Схема подачи воды центробежным насосом

Оглавление
1.Исходные данные. 3
1.1 Техническое задание 3
1.2 Технические условия 3
1.3 Содержание работы 4
2. Выбор центробежного насоса. 5
3. Расчет электрического способа регулирования производительности 7
3.1. Расчет Q – H характеристик насоса. 7
3.2. Выбор электродвигателя 10
3.3 Расчет механических характеристик двигателя при электрическом способе регулирования 12
3.4 Выбор силовой схемы и элементов силовой цепи 15
3.5 Расчет энергетических показателей. 16
Электрический способ регулирования производительности 16
4 Расчет механического способа регулирования производительности 24
4.1 Расчет характеристик магистрали 24
4.2 Выбор двигателя и силовой схемы 25
4.3 Расчет механических характеристик двигателя при механическом способе регулирования 27
4.4 Расчет энергетических показателей 29
5 Расчет графиков переходных процессов 34
6 Вывод 36
Литература 38

1.Исходные данные.
1.1 Техническое задание
Схема подачи воды центробежным насосом в водонапорную башню приведена на рис.1.1.

Рис 1.1. Схема подачи воды

Максимальная производительность насоса …….
Высота бака водонапорной башни ……………….
Длина горизонтальной части водопровода ………
Диаметр трубы …………………………………….
Диапазон регулирования производительности ….
Углы поворота трубопровода ……………………..
Высота подъема трубопровода над уровнем жидкости водоема
АД с короткозамкнутым ротором.


1.2 Технические условия
На пути трубопровода поставлены 2 колена с поворотами на 1 и 2, 3 вентиля и одна задвижка.
Регулирование производительности:
а) механическое
б) электрическое
При электрическом регулировании использовать асинхронный двигатель ск.з. ротором.
Сеть переменного тока напряжением 220 В.
1.3 Содержание работы
Расчетная часть:
Выбор насоса для двух вариантов регулирования производительности;
Обоснование способов электрического регулирования производительности и выбора принципиальной схемы электропривода;
- Расчет и выбор электродвигателя и элементов силовых цепей;
- Расчет механических характеристик двигателя, соответствующих максимальной и минимальнойпроизводительности насоса.
- Расчет графиков переходных процессов М = f(t) и  = f(t) при пуске двигателей.
- Определение расхода электрической энергии и КПД способа регулирования на единицу производительности в заданном диапазоне для двух вариантов регулирования производительности и сравнить их;

2. Графическая часть:
Схема подачи воды центробежным насосом;
Принципиальная схема силовой части сравниваемых вариантов систем электропривода;
Механические характеристики электропривода;
Графики переходных процессов М = f(t) и  = f(t).

3. Выводы.





















2. Выбор центробежного насоса.

Для выбора насоса определим характеристику магистрали, подключенной к насосу. Зависимость напора от производительности для магистрали выражается следующей формулой:
(2.1)
где Нм – напор магистрали;
Нг = Н геометрическая высота подъема жидкости;
- суммарные гидравлические потери в магистрали;
(2.2)
где - потери напора по длине трубопровода;
- местные потери в фасонных частях трубы, запорной арматуре;
Q – производительность насоса;
d= 0,2 м – диаметр трубы;
- коэффициент потерь напора;
- длина трубопровода;
- коэффициент местных потерь;
g – ускорение свободного падения.
Коэффициент местных потерь:
(2.3)
где - потери в вентиле;
- потери на задвижке;
- потери при повороте на угол ;
- потери при повороте на угол ;

Формула (2.1) запишется в виде:
(2.4)
где

Максимальный напор, соответствующий максимальной производительности, найдется изформулы (2.4) , при :


Исходя из максимальной производительности и максимального напора, выбираем насос ЦНС180-128


Таблица.2.1.-сводные технические характеристики насоса типа ЦНС
Н, м Q, м3 /ч
n ,об/мин
180 128 4 1475
H – Qхарактеристика и зависимость КПД приведены на рис. 2.1.

Характеристика магистрали рассчитывается по формуле (2.4) и приведена на рис 2.1.
Q,м3/ч 60 90 120 150
H,м 120,3 120,7 121,3 122

Рисунок 2.1- Характеристика магистрали, КПД, H-Q.
3. Расчет электрического способа регулирования производительности
3.1. Расчет Q – H характеристик насоса.
Для определения Q-H характеристик при скорости вращения насоса отличной от номинальной, используем свойство механизмов центробежного типа: . Тогда по закону пропорциональности насоса:
(3.1)
(3.2)
где - соответствующие точки графика насоса при номинальной
скорости;
- угловые скорости, для которых производится пересчёт кривой насоса.
Пересчетные параболы – линии постоянство КПД строятся в соответствии с формулой:

H=k∙Q^2 (3.3)

Минимальная производительность:

Находя коэффициентК их формулы (3.3),задаваясь значениями Qнайдем H и строим пересчетные параболы
ПриQ_max=150
Из формулы (3.3) следует

k=H/Q^2 =122/〖150〗^2 =0,0054

Q,м3/ч 0 10 30 60 90 120 150
Н, м 0 0,53 4,86 19,44 43,74 77,76 121,5

Расчетные значения характеристик сведены в таблицу 3.1., а сами характеристики приведены на рис 3.1
Таблица 3.1.-координаты пересчетных парабол
При Qmin=60
Q,м3/ч 0 10 20 40 60
Н, м 0 3,4 13,6 54,4 122,4

При Q1=90

Q,м3/ч 0 10 30 60 90
Н, м 0 1,5 13,5 54 121,5

При Q2=120

Q,м3/ч 0 10 30 60 90 120
Н, м 0 0,85 7,65 30,6 68,85 122,4

В точках пересечения магистрали с пересчетными параболами строим соответствующиеH-Qхарактеристики



Рис. 3.1.Расчетные Q-H характеристики и пересчетные параболы

Точки пересечения магистрали с вновь построенными Н-Q характеристиками определяют рабочие режимы системы «исполнительный механизм - магистраль» для конкретной скорости исполнительного механизма.
Мощность на валу исполнительного механизма в рабочих точках определяется как
Найдем для точки max:

〖 P〗_max=(Qmax∙γ∙Hmax∙g)/ƞmax∙〖10〗^(-3), (3.4)
где Hmax,Qmax – напор и подача в точкеmax; м, м3/с;
ƞ_max - КПД исполнительного механизма в точке max.
Для определенияиспользуютƞ_max зависимость , которая показана на рисунке 3.1 и пересчетные параболы.
P_max=(150∙122∙1000∙9,81)/(3600∙0,7)=71239Вт
Определим скорость ω_maxиз соотношения :
Q_max=Q_kmax/ω_k ∙ω_max (3.5)
ω_max=1475∙150/180=1229об/мин
Зная мощность в точке maxPmax и скорость, при которой она была получена , определим момент Мmax на валу двигателя:
(3.6)
Расчетные значения момента сведены в таблицу 3.2.
Таблица 3.2 – Значения Н, Q, η, ω, M в точках на Н-Q характеристике магистрали
ω, с
128,7 102,9 77,2 51,5
Q,
150 120 90 60
H, м 121,5 122,4 121,5 122,4
P, Вт 71239 56991 42744 28496
M, Н*м 553,5 553,9 553,7 553,3

Синхронную скорость двигателя будем выбирать, исходя из условия ω0>ωmax, тогда ω0=314с-1. Следует использовать редуктор, для согласования номинальной скорости двигателя и максимальной скорости на валу насоса . Тогда передаточное число редуктора определится соотношением:
i_р=0,35,

Приведем моменты и скорости на валу насоса , к валу двигателя по формулам (3.7), расчетные значения занесены в таблицу 3.4.
(3.7)
Соединяя точки М и в координатах ω - М, получаем кривую нагрузки ω=f (МС), приведенную к валу двигателя, которая показана на рисунке 3.2.
Таблица 3.3 – Зависимость момента и мощности от скорости, приведенной к валу двигателя
ω, с
128,7 102,9 77,2 51,5
M, Н*м 553,5 553,9 553,7 553,3
ω’, с
45,1 36,1 27,02 18,03
M’, Н*м 1581,4 1582,6 1582 1580,9


Рисунок 3.2 – Нагрузка на валу двигателя ω=f (МС)
3.2. Выбор электродвигателя
При регулировании скорости изменением параметров роторной цепи (реостатное регулирование), частотном регулировании, когда Ф=const, номинальный момент двигателя может быть определён по максимальной нагрузке на валу механизма:
(3.8)
где -момент выбираемого двигателя;
-расчётный момент двигателя.
(3.9)
где плотность воды;
ускорение свободного падения;
= 122 - максимальное значение напора;
=0,7 - максимальное значение КПД;
M=71239/128,7=553,5Н∙м.

Следовательно, удовлетворяет условиям двигатель 4АНК280S4У3, со следующими номинальными данными:
Таблица 3.4-номинальные данные двигателя
Р2н,
кВт I2н,
А B ,
Тл nс,об/мин ηн
mк cosφн Sн,% Sк,% Jд, кг∙м²
132 330 0,85 1500 0,92 2 0,88 2.9 11.2 5


Таблица 3.5-Параметры схемы замещения АД в относительных единицах:






3,7 0,028 0,13 0,031 0,14

Номинальная скорость вращения АД:
, (3.10)
.
Синхронная скорость вращения АД:
, (3.11)
.

Номинальный момент АД:
, (3.12)
.

Критическую скорость находим из формулы:
. (3.13)

3.3 Расчет механических характеристик двигателя при электрическом способе регулирования
Построим механическую характеристику АД по формуле Клосса:

(3.14)
Где -критический момент АД.

Таблица 3.6-параметры естественной характеристики двигателя

S 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 0,9 1
ω, с
157 141.9 120.9 90.67 60.4 30.2 13.1 0
Mдв, Н*м 0 1892 1624 988.9 687 525 466.73 429






Рисунок 3.3 Механическая характеристика АД и нагрузка на валу двигателя.
Величины сопротивлений , , , рассчитываются в соответствии с соотношениями:
, , (3.15)
где – базовое сопротивление;
– номинальный ток фазы статора АД.
,

.
.
Сопротивления рассчитываются по формулам:
X_µ=(x∙U_1ф)/I_1ф =(3,7∙220)/247,1=3,3 Ом, (3.16)

X_2=(x∙U_1ф)/I_1ф =(0,14∙220)/247,1=0,12 Ом.

X_1=(x∙U_1ф)/I_1ф =(0,13∙220)/247,1=0,12 Ом

R_1=(R1∙U_1ф)/I_1ф =(0,028∙220)/247,1=0,025Ом (3.17)
R_2=(R2∙U_1ф)/I_1ф =(0,031∙220)/247,1=0,028 Ом
Таблица 3.7 – Приведенные сопротивления
Параметры схемы замещения АД
Наименование X X1 X2’’ R1’ R2’’
Параметр 3,3 0,12 0,12 0,025 0,028



Рисунок 3.4. Естественная и искусственныехарактеристики.
Выполним проверку двигателя:
Выбор мощности двигателя находится из условия
〖 ∆P〗_2н>〖∆P〗_2Дмакс (3.18)
Известно соотношение

аб/бв=R_2д/R_доб (3.19)
7/50=R_2д/R_доб =0,14

P_2Дмакс=〖∆P〗_2sмакс/(1+Rдоб/R2д)=14597,8/(1+7,14)=1793 Вт (3.20)
〖∆P〗_2н=М_н (ω_0-ω_н )=865,6(157-152,5)=3895,2Вт (3.21)
Следовательно
〖∆P〗_2н>〖∆P〗_2Дмакс
Значит,выбор двигателя сделан правильно

3.4 Выбор силовой схемы и элементов силовой цепи

Рисунок 3.5 – Силовая схема
Определим сопротивления при реостатном регулировании
Пример расчета бля точки макс:
R_max=бв/аб∙R_2^,=50/7∙0,028=0,2 Ом
Аналогично рассчитаем для других точек,результаты запишем в таблицу

Таблица 3.8 - Номинал секции реостата
, Ом

Max 0,2
1 0,247
2 0,32
3 0,44
Min 0,98
По рассчитанным сопротивлениям и мощности выбираем 5ящиков резисторов: 50164
Для обеспечения защиты двигателя от токов короткого замыкания, от обрыва одной фазы и для тепловой защиты в схеме предусмотрен автоматический выключатель.
Номинальный ток статора:
Выбираем автоматический выключатель типа EZC250N 25KA 400В 3П 3Т 250 A,оснащен нерегулируемымимагнитотермическимирасцепителями; IН = 250 А.
3.5 Расчет энергетических показателей.
Электрический способ регулирования производительности
В регулированном асинхронном электроприводе баланс потребляемой из сети активной мощностиимеет вид
(3.22)
Где - потери в исполнительном центробежном механизме.
Все потери делятся на переменные и постоянные. Постоянные потери не зависят от нагрузки.
При графическом способе определения потерь, переменные потери запишутся:
(3.23)
где М, ω - значения, соответствующие точкам на механической характеристике нагрузки насоса (рисунок 3.2);
- активные сопротивления цепи статора и ротора.
Для точкиmax:


Значения переменных потерь для остальных точек рассчитываются аналогично, расчетные значения сведены в таблицу 3.9.
Постоянные потери при реостатном способе регулирования при определяются по формуле:
(3.24)
где - механические потери;
- номинальные потери в стали статора;
- номинальные потери на создание магнитного потока;
(3.25)
где - механические потери при номинальной скорости двигателя.
Номинальные потери зависят от номинальной мощности и могут быть оценены как

Найдем :

(3.26)
где - номинальные постоянные потери:
, (3.27)
где - номинальные потери
; (3.28)
Найдем :
- номинальные переменные потери
; (3.29)
Найдем :

Тогда:
.
- номинальный ток намагничивания

Найдем :


Пример расчета для точкиmax:
;

Остальные значения потерь приведены в таблице 3.9.
Тогда суммарные потери будут складываться из переменных и постоянных при различных значениях производительности:
. (3.30)
Полезная мощность на выходе магистрали:
. (3.31)
Для точки max: Вт.

Все значения суммарных потерь и потребляемой из сети активной мощности при различных значениях производительности сведены в таблицу 3.9; кроме того в таблице 3.9 приведены суммарные потери приходящиеся на единицу производительности.
Таблица 3.9 - Расчет активной мощности
M, Н*м 155,2 167 236,4 284,1
ω, с
81,8 90 96 100,03

56,8 90 105 125

143 143,1 143,4 143,7

36160 34880 43890 49530

2944 3054 3136 3190,8

22130 29230 40357 48709,4

905,5 1015 5435 7059

6100 72610 90210 110193,9

Рисунок 3.6 – Расход активной электроэнергии на единицу производительности при электрическом способе
КПД электрического способа:
, (3.32)
где - мощность, затрачиваемая из сети;






Таблица 3.10– КПД электрического способа регулирования производительности
M, Н*м 155,2 167 236,4 284,1

56,8 90 105 125

22130 29230 40357 48709,4

61000 72610 90210 110193,9

0,36 0,4 0,44 0,44


Рисунок 3.7 – КПД на единицу производительности при электрическом способе

Баланс реактивных мощностей для регулируемого электропривода имеет вид
(3.33)
где -реактивная мощность, потребляемая из сети;
- реактивная мощность, потребляемая двигателем;
- реактивная мощность, потребляемая статорной цепью;
- реактивная мощность, потребляемая роторной цепью.
При реостатном способе и следует принять равными нулю.
(3.34)
Реактивная мощность основного магнитного поля равна
, (3.35)
где - главное индуктивное сопротивление двигателя при UC=UH, fC=fH (каталожные данные);
- ток намагничивания при UC=UH, fC=fH .

Вар.
Реактивная мощность полей рассеяния обмоток статора и ротора равна
(3.36)
I1=I2`.
Для асинхронных двигателей с фазным ротором в справочных данных дан ток ротора при номинальной нагрузке. В этом случае, можно найти текущее значение I2`=f(M) для определения реактивных потерь.
, (3.37)
Где
〖cosφ〗_2=(0,028/0,029)/√(〖0,028/〖0,029〗^2 〗^2+〖0,12〗^(2 ) )=0,99

Найдем :
Пример расчета для точкиmax:
;

А;


.
Остальные точки рассчитываются аналогично, результаты сведены в таблицу 3.11.
Таблица 3.11 – Реактивная мощность при эл. способе регулирования

81,8 90 96 100,03

0,479 0,427 0,39 0,36

56,8 90 105 125

0,438 0,48 0,5 0,6

400,9 393,8 504,3 520

57860 55830 91540 97344

159800 155700 227100 238732

Рисунок 3.8 - Расход реактивной электроэнергии на единицу производительности при электрическом способе

Коэффициент мощности определяется как:
, (3.38)
Для точкиmax:
.
Остальные значения коэффициента мощности сведены в таблицу 3.12.
Таблица 3.12- Значения коэффициента мощности
, Вар
159800 155700 227100 238732
,Вт
6100 72610 90210 110193

0,458 0,442 0,369 0,32
4 Расчет механического способа регулирования производительности
Расчет характеристик магистрали
Механический способ регулирования производительности основан на изменении результирующего сопротивления магистрали, путем введения в нагнетающую магистраль различных заслонок. 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 Нр теряется на регулирующем устройстве.
При таком способе регулирования производительности, для достижения заданной производительности Qmax =125 м3/ч, необходимо, чтобы заслонка изначально частично перекрывала магистраль.
Характеристика магистрали описывается формулой:
,
где
Найдем коэффициент при работе в точке с заданной максимальной производительностью (характеристика магистрали 5, смотри рисунок 4.1):
; (4.1)
где: напор насоса, соответствующий максимальной производительности, определяется по Н-Q характеристике насоса рисунок 2.1.
.
Тогда выражение магистрали для данного коэффициента сопротивления запишется в виде:
.
Аналогично рассчитываются характеристики магистралей для других значений производительности.


Рисунок 4.1 – Характеристики насоса и магистрали при механическом способе регулирования, зависимость η(Q) насоса


Выбор двигателя и силовой схемы
При введении заслонки, рабочая точка на механической характеристике двигателя смещается в сторону меньших нагрузок. Таким образом, максимальная нагрузка на валу двигателя достигается при максимальной производительности Qmax
Мощность на валу механизма при :
P=81182 Вт (4.2)

Максимальный момент на валу механизма:
(4.3)
Следовательно, удовлетворяет условиям двигатель 4А250M2У3, со следующими номинальными данными:

Таблица 4.1-номинальные данные двигателя
,
кВт ,
об/мин




,
% ,
% Jд,


90 3000 0,92 089 1,2 2,5 1 1,2 10 0,52

Таблица 4.2 - Параметры схемы замещения АД в относительных единицах:






5,2 0,029 0,078 0,016 0,013

Номинальная скорость вращения АД:
,
.
Синхронная скорость вращения АД:
,
.
Номинальный момент АД:
,
.

Критическую скорость находим из формулы:
.
Рассчитаем мощность на валу механизма при :
.
С учётом редуктора момент может быть:
.


Силовая схема представлена на рисунке 4.3.

Рисунок 4.3 - Силовая схема
Номинальный ток статора:

Выбираем автоматический выключатель типа А3714Бс полупроводниковымрасцепителем с выдержкой по времени; IН = 160 А.
4.3Расчет механических характеристик двигателя при механическом способе регулирования
Естественная механическая характеристика рассчитывается по формуле (3.14). Вычисление всех сопротивлений аналогично пункту 3.3, расчеты сведены в таблицу 4.3.
Данные расчетов механической характеристики двигателя приведены в таблице 4.4. Характеристика изображена на рисунке 4.4.
Таблица 4.3 - Параметры схемы замещения АД
Параметры схемы замещения АД
Наименование X X1 X2’ R1 R2’
Значение, (Ом) 5,2 0,1 0,0174 0,039 0,02


Таблица 4.4 – Механическая характеристика АД
Естественная характеристика
S 0 0,1 0,2 0,3 0,5 0,7 0,8 0,9 1
,c-1 314 282,6 251,2 219,8 157 94,2 62,8 31,4 0
М,
кНм 0 639,5 511,6 383,7 245,9 179 157,4 140,4 126


