Постійна потужність
Термін «постійна потужність» використовується для певних типів навантаження, в яких потрібно менший крутний момент при збільшенні швидкості обертання, і навпаки. Навантаження при постійній потужності зазвичай застосовуються в металообробці, наприклад, свердління, прокатці і т.п.
Постійний крутний момент
Як видно з назви - «постійний крутний момент» - мається на увазі, що величина крутного моменту, необхідного для приведення в дію будь-якого механізму, постійна, незалежно від швидкості обертання. Прикладом такого режиму роботи можуть служити конвеєри.
Змінний крутний момент і потужність насоса
Визначивши, що для відцентрових насосів типовим є змінний крутний момент, ми повинні проаналізувати і оцінити деякі характеристики відцентрового насоса. Використання приводів зі змінною частотою обертання обумовлено особливими законами фізики. В даному випадку це закони подібності, які описують співвідношення між різницями тиску і витратами.
По-перше, подача насоса прямо пропорційна частоті обертання. Це означає, що якщо насос буде працювати з частотою обертання на 25% більше, подача збільшиться на 25%.
По-друге, натиск насоса буде змінюватися пропорційно квадрату зміни швидкості обертання. Якщо частота обертання збільшується на 25%, натиск зростає на 56%.
По-третє, що особливо цікаво, потужність пропорційна кубу зміни швидкості обертання. Це означає, що якщо необхідна частота обертання зменшується на 50%, це дорівнює 87,5% -ному зменшенню споживаної потужності.
Отже, закони подібності пояснюють, чому використання приводів зі змінною частотою обертання доцільніше в тих областях застосування, де потрібні змінні значення витрати і тиску. Постачальники пропонують ряд насосів з вбудованим частотним перетворювачем, який регулює частоту обертання для досягнення саме цієї мети. Так само як подача, тиск і потужність, потрібна величина крутного моменту залежить від швидкості обертання.
Вимоги до обертального моменту для такого типу навантаження майже протилежні вимогам при «постійної потужності». Для навантажень при змінному обертального моменту реквізит крутний момент при низькій частоті обертання - малий, а реквізит крутний момент при високій частоті обертання - великий. В математичному вираженні крутний момент пропорційний квадрату швидкості обертання, а потужність - кубу швидкості обертання.
Це можна проілюструвати на прикладі характеристики крутний момент / частота обертання, яку ми використовували раніше, коли розповідали про обертального моменту електродвигуна: коли електродвигун набирає швидкість від нуля до номінальної швидкості, що обертає момент може значно змінюватися. Величина крутного моменту, необхідна при певній навантаженні, також змінюється з частотою обертання. Щоб електродвигун підходив для певної навантаження, необхідно щоб величина крутного моменту електродвигуна завжди перевищувала крутний момент, необхідний для даної навантаження.
Відцентровий насос при номінальному навантаженні має крутний момент, рівний 70 Нм, що відповідає 22 кВт при номінальній частоті обертання 3000 хв-1. В даному випадку насосу при пуску потрібно 20% крутного моменту при номінальному навантаженні, тобто приблизно 14 Нм. Після пуску насоса крутний момент трохи падає, а потім, у міру того, як насос набирає швидкість, збільшується до величини повного навантаження.
Очевидно, що нам необхідний насос, який буде забезпечувати необхідні значення витрата / напір (Q / H). Це означає, що не можна допускати зупинок електродвигуна насоса, крім того, електродвигун повинен постійно прискорюватися до тих пір, поки не досягне номінальної швидкості. Отже, необхідно, щоб характеристика крутного моменту збігалася або перевищувала характеристику навантаження на всьому діапазоні від 0% до 100% швидкості обертання.
Будь-який «надлишковий» момент, тобто різниця між кривою навантаження і кривої електродвигуна, використовується як прискорення обертання насоса.