Методы регулирования частоты вращения асинхронных

Насосы

Обычные насосы для поддержания давления воды могут работать в двух режимах, автоматическом или ручном.

1.В первом случае насос запускается автоматически при открытии крана. При сильном падении напора или прекращении подачи воды в случае аварии он также автоматически отключается.

2.В ручном режиме насос может работать даже при очень незначительном напоре, но требует постоянного присутствия человека для оперативного отключения при аварии: в противном случае насос может сгореть.

Охлаждение корпуса насоса, в зависимости от его типа, может производиться посредством крыльчатки электродвигателя или самой перекачиваемой жидкостью.

1.В первом случае («с сухим ротором») насос при работе издаёт небольшой шум, подобный комариному писку.

2.При работе же «с мокрым ротором», т.е. при охлаждении и смазке ротора перекачиваемой водой, насос работает практически бесшумно.

Обычный насос высокого давлениямонтируется в водопроводную сеть при входе в квартиру.

При выборе насоса необходимо знать требуемый напор и скорость подачи воды в л/мин.

Цены на насосы повышающие давление воды достаточно приемлемы. Средняя стоимость обычных насосов колеблется в пределах от 2,5 до 8 тыс. руб. в зависимости от модели и мощности.

Мировым лидером в производстве высококачественного насосного оборудования считается датская компания Grundfos. Хорошей репутацией также пользуется продукция немецкой фирмы Wilo.

К наиболее доступным по цене относятся модели Thermica и Wester.

Что касается мощности, то для обычной квартиры достаточна мощность в 60-120 Вт.

Насосные станции

Прежде чем покупать насосную станцию, необходимо убедиться в том, что вода отсутствует именно из-за дефицита давления, а не из-за локального засорения или коррозии. Автоматическая насосная станция состоит из:

·центробежного насоса;

·стального бака – гидроаккумулятора;

·манометра;

·блока автоматики.

Включённый насос забирает из трубы воду и подаёт её под давлением в гидроаккумулятор со специальной мембраной, после чего реле временно отключает его, а обратный клапан не позволяет воде уходить в водопровод.

На время отключения насоса водоснабжение производится за счет запасенной в гидроаккумуляторе воды. После того, как давление воды в гидроаккумуляторе опустится до заданного наперёд нижнего уровня, реле снова включит насос и описанный цикл повторится.

С целью увеличения долговечности центробежного насоса и периода между его включениями предпочтительно использовать гидроаккумулятор больших размеров, если, конечно, габариты помещения это позволяют.

Следует отметить, что при использовании в многоквартирном здании насосная станция может создать некоторые проблемы, связанные с подсосом воздуха при недостатке воды.

Большей частью насосные станции используются в частных домах, дачах, коттеджах, а также производственных объектах. В последнем случае говорят о промышленных насосных станциях.

Насосные станции, в отличие от обычного насоса, имеют значительные размеры и не могут быть смонтированы непосредственно на трубопроводе.

При выборе станции важно учитывать расстояние до источника воды: чем оно больше, тем мощность станции должна быть больше.

Методы регулирования частоты вращения асинхронных

электродвигателей определяются следующим выражением:

Из выражения следует, что частота вращения ротора зависит от числа пар полюсов (p), скольжения (s) и частоты переменного тока (f0). Следовательно, регулирование частоты вращения возможно изменением любого из этих параметров. Рассмотрим более подробно способы регулирования частоты вращения асинхронного двигателя.

Регулирование изменением числа пар полюсов

Регулирование скорости вращения двигателя изменением числа пар полюсов находит широкое применение в многоскоростных асинхронных электродвигателях с короткозамкнутым ротором. В пазах сердечника статора располагают две независимые обмотки с разным числом полюсов, либо одну переключаемую обмотку. Методом переключения катушечных групп можно получать разное число полюсов.