Рисунок 4.4 – Механическая характеристика двигателя


4.4 Расчет энергетических показателей
Механический способ регулирования производительности
При механическом способе регулирования производительности и использовании нерегулируемого асинхронного электропривода потребляемая электроприводом из сети активная мощность (Рс.м.) расходуется на потери в двигателе , центробежном механизме , на потери регулирования производительности механическим способом и создание полезной мощности Рпол:
(4.4)
где - потери в двигателе при текущем значении производительности;
– мощность на валу двигателя ; (4.5)
- КПД двигателя при мощности Р2i;
- потери в центробежном механизме; (4.6)
- мощность на валу насоса;
- КПД механизма при мощности ;
〖∆P〗_рмс=〖∆Н〗_р∙Q– потери механического способа регулирования. (4.7)
P_пол=Н_маг∙Q- полезная мощность на выходе магистрали. (4.8)
〖∆P〗_ред=[〖∆H〗_р∙Q+〖∆H〗_р∙Q(1/ƞ_мех -1)]∙(1/ƞ_(ред ) -1)-потери в редукторе(4.9)
〖∆P〗_дв=[[〖∆H〗_р∙Q+〖∆H〗_р∙Q(1/ƞ_мех -1)]+[〖∆H〗_р∙Q+〖∆H〗_р∙Q(1/ƞ_мех -1)]∙(1/ƞ_(ред ) -1)]∙(1/ƞ_дв -1)-потери в двигателе (4.10)
Общий КПД установки при механическом способе регулирования производительности и нерегулируемом электроприводе определяется как
(4.11)
где - КПД механического способа регулирования, определяется как:
(4.12)
где - напор на выходе механизма до регулирующего органа.
Пример расчета для первой точки (Qmin=56,8 м3/ч):
P_пол=143∙56,8=8122 Вт
〖∆P〗_рмс=87∙56,8=4942 Вт
〖∆P〗_мех=81182(1/0,62-1)=8007Вт
P_ред=[(87∙56,8+87∙56,8(1/0,62-1)]∙(1/0,95-1)=1109 Вт
P_дв=[[(87∙56,8+87∙56,8(1/0,62-1)]+[(87∙56,8+87∙56,8(1/0,62-1)]∙(1/0,95-1) ](1/0,9-1)=1929 Вт
ƞ_общ=0,216
Расчет остальных точек аналогичен. Результаты расчетов сведены в таблицу 4.5. Графики расхода активной электроэнергии на единицу производительности и КПД на единицу производительности изображены на рисунках 4.5 и 4.6 соответственно.
Таблица 4.5 – Расчет активной мощности и КПД

Q, м3/ч 56,8 90 105 125
H, м 143 143,2 143,4 143,7
ΔРмех, Вт 8007 8344 11100 14170
Рпол, Вт 8122 12870 15020 17880
Рред, Вт 1109 1372 1579 1864
ΔРд,Вт 1929 2387 2746 3242
ΔРр.м.с., Вт 4942 4860 3885 3375
Рс.м., Вт 24110 29830 34320 40520
ηобщ.м. 0,216 0,171 0,119 0,088


Рисунок 4.5 -Расход активной электроэнергии на единицу производительности

Рисунок 4.6-Зависимость КПД механического способа от производительности

При механическом способе регулирования производительности вся реактивная мощностьсети (Qс.м.) потребляется двигателем. Она расходуется на создание основного магнитного поля двигателя , магнитных полей рассеяния статорной и роторной обмоток. Таким образом, баланс реактивной мощности в асинхронном двигателе имеет вид
(4.13)
В нерегулируемом электроприводе напряжение и частота напряжения равны номинальным значениям и составляющие баланса могут быть определены следующим образом.
Реактивная мощность основного магнитного поля равна:
, (4.14)
где - главное индуктивное сопротивление двигателя при UC=UH, fC=fH (каталожные данные);
- ток намагничивания при UC=UH, fC=fH .
I_μн=U/X_μ =220/5,2=42,3 А

Реактивная мощность полей рассеяния обмоток статора и ротора равна
(4.15)
где X1H, Х2Н` - индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора и приведенное к статору сопротивление рассеяния обмотки ротора (каталожные данные);
I1H,I2` - ток статора и приведенный к статору ток ротора.
Ток I2’ можно найти из уравнения электромагнитной мощности:
. (4.16)
Пример расчета для первой точки (Qmin=56,8 м3/ч):

где Р2i - мощность на валу двигателя (значения берутся из таблицы 4.5);




Остальные точки рассчитываются аналогично и сведены в таблицу 4.6.




