Частотное регулирование скорости двигателя

Регулирование производительности турбо механизмов возможно рядом способов:

· дросселированием в напорной магистрали

· рециркуляцией

· изменением числа работающих агрегатов

· изменением скорости рабочего колеса

· поворотом направляющих лопаток направляющей аппаратуры на входе рабочего колеса

Наиболее экономичным способом является изменение расхода посредством регулирования скорости вращения. Необходимо отметить, что при регулировании подачи изменением скорости, в отличие от других способов, К.П.Д. насоса практически не изменяется.

Существует несколько способов регулирования скорости вращения вала асинхронного двигателя, такие как:

- реостатное регулирование частоты вращения;

- регулирование частоты вращения двигателя при изменении величины питающего напряжения;

- регулирование частоты вращения асинхронного двигателя изменением числа пар полюсов;

- регулирование частоты вращения асинхронных двигателей изменением частоты питающего напряжения.

В данном случае наиболее целесообразно применить регулирование скорости двигателя изменением частоты питающей сети. Так как это обеспечивает плавный пуск двигателя и регулирование скорости вращения вала двигателя.

В настоящее время благодаря развитию преобразовательной техники нашли широкое применение частотно регулируемые электропривода. Основным достоинством этой системы является:

- плавность регулирования и высокая жесткость механической характеристики, что позволяет регулировать скорость в широком диапазоне

- экономичность регулирования, определяемая тем, что двигатель работает с малыми величинами абсолютного скольжения, и потери в двигатели не превышают номинальные.

Преобразователи частоты служат для плавного, бесступенчатого регулирования скорости трехфазного асинхронного электродвигателя. Регулирование происходит за счет создания на выходе трехфазного тока переменной частоты.

Принцип регулирования частоты вращения можно представить в виде следующего выражения

, (13)

где – напряжение питания двигателя, В; – частота питания, Гц.

Величины моментов электродвигателя для заданных значений скольжения определяю по формуле 8.

Результаты расчетов сведены в таблицу 2.3.

Таблица 2.3 – Расчётные величины моментов и скоростей при меняющейся частоте питающей сети

S	при f=50	Мд при f=50	при f=40	Мд при f=40	при f=30	Мд при f=30	при f=20	Мд при f=20	при f=10	Мд при f=10
0,000	157,000	0,000	125,600	0,000	94,200	0,000	62,800	0,000	31,400	0,000
0,010	155,430	0,878	124,344	0,894	93,258	0,912	62,172	0,934	31,086	0,956
0,015	154,645	1,282	123,716	1,302	92,787	1,323	61,858	1,349	30,929	1,374
0,017	154,331	1,434	123,465	1,454	92,599	1,476	61,732	1,502	30,866	1,527
0,025	153,075	1,975	122,460	1,993	91,845	2,013	61,230	2,037	30,615	2,059
0,040	150,720	2,672	120,576	2,681	90,432	2,690	60,288	2,702	30,144	2,712
0,060	147,580	3,046	118,064	3,047	88,548	3,048	59,032	3,049	29,516	3,050
0,069	146,167	3,076	116,934	3,076	87,700	3,076	58,467	3,076	29,233	3,076
0,100	141,300	2,877	113,040	2,882	84,780	2,887	56,520	2,893	28,260	2,898
0,200	125,600	1,902	100,480	1,920	75,360	1,941	50,240	1,965	25,120	1,988
0,300	109,900	1,349	87,920	1,369	65,940	1,390	43,960	1,416	21,980	1,441
0,400	94,200	1,035	75,360	1,053	56,520	1,073	37,680	1,097	18,840	1,120
0,600	62,800	0,702	50,240	0,716	37,680	0,732	25,120	0,751	12,560	0,770
0,800	31,400	0,530	25,120	0,541	18,840	0,554	12,560	0,570	6,280	0,585
1,000	0,000	0,425	0,000	0,435	0,000	0,445	0,000	0,458	0,000	0,471

На основании таблицы 2.3 строю механические характеристики асинхронного двигателя и насоса, представленные на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 – Механические характеристики двигателя и насоса

По полученным точкам пересечения характеристики насоса и характеристик двигателя строю зависимость напора Н, м от частоты питающей сети Н=f(f).

, (14)

где – текущее значение угловой скорости, с^-1; М – текущее значение момента двигателя, ; k_з – коэффициент запаса двигателя по мощности, учитывающий не точности расчёта; k_p – коэффициент, учитывающий мощность двигателей в регулируемых приводах; Q – объемная подача или производительность данного насоса, м³/час; g–ускорение свободного падения, м/с²; h –общий КПД насоса; r – плотность пульпы.

При частоте 30 Гц момент равен 1,068 , а скорость равна 94,2 с^-1, тогда напор насоса:

м.

Результаты расчетов сведены в таблицу 2.4.

Таблица 2.4 – Данные для построения напорной характеристики насоса

f, Гц	М, кН∙м	, с-1	Н, м	n, об/мин
	0,230
	0,418	31,4	1,13
	0,730	62,8	4,10
	1,068	94,2	10,753
	1,699	123,6	20,64	1180,892
	0,230	155,43

По результатам таблицы 2.4 строю характеристику напора насоса в зависимости от изменения частоты питающей сети и скорости вращения двигателя, представленные на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 – Характеристики напора насоса

По представленным зависимостям можно сказать, что с постепенным увеличением частоты питающей сети напор увеличивается плавно, исключая перепад давления между всасывающим и напорным патрубками насосного агрегата, а также гидроудары.