Расчет характеристик электропривода насоса Д5000-32-2 для 2-х способов регулирования производительности (стр. 2 из 3)
- плотность перекачиваемой среды в кг/м3;Получим:
кВт.Двигатель выбираем исходя из условия:
Выберем двигатель серии АК с фазным ротором:
Тип двигателя – АК12-42-10 УХЛ4
Синхронная частота вращения – nН=600 об/мин.
Номинальная мощность – РН=200 кВт.
Напряжение статора – U1л=6000 В.
Напряжение ротора – Е2к=500 В.
Ток ротора – I2=270 А.
Номинальный КПД – hH=91,0 %.
Номинальное скольжение 2.5%
Номинальный cosφ – cosφн =0.79
Отношение максимального момента к номинальному – ММАХ/ ММIN=2.4.
Электродвигатели переменного тока с фазным ротором серии АК предназначены для привода механизмов:
– требующих регулирования частоты вращения (ленточных конвейеров и др.);
– не требующих регулирования частоты вращения, но с тяжелыми условиями пуска (вентиляторов, цементных и угольных мельниц и др.)
Двигатели предназначены для работы от сети переменного тока частотой 50 Гц, напряжением 6000 В. Номинальный режим работы — продолжительный (S1). Пуск двигателей серии АК осуществляется как вручную с помощью пускового реостата, так и автоматически с помощью магнитной станции. Пусковой реостат или магнитная станция по требованию заказчика могут поставляться комплектно с электродвигателем.
Двигатели допускают два пуска подряд из холодного состояния и один пуск из горячего состояния. Конструктивное исполнение двигателей по способу монтажа - горизонтальное, без фундаментной плиты, с двумя щитовыми подшипниками, с одним свободным концом вала для соединения с рабочим механизмом при помощи полумуфты. Двигатели выполняются защищенными. Предназначены для работы с самовентиляцией в закрытых помещениях с нормальной окружающей средой. Изоляционные материалы обмотки статора класса нагревостойкости не ниже «В».
Обмотка статора имеет шесть выводных концов, закрепленных на четырех изоляторах в коробке выводов. Схема соединения фаз — звезда.
Коробка выводов статора располагается с правой стороны, если смотреть на свободный конец вала (левое расположение указывается в заказе). Двигатели допускают правое и левое направления вращения. Изменение направления вращения осуществляется только из состояния покоя.
Структура условного обозначения:
АК — ХХ -ХХХ-Х-ХХХХ4
АК — асинхронный двигатель с фазным ротором
ХХ — габарит электродвигателя
ХХХ — полная длина сердечника статора в см
Х — число полюсов
ХХХХ — климатическое исполнение
4 — категория размещения
Степень защиты IP01
Форма исполнения 1M1001
Способ охлаждения IC01
Режим работы S1
Двигатели могут изготавливаться на напряжение 3000В.
Регулирование скорости двигателя осуществляется с помощью асинхронно-вентильного каскада.
Исходя из мощности двигателя выбираем АВК:
Тип АВК – ЭКА4-630-380.
Напряжение питания инвертора – UПИТ=380 В.
Номинальная мощность преобразователя – РН=500 кВт.
Номинальный фазный ток ротора – I2=435 А.
Рабочее линейное напряжение ротора – U2, ЛИН=680 В.
Электроприводы по схеме асинхронного вентильного каскада ЭКА-4 предназначены для регулирования скорости асинхронных электродвигателей с фазным ротором мощностью до 5000 кВт с отдачей энергии скольжения в питающую сеть и могут быть использованы для изменения производительности насосных агрегатов и поддержания давления на их выходе, а также в ряде других производственных механизмах с тяжелыми условиями пуска и частичным диапазоном регулирования скорости (дробилки, цементные вращающиеся печи и др.).
Электроприводы включают в себя тиристорно-диодный агрегат со сглаживающим дросселем и согласующим трансформатором (при питании агрегата от высоковольтной сети), блоки пусковых резисторов, станцию управления пуском и остановом электродвигателя, а также шкаф управления переключением на резервный электродвигатель и шкаф управления пуском резервного электродвигателя на пусковых резисторах.
Предусмотрено местное управление электродвигателями со станции управления и дистанционное – с пульта управления.
Электроприводы выполнены с применением микроконтроллеров серии PIC, имеют связь с ЭВМ высшего уровня по каналу RS 485.
Имеется защита роторных цепей электродвигателя от перенапряжений при исчезновении напряжения питания с высокой стороны.
Электроприводы позволяют:
существенно экономить электроэнергию;
избежать частых пусков электродвигателя при изменении подачи в замкнутых по уровню системах регулирования водоснабжения;
уменьшить эксплуатационные и капитальные затраты по сравнению с высоковольтными частотно-регулируемыми электроприводами, поскольку установленная мощность электрооборудования определяется диапазоном регулирования скорости.
4. Расчет и построение механических характеристик
Как известно, мощность насоса определяется по формуле:
; (4.1)Разделив обе части этого равенства на скорость, получим выражения для момента в зависимости от скорости
; (4.2)Используя полученную формулу, построим механическую характеристику насоса. Для этого находим по графику Q, H, η, соответствующие точке пересечения характеристики магистрали и характеристики насоса для одной из скоростей.
кНм, 
с-1, а 
об/мин. 
кНм, 
с-1. 
кНм, 
с-1. 
кНм, 
с-1.Таким образом, статическая механическая характеристика насоса имеет вид, изображенный на рис.4.1.
Определим показатель степени k. Показатель степени kопределим по формуле:
(4.3)
Рис. 4.1 Статическая механическая характеристика насоса
Найдем из рис. 2.2 производительности и напоры, соответствующие двум разным скоростям, например
и 
. 
с-1; 
м; 
м3/ч; 
с-1; 
м; 
м3/ч;Подставляя полученные значения в формулу (4.3) получим:
.Таким образом, статическая механическая характеристика насоса принимает вид:
, где 
Нм.Номинальный момент двигателя:
Нм.Для построения семейства механических характеристик двигателя при регулировании скорости с помощью асинхронно-вентильного каскада будем использовать следующее выражение:
,Где
- скольжение холостого хода; 
- индуктивное сопротивление рассеяния фазы двигателя, приведенной к обмотке ротора;Принебрегая активным сопротивлением статора, т.е. полагая
, что допустимо для двигателей большой мощности получим: 
, (4.4)где
. Здесь 
- активное сопротивление ротора.Найдем сопротивление ротора по формуле:
Ом, где 
кВт.Найдем индуктивное сопротивление рассеяния фазы двигателя, приведенной к обмотке ротора
из формулы: