Даны примеры расчетов как рабочих характеристик насосов и вентиляторов, определяющих свойства электроприводов, так и статических характеристик регулируемых электроприводов. Предложены модели насосных и вентиляторных агрегатов в среде MatLab с использованием средств визуального моделирования Simulink для исследования электромеханических процессов, происходящих в центробежных машинах.
 Для студентов вузов, обучающихся по специальности «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов» (квалификация — горный инженер) направления подготовки дипломированных специалистов «Электротехника, электромеханика и электротехнологии». Может быть полезно специалистам, занятым разработкой, внедрением и эксплуатацией электроприводов вентиляторных и насосных установок.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение .................................................................................................................. 5
Глава 1.
Режимы работы турбомашин .................................................................... 7
1.1. Общие сведения о насосных, вентиляторных
и компрессорных установках ................................................................. 9
1.1.1. Насосные установки ............................................................... 9
1.1.2. Воздуходувные машины ........................................................ 11
1.2. Рабочие характеристики турбомашин и трубопроводов
(воздуховодов) ........................................................................................ 12
1.3. Режимы работы турбомашин ......................................................... 15
1.3.1. Режимы работы насосных установок ................................... 15
1.3.2. Режимы работы воздуходувных машин ............................... 17
1.3.3. Способы управления режимами работы насосных
установок .......................................................................................... 18
1.3.4. Способы управления режимами работы вентиляторных
установок .......................................................................................... 23
Глава 2.
Регулируемый электропривод турбомашин .......................................... 25
2.1. Общие сведения ............................................................................... 27
2.2. Частотно-регулируемый электропривод ....................................... 29
2.3. Электропривод с вентильным двигателем .................................... 36
2.4. Электропривод по схеме асинхронно-вентильного каскада ....... 38
2.5. Параметрическое регулирование и регулирование частоты
вращения путем изменения числа пар полюсов электродвигателя ... 41
2.6. Регулировочные свойства систем электроприводов .................... 43
Глава 3.
Регулируемый электропривод насосных установок ............................ 49
3.1. Обоснование выбора регулируемого электропривода
насосных установок ............................................................................... 51
3.2. Расчет рабочих параметров насоса при переменной угловой
скорости рабочего колеса ...................................................................... 53
3.3. Примеры расчета рабочих параметров насоса при изменении
угловой скорости .................................................................................... 60
3.3.1. Расчет рабочих параметров насоса ....................................... 60
3.3.2. Расчет потребления электроэнергии насосным агрегатом 64
3.3.3. Расчет механической характеристики насоса ...................... 67
3.4. Расчет статических характеристик асинхронного
электродвигателя при частотном управлении ..................................... 70
3.4.1. Расчет параметров схемы замещения асинхронного
двигателя ........................................................................................... 70
3.4.2. Расчет статических характеристик асинхронного
частотно-регулируемого электропривода с автономным
инвертором напряжения при вентиляторном характере
момента статической нагрузки .................................................. 77
3.4.3. Расчет статических характеристик асинхронного
частотно-регулируемого электропривода с автономным
инвертором тока ............................................................................... 81
3.5. Расчет и выбор элементов силовой схемы электропривода
системы «асинхронно-вентильный каскад» ......................................... 83
3.5.1. Расчет и выбор согласующего трансформатора ................ 85
3.5.2. Расчет параметров обмоток асинхронного двигателя
с фазным ротором ............................................................................ 87
3.5.3. Расчет и выбор диодов неуправляемого выпрямителя
и тиристоров инвертора ................................................................... 89
3.5.4. Расчет и выбор сглаживающего дросселя (реактора) ......... 92
3.6. Расчет статических характеристик асинхронно-вентильного
каскада ..................................................................................................... 93
3.7. Примеры расчета статических характеристик регулируемых
электроприводов насосных установок ................................................. 97
3.7.1. Пример расчета параметров схемы замещения
асинхронного двигателя при частотном управлении ................... 97
3.7.2. Пример расчета статических характеристик
асинхронного частотно-регулируемого электропривода
с автономным инвертором напряжения при вентиляторном
характере момента статической нагрузки ..................................... 101
3.7.3. Пример расчета статических характеристик
асинхронного частотно-регулируемого электропривода
с автономным инвертором тока ..................................................... 108
Глава 4.
