Расчет характеристик электропривода насоса Д5000-32-2 для 2-х способов регулирования производительности

Министерство образования Российской Федерации

Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова

Кафедра «Системы автоматизированного управления электроприводами»

Курсовой проект

по дисциплине

“Автоматизированный электропривод промышленных установок и технологических комплексов”

На тему: Расчет характеристик электропривода насоса Д5000-32-2 для 2-х способов регулирования производительности.

Проверил:

профессор, к.т.н.

Ларионов Владимир Николаевич

Чебоксары, 2005

Содержание

1. Введение

2. Построение характеристик насоса для скоростей, отличных от номинальной и характеристики магистрали

3. Расчет и выбор электродвигателя и асинхронно-вентильного каскада

4. Расчет и построение механических характеристик         .

5. Расчет потерь скольжения, потерь в асинхронно-вентильном каскаде и потерь в роторе

6. Расчет мощности, потребляемой из сети приводом при регулировании задвижкой и с помощью асинхронно-вентильного каскада     .

7. Список использованной литературы

1. Введение

Современное промышленное и сельскохозяйственное производство, транспорт, коммунальное хозяйство, сферы жизнеобеспечения и быта связанны с использованием разнообразных технологических процессов, большинство из которых основано на применении рабочих машин и механизмов, разнообразие и число которых огромно. Там, где применяются технологические машины – используется электропривод. Практически все процессы, связанные с движением с использованием механической энергии, осуществляются электроприводам. Исключение составляют лишь некоторые транспортные и сельскохозяйственные машины (автомобили, тракторы и др.), но и в этой области перспективы использования электропривода стали вполне реальны.

Электропривод – главный потребитель электрической энергии. В развитых странах на долю электропривода приходится свыше 60% всей вырабатываемой электроэнергии.

Электроприводы различны по своим техническим характеристикам: по мощности, скорости вращения, конструктивному исполнению и другим. Мощность электроприводов прокатных станов, компрессоров газоперекачивающих станций и ряда других уникальных машин доходит до нескольких тысяч киловатт. Мощность электроприводов, используемых в различных приборах и устройствах автоматики, составляет несколько ватт. Диапазон мощности электроприводов очень широк. Также велик диапазон электроприводов по скорости вращения.

Большинство производственных рабочих машин и механизмов приводится в движение электрическими двигателями. Двигатель вместе с механическими устройствами (редукторы, трансмиссии, кривошипно-шатунные механизмы и др.), служащими для передачи движения рабочему органу машины, а также с устройствами управления и контроля образует электромеханическую систему, которая является энергетической, кинематической и кибернетической (в смысле управления) основой функционирования рабочих машин.

В более сложных технологических машинных комплексах (прокатные станы, экскаваторы, обрабатывающие центры и другие), где имеется несколько рабочих органов или технологически сопряженных рабочих машин, используется несколько электромеханических систем (электроприводов), которые в сочетании с электрическими системами распределения электроэнергии и общей системой управления образуют электромеханический комплекс.

Большие скорости обработки, высокая и стабильная точность выполнения технологических операций потребовали создания высокодинамичных электроприводов с автоматическим управлением. Стремление снизить материальные и энергетические затраты на выполнение технологических процессов обусловило необходимость технологической и энергетической оптимизации процессов; эта задача также легла на электропривод. На этапе технического развития машинного производства, достигнутого к концу XX века, электромеханические комплексы и системы стали определять технологические возможности и технический уровень рабочих машин, механизмов и технологических установок.

Создание современных электроприводов базируется на использовании новейших достижений силовой электротехники, механики, автоматики, микроэлектроники и компьютерной техники. Это быстро развивающиеся области науки, что определяет высокую динамичность развития электромеханических систем.

В последние годы с появлением доступных технических средств для регулирования скорости асинхронных двигателей для привода насосов в системах тепло- и водоснабжения стали применятся регулируемые электроприводы.

Электропривод насоса выполняет две функции: преобразует электрическую энергию в механическую, необходимую для подачи воды потребителю, и управляет работой установки таким образом, чтобы поддерживать требуемую величину напора и расхода воды.

Автоматизированный электропривод получил в последние десятилетия интенсивное ускоренное развитие. Это определяется, в первую очередь, общим прогрессом машиностроения, направленным на интенсификацию производственных процессов, их автоматизацию, повышение точностных характеристик и других технических требований, связанных с обеспечением стабильности качества производимой продукции.

Вторым обстоятельством, обусловившим развитие электропривода, явилось распространение его применения не только на промышленное производство, но и на другие сферы, определяющие жизнедеятельность человека: сельское хозяйство, транспорт, медицину, электробытовые установки и др.

Третья причина связана с наметившимся переходом от экстенсивного развития производства электрической энергии к более эффективному ее использованию. Повышение эффективности электромеханического использования электроэнергии всецело зависит от совершенствования электропривода.

2. Построение характеристик насоса для скоростей, отличных от номинальной и характеристики магистрали

Исходные данные:

 (η,4*%)

Рис. 2.1 Характеристика насоса Д5000-32-2; n=585об/мин.

Производительность и напор находятся по формулам:

, .                  (2.1)

Номинальные значения производительности  и напора  соответствуют значениям на характеристике насоса для номинальной скорости.

Рассчитаем характеристику насоса для различных скоростей по формулам 2.1. Результаты занесем в таблицу 2.1.

Далее рассчитаем характеристику магистрали по двум точкам. По заданию известно, что статический напор м. Также известно, что при  м3/ч напор м. Известно, что:

 (2.2)

Определим . Из формулы (2.2) имеем:

,

Получим:

.

Тогда зависимость  для магистрали выражается формулой:

 (2.3)

Используя формулу (2.3) рассчитаем несколько точек магистрали. Результаты занесем в таблицу 2.2.

Таблица 2.1.

Таблица 2.2.

По точкам из таблиц 2.1 и 2.2 построим семейство характеристик насоса для скоростей от ωН до 0,7ωН и характеристику магистрали (рис.2.2).

Рис. 2.2 Характеристики насоса для скоростей отличных от номинальной и характеристика магистрали.

3. Расчет и выбор электродвигателя и преобразователя частоты

Мощность насоса в кВт в рабочей точке определяется по формуле:

, (3.1)

где НН [м], QH [м3/ч] и ηН - значения напора, производительности и КПД, соответствующие точке пересечения характеристики насоса и магистрали;

 - плотность перекачиваемой среды в кг/м3;

Получим:

 кВт.

Двигатель выбираем исходя из условия:

Выберем двигатель серии АК с фазным ротором:

Тип двигателя – АК12-42-10 УХЛ4

Синхронная частота вращения – nН=600 об/мин.

Номинальная мощность – РН=200 кВт.

Напряжение статора – U1л=6000 В.

Напряжение ротора – Е2к=500 В.

Ток ротора – I2=270 А.

Номинальный КПД – h H=91,0 %.

Номинальное скольжение 2.5%

Номинальный cosφ – cosφн =0.79

Отношение максимального момента к номинальному – ММАХ/ ММIN=2.4.

Электродвигатели переменного тока с фазным ротором серии АК предназначены для привода механизмов:

– требующих регулирования частоты вращения (ленточных конвейеров и др.);

– не требующих регулирования частоты вращения, но с тяжелыми условиями пуска (вентиляторов, цементных и угольных мельниц и др.)

Страницы: 1, 2