Расчет и построение механических и электромеханических характеристик двигателя в режимах технологического регулирования

 

Для построения характеристик двигателя, требуются параметры схемы замещения асинхронного двигателя. Рассчитаем их по методике Б.И.Фираго.

Номинальный ток двигателя

.

Номинальное скольжение

.

Номинальная угловая скорость

.

Синхронная угловая скорость

.

Номинальный момент на валу двигателя

.

Номинальные потери в двигателе

.

Принимаем

,

.

Момент холостого хода

.

Электромагнитный номинальный момент

.

Переменные номинальные потери

.

Задаемся коэффициентом загрузки k_з,m, соответствующим максимальному к.п.д. АД:

.

Переменные номинальные потери мощности

.

Постоянные потери мощности

.

Переменные номинальные потери мощности в обмотке статора

.

Активное сопротивление обмотки статора

.

Максимальное значение электромагнитного момента

.

Коэффициент

.

Сопротивление

.

Приведенное активное сопротивление фазы ротора

.

Индуктивное сопротивление короткого замыкания

.

Критическое скольжение

.

Коэффициент

.

Принимаем

, .

Потери в стали

.

Ток холостого хода

.

Эквивалентное сопротивление намагничивающего контура

.

Синус холостого хода

.

Индуктивное сопротивление намагничивающего контура

.

Рассчитанные параметры указаны на эквивалентной однофазной схеме асинхронного двигателя:

Рисунок 3.10 Схема замещения асинхронного двигателя

Построим естественную механическую характеристику по формуле Клосса:

,

.

Значения для построения естественной характеристики двигателя приведены в таблице 3.4.

Таблица 3.4

, ое			, ое
-1	-51,6	628.319	0.1	121.259	282.743
-0.9	-57,2	596.903	0.2	133.076	251.327
-0.8	-64,15	565.487	0.3	116.479	219.911
-0.7	-72,9	534.071	0.4	98.944	188.496
-0.6	-84,25	502.655	0.5	84.684	157.08
-0.5	-99,2	471.239	0.6	73.526	125.664
-0.4	-119,4	439.823	0.7	64.75	94.248
-0.3	-145,9	408.407	0.8	57.738	62.832
-0.2	-172,9	376.991	0.9	52.038	31.416
-0.1	-153,5	345.575		47.328
		314.159

 

Рисунок 3.11 Естественная механическая характеристика двигателя.

 

Искусственные механические характеристики построим исходя из значений скорости, которые были применены в п. 3.5.

Механические характеристики строим по формуле Клосса для закона частотного управления (так как диапазон регулирования скорости ):

,

Угловая скорость вращения

Приведем таблицы с рассчитанными точками для искусственных характеристик:

Таблица 3.5 При Таблица 3.6 При

, ое				, ое
1e-5	0.017	281.587		1e-5	0.017	282.629
0.023	36.351	274.364		0.023	36.477	275.406
0.046	67.566	267.142		0.046	67.774	268.184
0.069	92.307	259.919		0.069	92.544	260.961
0.092	110.462	252.697		0.092	110.684	253.739
0.115	122.743	245.474		0.115	122.922	246.516
0.138	130.231	238.252		0.138	130.351	239.294
0.161	134.045	231.029		0.161	134.104	232.071
0.184	135.173	223.806		0.184	135.174	224.849
0.207	134.412	216.584		0.207	134.362	217.626
0.23	132.37	209.361		0.23	132.276	210.404
0.253	129.493	202.139		0.253	129.363	203.181
0.276	126.104	194.916		0.276	125.945	195.959
0.299	122.427	187.694		0.299	122.246	188.736

 

 

Таблица 3.6 При Таблица 3.7 При

, ое				, ое
1e-5	0.017	286.759		1e-5	0.017	293.514
0.023	36.977	279.537		0.023	37.792	286.292
0.046	68.594	272.314		0.046	69.923	279.069
0.069	93.476	265.092		0.069	94.971	271.847
0.092	111.552	257.869		0.092	112.929	264.624
0.115	123.613	250.647		0.115	124.69	257.402
0.138	130.812	243.424		0.138	131.506	250.179
0.161	134.321	236.202		0.161	134.62	242.957
0.184	135.163	228.979		0.184	135.092	235.734
0.207	134.149	221.757		0.207	133.757	228.512
0.23	131.893	214.534		0.23	131.232	221.289
0.253	128.841	207.312		0.253	127.962	214.067
0.276	125.311	200.089		0.276	124.259	206.844
0.299	121.525	192.867		0.299	120.338	199.622

 

Таблица 3.8 При Таблица 3.9 При

, ое				, ое
1e-5	0.018	302.718		1e-5	0.018	314.156
0.023	38.897	295.496		0.023	40.263	306.934
0.046	71.709	288.273		0.046	73.888	299.711
0.069	96.954	281.051		0.069	99.33	292.489
0.092	114.72	273.828		0.092	116.813	285.266
0.115	126.053	266.606		0.115	127.584	278.044
0.138	132.339	259.383		0.138	133.205	270.821
0.161	134.917	252.161		0.161	135.125	263.598
0.184	134.9	244.938		0.184	134.519	256.376
0.207	133.143	237.716		0.207	132.265	249.153
0.23	130.27	230.493		0.23	128.989	241.931
0.253	126.721	223.271		0.253	125.123	234.708
0.276	122.8	216.048		0.276	120.958	227.486
0.299	118.713	208.826		0.299	116.687	220.263

 

Рисунок 3.12 Искусственные характеристики двигателя

 

Расчет потребления электроэнергии насосным агрегатом с ПЧИН-АД и сравнение его с энергопотреблением при регулировании задвижкой

 

Рисунок 3.13 Суточный график работы насоса

 

При регулировании задвижкой турбомеханизм работает только на естественной характеристике. Найдем потребляемую мощность турбомеханизмом при регулировании расхода

,

где определяется по естественной напорной характеристике по , КПД определяется следующим образом: находим по характеристике КПД агрегата и делим его на КПД двигателя, тем самым определяем КПД насоса.

Находим потери в двигателе

.

Найдем суммарную мощность

.

 

Таблица 3.10 – Расчет суммарного суточного энергопотребления при регулировании задвижкой

	17.21	17.8	18.15	18.66	19.44
	3.279	3.39	3.456	3.555	3.702
	2.049e4	2.119e4	2.16e4	2.222e4	2.314e4
Время работы на характеристике, ч
Потребленная мощность, кВтч	143.4	42.37		155.5	69.42
Суммарное суточное энергопотребление, кВтч	51.88

 

Для оценки потребляемой мощности при регулировании скорости произведем следующие расчеты. Найдем относительную скорость для подачи по следующей формуле

Найдем относительную скорость

.

Найдем КПД двигателя

.

Найдем номинальные потери в двигателе

,

где берется из Рисунка 3.8 .

Таблица 3.11 – Расчет суммарного суточного энергопотребления насосного агрегата при регулировании скорости

	275.331	278.842	282.935	287.585	298.451
	0.923	0.934	0.948	0.964
	2.589	2.625	2.809	2.984	3.395
	18,12	5,249	14,05	20,89	10,18
Суммарное суточное энергопотребление, кВт/ч	504,3

 

Таким образом, суточная экономия электроэнергии при использовании ПЧИН-АД составляет по сравнению с регулированием задвижкой:

.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Ключев В.И., Терехов В.М. Электропривод и автоматизация промышленных механизмов: учебник для вузов. – М.: Энергия, 1980. – 360 с., ил.

2. Лобачев П.В. Насосы и насосные станции: Учебник для техникумов. – 2-ое изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат. 1983. – 191 с., ил.