Частотно-регулируемый автоматизированный электропривод
насосных установок .................................................................................. 115
4.1. Общие положения .......................................................................... 117
4.2. Стабилизация давления (напора) в системе подачи жидкости .. 118
4.3. Структурная схема насосного агрегата со стабилизацией
давления в гидросистеме ...................................................................... 123
4.3.1. Общие положения формирования структурной схемы насос-
ного агрегата .................................................................................... 123
4.3.2. Расчет параметров структурной схемы частотно-
регулируемого электропривода со стабилизацией давления....... 124
4.3.3. Расчет параметров структурной схемы насоса
и настройка контура стабилизации давления ............................... 128
4.4. Стабилизация уровня жидкости в резервуарах и скважинах ..... 130
4.5. Структурная схема насосного агрегата со стабилизацией
уровня жидкости в резервуарах и скважинах ..................................... 134
4.6. Примеры расчета частотно-регулируемого
автоматизированного электропривода насосных установок ............. 136
4.6.1. Пример расчета автоматизированного электропривода
со стабилизацией давления (напора) в гидросистеме................... 136
4.6.2. Пример расчета автоматизированного электропривода
со стабилизацией уровня жидкости в резервуаре ........................ 141
4.7. Разработка принципиальных электрических схем
автоматизированного частотно-регулируемого электропривода
насосных установок .............................................................................. 150
Глава 5.
Регулируемый электропривод вентиляторных установок ................ 155
5.1. Обоснование выбора регулируемого электропривода
вентиляторных установок ..................................................................... 157
5.2. Расчет рабочих параметров вентилятора при переменной
угловой скорости рабочего колеса ....................................................... 162
5.3. Структурная схема вентиляторного агрегата .............................. 168
5.3.1. Структурная схема вентиляторного агрегата с частотно-
регулируемым электроприводом ................................................... 168
5.3.2. Структурная схема вентиляторного агрегата
с электроприводом по схеме асинхронно-вентильного каскада . 170
5.4. Примеры расчета электропривода системы
асинхронно-вентильного каскада для вентилятора
главного проветривания ....................................................................... 174
5.4.1. Пример расчета параметров электропривода
и выбора элементов силовой схемы .............................................. 175
5.4.2. Пример расчета статических характеристик
электропривода и вентилятора ...................................................... 180
5.4.3. Пример расчета параметров структурной
схемы электропривода вентиляторной установки ....................... 186
5.4.4. Расчет потребления электроэнергии вентиляторным
агрегатом .......................................................................................... 188
5.5. Примеры расчета частотно-регулируемого электропривода
вентилятора местного проветривания ................................................. 190
5.5.1. Пример расчета параметров схемы замещения
асинхронного двигателя ................................................................. 191
5.5.2. Пример расчета параметров структурной схемы
частотно-регулируемого электропривода ..................................... 195
5.5.3. Пример расчета статических характеристик
асинхронного частотно-регулируемого электропривода
вентиляторного агрегата ................................................................. 197
5.5.4. Расчет потребления электроэнергии вентиляторным
агрегатом .......................................................................................... 203
5.6. Разработка принципиальных электрических схем
регулируемого электропривода вентиляторных установок .............. 207
Глава 6.
Моделирование насосных и вентиляторных агрегатов ..................... 211
6.1. Общие сведения о пакете MatLab .................................................. 213
6.2. Визуальное моделирование насосного агрегата
в структуре со стабилизацией давления в гидросистеме ................... 215
6.3. Визуальное моделирование насосного агрегата
в структуре со стабилизацией уровня жидкости в резервуаре ........... 228
6.4. Визуальное моделирование вентиляторного агрегата
с электроприводом по схеме асинхронно-вентильного каскада ....... 237
6.5. Визуальное моделирование вентиляторного агрегата
с частотно-регулируемым электроприводом ...................................... 246
Список литературы ................................................................................... 256