В трехскоростном двигателе на статоре располагают одну обмотку с фиксированным числом полюсов и одну полюснопереключаемую обмотку. Если установлены две полюснопереключаемые обмотки, то двигатель – четырехскоростной. Многоскоростные асинхронные электродвигатели находят широкое применение в электроприводах, допускающих ступенчатое регулирование частоты вращения. Достоинством этого метода является сохранение высоких экономических показателей при переходе с одной частоты вращения на другую, КПД и коэффициент мощности остаются практически неизменными. Однако повышенные габариты, сложность двигателя и высокая стоимость являются их недостатком. Так же необходимость переключения обмоток статора на разное число полюсов требует сложной коммутирующей аппаратуры, а следовательно стоимость возрастает.

Регулирование изменением напряжения питания статора

Скорость асинхронного электродвигателя можно регулировать изменением напряжения, подводимого к статору. При этом частота напряжения на двигателе не изменяется и равно 50 Гц. Для регулирования напряжения на статоре в настоящее время наиболее распространены тиристорные регуляторы напряжения. Трехфазная схема тиристорного регулятора напряжения (ТРН),

построенная на основе однофазных схем ТРН, представлена на следующем рисунке.

Рисунок — Схема силовой структуры ТРН

Она состоит из шести тиристоров VS1-VS6. В каждую фазу трехфазного ТРН включаются по два тиристора по встречно-параллельной схеме, которая обеспечивает протекание тока в нагрузке в оба полупериода напряжения сети. Тиристоры получают импульсы управления от системы импульсно-фазового управления (СИФУ), которая обеспечивает их сдвиг на угол = до   180^о. В этом случае действующее фазное напряжение первой гармоники изменяется от U₁U_1ном до U₁ 0 (U_1ном - действующее фазное номинальное напряжение сети,  - угол отставания тока от напряжения при синусоидальном питании). При импульсно-фазовом управлении форма напряжения статора является несинусоидальной. Кроме основной гармоники, на которой проводятся все основные расчеты, присутствуют частоты других гармоник. Высшие гармоники увеличивают потери в двигателе, увеличение которых приводит к уменьшению коэффициента мощности и КПД.

Регулирование скорости напряжением на статоре не приводит к изменению скорости холостого хода и критического скольжения, но существенно уменьшает значение критического момента, так как он пропорционален квадрату напряжения. В асинхронных двигателях

общего назначения диапазон такого регулирования незначителен. Несколько лучше этот метод реализуется в двигателях с повышенным скольжением.

Рисунок - Механическая характеристика АД при изменении напряжения на

статоре: а) общая; б) c повышенным скольжением.

При регулировании частоты вращения двигателя путем увеличения скольжения возрастают потери в роторе. Это можно показать с помощью следующих выражений.

Скольжение s определяется зависимостью:

Полная мощность на валу, включающая потери на трение и вентиляцию, выраженная через угловую скорость вращения ротора ω:

Полная электромагнитная мощность, передаваемая от статора к ротору через воздушный зазор:

Разность мощностей ΔР2 = Рэм - Рмех рассеивается в виде теплоты в активных сопротивлениях ротора. Следовательно, потери в роторе определяются зависимостью:

Электромагнитная мощность двигателя распределяется при этом следующим образом: одна ее часть, пропорциональная скольжению s, рассеивается в виде теплоты в обмотке ротора, а вторая часть, пропорциональная (1 - s), передается на вал двигателя, т.е.:

Диапазон регулирования может быть повышен при работе двигателя на вентиляторную нагрузку, у которой статический момент нагрузки изменяется пропорционально квадрату частоты вращения M 2. На рис. 2.4 диапазон регулирования составляет от ωном до / /.

Частотное регулирования скорости вращения АД

Упрощенное выражение для оценки максимального момента асинхронного двигателя M при частотном регулировании имеет вид:

Закон частотного управления из условия сохранения перегрузочной способности, устанавливающий оптимальное соотношение между частотой, напряжением питания и моментом нагрузки асинхронного двигателя можно представить следующим образом: