Головенкин А.Н. Электропривод центробежных механизмов

Подождите немного. Документ загружается.

σ2

= 3(I

)

2н

(f/f

). (7.48)

Потребление реактивной мощности преобразователем частоты оценивается

как

п.ч

= Р

с.э.ч

tgφ

п.ч

, (7.49)

где Р

с.э.ч

– активная мощность, потребляемая из сети при частотном способе

регулировании скорости;

tgφ

п.ч

– тангенс угла φ частотного преобразователя (определяется из

каталожных данных преобразователя частоты).

В реостатном, параметрическом и частотном способах регулирования

производительности коэффициент мощности определяется как

cosφ =

()

эcэс

эс

QР

каскадных схемах регулирования реактивная мощность

потребляется асинхронным двигателем и преобразовательными устройствами

роторной цепи, т. е. баланс реактивной мощности имеет вид

c.э.к

= Q

д.к

+ Q

пр.р

. (7.50)

В сравнении с рассмотренными способами регулирования реактивная

мощность двигателя Q

д.к

в каскадных схемах увеличена из-за наличия высших

гармонических в кривых тока двигателя.

вентильно-машинном каскаде вся реактивная мощность потребляется

двигателем и может быть найдена как

с.э.к

= Q

д.к

= Р

с.э

tgφ

д.к

, (7.51)

где Р

с.э

– активная мощность, потребляемая со стороны статора двигателя;

tgφ

д.к

– тангенс угла сдвига фаз напряжения и тока статора двигателя при

работе в вентильно-машинном каскаде.

Коэффициент мощности двигателя при работе в каскаде определяется по

формуле

cosφ

д.к

= cosφ

cos

, (7.52)

где cosφ

()

Дкэс

кэс

QР

- коэффициент мощности асинхронного двигателя при

отсутствии вентилей в роторной цепи;

– реактивная мощность, потребляемая асинхронным двигателем в

естественной схеме включения;

γ – угол коммутации;

cos













−

dдв

1 . (7.53)

Коэффициент мощности электромеханического вентильно-машинного

каскада

cosφ

в.м.к

= cosφ

д.к

асинхронно-вентильном каскаде реактивная мощность потребляется

как двигателем, так и трансформатором (инвертором в бестрансформаторной

схеме)

c.э.к

= Q

д.к

+ Q

тр

Реактивная мощность Q

д.к

, потребляемая двигателем, находится по

формулам (7.51) – (7.53).

Реактивная мощность, циркулирующая в цепи первичной обмотки

трансформатора или цепи инвертора, может быть определена из следующих

выражений:

тр

(

)

ТрТр

РS −

; (7.54)

тр

= m

2т

iт

; (7.55)

тр

= Р

рек

= Р

с.э.к.

– (∆Р

+ ∆Р

пр.р

+ ∆Р

мех

+ Р

пол

). (7.56)

В формулах (7.54) – (7.55)

2т

– фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора инвертора или

фазное напряжение сети в случае бестрансформаторной схемы;

iт

– коэффициент, зависящий от схемы соединения трансформатора

( для трехфазной нулевой k

iт

= 0,47; для трехфазной мостовой k

iт

= 0,815; для схем

с уравнительным реактором k

iт

= 0,41);

– число фаз вторичной обмотки трансформатора.

Коэффициент мощности асинхронно-вентильного каскада равен

cosφ

авк

()(

()

)

ТрДКТркэс

Тркэс

QQРР

РР

−+−

−

, (7.57)

где ν – коэффициент, учитывающий искажение формы кривых первичных токов

двигателя и трансформатора; обычно принимают ν = 0,995.

Анализ эффективности способов регулирования производительности, если

не задан конкретный график нагрузки, следует производить из сравнения

зависимостей энергетических показателей от производительности. Для этого

строятся зависимости энергетических показателей от частоты вращения двигателя

и зависимость Q = ƒ(ω).

8. Построение механических характеристик

и графиков переходных процессов

В графической части курсовой работы должны быть изображены Q-H

характеристики насоса, магистрали в требуемом диапазоне изменения

производительности.

