Фрагмент № 14Г Способы изменения частоты вращения центробежного насоса

На практике используют следующие способы изменения частоты вращения рабочего колеса центробежного насоса.

1. Применение двигателя с переменной частотой вращения (электродвигателей постоянного тока с переключением обмотки на разное число пар полюсов, коллекторных электродвигателей).
2. На насосных станциях городского водоснабжения чаще всего применяют короткозамкнутые асинхронные электродвигатели, которые не допускают изменение частоты вращения. В этом случае можно применить асинхронный электродвигатель с вентильно-каскадным преобразователем.
3. Введение сопротивления (реостата) в цепь фазного ротора асинхронного электродвигателя переменного тока.
4. Применение асинхронных электродвигателей, которые имеют обмотку на статоре, переключающуюся во время работы на различное число пар полюсов. Двигатели этого типа выпускаются двух-, трёх- и четырёхскоростными.
5. Наиболее простым способом изменение частоты вращения ротора асинхронного электродвигателя является изменение частоты тока. В настоящее время разработаны частотные приводы с полупроводниковыми преобразователями, применение которых значительно повышает экономическую эффективность регулирования.
6. Регулирование частоты вращения ротора фазного асинхронного электродвигателя с помощью каскадного соединения его с другими машинами.

   Различают два типа каскадного соединения:

   • электромеханический каскад – энергия скольжения с ротора регулируемого электродвигателя через выпрямитель подаётся на якорь двигателя постоянного тока и возвращается (за вычетом потерь) на вал регулируемого электродвигателя с помощью механической связи между ними;
   • электрический каскад – энергия скольжения с ротора регулируемого электродвигателя возвращается непосредственно в электросеть. Экономическая эффективность этого способа регулирования за последнее время значительно возросла в связи с применением полупроводниковых выпрямителей.
7. Регулирование частоты вращения рабочего колеса при постоянной частоте вращения ротора электродвигателя можно осуществить с помощью гидродинамической передачи (регулируемой гидромуфты). Недостатком гидромуфты являются большие потери энергии (особенно при больших значениях передаточного числа). Кроме того, гидравлические гидромуфты конструктивно сложны и имеют большие размеры.

8. В последнее время созданы новые системы регулируемого электропривода, которые могут быть применены для изменения частоты вращения. К ним относятся приводы с электромагнитными муфтами скольжения (ЭМС). Электромагнитная муфта состоит из двух вращающихся частей – индуктора и якоря. Якорь жестко соединён с валом электродвигателя, имеющим постоянную частоту вращения, а индуктор – с валом насоса. При отсутствии электротока в обмотке индуктора крутящий момент электродвигателя не передаётся на вал насоса.

   При включении индуктора возникает электромагнитное поле, под воздействием которого индуктор с некоторым скольжением вращается вслед за якорем и передаёт крутящий момент от электродвигателя рабочему колесу насоса. Частота вращения индуктора зависит от силы тока возбуждения.

   Выпускаются асинхронные, панцирные, индукторные и порошковые ЭМС. В системах водоснабжения и канализации наиболее применимы ЭМС индукторного типа, КПД которых при полном возбуждении ЭМС составляет 98 %.

Таким образом, из существующих регулируемых электроприводов рекомендуется привод ЭМС индукторного типа, каскадные приводы различных типов и многоскоростные электродвигатели. Каскадные приводы следует применять для регулирования мощных агрегатов на крупных насосных станциях. На средних и малых насосных станциях более целесообразно применять простые и дешёвые приводы с ЭМС индукторного типа и частотные.