4 Разработка системы управления электрооборудованием

4.1 Разработка системы управления в статических режимах

Рисунок 9 – Схема электрическая принципиальная управления

электродвигателем насоса Н-8

На рисунке 9 изображена электрическая принципиальная схема управления электродвигателем насоса Н-8. В качестве аналога была использована релейно-контакторная схема, которая применяется в цеху № 34 завода ГХЗ ОАО «Салаватнефтеоргсинтез».

В таблице 18 указан перечень элементов принципиальной схемы.

Таблица 18 – Перечень элементов принципиальной схемы

Обозначение	Наименование
КТП-48н. Щит 2Щ
QF1	Выключатель автом. ВА57-31-341210-20УХЛ3, Iн = 100 А, Iр = 50 А
КМ1	Пускатель ПМ12-040152 УХЛ4Б, 220 В
ТА1...ТА3	Трансформатор тока ТОП 0,66-У3 50/5 А
FU1	Предохранитель ПРС-10-П У3, Iпл.вст. 6,3 А
КА1, КА2	Реле РТ-140/6УХЛ4, 220 В
KL1	Реле промежуточное РЭП 15-220Б У3
KL2	Реле РП-12УХЛ4 220 В
КТ1, КТ2	Реле времени РСВ19-11 0,1-10 сек
БК	Устройство управления самозапуском асинхронных двигателей УСАД-5
Объект 439. Операторная. Щит ЩУС
SB2	Выключатель КЕ011У3 исп.2 красный
HL1	Арматура АС12013У2, 220 В, 50 Гц
HL2	Арматура АС12011У2, 220 В, 50 Гц
У электродвигателя
SB1	Пост управления КУ92-1ЕхdllBT5-У2

4.2 Разработка системы управления в динамических режимах

Типичная структурная схема автоматической системы регулирования скорости электропривода центробежного насоса Н-8 изображена на рисунке 10.

Рисунок 10 – Структурная схема системы регулирования скорости

Структурная схема состоит из следующих звеньев:

а) – регулятор скорости (предназначен для поддержания заданного значения скорости вращения);

б) W_п – электрический преобразователь (предназначен для плавного регулирования потока электрической энергии, поступающей к двигателю);

в) W_э – электромеханический преобразователь (предназначен для преобразования электрической энергии в механическую);

г) – механический преобразователь (отображает динамические свойства всех подвижных частей электропривода);

д) – звено обратной связи по скорости (предназначено для согласования по уровню скорости вращения и сигнала задания скорости);

е) β_b – коэффициент связи между скоростью вращения и моментом сопротивления.

5 Расчет статических характеристик системы электропривода

5.1 Расчет механических характеристик производственного механизма

Для расчёта механической характеристики выбираем насос Н-8, технические данные которого приведены в таблице 19 [1].

Таблица 19 – Технические характеристики насоса позиция Н-8

Gн, м3/ч	Нн, м. в. ст	Н0, м. в. ст	sн­	η, %	Nрн, кВт	N0, кВт	Hст, м. в. ст.	n1, об/мин­
20	100	138	2,6	70	5,45	1,31	30	3000

Зависимость момента сопротивления М_с от скорости вращения ω выражается следующей формулой

(19)

где М₀ – момент сопротивления при G = 0, Н∙м;

ω_н – номинальная скорость вращения, рад/с;

М_н – номинальный момент сопротивления, Н∙м;

Н₀ – напор при G = 0 м. в. ст.;

R – сопротивление трубопровода, ч²/м⁵.

Определяем значения всех неизвестных величин, входящих в формулу (19)

(20)

(21)

(22)

(23)

(24)

Подставив числовые значения в формулы (20)-(24), получим

Также примем во внимание, что подкоренное выражение в формуле (19) должно быть положительным

(25)

(26)

Подставив числовые значения в формулу (26), получим

(27)

Подставив все найденные значения в формулу (19) и упростив, получим

(28)

Для нескольких значений определяем момент сопротивления по формуле (28). Расчетные данные заносим в таблицу 20.

По данным таблицы 20 строим механическую характеристику насоса (рисунок 11).

Таблица 20 – Данные для расчета механической характеристики насоса

Мс, Н∙м	0,93	3,04	4,69	6,38	9,17	13,40	17,00	20,96	25,29
ω, рад/с	142,96	160	180	200	230	270	300	330	360

Рисунок 11 – Механическая характеристика насоса Н-8