ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРОПРИВОДУ ВЕНТИЛЯТОРНОЇ УСТАНОВКИ І ВИБІР ПОТУЖНОСТІ ЕЛЕКТРОДВИГУНА
Мета роботи: дослідження режимів роботи електродвигуна вентиляторної установки і вибір його потужності. 1 ОСНОВНІ ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ
Вентилятори, які використовують на промислових підприємствах, приводяться в рух, як правило, від найбільш простих і надійних в експлуатації трифазних асинхронних електродвигунів з короткозамкненим ротором і працюють в тривалому режимі з постійним навантаженням. Для забезпечення однакової швидкості вала вентилятора і вала ротора привідного електродвигуна їх здійснють за допомогю муфти. Якщо ці швидкості повинні відрізнятися, вал електродвигуна і вал вертилятора зєднуються за допомогю механічної передачі. Для експериментального визначення потужності електродвигуна, який буде забезпечувати нормальну роботу вентилятора, потужність його повинна бути достатньою для обертання вентилятора з номінальною швидкістю при відкритій заслонці повітреводу. Змінюючи потужністьР1 , яку споживає електродвигун з мережі, і вираховуючи втрати DР , що мають місце в самому електродвигуні, знаходимо потужністьР2на його валу Р2 = Р1 - DР , кВт (5.1)
Вентиляторна установка працює у режимі постійного навантаженя, тому потужність привідного електродвигуна можна вважати рівноюР2. Оскільки в каталогах електричних машин не завжди є електродвигуни з потужністю, що отримана експерементально, то вибирається електродвигун найближчої більшої потужності. Таким чином, потужність електродвигуна РД для приводу вентилятора повинна бути
РД ³ Р2. (5.2)
Вимірювання потужностіР1, яка споживається асинхронним електродвигуном, здійснюється за показами приладів. експериментальне визначення втрат DР є складною задачею, тому їх визначають розрахункови методом. Як відомо, втрати в асинхронному електродвигуні розділяють на: механічні, магнітні, електричні і додаткові. Механічні втрати - втрати на тертя валу в підшипниках, поверхні ротора повітряним проміжком, щіток контактні кільця, а також магнітні втрати на перемагнічування і вихрові струми в сталі статора. Їх часто об'єднують в втрати холостого ходу∆Р0, які визначаються ∆Р0 = Р10 + ∆Рм1,(5.3) де∆Р10–втрати потужністі, при неробочому ході; ∆Рм1– втрат потужністі на нагрів обмоток статора при неробочому ході. Електричні втрати, які мають місце в обмотках статора і ротора, характеризуються потужністю, що витрачається на нагрівання провідників, по яких протікає електричний струм. При з’єднанні обмоток статора зіркою електричні втрати рівні
,(5.4)
деI1– фазний струм в обмотках статора електродвигуна, А; r1- активний опір одної фази обмотки статора, Ом. У випадку з’єднаня обмоток статора трикутником, формула (5.4) має вигляд:
,(5.5)
оскільки при даному типі з’єднання струм, що протікає по даній обмотці статора, буде в рази менший за струм в проводах лінії, що підходять до електродвигуна. Величина активного опору r1 обмотки статора визначається із співвідношення:
,(5.6)
деКГ-коефіцієнт, який враховує явище поверхневого ефекту і приймається рівним 1,05 – 1,15 для обмоток статора, виконаних відносно тонким приводом; r10 -омічний опір однієї фази статора, який визначається методом амперметра і вольтметра. Електричні втрати в обмотках ротора з фазни ротором, які з’єднані зіркою, визначаються
, (5.7)
деI2– фазний струм в обмотці ротора, А; r2 - активний опір одної фази обмотки ротора, який прирівнюється омічному опору r20 внаслідок малої частоти струмів в роторі, Ом. Вимірювання величин r10 і r20 бажано проводити для нагрітого стану машини, що встановився. Електричні втрати в роторі з короткозамкненою обмоткою наближено визначаються співвідношенням ,(5.8) де S - ковзання. Додаткові втрати Рдод приймаються 0.5% від номінальної потужності електродвигуна, тобто
∆Рдод = 0,005 Рном , (5.9)
деРном– потужність, яка вказується в паспорті двигуна. Таким чином, сумарні втрати в асинхронному електродвигуні
DР = DР0 + DРм1 + Рм2 + DРдод , (5.10)
або, враховуючи попередні співвідношення (5.11)
Підставивши (5.11) у (5.1) отримуємо потужність на валу електродвигуна: (5.12) Величина ковзання визначається із співвідношення , (5.13)
де w1 = 60 f / p–синхронна швидкість, (p– кількість пар полюсів; f – частота мережі живлення 50 Гц). w2- швидкість ротора, виміряна тахометром. Після визначення потужності Р2, знаходиться коефіцієнт завантаження b1 електродвигуна
(5.14)
де РНОМ – номінальна потужність встановленого електро-двигуна. Якщо величина коефіцієнта завантаження b1 виявиться до 45%, то встановлений електродвигун, що працює з незмінними значеннями коефіцієнта потужності (сos j) і ККД (h) (рис.5.1) потрібно замінити на електродвигун меншої потужності. При b1>70% електродвигун потрібно залишити. Якщо ж коефіцієнт завантаження b1 буде в межах 45%<b1<70%, то питання доцільності заміни його може бути вирішене тільки шляхом розрахунку, причому перевага віддається тому електродвигуну, при якому втрати активної потужності в системі менше.
