Приводные характеристики рабочих машин.

Приводные характеристики сельскохозяйст­венных машин — технологические, кинематические, энер­гетические, механические, нагрузочные, инерционные — ис­пользуют в процессе проектирования рационального эле­ктропривода.

Технологические характеристики изображают в виде технологических схем. Они определяют требования к электроприводу со стороны качества продук­ции (допустимые колебания скорости, удельные расходы энергии, необходимость регулирования режимов работы).

Кинематические схемы дают представ­ление о траекториях и скоростях движения всех элементов машин, а также о путях распределения энергетического потока от двигателя.

Энергетические  характеристики показывают общий (кВт-ч) и удельный (кВт-ч на единицу продукции) расход электрической энергии на выполне­ние технологического процесса, а также распределение энергии между отдельными узлами машины.

Механические характеристики опре­деляют зависимость установившейся скорости машины от момента сил сопротивления. Они могут быть изображены графически или выражены аналитически.

Нагрузочные характеристики показывают зависимость момента, мощности, угловой скорости рабочей машины от времени и отражают характер и режим работы электропривода. Нагрузка может быть постоянной и переменной.

Инерционные характеристики определяют значение и характер изменения момента инерции подвижных частей машины. С постоянной нагрузкой работают вентиляторы и центробежные насосы при постоянных производительности и напоре, зерновые элеваторы, когда неизменны подача и угловая скорость, сепараторы. С пере­менной нагрузкой работают машины, в которые перераба­тываемая масса поступает неравномерно (дробилки, моло­тильные и комбайновые барабаны), а также машины, у которых скорость рабочих органов переменна (например, поршневые насосы, поршневые прессы, лесопильные рамы).

 

Они могут быть изображены….

 

 

 

Рис.1. Приводные характеристики рабочих машин: а – механические характеристики; б…м – нагрузочные диаграммы рабочих машин с переменной нагрузкой.

 

                       

 11. Приводные характеристики электроприводов насосных установок. Выбор типа и мощности электродвигателей вод снабжающих установок.

В Республике Беларусь предприятием «Завод Промбурвод» производятся электронасосные центробежные скважинные агрегаты ЭЦВ-4, ЭЦВ-5, ЭЦВ-6, ЭЦВ-8, ЭЦВ-10 с электродвигателями ПЭДВ, ДАПВ. Эти агрегаты предназначены для работы в продолжительном режиме от трехфазной сети переменного тока частотой 50 Гц напряжением 380 В.

Агрегаты состоят из насоса и погружного электродвигателя, которые соединены муфтой (рис.3.1). Рабочие ступени погружных насосов изготовлены из полимерных материалов, имеющих высокую износостойкость. Подшипники скольжения выполнены из комбинации материалов резина - нержавеющая сталь или резина - твердый хром. Агрегаты оснащены поворотным обратным клапаном тарельчатого типа, который предотвращает обратный поток воды при остановке электродвигателя.

Режимы работы центробежных насосов энергетически наиболее эффективно регулировать путем изменения частоты вращения их рабочих колес. Частота вращения рабочих колес может быть изменена, если в качестве приводного двигателя используются регулируемый электропривод.
Устройство и характеристики газовых турбин и двигателей внутреннего сгорания таковы, что они могут обеспечить изменение частоты вращения в необходимом диапазоне.

Процесс регулирования частоты вращения любого механизма удобно анализировать с помощью механических характеристик агрегата.

На рис. 1 представлены механические характеристики центробежного насоса, оборудованного обратным затвором (кривая 1) и электродвигателя с короткозамкнутым ротором (кривая 2).

Разница значений вращающего момента электродвигателя и момента сопротивления насоса называется динамическим моментом. Если вращающий момент двигателя больше момента сопротивления насоса, динамический момент считается положительным, если меньше — отрицательным.

Под воздействием положительного динамического момента насосный агрегат начинает работать с ускорением, т.е. разгоняется. Если динамический момент отрицательный, насосный агрегат работает с замедлением, т.е. тормозится.

При равенстве этих моментов имеет место установившийся режим работы, т.е. насосный агрегат работает с постоянной частотой вращения. Эта частота вращения и соответствующий ей момент определяются пересечением механических характеристик электродвигателя и насоса (точка а на рис. 1).

