Работа асинхронного двигателя в приводе судового центробежного насоса

Схемы соединения фазных обмоток асинхронного двигателя (АД)

Наиболее надежной является схема асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором (АДКР). Однако лучшими пусковыми и регулировочными свойствами обладает АД с фазным ротором (АДФР).

б)

380 В

а

в

с

х

у

z

х

220 В

а

в

с

у

z

А

В

С

UЛ

a)

а

в

с

z

х

у

Uф

~

~

Рисунок 7.1. Схема соединения обмоток фаз статора в звезду (Υ) и треугольника (∆).

На рис.7.1 показана схема включения фазных обмоток статора в сеть при соединении фаз в звезду, при которой фазное напряжение U_ф меньше линейного напряжения сети U_Л в раз. Если напряжение сети соответствует фазному, то обмотки фаз статора следует включить по схеме треугольника, рис.7.1, б. Короткозамкнутый ротор изображается замкнутой окружностью.

На рис.7.2 изображена схема АД с фазным ротором.

Фазная обмотка ротора выполняется по типу статорной, то есть имеет три изолированные фазные обмотки, которые замыкаются через скользящий контакт на симметричное регулируемое сопротивление r_2п, которое может регулироваться от значения r_2п = 0 до максимального значения r_2п = r_{2п тах.}

Изменяя величину r_2п может влиять на величину тока ротора, что позволяет регулировать скорость вращения двигателя.

б)

~U1

W1

U2

r2п

обмотка статора

обмотка ротора

Токосъемные кольца со щетками

Последовательно регулируемое сопротивление

Рисунок 7.2. Схема обмоток статора (индекс 1) и ротора (индекс 2) асинхронного двигателя с фазным ротором.

Работа асинхронного двигателя в приводе судового центробежного насоса

Схема привода показана на рис.7.3.

U1

P1

P2

Mc

АД

ЦН

Ω М

Ргидр = QH

Рисунок 7.3. Схема привода центробежного насоса с асинхронным двигателем

В данной схеме: наружное кольцо – статор АД, внутреннее – короткозамкнутый ротор. К ротору (внутреннему кольцу) присоединён вал, посредством которого двигатель приводит во вращение центробежный насос ЦН. Мощность, развиваемая насосом (гидравлическая мощность Р_гидр) определяется в системе единиц СИ произведением

Р_г = G · H, (7.1)

где G- расход (подача) жидкости (воды, масла, топлива, …)

Н – напор (противодавление) =

Корректность формулы мощности проверяем через размерности входящих в неё величин:

Р_гидр »

КПД гидравлических насосов невелик : ƞ_гидр = 0,6 …0,72.

Мощность, необходимая для работы ЦН, и поставляемая по валу двигателем, находится с учётом гидравлического КПД:

(7.2)

Для создания мощности Р₂ на валу двигатель должен развивать вращающий момент, который при известной скорости, находится из отношения:

(7.3)

Если, далее, разделить Р₂ на КПД двигателя, то получим величину мощности, потребляемой двигателем из сети

(7.4)

В трехфазной цепи активная мощность определяется формулой

(7.5)

где U₁ = U_л – линейное напряжение трёхфазной сети; I₁ = I_1ф.

Зная коэффициент мощности cos φ₁ , можем найти:

ток фаз статора

(7.6)

полную мощность

Мощность двигателя задаётся по величине мощности P₂, развиваемой на валу при номинальной нагрузке и в его паспортных данных для Р₂ = Р_2н приводятся номинальные значения скорости n_н [об/мин], коэффициента мощности cosj_н, КПД ƞ_н и, обязательно, линейное напряжение.