Антиплагиат (1235557), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Внекоторых ВК предусмотрен байпас (обводной трубопровод). Байпас представлен, например, в ВК9 на запорной арматуре 42.3 РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ ВРАЩ ЕНИЯ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ НАСОСА С ПОМОЩ ЬЮ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ3.1 Принц ип работы преобразователей частотыСтатический преобразователь частоты представляет собой э лектронное устройство, которое обеспечивает плавноерегулирование скорости трехфазных э лектродвигателей переменного тока путем преобразования фиксированных значенийнапряж ения и частоты сети в изменяемые величины. Хотя принц ип всегда оставался неизменным, в первоначальные ПЧ быловнесено много изменений, в частности применены тиристоры, которые в настоящ ее время управляются с помощ ьюмикропроц ессора, и ц ифровые блоки.Вследствие возрастающ ей степени автоматизац ии в промышленности, сущ ествует постоянная потребность в дополнительныхсредствахавтоматическогоуправления,ипроисходитнепрерывноеувеличениепроизводственныхскоростейисовершенствование методов в ц елях дальнейшего повышения э ффективности промышленных предприятий.В настоящ ее время э лектродвигатели являются важ ными стандартными промышленными изделиями.
Эти двигатели рассчитаны наработу с фиксированной скоростью, и в течение многих лет продолж ается работа, направленная на оптимизац ию регулированияих рабочей скорости.Этого не удавалось обеспечить до тех пор, пока не были внедрены статические ПЧ, способные э ффективно использоваться дляплавного регулирования скорости трехфазных э лектродвигателей переменного тока.Подавляющ ее большинство статических ПЧ, используемых в настоящ ее время в промышленности для управления или регулированияскорости трехфазных э лектродвигателей переменного тока, разработаны с применением двух разных принц ипов:-ПЧ без промеж уточной ц епи(такж е называемые прямыми преобразователями);-ПЧ с изменяемой или неизменной промеж уточной ц епью.Преобразователи частоты с промеж уточной ц епью имеют промеж уточную ц епь либо постоянного тока, либо постоянногонапряж ения и называются, соответственно, преобразователями – источниками тока и преобразователями – источникаминапряж ения.Преобразователи с промеж уточной ц епью имеют ряд преимущ еств перед прямыми преобразователями, а именно:-лучшее регулирование реактивного тока;-уменьшение уровня гармонических помех;-отсутствие ограничений в отношении выходной частоты(однако здесь имеется ограничение по управлению и свойствамиспользуемых э лектронных компонентов).Как правило, прямые преобразователи дешевле, чем преобразователи с промеж уточной ц епью, но они обычно хуж е подавляютгармоники.С конц а 1960-х годов ПЧизменились коренным образом, в основном, как результат разработки микропроцессорных и полупроводниковых технологий,а также благодаря снижению их стоимости.Однако, основополагающие принципы, заложенные в ПЧ, остались прежними.В состав преобразователя частоты входят четыре основных элемента: выпрямитель,[20]промеж уточная ц епь, инвертор и схема управления.
Схема ПЧ изображ ена на рисунке 3.1Рисунок 3.1 -[30]Блок-схемапреобразователя частотыВыпрямитель формирует пульсирующее напряжение постоянного тока при его подключении к трехфазной питающей сетипеременного тока. Выпрямители бывают двух основных типов - управляемые и неуправляемые.[20]трех [30]типов:Промежуточная цепь одного из-преобразующая напряжение выпрямителя в постоянный ток;-стабилизирующая или сглаживающая пульсирующее напряжение постоянного тока и подающая его на инвертор;-преобразующая неизменное напряжение постоянного тока выпрямителя в изменяющееся напряжение переменного тока.Инвертор, который формирует частоту напряжения электродвигателя.
Некоторые инверторы могут также конвертироватьнеизменное напряжение постоянного тока в изменяющееся напряжение переменного тока.Электронная схема управления, которая посылает сигналы в выпрямитель, промежуточную цепь и инвертор и получаетсигналы от данных элементов. Построение управляемых элементов зависит от конструкции конкретного преобразователячастоты.Общим для всех преобразователей частоты является то, что все цепи управления управляют полупроводниковымиэлементами инвертора. Преобразователи частоты различаются по режиму коммутации, используемому для регулированиянапряжения питания электродвигателя.3.2[20]Необходимость внедрения преобразователей частоты на насосных станц ияхВнастоящее время распределение всей произведенной в индустриально развитых странах (втом числе и в России)электроэнергии осуществляется примерно в следующей пропорции:- 69% - электропривод;- 6% - освещение;- 25% - прочее.В свою очередь, из доли электроэнергии, направленной на работу электроприводов, на долю насосов и вентиляторовприходится около 60%.