Если в процессе регулирования тем или иным способом изменить механическую характеристику, например сделать ее более мягкой за счет введения дополнительного резистора в роторную цепь электродвигателя (кривая 3 на рис. 1), момент вращения электродвигателя станет меньше момента сопротивления.

Под воздействием отрицательного динамического момента насосный агрегат начинает работать с замедлением, т.е. тормозится до тех пор, пока вращающий момент и момент сопротивления опять не уравновесятся (точка б на рис. 1). Этой точке соответствует своя частота вращения и свое значение момента.

Таким образом, процесс регулирования частоты вращения насосного агрегата непрерывно сопровождается изменениями вращающего момента электродвигателя и момента сопротивления насоса.

Регулирование частоты вращения насоса может осуществляться или изменением частоты вращения электродвигателя, жестко соединенного с насосом, или изменением передаточного отношения трансмиссии, соединяющей насос с электродвигателем, который работает с постоянной скоростью.

Для насосов должно соблюдаться соотношение:

U 1/ f 1 = U 2/ f 2 = const

На рис. 2 представлены механические характеристики асинхронного электродвигателя при частотном регулировании. При уменьшении частоты f2 механическая характеристика не только меняет свое положение в координатах n - М, но несколько изменяет свою форму. В частности, снижается максимальный момент электродвигателя. Обусловлено это тем, что при соблюдении соотношения U 1/ f 1 = U 2/ f 2 = const и изменении частоты f1 не учитывается влияние активного сопротивления статора на величину вращающего момента двигателя.

Выбор насосного агрегата для сельскохозяйственной водоснабжающей установки.

Для выбора насоса и определения его мощности по водопотреблению определяют требуемую подачу и напор. Суточное потребление воды (м³ в сутки)

,                       (3.1)

где q₁, q₂,..., q_m – суточная норма расхода воды отдельными видами потребителей, м³ в сутки; n₁, n₂,..., n_m – число потребителей соответствующего вида.

Требуемая подача насоса (м³/с)

 ,                                (3.2)

где - коэффициент суточной неравномерности расхода воды (); - коэффициент часовой неравномерности расхода воды (  для ферм с автопоением; для ферм без автопоения;  для коммунального сектора).

Напор (м)

,                                 (3.3)

где - геодезический напор – высота подъема воды от нижнего до верхнего уровня, м;  - потери напора во всасывающем и напорном трубопроводах, м.

По подаче и напору типа насосной установки в каталоге выбирают насос. Далее определяют мощность электродвигателя насоса.

Для поднятия жидкости объемом V (м³) и плотностью (кг/м³) на высоту H (м) необходимо приложить силу F равную и противоположную по направлению весу этой жидкости G (H). При этом полезная мощность (Вт)

 ,                              (3.4)

Так как , то

 ,       (3.5)

 

где - подача насоса, м³/с; - масса воды, кг,  м/с² – ускорение свободного падения; t – время рабты, с; - давление воды, Па (1 м. воды создает давление  Па.

Потребная мощность для насоса (кВт)

 ,              (3.6)

где - КПД насоса, - КПД передачи.

По универсальной характеристике выбранного насоса для H определяют соответствующее значение

Для центробежных насосов , для вихревых . Для прямой передачи , клиноременной , зубчатой , плоскоременной .

В реальных условиях работы насосов могут возникать утечки воды из напорного трубопровода (неплотности соединений, разрывы трубопровода и пр.) В этих условиях в соответствии с характеристикой насоса   увеличивается мощность. Поэтому электродвигатели для насосов выбирают с некоторым запасом мощности. Расчетная мощность, по которой надо выбирать электродвигатель для насоса,

 ,                                   где - коэффициент запаса, зависящий от Р

Р, кВт    1     2     3     4     5     8        10          

             2  1,7 - 1,5 1,33 1,25 1,2 1,12 1,1 - 1,05

С учетом условий окружающей среды, особенностью монтажа, потребной мощности и частоты вращения насоса в справочных таблицах выбирают соответствующий тип электродвигате­ля. В этом случае важно соответствие угловой скорости насоса и электродвигателя, так как подача, напор, момент и мощность находятся в следующей зависимости от угловой скорости: ; ; ; .