Расчет центробежного насоса водонапорной башни

      

(3.2)

      где и - напор и подача в точке A;

       - КПД исполнительного механизма  в точке А

         - плотность воды.

      Зная  мощность в точке А  и скорость, при которой она была получена , можно определить момент на валу двигателя

      

(3.3)

      

       

       

     Для уменьшения момента на валу двигателя, и для увеличения его скорости работы, близкой к номинальной  скорости (а, следовательно, уменьшения потерь на скольжение), установим между  двигателем и насосом редуктор с  передаточным числом u. КПД редуктора как правило не менее 98-99%, поэтому в дальнейших расчетах учитывать его не будем

     

     

     

     Соответственно  изменится диапазон регулирования  скорости на валу двигателя и момент двигателя.

     

     

 

      При регулировании изменением параметров статорной цепи критерием выбора электродвигателя является условие:

      

(3.4)

      где максимальные потери мощности в обмотке ротора;

           номинальные потери мощности в обмотке ротора (рассчитывается по каталожным данным).

      Выражение (3.4) справедливо в предположении постоянства теплоотдачи и соотношения потерь в статорной и роторной обмотках при изменении скорости. Если, кроме того, отсутствует дополнительный отвод мощности из ротора, т.е. нет добавочных сопротивлений и асинхронный двигатель не включен в каскад, условие может быть записано в виде

      

(3.5)

      где - максимальная мощность потерь скольжения в заданном диапазоне изменения скорости.

      Зависимость потерь скольжения от скорости механизма при аналитической аппроксимации:

      

(3.6)

     где - максимальное значение момента;

      - максимальное значение скорости;

       =157 синхронная скорость вращения

     Показатель  степени

     

     

      Скорость, соответствующая максимуму потерь, равна

      

(3.7)

      

      Максимальные потерь тепла в заданном диапазоне регулирования будут при минимальной скорости

      

 

      

 

      

        
 
 
 
 
 
 

        
 

      Зависимость потерь от скольжения в заданном диапазоне  регулирования

      Для выбора двигателя запишем уравнение (3.5) в виде

      Максимальные потери

      

(3.7)

      

      где - номинальное скольжение двигателя;

        - номинальный момент двигателя 

      

      Для расчетов предварительно выберем двигатель и проверим его:

      Синхронная  частота вращения 1500 об/мин

 

      Проверим  выбранный двигатель

      

      

      

 

      4АН280M4У3

      

      Выбранный двигатель удовлетворяет условию (3.7)

       = 154 рад/с

       = 1040

      Критическая скорость  
 
 
 
 
 
 
 
 

      Выбор силовой схемы  и элементов силовой цепи

      По  условию задан асинхронный двигатель  с короткозамкнутым ротором. Диапазон изменения скорости не так велик, поэтому экономически оправдано  будет сделать регулирование скорости изменением напряжения статора. В качестве регулятора напряжения будем использовать тиристорный коммутатор (ТК). Так как изменение скольжения укладывается в диапазон скольжений двигателя, то в данном случае можно не использовать обратную связь по скорости без ухудшения механических характеристик нагрузки, что еще более упростит нашу схему. 

      

      Силовая схема

      Защиту  данного двигателя от короткого  замыкания, перегрузки, обрыва фазы выполняет выполняет автоматический выключатель. Для его выбора найдем номинальный ток статора

      

      Нашим условиям соответствует автоматический выключатель А3730Б, Токоограничивающий с полупроводниковыми расцепителями максимального тока.

      Номинальный ток автомата        400А

      Пределы регулирования номинального тока расцепителя  250-400А

      Уставка по току срабатывания      (3-10)1н

      Для выбора тиристоров определим средний ток вентиля и наибольшее обратное напряжение

      

      

 

       - выпрямленная  ЭДС

      

      

      Коэффициент запаса по напряжению примем равным 1.6

      Напряжение  на тиристоре будет равно:

      

      Средний ток вентиля:

      

       - коэффициент перегрузки по току, равный 3

      

      нашим условиям удовлетворяет тиристор Т171-320. Данные производителя: 

      Силовые тиристоры Т171-320 выпускаются с  классами по напряжению от 3 до 18 (повторяющееся  импульсное обратное напряжение от 300 до 1800 В)

      Средний прямой ток . . . . . 320 А

      Ударный прямой ток . . . . . 8500 А

      Повторяющийся импульсный обратный ток . . . . . 30 мА

      Импульсное  напряжение в открытом состоянии. . . . . 1,60 В

      Отпирающее  постоянное напряжение управления . . . . . 3,5 В

      Отпирающий  постоянный ток управления . . . . . 200 мА

      Критическая скорость нарастания тока в открытом состоянии .  . . 320 А/мкс

      Критическая скорость нарастания напряжения в закрытом состоянии . . . . . 20 - 1000 В/мкс 

      Недостатком данного регулирования является довольно большое выделение потерь скольжения при снижении скорости самого двигателя. Эти потери вызывают дополнительный нагрев двигателя, из-за чего приходится брать двигатель большей мощности. Для частичного уменьшения потерь в данном курсовом проекте был использован редуктор, что позволило значительно снизить тепловые потери в двигателе, а соответственно увеличить КПД механизма. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      4. Расчет механического способа регулирования производительности 

      Расчет  характеристики магистрали

     Механический  способ регулирования производительности основан на изменении результирующего сопротивления магистрали, путем введения различных задвижек. При неизменной скорости рабочая точка механизма перемещается по естественной Q – H характеристике в сторону снижения производительности до точки пересечения с новой характеристикой магистрали. При этом часть напора DН_р теряется на регулирующем устройстве.