4 Проектирование преобразователя электрической энергии

Специфика работы электродвигателей в данном режиме насосной установки такова:

1) электродвигатели работают с длительной постоянной нагрузкой с постоянным рабочим моментом, меньше номинального;

2) пуск турбомеханизма осуществляется по линейному закону, вследствие чего пусковой момент М_пне превышает номинальный М_н.

Учитывая эти факты, проверку электродвигателей по нагреву и перегрузочной способности за время цикла можно не проводить. Однако в нашей установке возможен случай выхода из строя ПЧ, где необходимо запускать двигатели напрямую от сети. Поэтому произведем проверку возможности прямого пуска электродвигателей.

Согласно [7] температура обмотки в конце пуска θ_конэлектродвигателя не должна превышать предельной допустимой температуры θ_пр. В качестве предельной принимается температура срабатывания встроенной температурной защиты при кратковременных перегрузках, равная для класса изоляцииFθ_пр=225 ºC.

Температура обмотки в конце пуска электродвигателя определяется по следующей формуле:

(3.29)

где

θ₀=40ºС - температура окружающей среды.

τ - температура перегрева обмотки в конце пуска, определяемая следующим выражением:

(3.30)

где

ΔА - потери энергии за время пуска, идущие на нагрев обмотки;

m- масса обмотки;

С_уд- удельная теплоемкость проводникового материала, из которого сделана обмотка. Для меди С_уд=395

Для электродвигателей серии 5А на данный момент в свободном доступе нету информации об массе обмоток, поэтому для расчетов из [8] возьмем данные массы обмотки для аналогичного двигателя из серии 4А, что не составит особо больших погрешностей при расчете. Масса обмотки электродвигателя 4А160М4У3 m=11,3кг.

Потери энергии за время пуска определяются следующим образом [7]:

(3.31)

где

(3.32)

J- суммарный момент инерции электропривода,

К_А- коэффициент, определяемый следующим образом:

(3.33)

М_с, М_дин- статический и динамический моменты электропривода соответственно,

(3.34)

М_ср- среднее значение электромагнитного момента,

(3.35)

ω₂, ω₁- угловые скорости электропривода в начале и конце переходного процесса соответственно,

(3.36)

Исходя из нагрузочной диаграммы работы электропривода (рисунок 3.7) среднее значение электромагнитного момента М_срравняется:

Статический момент во время прямого пуска электродвигателя с закрытой задвижкой будет постоянный, т.к. в трубопроводе расход Q=0 и происходит перемешивание воды, и согласно таблице 3.4 М_с=10,83, при граничной скорости перекачивания водыω_гр.

Подставим полученные значения в формулы 3.31-3.36 и определим потери энергии за время пуска.

откуда определим температуру перегрева обмоток за время пуска τ.

Температура обмотки в конце пуска электродвигателя:

40,52 ºC<225 ºC.

Следовательно электродвигатель проходит с большим запасом по температуре перегрева обмоток при пуске на прямую от сети.