AEPTPMiTK_kursovaya

41

Qσ2 = 3(I2')2Х2н'(f/fн). (7.48)

Потребление реактивной мощности преобразователем частоты оценивается

как

Qп.ч = Рс.э.ч tgφп.ч, (7.49)

где Рс.э.ч – активная мощность, потребляемая из сети при частотном способе регулировании скорости;

tgφп.ч – тангенс угла φ частотного преобразователя (определяется из каталожных данных преобразователя частоты).

В реостатном, параметрическом и частотном способах регулирования производительности коэффициент мощности определяется как

cosφ =	Рс.э		).
	(Р2	+Q2
	с.э	c.э

В каскадных схемах регулирования реактивная мощность потребляется асинхронным двигателем и преобразовательными устройствами роторной цепи, т. е. баланс реактивной мощности имеет вид

Qc.э.к = Qд.к + Qпр.р. (7.50)

Всравнении с рассмотренными способами регулирования реактивная

мощность двигателя Qд.к в каскадных схемах увеличена из-за наличия высших гармонических в кривых тока двигателя.

Ввентильно-машинном каскаде вся реактивная мощность потребляется двигателем и может быть найдена как

Qс.э.к = Qд.к = Рс.э tgφд.к, (7.51)

где Рс.э – активная мощность, потребляемая со стороны статора двигателя;

tgφд.к – тангенс угла сдвига фаз напряжения и тока статора двигателя при работе в вентильно-машинном каскаде.

Коэффициент мощности двигателя при работе в каскаде определяется по формуле

cosφд.к = cosφд cos γ2 , (7.52)

				42
где cosφд =	Рс.э.к		)	- коэффициент мощности асинхронного двигателя при
	(Р2	+ Q2
	с.э.к	Д

отсутствии вентилей в роторной цепи;

Qд – реактивная мощность, потребляемая асинхронным двигателем в естественной схеме включения;

γ – угол коммутации;

cos	γ	=		−	2Χ	дв	I		. (7.53)
			1					d
	2				2Е2к

Коэффициент мощности электромеханического вентильно-машинного каскада

cosφв.м.к = cosφд.к.

В асинхронно-вентильном каскаде реактивная мощность потребляется как двигателем, так и трансформатором (инвертором в бестрансформаторной схеме)

Qc.э.к = Qд.к + Qтр .

Реактивная мощность Qд.к, потребляемая двигателем, находится по формулам (7.51) – (7.53).

Реактивная мощность, циркулирующая в цепи первичной обмотки трансформатора или цепи инвертора, может быть определена из следующих выражений:

Qтр = (SТр2 − РТр2 ); (7.54)

Sтр = mтЕ2тIdkiт; (7.55)

Ртр = Ррек = Рс.э.к. – (∆Рд + ∆Рпр.р + ∆Рмех + Рпол). (7.56)

В формулах (7.54) – (7.55)

Е2т – фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора инвертора или фазное напряжение сети в случае бестрансформаторной схемы;

kiт – коэффициент, зависящий от схемы соединения трансформатора

( для трехфазной нулевой kiт = 0,47; для трехфазной мостовой kiт = 0,815; для схем с уравнительным реактором kiт = 0,41);

mт – число фаз вторичной обмотки трансформатора.

Коэффициент мощности асинхронно-вентильного каскада равен

43

cosφавк = ν	Рс.э.к − РТр	, (7.57)
	((Рс.э.к − РТр )2 + (QДК −QТр )2 )

где ν – коэффициент, учитывающий искажение формы кривых первичных токов двигателя и трансформатора; обычно принимают ν = 0,995.

Анализ эффективности способов регулирования производительности, если не задан конкретный график нагрузки, следует производить из сравнения зависимостей энергетических показателей от производительности. Для этого строятся зависимости энергетических показателей от частоты вращения двигателя и зависимость Q = ƒ(ω).

44

8.Построение механических характеристик

играфиков переходных процессов

Вграфической части курсовой работы должны быть изображены Q-H характеристики насоса, магистрали в требуемом диапазоне изменения производительности.

