2. Выбор электродвигателя

Рассчитываем электропривод насосной установки, предназначенной для перекачивания пульповой массы и расположенной в цехе отделения рудоподготовки ЗИФ-3.

На насосной станции установлены сетевые горизонтальные насосы марки Warman. Производительность насоса 1350м³/час, напор создаваемый насосом 42м.

Из двигателей переменного тока самое широкое применение имеют асинхронные двигатели как наиболее дешёвые, надёжные и простые в эксплуатации. Для привода насосных установок применяются асинхронные двигатели серий 4А и ДА 304.

Электродвигатель для привода выбирают по максимальной мощности насоса (кВт), определенной условиями работы насосного агрегата в системе насос-трубопровод.

Необходимая мощность электродвигателя для привода насоса Р, кВт определяется по следующей формуле:

(1)

где Р – необходимая мощность двигателя насоса, кВт; k_з – коэффициент запаса двигателя по мощности, учитывающий не точности расчёта (при Q>100 м³/ч , k_з=1,15); k_p – коэффициент, учитывающий мощность двигателей в регулируемых приводах, (для нерегулируемого привода К_p=1); Q – объемная подача или производительность данного насоса, м³/час (Q=1350 м³/час); Н – напор, создаваемый данным насосом, м (Н=42 м); g – ускорение свободного падения, м/с ( g=9,81 м/с²);  – общий КПД насоса , =86%;  – плотность пульпы (1,3 т/м³).

С учетом вышеизложенных требований принимаем для привода насосов асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором типа 4А355S2У3 [2].

Данные двигателя приведены в таблице 2.1

Таблица 2.1 – Технические данные электродвигателя

Параметр	Ед. измерения	Значение
1	2	3
Мощность		250
Частота вращения		1500
Номинальный ток статора		410
Номинальный КПД		94,5
Коэффициент мощности		0,92
Номинальное скольжения	S. %	1,7
Отношение начального пускового тока к номинальному		7
Отношение начального пускового момента к номинальному		1,0
Отношение минимального момента к номинальному		0,9
Отношение максимального момента к номинальному		1,9
Сопротивление обмоток статора		0,013 0,041
Реактивное сопротивление при КЗ		0,13
Приведенное сопротивление обмоток статора		0,011 0,13
Число полюсов машины		2

3. Построение механических характеристик двигателя и насоса

Механическую характеристику асинхронного двигателя Мд=f() построю на основании расчета его вращающих моментов, задаваясь следующими значениями скольжения: 0; 0,01; 0,015; S_ном; 0,025; 0,04; 0,06; S_K; 0,l; 0,2; 0,3; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0.

Определяю номинальную частоту вращения , об/мин по формуле:

, (2)

где n_о – синхронная частота вращения; – номинальное скольжение.

Определяю номинальную угловую скорость , с^-1 по формуле:

, (3)

Определяю номинальный вращающий момент двигателя , кН∙м по формуле:

, (4)

где Р_ном – номинальная мощность двигателя, кВт; – номинальная угловая скорость, с^-1.

Определяю максимальный момент электродвигателя М_max, кН∙м по формуле:

, (5)

где – кратность максимального момента; – номинальный вращающий момент двигателя, кН∙м.

Критическое скольжение нахожу по формуле:

, (6)

где – номинальное скольжение.

Коэффициент учитывающий соотношение активных сопротивлений статорной и роторной обмоток асинхронной машины а нахожу по формуле:

, (7)

где R₁ – приведенное активное сопротивление цепи статора, Ом; Х_к –реактивное сопротивление при коротком замыкании, Ом;

Величины моментов электродвигателя для заданных значений скольжения определяю по полной формуле Клосса:

(8)

где М – текущее значение момента двигателя, кН∙м; М_max – максимальный (критический) момент двигателя, кН^.м; S – текущее значение скольжения;

S_кр – критическое скольжение, соответствующее максимальному моменту.

Зададимся значением скольжения равным S_н и найдем момент М для построения механической характеристики двигателя =f(М):

, кН∙м.

Определяю при скорости _ном момент статического сопротивления , кН∙м по формуле:

, кН∙м, (9)

где – необходимая мощность двигателя насоса, кВт; – номинальная угловая скорость, с^-1.

Определяю момент трогания механизма М_тр, кН∙м по формуле:

, кН∙м, (11)

где _тр=0,3 для центробежных насосов.

Момент сопротивления возрастает пропорционально второй степени частоты вращения, мощность - третьей степени вращения. Такую механическую характеристику имеют центробежные насосы, центробежные вентиляторы и воздуходувки, поршневые механизмы, работающие на открытую сеть.

Определяю приведенный момент вращения рабочей машины к валу двигателя М_с, кВт подставляя значения  из таблицы 2.2 в формулу:

. (12)

Вычисления моментов сведены в таблицу 2.2

Таблица 2.2 – Расчет моментов двигателя и приведенных моментов вращения рабочей машины

S	,	Мд, кН∙м	Мс, кН∙м
0	157,00	0,0	1,732
0,01	155,43	0,878	1,701
0,015	154,65	1,282	1,685
0,017	154,33	1,434	1,679
0,025	153,08	1,975	1,655
0,04	150,72	2,672	1,609
0,06	147,58	3,046	1,550
0,069	146,17	3,076	1,523
0,1	141,30	2,877	1,435
0,2	125,60	1,902	1,169
0,3	109,90	1,349	0,934
0,4	94,20	1,035	0,731
0,6	62,80	0,702	0,418
0,8	31,40	0,530	0,230
1,0	0,00	0,425	0,168

По результатам расчетов сведенных в таблицу 2.1 строю механическую характеристику насоса М_с=f() поверх механической характеристики асинхронного двигателя рисунок 2.1

Рисунок 2.1 – Механическая характеристика насоса и асинхронного двигателя

Из полученных характеристик видно, что характеристика насоса находится в рабочей зоне двигателя, следовательно, двигатель выбран верно, и удовлетворяет всем условиям. Пусковой момент двигателя больше пускового момента насоса, номинальные моменты двигателя и насоса примерно равны.