diplom / zapiska

35

Окончание таблицы 3.3

36

3.3 Предварительный выбор двигателя по мощности

Производитель данных насосов рекомендует использовать в качестве привода насоса электродвигатели серии 5А, 5АИ, АИР и для насоса 1Д-315-71а

необходим электродвигатель мощностью порядка 90 кВт. Однако в качестве учебных целей и проверки достоверности данной информации, рассчитаем требуемую мощность электродвигателя.

Мощность электродвигателя для насоса определяется по формуле:

где

kз - коэффициент запаса, принимаемый 1,1-1,3 в зависимости от мощности электродвигателя. Примем kз = 1,2;

ƞнас - КПД насоса;

ƞп - КПД передачи. Т.к. у нас вал АД соединен жестко с валом насоса с помощью муфты, то ƞп = 1.

Подставим данные в (3.14) и рассчитаем требуемую расчетную мощность электродвигателя:

3.4 Выбор номинальной скорости и типоразмера двигателя. Построение характеристики Мдоп = f(ω), где ωмин≤ ω≤ ωмакс

Выбор электродвигателя будем осуществлять по условию:

37

В соответствии со стандартным рядом мощностей электродвигателей,

ближайшей мощностью к рассчитанной в пункте 3.3, является мощность 90 кВт,

что собственно и подтверждает расчеты производителя насосов. Учитывая, что данный насос рассчитан на номинальную частоту вращения 2900 об/мин

(таблица 3.1), из [3], выбираем электродвигатель 5АМ250М2, со степенью защиты IP54. Параметры электродвигателя 5АМ250М2 приведены в таблице3.4:

Таблица 3.4 – Параметры электродвигателя типа 5АМ250М2

Допустимый по условиям нагрева момент регулируемого самовентилируемого асинхронного электродвигателя рассчитывается, исходя из уравнения теплового равновесия для данной угловой скорости ω и может быть найден по следующей формуле, которую можно получить после ряда преобразований уравнения теплового равновесия:

где

μдоп − допустимый момент в относительных единицах;

39

I1 ном − номинальный фазный ток статора;

Pпер.ном. − переменные потери мощности 3-фазного АД, вычисляемые по формуле [4]:

kз,m − коэффициент, соответствующий максимальному к.п.д. АД;

Pст.ном. − номинальные потери в стали, которые можно принять равными:

Pмх.ном. − номинальные механические потери, которые можно принят равными:

Рассчитаем все необходимые потери. Подставим данные в (3.18) и

найдем номинальные потери АД:

При kз,т. = 0,9, подставив значения в (3.21) получим:

Подставив значение Pном в формулы (3.22) и (3.23) найдем потери в стали и номинальные механические потери:

P 0, 2 6256, 68 1251,34Вт,

ст.ном

Pмх.ном 0, 05 6256, 68 312,83Вт.

40

Подставив значения в (3.20) получим:

I ном 1571 0,93 41,54А.

Для того чтобы найти Pμ, сперва необходимо найти активное сопротивление статора R1, которое определим используя методику, приведенную в методическом пособии [4], с помощью следующих формул:

где Sном − номинальное скольжение;

Рпер.1ном − переменные номинальные потери мощности в обмотках

статора;

Рпер.2ном − переменные номинальные потери мощности в роторе;

М0 − момент холостого хода;

Мэ. ном. − электромагнитный номинальный момент.

Подставим полученные значения в (3.19) и найдем Pμ ном:

P ном 3 41,542 0, 0281 145, 47Вт.

Подставим полученные значения в (3.17) и определим коэффициенты:

a1 0,5 6256, 68 145, 47 0,863, 3456, 73

41

a2 (1 0,5) 6256, 68 0,905, 3456, 73

a3 1251,3456,3473 0,362.

В связи с тем, что определение коэффициентов в уравнении теплового равновесия связано с параметрами, которые не всегда точно известны, для непротиворечивых результатов решения уравнения относительно μ необходимо проверить условие для номинального режима при θ0 = +40ºС, т.е. при μ = 1 и α

= 1 необходимо, чтобы соблюдалось равенство:

из которого целесообразно найти:

при уже известных коэффициентах a1, a2 , a3 .

a4 0,863 0,905 0,362 1 0, 406.

Подставив полученные коэффициенты в формулу (3.13) получим выражение, для нахождения допустимого момента электродвигателя в диапазоне работы.

С помощью программы Microsoft Office Excel 2007 рассчитаем и построим график зависимости допустимого момента от угловой скорости в относительных единицах. Расчеты зависимости допустимого момента от угловой скорости и график представлены в таблице 3.5 и на рисунке 3.8

соответственно.

42

Таблица 3.5 – Расчет зависимости допустимого момента от угловой

скорости в относительных единицах

В связи с тем, что статический момент насосной установки зависит от скорости, то с уменьшением скорости будет уменьшаться статический момент и соответственно повышается допустимый по условиям нагрева момент (рисунок

3.8). Расчетная зависимость μдоп = f(α) подтверждает это.

43

μдоп

1,15

1,1

1,05

1

0,95

0,9

0,85

α

0,8

Рисунок 3.8 - Зависимость относительного допустимого момента μдоп от относительной частоты α

3.5 Построение нагрузочной диаграммы электропривода M = f(t) за цикл

работы

Нагрузочная диаграмма электропривода представляет собой зависимость электромагнитного момента от времени. Рассматриваемая установка работает в длительном режиме без каких-либо изменений нагрузки в течении длительного времени. И изменяется лишь трижды при (Q = 200, м3/c; Q = 250, м3/c и Q = 280,

м3/c), каждый раз при этом имея разные значения электромагнитного момента,

что видно из приведённой диаграммы на рисунке 3.3. Таким образом,

проанализировав полученные данные, изобразим нагрузочную диаграмму в следующем виде (рисунок 3.9):

44

3.6 Проверка выбранного электродвигателя по нагреву и перегрузочной способности

Специфика работы электродвигателей в данном режиме насосной установки такова:

1.Электродвигатели работают с длительной постоянной нагрузкой с постоянным рабочим моментом, меньше номинального;

2.Пуск турбомеханизма осуществляется по линейному закону,

вследствие чего пусковой момент Мп не превышает номинальный Мн.

В нормальном режиме работы электродвигатель насоса питается от управляемого преобразователя частоты, но в аварийных режимах двигатель питается от сети переменного тока, минуя преобразователь, так называемый режим "bypass". Поэтому необходимо произвести проверку электродвигателя по условиям прямого пуска.