Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Разработка схем и расчет характеристик электропривода
Разработка функциональной схемы и схемы подключения
В основу метода преобразования частоты заложен следующий принцип. Как известно, частота промышленной сети 50 Гц. При такой частоте двигатель насоса, к примеру, имеющий 2 полюса, вращается со скоростью 3000 (50 Гц х 60 сек) оборотов в минуту и дает на выходе насосного агрегата номинальный напор и производительность (т.к. это его номинальные параметры, указанные в паспорте). Если при помощи преобразователя частоты (ПЧ), понизить частоту подаваемого на него переменного напряжения, то соответственно понизятся скорость вращения двигателя, а значит измениться напор и производительность насосного агрегата. Ранее подобное регулирование частоты можно было произвести только со сложными и дорогостоящими электромеханическими устройствами типа мотор-генератор. На сегодняшний день ПЧ - это малогабаритное устройство (значительно меньше, чем аналогичный по мощности асинхронный двигатель), на современной полупроводниковой базе, управляемое встроенным микропроцессорным устройством. Он может не только изменять частоту вращения двигателя, но и отслеживает его исправность. ПЧ легко сопрягается с любой системой управления технологическим процессом, его программирование просто и интуитивно понятно (конечно, в большой мере, в зависимости от производителя), обслуживание не представляет особой сложности.
Если момент вращения - квадратическая функция частоты вращения, то мощность на валу двигателя уменьшается в кубической зависимости при снижении частоты вращения. Другими словами, уменьшение частоты вращения ротора на 1 единицу снижает мощность двигателя на 1 , что влечет за собой соответствующее снижение расходов на электроэнергию. Именно это свойство используется в насосах, вентиляторах и турбокомпрессорах с асинхронными двигателями, которые питаются от статических преобразователей частоты.
При соединении ПЧ с расходомером, получается система, которая будет поддерживать расход с точностью до долей процента. Причем в этом случае исчезают нежелательные явления, связанные с прямым пуском двигателя насоса от сети, как при старт-стопном регулировании - отсутствуют броски напряжения, гидравлические удары, нет разрушения обмоток двигателя от рывков, пуск происходит плавно. Самое главное - двигатель затрачивает ровно столько энергии, сколько ему необходимо для обеспечения заданных показателей технологического процесса (давление воды и ее расход), а значит идет прямая экономия электроэнергии, по сравнению со старт-стопным (или любым другим рассмотренным выше) регулированием.
Необходимая информация о давлении в сети поступает в блок ПЧ от специального датчика (например, датчика давления) , установленного на трубопроводе после работающего насоса и сообщающего соответствующую информацию (о падении или увеличении давления в трубопроводе в ПЧ, после чего последний соответствующим образом изменяет частоту, подаваемую на двигатель и изменяя, таким образом, его рабочие характеристики.
В таком случае происходит экономия электроэнергии, воды, увеличивается ресурс оборудования.
В общем виде схема подключения преобразователя представлена на рис.3.1.
Рис.3.1- Схема подключения преобразователя
3.2. Разработка структурной схемы
Рис. 3.2- Структурная схема частотно-регулируемого привода
1 - кабель сети, 2 - сетевые предохранители, 3 - автоматический выключатель, 4 - сетевой дроссель, 5 - фильтр радиопомех, 6 - преобразователь частоты, 7 -тормозной резистор, 8 - синус (L-R-C) фильтр, 9 - тепловое реле, 10 - кабель двигателя, 11 - асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, 12 - заземление
3.3. Расчет и моделирование статических режимов работы
Исходные данные представлены на рис.3.1.
Рис.3.1 -Характеристика насоса К45/30; n=2900 об/мин.
Производительность и напор находятся по формуле (3.1).
, 
. (3.1)
Номинальные значения производительности 
и напора 
соответствуют значениям на характеристике насоса для номинальной скорости.
Рассчитаем характеристику насоса для различных скоростей по формулам 3.1. Результаты занесем в таблицу 3.1.
Далее рассчитаем характеристику магистрали по двум точкам. По заданию известно, что статический напор Нс = 4 м. Также известно, что при Q=45 м3/ч напор Н=32 м. Известно, что:
(3.2)
Определим 
. Из формулы (3.2) имеем:
,
Получим:
.
Тогда зависимость 
для магистрали выражается формулой:
(3.3)
Используя формулу (3.3) рассчитаем несколько точек магистрали. Результаты занесем в табл.3.2.
Таблица 3.1.
|
Точка |
1 |
2 |
3 |
|
|
|
Q,м3/ч |
20 |
35 |
55 |
|
Н, м |
34 |
34 |
29 |
|
|
|
Q,м3/ч |
14 |
24.5 |
38.5 |
|
Н, м |
17.15 |
16.66 |
14.21 |
|
|
|
Q,м3/ч |
16 |
28 |
44 |
|
Н, м |
22.4 |
21.76 |
18.56 |
|
|
|
Q,м3/ч |
18 |
31,5 |
49.5 |
|
Н, м |
28.35 |
27.54 |
23.49 |
Таблица 3.2.
|
Q,м3/ч |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
|
Н, м |
4 |
5.38 |
9.52 |
16.42 |
26.08 |
38.5 |
По точкам из таблиц 3.1 и 3.2 построим семейство характеристик насоса для скоростей от ωН до 0,7ωН и характеристику магистрали (рис.3.2).
Рис. 3.2 - Характеристики насоса для скоростей отличных от номинальной и характеристика магистрали.
Как известно, мощность насоса определяется по формуле:
; (3.4)
Разделив обе части этого равенства на скорость, получим выражения для момента в зависимости от скорости
; (3.5)
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
кНм,
с-1.
кНм,
с-1.
кНм,
с-1.
Таким образом, статическая механическая характеристика насоса имеет вид, изображенный на рис.3.3.
Определим показатель степени k. Показатель степени k определим по формуле (3.6):
(3.6)
Рис. 3.3 - Статическая механическая характеристика насоса
Найдем из рис. 3.3 производительности и напоры, соответствующие двум разным скоростям, например 
и 
.
с-1;
м;
м3/ч;
с-1;
м;
м3/ч;
Подставляя полученные значения в формулу (3.6.) получим:
.
Таким образом, статическая механическая характеристика насоса принимает вид:
,
где
Нм.
