Двигатели предназначены для работы от сети переменного тока частотой 50 Гц, напряжением 6000 В. Номинальный режим работы — продолжительный (S1). Пуск двигателей серии АК осуществляется как вручную с помощью пускового реостата, так и автоматически с помощью магнитной станции. Пусковой реостат или магнитная станция по требованию заказчика могут поставляться комплектно с электродвигателем.

Двигатели допускают два пуска подряд из холодного состояния и один пуск из горячего состояния. Конструктивное исполнение двигателей по способу монтажа - горизонтальное, без фундаментной плиты, с двумя щитовыми подшипниками, с одним свободным концом вала для соединения с рабочим механизмом при помощи полумуфты. Двигатели выполняются защищенными. Предназначены для работы с самовентиляцией в закрытых помещениях с нормальной окружающей средой. Изоляционные материалы обмотки статора класса нагревостойкости не ниже «В».

Обмотка статора имеет шесть выводных концов, закрепленных на четырех изоляторах в коробке выводов. Схема соединения фаз — звезда.

Коробка выводов статора располагается с правой стороны, если смотреть на свободный конец вала (левое расположение указывается в заказе). Двигатели допускают правое и левое направления вращения. Изменение направления вращения осуществляется только из состояния покоя.

Структура условного обозначения:

АК — ХХ -ХХХ-Х-ХХХХ4

АК — асинхронный двигатель с фазным ротором

ХХ — габарит электродвигателя

ХХХ — полная длина сердечника статора в см

Х — число полюсов

ХХХХ — климатическое исполнение

4 — категория размещения

Степень защиты IP01

Форма исполнения 1M1001

Способ охлаждения IC01

Режим работы S1

Двигатели могут изготавливаться на напряжение 3000В.

Регулирование скорости двигателя осуществляется с помощью асинхронно-вентильного каскада.

Исходя из мощности двигателя выбираем АВК:

Тип АВК – ЭКА4-630-380.

Напряжение питания инвертора – UПИТ=380 В.

Номинальная мощность преобразователя – РН=500 кВт.

Номинальный фазный ток ротора – I2=435 А.

Рабочее линейное напряжение ротора – U2, ЛИН=680 В.

Электроприводы по схеме асинхронного вентильного каскада ЭКА-4 предназначены для регулирования скорости асинхронных электродвигателей с фазным ротором мощностью до 5000 кВт с отдачей энергии скольжения в питающую сеть и могут быть использованы для изменения производительности насосных агрегатов и поддержания давления на их выходе, а также в ряде других производственных механизмах с тяжелыми условиями пуска и частичным диапазоном регулирования скорости (дробилки, цементные вращающиеся печи и др.).

Электроприводы включают в себя тиристорно-диодный агрегат со сглаживающим дросселем и согласующим трансформатором (при питании агрегата от высоковольтной сети), блоки пусковых резисторов, станцию управления пуском и остановом электродвигателя, а также шкаф управления переключением на резервный электродвигатель и шкаф управления пуском резервного электродвигателя на пусковых резисторах.

Предусмотрено местное управление электродвигателями со станции управления и дистанционное – с пульта управления.

Электроприводы выполнены с применением микроконтроллеров серии PIC, имеют связь с ЭВМ высшего уровня по каналу RS 485.

Имеется защита роторных цепей электродвигателя от перенапряжений при исчезновении напряжения питания с высокой стороны.

Электроприводы позволяют:

существенно экономить электроэнергию;

избежать частых пусков электродвигателя при изменении подачи в замкнутых по уровню системах регулирования водоснабжения;

уменьшить эксплуатационные и капитальные затраты по сравнению с высоковольтными частотно-регулируемыми электроприводами, поскольку установленная мощность электрооборудования определяется диапазоном регулирования скорости.

4. Расчет и построение механических характеристик

Как известно, мощность насоса определяется по формуле:

; (4.1)

Разделив обе части этого равенства на скорость, получим выражения для момента в зависимости от скорости

; (4.2)

Используя полученную формулу, построим механическую характеристику насоса. Для этого находим по графику Q, H, η, соответствующие точке пересечения характеристики магистрали и характеристики насоса для одной из скоростей.