Построение механических характеристик механизма в общем случае (при

наличии геодезического напора) следует производить по графическим

зависимостям. Использовать аппроксимированные зависимости следует только

для магистралей без геодезического напора. При построении механических

характеристик нагрузки необходимо помнить о наличии момента холостого хода.

Механическую характеристику механизма следует изображать вместе с

характеристиками электропривода для наименьшей и наибольшей скоростях.

Дополнительно, если это требуется, должны быть изображены механические

характеристики особых режимов при торможении, пуске.

На рисунках обязательно должны быть обозначены диапазоны изменения

скоростей, нагрузок, естественная характеристика двигателя. Все характеристики

должны быть обозначены и изображены в масштабе.

Расчет и построение графиков переходных процессов можно производить

на ЭВМ в пакете программ Sistem View. Допускается также производить

построение переходных процессов путем аппроксимации механических

характеристик прямыми линиями на заданных участках скоростей ∆ω

. При этом

время прохождения этих участков определяется как

∆t

= J

·∆ω

/(M

- M

xxi

), (8.1)

где М

, M

xxi

– средние момент двигателя и нагрузки холостого хода на участках

∆ω

При расчете пусковых режимов следует учесть, что пуск электроприводов

насосных агрегатов производится, как правило, вхолостую.

9. Выводы

В заключительной части курсовой работы следует показать и доказать

выполнение технических требований курсовой работы для каждого из

предлагаемых вариантов регулирования производительности. Для доказательства

выполнения технических требований используются численные расчеты

мощности, энергетических показателей и графики, приведенные в пояснительной

записке к курсовой работе. Сравнение, кроме энергетических показателей,

следует производить по установленной и габаритной мощности.

В заключительной части курсовой работы следует прокомментировать

поведение тех или иных энергетических показателей. Например, почему с

физической точки зрения потребление реактивной мощности двигателем в

каскадной схеме больше, чем при естественной схеме включения или как

объяснить, что при одинаковых потерях в роторной цепи габариты двигателя в

реостатной схеме включения меньше, чем при параметрическом регулировании

изменением питающего напряжения и т.д.

Учитывая достаточно большой набор критериев сравнения, выбор наиболее

эффективного варианта может оказаться неоднозначным и требовать

дополнительных условий. Желательно оговорить эти условия. Например, при

отсутствии конкретного графика нагрузки магистрали трудно однозначно

определить эффективность того или иного способа регулирования

производительности. В данном случае, основываясь на приведенных в курсовой

работе зависимостях энергетических показателей от производительности, следует

рассмотреть эффективность использования того или иного электропривода при

преимущественной работе на тех или иных скоростях. В другом случае при

рассмотрении эффективности следует предположить приоритет того или иного

показателя, например минимум потребления реактивной мощности над

потреблением активной и наоборот. Могут быть приведены и другие примеры.

Библиографический список

1. Ключев В.И. Электропривод и автоматизация общепромышленных

механизмов: Учебник для вузов/ Ключев В.И.Терехов В.М. – М.: Энергия, 1980. –

360 с.: ил.

2. Поляков В.В. Насосы и вентиляторы: Учебник для вузов/ В.В.Поляков, Л.С.

Скворцов – М.: Стройиздат, 1989. – 328 с.: ил.

3. Насосы АЭС: Справочное пособие/ П.Н. Пак, А.Я. Белоусов, А.И. Тимшин и

др.; под общей редакцией П.Н. Пака. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 328 с.: ил.

4. Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры: Учебник для

теплоэнергетических специальностей вузов/ В.М. Черкасский. – 2е изд., перераб.

и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 416 с.: ил.

5. Справочник по проектированию электропривода, силовых и осветительных

установок/ под ред. Я.Б.Большама, В.И.Круповича, М.Л.Самовера. – 2е изд.,

перераб. и доп. – М.: Энергия, 1974.

6. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник/ А.Э. Кравчик, М.М. Шлаф,

В.И. Афонин, Е.А. Соболевская. – М.: Энергоиздат, 1982. – 504 с.: ил.