Таблица 4.6 – Расчет реактивной мощности
Q, м3/ч 56,8 90 105 125
М, Н*м 138,5 200 256 315,3
I2, А 425,7 588 634 674
Qσ1,Вар 54366 103800 173000 138600
Qσ2,Вар 9459,7 18060 30110 24120
Qμ, Вар 27923 27923 27923 27923
Qс.м.,Вар 91748,7 149800 169600 190600
Коэффициент мощности асинхронного электродвигателя будет равен
(4.17)
Значения коэффициента мощности сведены в таблицу 4.7.
Таблица 4.7 - Значения коэффициента мощности
Qс.м, Вар 91748,7 149800 169600 190600
Рс.м., Вт 24110 29830 34320 40520
cosφдв 0,254 0,195 0,198 0,197
График расхода реактивной электроэнергии на единицу производительности изображен на рисунке 4.7.

Рисунок 4.7-Расход реактивной электроэнергии от производительности



5 Расчет графиков переходных процессов
Расчет графиков переходных процессов выполняется по уравнениям:
(5.1)
где суммарный момент инерции механизма
При электрическом способе: .
При механическом способе: .
Графики рассчитываются согласно структурной схеме (рисунок 5.1) в пакете SystemView и показаны на рисунках 5.2 - 5.5.

Рисунок 5.1 - Схема моделирования

Рисунок 5.2 - Переходные процессы при электрическом способе регулирования М = f(t) и  = f(t).

Рисунок 5.3 - Переходные процессы при механическом способе регулирования М = f(t) и  = f(t)

Рисунок 5.4 – Механическая характеристика АД при эл. способе регулирования

Рисунок 5.5 – Механическая характеристика АД при мех.способе регулирования
6 Вывод
В курсовой работе мы получили расчеты расхода электроэнергии и КПД при электрическом и механическом способах регулирования производительности.Расход активной мощности, потребляемой из сети, значительно больше при механическом способе регулирования, чем при электрическом из-за наличия регулирующего органа. Расход реактивной мощности, потребляемой из сети меньше при электрическом способе регулирования, так как в асинхронном двигателе с фазным ротором большой зазор. КПД на единицу производительности выше при электрическом способе регулирования. Коэффициент мощности выше при механическом способе регулирования.
Электрический способ является универсальным. Использование электрического способа рекомендуется в случае предъявления особых требований к КПД и потребляемой активной мощности сети..
Недостатком электрического способа регулирования является значительные потери скольжения, которые бесполезно рассеиваются в виде теплоты в обмотках двигателя, и КПД оказывается низким. Потери вызывают дополнительный нагрев двигателя и требуют соответствующего завышения установленной мощности двигателя.
Механический способ регулирования является более простым в реализации и более надежным.
При использовании механического способа регулирования целесообразно работать при подачах, близких к максимальной, так как снижается потребляемая из сети активная и реактивная мощности, коэффициент мощности остается практически неизменным, КПД снижается незначительно.
Рекомендуется использование механического способа регулирования в случае, когда требуется обеспечить простоту, надежность, а также при работе с максимальной производительностью. При малом статическом напоре и больших требуемых диапазонах изменения подачи данный способ регулирования оказывается весьма неэкономичным. Это ограничивает область его практического применения главным образом маломощными установками с относительно небольшим требуемым диапазоном регулирования.
Литература
Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник/ А.Э Кравчик, М.М. Шлаф, В.И. Афонин, Е.А. Соболенская. – М.: Энергоиздат, 1982. – 504с.
Ключев В.И., Терехов В.М. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов: Учебник для вузов. – М.: Энергия, 1980. – 360с.
Головенкин А.Н.: Электропривод центробежных механизмов: Учебное пособие.-Киров: Издательство ВятГУ, 2004г, 105с.