Построение механических характеристик механизма в общем случае (при наличии геодезического напора) следует производить по графическим зависимостям. Использовать аппроксимированные зависимости следует только для магистралей без геодезического напора. При построении механических характеристик нагрузки необходимо помнить о наличии момента холостого хода. Механическую характеристику механизма следует изображать вместе с характеристиками электропривода для наименьшей и наибольшей скоростях. Дополнительно, если это требуется, должны быть изображены механические характеристики особых режимов при торможении, пуске.

На рисунках обязательно должны быть обозначены диапазоны изменения скоростей, нагрузок, естественная характеристика двигателя. Все характеристики должны быть обозначены и изображены в масштабе.

Расчет и построение графиков переходных процессов можно производить на ЭВМ в пакете программ Sistem View. Допускается также производить построение переходных процессов путем аппроксимации механических

характеристик прямыми линиями на заданных участках скоростей ∆ωi . При этом время прохождения этих участков определяется как

∆ti = JΣ·∆ωi /(Mi - Mxxi), (8.1)

где Мi, Mxxi – средние момент двигателя и нагрузки холостого хода на участках

∆ωi.

При расчете пусковых режимов следует учесть, что пуск электроприводов насосных агрегатов производится, как правило, вхолостую.

45

9.Выводы

Взаключительной части курсовой работы следует показать и доказать выполнение технических требований курсовой работы для каждого из предлагаемых вариантов регулирования производительности. Для доказательства выполнения технических требований используются численные расчеты мощности, энергетических показателей и графики, приведенные в пояснительной записке к курсовой работе. Сравнение, кроме энергетических показателей, следует производить по установленной и габаритной мощности.

Взаключительной части курсовой работы следует прокомментировать поведение тех или иных энергетических показателей. Например, почему с физической точки зрения потребление реактивной мощности двигателем в каскадной схеме больше, чем при естественной схеме включения или как объяснить, что при одинаковых потерях в роторной цепи габариты двигателя в реостатной схеме включения меньше, чем при параметрическом регулировании изменением питающего напряжения и т.д.

Учитывая достаточно большой набор критериев сравнения, выбор наиболее эффективного варианта может оказаться неоднозначным и требовать дополнительных условий. Желательно оговорить эти условия. Например, при отсутствии конкретного графика нагрузки магистрали трудно однозначно определить эффективность того или иного способа регулирования производительности. В данном случае, основываясь на приведенных в курсовой работе зависимостях энергетических показателей от производительности, следует рассмотреть эффективность использования того или иного электропривода при преимущественной работе на тех или иных скоростях. В другом случае при рассмотрении эффективности следует предположить приоритет того или иного показателя, например минимум потребления реактивной мощности над потреблением активной и наоборот. Могут быть приведены и другие примеры.

46

Библиографический список

1.Ключев В.И. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов: Учебник для вузов/ Ключев В.И.Терехов В.М. – М.: Энергия, 1980. –

360с.: ил.

2.Поляков В.В. Насосы и вентиляторы: Учебник для вузов/ В.В.Поляков, Л.С. Скворцов – М.: Стройиздат, 1989. – 328 с.: ил.

3.Насосы АЭС: Справочное пособие/ П.Н. Пак, А.Я. Белоусов, А.И. Тимшин и др.; под общей редакцией П.Н. Пака. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 328 с.: ил.

4.Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры: Учебник для теплоэнергетических специальностей вузов/ В.М. Черкасский. – 2е изд., перераб.

идоп. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 416 с.: ил.

5.Справочник по проектированию электропривода, силовых и осветительных установок/ под ред. Я.Б.Большама, В.И.Круповича, М.Л.Самовера. – 2е изд., перераб. и доп. – М.: Энергия, 1974.

6.Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник/ А.Э. Кравчик, М.М. Шлаф, В.И. Афонин, Е.А. Соболевская. – М.: Энергоиздат, 1982. – 504 с.: ил.

7.Онищенко Г.Б. Асинхронный вентильный каскад/ Г.Б. Онищенко. – М.: Энергия, 1967.