7. Онищенко Г.Б. Асинхронный вентильный каскад/ Г.Б. Онищенко. – М.:

Энергия, 1967.

Приложение 1

Образец титульного листа расчётно–пояснительной записки

Министерство образования РФ

Вятский государственный университет

Факультет автоматики и вычислительной техники

Кафедра электропривода и автоматизации промышленных

установок и технологических комплексов

Расчётно-пояснительная записка

к курсовой работе по дисциплине

«Автоматизированный электропривод типовых производственных

механизмов и технологических комплексов»

Выполнил: студент гр.

/ /

Ф.И.О.

Проверил: / /

звание, степень Ф.И.О.

Киров 2004 г.

Приложение 2

Задания

на курсовую работу по дисциплине «Автоматизированный электропривод

типовых производственных механизмов и технологических комплексов»

Задание 1

Электропривод центробежного насоса

Схема подачи воды центробежным насосом в водонапорную башню

приведена на рис. 1.1; технические данные по вариантам сведены в

табл. 1.1.

1. Технические условия

1. На пути трубопровода поставлены два колена с углами поворота на φ

, φ

три вентиля и одна задвижка.

2. Регулирование производительности:

а) механическое;

б) электрическое с изменением параметров статорной или роторной цепи в

зависимости от варианта.

3. При электрическом регулировании использовать асинхронный

двигатель согласно варианту табл.1.1.

4. Сеть переменного тока напряжением 220, 380 В.

2. Содержание работы

2.1. Расчётная часть

2.1.1. Выбор насоса для двух вариантов регулирования

производительности.

2.1.2. Обоснование способов электрического регулирования

производительности и выбора принципиальной схемы

электропривода.

2.1.3. Расчет и выбор электродвигателя и элементов силовых

цепей.

2.1.4. Расчет механических характеристик двигателя,

соответствующих максимальной и минимальной

производительности насоса.

2.1.5. Расчет графиков переходных процессов М = f(t) и ω = f(t)

при пуске двигателей.

2.1.6. Определение расхода электроэнергии (активной и реактивной) и

КПД способа регулирования на единицу производительности в

заданном диапазоне для двух вариантов регулирования

производительности и сравнить их.

2.2. Графическая часть

2.2.1.

Схема подачи воды центробежным насосом.

2.2.2. Принципиальные схемы силовых частей сравниваемых

вариантов систем

электропривода.

2.2.3. Механические характеристики электроприводов.

2.2.4. Графики переходных процессов.

2.3. Выводы.

Таблица 1.1

№

п/

Варианты

Наименование величин

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1 Максимальная

производительность

насоса, м³/ч

50 75 100 125 150 175 200 225 250 300

2 Геометрическая высота

подъёма Н, м

200 180 160 140 120 100 80 60 40 20

3 Длина горизонтальной

части водопровода L, м

300 310 280 260 220 200 125 150 175 100

4 Диаметр трубы d, мм 100 125 130 160 200 210 270 320 370 400

5 Диапазон регулирования

производительности

Qмакс/Qмин

3 2,5 1,5 2,2 2,5 1,2 1,7 2 2,5 2,3

Углы поворота

водопровода, град

60 60 60 60 60 45 45 45 45 45

90 90 90 135 135 150 150 150 150 150

7 Высота подъёма

водопровода над

уровнем водоёма Н

, м

3 2 2 2 3 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5

8 Асинхронный двигатель

(ф.р.-с фазн. рот., к.з.-с

короткоз. рот.)

к.з. к.з. к.з. к.з. к.з. ф.р. ф.р. ф.р. ф.р. ф.р.

Двигатель

Насос

Водоём

Задвижка

Б А К

Вентили

Рис 2.1

Задание 2

Электропривод центробежного насоса

Графики режима работы насоса и производительности за время рабочего

цикла приведены в таблице 2.1. Технические данные по вариантам сведены в

табл. 2.2.

Таблица 2.1

Производитель-

ность

% от

МАКС

100

Время

регулировочного

цикла

% от t

20 34 25 38 30 Напор на выходе

насоса,

% от Н

макс В

100 70 100 38 87