Таким образом, более 40% (а, по некоторым данным, и более 50%) всей вырабатываемой в миреэлектроэнергиинаправляетсянануждыэлектроприводов.Центробежныевентиляторы,насосыикомпрессорыобъединяются в один класс нагрузочных механизмов для электропривода, так как их характеристики с точки зрениятребований и условий работы электропривода имеют много общего. Большая часть электроприводов указанных механизмовявляется нерегулируемыми.Традиционные способы регулирования подачи насосных станций и вентиляторных установок состоят в дросселированиинапорных линий и изменении общего числа работающих агрегатов по одному из технологических параметров - давлению втрубопроводе или в диктующей точке сети, уровня в[9]приемном [28]илирегулирующем резервуаре и др. Эти способырегулирования направлены на решение поставленных технологических задач (поддержание заданного давления) ипрактически не учитывают энергетических аспектов транспортировки воды.Вместе с тем, гидравлическое и электротехническое оборудование насосных станций обычно выбирается по максимальнымтехническим параметрам (подаче, напору и др.) системы водоснабжения и водоотведения.
��днако, в реальной жизниоказывается, что вновь вводимые в эксплуатацию насосные установки выходят на проектные режимы в течение многих лет,либо не выходят вообще. Поэтому существующие станции, как правило, работают в режимах существенно отличающихсяот[9]расчетных.[22]Крометого, имеют место суточные, недельные и сезонные колебания расходов и напоров,обусловленные переменным водопотреблением, в результате этого рабочие режимы насосов оказываются далеко отрабочих зон их характеристик.[9]Поэтому[28]регулируемогоэлектропривода создались предпосылки для разработкипринципиально новой технологии транспортировки воды сплавным регулированием рабочих параметров насоснойс появлением[15]надежногоустановки без непроизводительных затратэлектроэнергии и сширокими возможностями повышения точности иэффективности технологических критериев работы систем подачи.
При этом геометрическим местом рабочих точекнасосной установки становятся характеристики трубопроводов, а не характеристики насосов, как в случае регулированияподачи насосных агрегатов с постоянной частотой вращения.[9]Причастотном регулировании насосов[28]предотвращения[15]можнов[17]значительнойстепени избежать[15]аварийныхситуаций за счетгидравлических ударов, возникающих при изменении режимов работы и пуске системы принерегулируемом электроприводе.[15]Наиболееэффективным способом регулирования асинхронных короткозамкнутых двигателей является частотныйспособ, позволяющий в наибольшей степени[22]диапазонеосуществить экономически целесообразные режимы работы ворегулирования производительности[27]Модернизация[9]всем[9]турбомеханизмов.действующих нерегулируемых электроприводовмаксимально возможный экономический эффект за[9]счетсминимальныхцельюэнергосбереженияпозволяетполучать[22]затрат.3.3 Преимущ ества метода регулирования частотывращения рабочего колеса насосаМощность, потребляемая насосом, находится в кубической зависимости от скорости вращения рабочего колеса насосаP=f(Q)3.
Производительность насоса Q прямо пропорциональна скорости вращения рабочего колеса. Т.е. уменьшениескорости вращения рабочего колеса насоса в 2[33]раза приведет к уменьшению потребляемой мощ ности в 8 раз.Преимущ ество применения частотно-регулируемого э лектропривода:-планируемая э кономия э нергии от 30% и выше;-исключаются гидроудары, что позволяет увеличить срок работы запорной арматуры и трубопроводов;-отсутствие больших пусковых токов;- [38] электродвигатели работают с пониженной нагрузкой, что значительно увеличивает срок их службы;- значительная экономия воды за счет оптимизации давления в сетях и уменьшения разрывов трубопроводов;-возможность[33]полной автоматизац ии насосной станц ии.3.4 Скалярное и векторное управление в частотных преобразователяхСущ ествуют различные методы частотного управления, которые позволяют решить различные задачи при регулировке скорости иизменения момента, среди которых два основных метода - скалярный и векторный.
Каж дый из них имеет свои характерныеособенности, на которых следует остановиться более подробно.Наибольшее распространение получили асинхронные электроприводы со скалярным управлением. Его используют вприводах компрессоров, вентиляторов, насосов и прочих механизмов в которых необходимо удерживать на определенномуровне или скорость вращения вала электродвигателя (применяется датчик скорости), либо какого-то технологическогопараметра (к примеру, давление в трубопроводе, с применением соответствующего датчика).Принцип действия скалярного управления асинхронным двигателем – амплитуда и частота питающего напряженияизменяются по закону U/f = const,[5]для обеспечения постоянного момента – М=const.То, как будет выглядеть данная зависимость в конкретном случае, зависит от требований предъявляемых нагрузкойэлектроприводу.
Как правило, в качестве независимого воздействия выступает частота, а напряжение при определеннойчастоте определяется видом механической характеристики, а также значениями критического и пускового моментов.Благодаря скалярному управлению обеспечивается постоянная перегрузочная способность асинхронного двигателя,независящая от частоты напряжения, и все же при довольно низких частотах может произойти значительное снижениемомента, развиваемого двигателем. Максимальное значение диапазона скалярного управления, при котором возможноосуществление регулирования значения скорости вращения ротора электродвигателя, без потери момента сопротивленияне превышает 1:10.Скалярное управление асинхронным двигателем довольно просто реализуется, но все же имеются два значительныхнедостатка.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
