kW 。 8.5 恒 定 負 載 電 動 機 額 定 功 率 的 選 擇 8.6 變 動 負 載 電 動 機 額 定 功 率 的 選 擇一 、 周 期 性 變 動 負 載 的 電 動 機1. 求 出 各 段 時 間 電 動 機 的 負 載 功 率O tP PL1t 1 t2 t3 t4PL2 PL3 PL4 PL1 t1 PL2t2 t1 t2 PL =2. 求 出 平 均 負 載 功 率3. 預 選 電 動 機 的 PN PN

24、= ( 1.1 1.6 ) PL 第 8章 電 動 機 的 選 擇 4. 發(fā) 熱 校 驗 (1) 平 均 損 耗 法 電 動 機 的 平 均 功 率 損 耗 為 PalL1 t1 PalL2t2 t1 t2 PalL = PalL1 、 PalL2 每 段 時 間 的 功 率 損 耗 。 由 電 動 機 的 效 率 曲 線 = f (P2) 可 得PalLi = PLi PLii 電 動 機 的 額 定 功 率 損 耗 P alN = PNPNN 8.6 變 動 負 載 電 動 機 額 定 功 率 的 選 擇 如 果 PalLPalN ， 發(fā) 熱 校 驗 合 格 。 否 則 需 加 大 電 動

25、 機 的 PN ， 再 做 發(fā) 熱 校 驗 。 (2) 等 效 電 流 法 適 用 于 電 動 機 的 P0 和 電 阻 不 變 的 情 況 。 電 動 機 的 平 均 銅 損 耗 為 RIL1 t1 RIL2 t2 t1 t2 PCuL = 2 2 = RIL 2 IL 產 生 該 平 均 銅 損 耗 相 當 的 等 效 電 流 。 I L = IL1 t1 IL2 t2 t1 t2 2 2 8.6 變 動 負 載 電 動 機 額 定 功 率 的 選 擇 當 ILIN ， 發(fā) 熱 校 驗 合 格 。 否 則 需 加 大 電 動 機 的 PN ， 再 做 發(fā) 熱 校 驗 。(3) 等 效 轉

26、矩 法 適 用 于 電 動 機 的 P0 和 R 不 變 且 T I 的 情 況 。 與 等 效 電 流 對 應 的 等 效 轉 矩 電 動 機 的 額 定 銅 損 耗 為 PCuN = RIN 2TL = TL1 t1 TL2 t2 t1 t2 2 2 只 要 TLTN ， 發(fā) 熱 校 驗 合 格 。 8.6 變 動 負 載 電 動 機 額 定 功 率 的 選 擇 (4) 等 效 功 率 法 適 用 于 電 動 機 的 P0 和 R 不 變 ， T I ， 且 n 基 本 不 變 的 情 況 。 由 于 n 不 變 ， 有 P T ， 則 等 效 負 載 功 率 為 PL = PL1 t1

27、PL2 t2 t1 t2 2 2 只 要 PLPN ， 發(fā) 熱 校 驗 合 格 。 5. 校 驗 過 載 能 力 交 流 電 動 機 ： TLmaxTM = MTTN 直 流 電 動 機 ： I Lmax Iamax = (1.5 2) IaN 6. 校 驗 起 動 能 力 滿 足 對 TST 和 IST 的 要 求 。 8.6 變 動 負 載 電 動 機 額 定 功 率 的 選 擇 8.6 變 動 負 載 電 動 機 額 定 功 率 的 選 擇 【 例 8.6.1】 某 生 產 機 械 擬 用 一 臺 轉 速 為 1 000 r/min 左 右 的 籠 型 三 相 異 步 電 動 機 拖 動

28、 。 負 載 曲 線 如 圖 所示 。 其 中 PL1 = 18 kW， t1 = 40 s， PL2 = 24 kW， t2 = 80 s， PL3 = 14 kW， t3 = 60 s， PL4 = 16 kW， t4 = 70 s。 起 動 時的 負 載 轉 矩 TLst = 300 Nm， 采 用 直 接 起 動 ， 起 動 電 流 的影 響 可 不 考 慮 。 試 選 擇 電 動 機 的 額 定 功 率 。 解 ： (1) 平 均 負 載 功 率 O tP PL1t1 t2 t3 t4PL2 PL3 PL4 PL1 t1 PL2t2 PL3t3 PL4t4 t1 t2 t3 t4 P