кНм,

с-1, а

об/мин.

кНм,

с-1.

кНм,

с-1.

кНм,

с-1.

Таким образом, статическая механическая характеристика насоса имеет вид, изображенный на рис.4.1.

Определим показатель степени k. Показатель степени k определим по формуле:

 (4.3)

Рис. 4.1 Статическая механическая характеристика насоса

Найдем из рис. 2.2 производительности и напоры, соответствующие двум разным скоростям, например и .

с-1;

м;

м3/ч;

с-1;

м;

м3/ч;

Подставляя полученные значения в формулу (4.3) получим:

.

Таким образом, статическая механическая характеристика насоса принимает вид:

, где

Нм.

Номинальный момент двигателя:

Нм.

Для построения семейства механических характеристик двигателя при регулировании скорости с помощью асинхронно-вентильного каскада будем использовать следующее выражение:

,

Где  - скольжение холостого хода;

- индуктивное сопротивление рассеяния фазы двигателя, приведенной к обмотке ротора;

Принебрегая активным сопротивлением статора, т.е. полагая , что допустимо для двигателей большой мощности получим:

, (4.4)

где . Здесь - активное сопротивление ротора.

Найдем сопротивление ротора по формуле:

 Ом, где

 кВт.

Найдем индуктивное сопротивление рассеяния фазы двигателя, приведенной к обмотке ротора  из формулы:

,

Т.к. Мmax/ Мн=2.4, то Нм.

Тогда Ом.

Тогда .

Меняя в формуле (4.4) , строим регулировочные характеристики при регулировании с помощью АВК.

Рис 4.2 Регулировочные характеристики при регулировании с помощью АВК и статическая механическая характеристика насоса.

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

Потери в роторе определяются из выражения

.

Известно, что на линейном участке механической характеристики асинхронного двигателя, момент прямо пропорционален току ротора, тогда из выражения

следует, что

.

В этом случае, формула для потерей в роторе принимает вид

.

Потери скольжения определяются как

 Или

.

Потери в асинхронно-вентильном каскаде определяются как

.

Подставляя в это выражение  и , получим

,

где .

Тогда потери в АВК определятся по формуле:

Рис 5.1 Потери скольжения, потери в роторе и в АВК

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

Мощность, потребляемая асинхронным двигателем из сети, определяется как

.

Для построения графика зависимости  находим на характеристике насоса (рис.2.1) при номинальной скорости двигателя напор и КПД, соответствующие заданной производительности и подставляем в приведенную выше формулу. Далее из рис.2.1 и 2.2 находим напор и КПД для работы при других скоростях. Таким образом, получим несколько точек искомой зависимости (табл.6.1), по которым и построим график зависимости мощности, потребляемой асинхронным двигателем от производительности насоса (рис.6.1).

При работе с номинальной скоростью получим

, , , тогда

 кВт.

Таблица 6.1.

Мощность, потребляемая из сети, определяется как

.

При регулировании скорости с помощью АВК часть энергии скольжения теряется в роторе и в АВК, а часть возвращается обратно в сеть.

Найдем мощность, возвращаемую в сеть:

.

Таким образом, с учетом отдачи части энергии скольжения обратно в сеть, мощность, потребляемая из сети, определится как

.

Т.к. скорость двигателя прямо пропорциональна производительности

,

тогда подставив это равенство в выражение для мощности, потребляемой из сети, получим

.

Рис. 6.1. Зависимость мощности, потребляемой из сети приводом при регулировании задвижкой и с помощью асинхронно-вентильного каскада, от производительности

Таким образом, при регулировании производительности насоса с помощью АВК имеется значительный выигрыш электроэнергии по сравнению с регулированием задвижкой.

7. Список использованной литературы

1.       Соколов М.М. «Автоматизированный электропривод общепромышленных механизмов» М.:Энергия, 1976 г.

2.       Ключев В.И. «Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов» М.:Энегрия, 1980 г.

3.       Конспект лекций.

Страницы: 1, 2