47

Приложение 1

Образец титульного листа расчётно–пояснительной записки

Министерство образования РФ

Вятский государственный университет

Факультет автоматики и вычислительной техники

Кафедра электропривода и автоматизации промышленных установок и технологических комплексов

Расчётно-пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине

«Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов»

Выполнил: студент гр.			/			/
						Ф.И.О.
Проверил:			/			/
	звание, степень					Ф.И.О.

Киров 2004 г.

48

Приложение 2

Задания

на курсовую работу по дисциплине «Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов»

Задание 1

Электропривод центробежного насоса

Схема подачи воды центробежным насосом в водонапорную башню приведена на рис. 1.1; технические данные по вариантам сведены в табл. 1.1.

1. Технические условия

1.На пути трубопровода поставлены два колена с углами поворота на φ1 , φ2, три вентиля и одна задвижка.

2.Регулирование производительности: а) механическое;

б) электрическое с изменением параметров статорной или роторной цепи в зависимости от варианта.

3.При электрическом регулировании использовать асинхронный двигатель согласно варианту табл.1.1.

4.Сеть переменного тока напряжением 220, 380 В.

2. Содержание работы

2.1.Расчётная часть

2.1.1.Выбор насоса для двух вариантов регулирования производительности.

2.1.2.Обоснование способов электрического регулирования производительности и выбора принципиальной схемы электропривода.

2.1.3.Расчет и выбор электродвигателя и элементов силовых цепей.

2.1.4.Расчет механических характеристик двигателя, соответствующих максимальной и минимальной производительности насоса.

2.1.5.Расчет графиков переходных процессов М = f(t) и ω = f(t)

45

49

при пуске двигателей.

2.1.6.Определение расхода электроэнергии (активной и реактивной) и КПД способа регулирования на единицу производительности в заданном диапазоне для двух вариантов регулирования производительности и сравнить их.

2.2.Графическая часть

2.2.1.Схема подачи воды центробежным насосом.

2.2.2.Принципиальные схемы силовых частей сравниваемых вариантов систем электропривода.

2.2.3.Механические характеристики электроприводов.

2.2.4.Графики переходных процессов.

2.3.Выводы.

Таблица 1.1

№						Варианты
п/	Наименование величин
п
		1	2	3	4	5	6		7	8	9	10
1	Максимальная	50	75	100	125	150	175		200	225	250	300
	производительность
	насоса, м³/ч
2	Геометрическая высота	200	180	160	140	120	100		80	60	40	20
	подъёма Н, м
3	Длина горизонтальной	300	310	280	260	220	200		125	150	175	100
	части водопровода L, м
4	Диаметр трубы d, мм	100	125	130	160	200	210		270	320	370	400
5	Диапазон регулирования	3	2,5	1,5	2,2	2,5	1,2		1,7	2	2,5	2,3
	производительности
	Qмакс/Qмин

6Углы поворота водопровода, град

	φ1	60	60	60	60	60	45	45	45	45	45
	φ2	90	90	90	135	135	150	150	150	150	150
7	Высота подъёма	3	2	2	2	3	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5
	водопровода над
	уровнем водоёма НО, м
8	Асинхронный двигатель	к.з.	к.з.	к.з.	к.з.	к.з.	ф.р.	ф.р.	ф.р.	ф.р.	ф.р.
	(ф.р.-с фазн. рот., к.з.-с
	короткоз. рот.)

Н

Н0

50

	L
Насос	Двигатель
	М Задвижка	Б А К
		φ1

φ2

Вентили

Водоём

Рис 2.1

Задание 2

Электропривод центробежного насоса

Графики режима работы насоса и производительности за время рабочего цикла приведены в таблице 2.1. Технические данные по вариантам сведены в табл. 2.2.

						Таблица 2.1
Производитель-	% от
ность	QМАКС	100	40	80	20	60
Время	% от tЦ
регулировочного		10	25	15	30	20
цикла
Напор на выходе	А	20	34	25	38	30
насоса,
% от Нмакс	В	100	70	100	38	87