29、L = 18 40 24 80 14 60 16 70 40 80 60 70 = kW = 18.4 kW 8.6 變 動 負 載 電 動 機 額 定 功 率 的 選 擇(2) 預 選 Y200L2 6 型 三 相 異 步 電 動 機 ， 該 電 動 機 的 PN = 22 kW， nN = 970 r/min， ST = 1.8， MT = 2.0。(3) 進 行 發(fā) 熱 校 驗 （ 用 等 效 功 率 法 ）PL = PL1 t1 PL2 t2 PL3t3 PL4t4 t1 t2 t3 t4 2 2 2 2= 18 40 24 80 14 60 16 7040 80 60 702 2 2

30、 2 kW = 18.84 kW 由 于 P L PN， 發(fā) 熱 校 驗 合 格 。 8.6 變 動 負 載 電 動 機 額 定 功 率 的 選 擇(4) 校 驗 過 載 能 力 由 于 n 基 本 不 變 ， P T， 因 此 直 接 用 PM 校 驗 。 因 為 PM = MTPN = 2 22 kW = 44 kW PLmax = 24 kW所 以 PM PLmax ， 過 載 能 力 合 格 。(5) 校 驗 起 動 能 力TN = 260 PNn N = Nm = 216.7 Nm 60 2 3.14 22 103 970 8.6 變 動 負 載 電 動 機 額 定 功 率 的 選

31、擇 TST = ST TN = 1.8 216.7 Nm = 390 Nm 因 為 要 求 TST (1.1 1.2) TLST = (1.1 1.2) 300 Nm = 330 360 Nm 所 以 起 動 能 力 校 驗 合 格 。 二 、 需 考 慮 起 動 、 制 動 和 停 機 過 程 時 發(fā) 熱 公 式 的 修 正 O tP n PL2PL1t 1 t2 t3 t4PL3 PL1n考 慮 起 動 、 制 動 、停 機 的 負 載 曲 線 PalL1 t1 PalL2t2 PalL3t3 t1 t2 t2 t4PalL =IL = IL1 t1 IL2 t2 IL3 t3 t1 t2

32、 t2 t42 2 2TL = TL1 t1 TL2 t2 TL3 t3 t1 t2 t2 t42 2 2PL = PL1 t1 PL2 t2 PL3 t3 t1 t2 t2 t42 2 2 修 正 系 數 交 流 電 動 機 ： = 0.5， = 0.25 直 流 電 動 機 ： = 0.75， = 0.5 8.6 變 動 負 載 電 動 機 額 定 功 率 的 選 擇 運 行起 動 制 動 停 機 大 連 理 工 大 學 電 氣 工 程 系 8.6 變 動 負 載 電 動 機 額 定 功 率 的 選 擇 【 例 8.6.2】 一 生 產 機 械擬 采 用 他 勵 直 流 電 動 機 拖 動

33、 。用 轉 矩 表 示 的 負 載 曲 線 如 圖 所 示 。圖 中 TL1 = 60 Nm， t1 = 5 s， TL2= 40 Nm， t2 = 40 s， TL3 = 30Nm， t3 = 2 s， t4 = 10 s。 現 初 步選 擇 電 動 機 的 PN = 7.5 kW， nN = 1 500 r/min 。 試 對 該 電 動 機 進行 發(fā) 熱 校 驗 。 解 ： (1) 求 出 等 效 轉 矩 O tT TL1t 1 t2 t3 t4TL2 TL3起 動 運 行 停 機 制 動TL = TL1 t1 TL2 t2 TL3 t3 t1 t2 t2 t42 2 2 大 連 理 工 大 學 電 氣 工 程 系 8.6 變 動 負 載 電 動 機 額 定 功 率 的 選 擇 = 40.84 kW(2) 求 出 額 定 轉 矩 = 47.77 Nm(3) 由 于 T L TN， 發(fā) 熱 校 驗 合 格 。 TN = 60 2 PN nN = Nm 60 2 3.14 7.5 103 1 500 kW = 60 5 40 40 30 20.75 5 40 0.75 2 0.5 102 2 2