Рисунок 5.1 – Робочі характеристики асинхронного двигуна В окремому випадку, заміна електродвигуна іншим меншої потужності завжди себе оправдовує, якщо має місце зменшення активної потужності в самому електродвигуні, тобто коли (5.15)
де Р2 – потужність на валу електродвигуна привода вентиля-тора; h1, h2 – значення ККД, встановленого і вибраного електро-двигунів при відповідних коефіцієнтах завантаження, що знаходяться за формулою (5.14). Числові значення ККД (h1 і h2) знаходяться за кривими h1 = f(b1), h2 = f(b2), котрі будуються за даними каталогів електричних машин. Якщо величина DРД < 0, то для кінцевого вирішення питання про заміну електродвигуна необхідно знайти загальні втрати активної потужності в системі за формулою:
DРС = DРд + Ке ( Q1 – Q2 )(5.16) Якщо величина DРС > 0, то заміна електродвигуна на меншу потужность доцільна, і при DРС< 0 – заміна електродвигуна недоцільна. Величини Q1 іQ2 – це реактивні потужності відповідно встановленого і вибраного електродвигунів при коефіцієнтах навантаження b1і b2,а коефіцієнтКе є економічним еквівалентом реактивної потужності, котрий при коефіцієнті потужності електроприймача cos j = 0,75 ¸ 0,90 приймається відповідно Ке = 0,08 ¸ 0,06. Числові значення Q1іQ2 знаходяться із співідношення
, (5.17)
де QХі – реактивна потужність, яка використовується електро-двигуном при неробочому ході; tqjномі – знаходиться за номінальним коефіцієнтом потужності електродвигуна; ті – коефіцієнт, який залежить від cos j номі(рис.5.2).
Рисунок 5.2 – Залежність коефіцієнта т від номінального коефіцієнта потужності cos jном асинхронного електродвигуна
З достатньою для практики точністю Qі можна визначити за формулою , (5.18)
де nі = f ( bi) і знаходиться за графіком (рис.5.3). Реактивна потужність QХі, яка використовується електродвигуном в режимі холостого ходу, знаходиться із співвідношення
(5.19)
де Рномі і hномі - відповідно номінальні значення потужності і ККД встановленого і вибраного електродвигунів.
Рисунок 5.3 – Залежність коефіцієнта n від коефіцієнта завантаження асинхронного електродвигуна 2 ПРОГРАМА РОБОТИ 2.1 Ознайомитися з режимом роботи електродвигуна привода вентилятора. 2.2 Визначити потужність на валу електродвигуна методом розділення втрат. 2.3 Знайти потужність електродвигуна для приводу вентилятора. 2.4 Вибрати за каталогом електродвигун для приводу вентилятора і визначити доцільність заміни ним встановленого електродвигуна.
3 ОПИС СХЕМИ УСТАНОВКИ Установка, для дослідження привода вентилятора і експериментального визначення потужності його двигуна (рис.5.4) складається з трифазного асинхронного електродвигуна з короткозамкненим ротором М1 , який приводить в рух відцентровий вентилятор. На одному валу з двигуном М1 знаходиться тахогенератор М2 з тахометром Рω для вимірювання швидкості. Увімкнення схеми здійснюється з допомогою автоматичного вимикачів QF1 і QF2. Для вимірювання лінійної напруги U , струму в фазах І, а також споживаної потужності Р1 в колі статора передбачений вимірювальний комплект К505. Триполюсний перемикач SA дозволяє підводити до обмоток статора трифазний струм або приєднати їх до постійного струму, де методом амперметра і вольтметра визначається омічний опір обмотки. Струм регулюється резистором RR1 і контролюється амперметром РА0. напруга вимірюється вольтметром PV0.
Рисунок 5.4 – Принципова схема дослідження електроприводу вентиляторної установки
4 ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ
4.1 Ознайомитись з приладами, апаратами, венти-лятором і іншим обладнанням експериментальної установки і записати їх технічні характеристики. 4.2 Зібрати схему установки (рис.5.4) для експери-ментального дослідження потужності, споживаної приводом вентилятора, і закрити заслонку системи вентиляції. 4.3 Перевірити схему керівником роботи. 4.4 Увімкнутии автоматичний вимикач QF1. 4.5 Перевести перемикач SA в положеня для живлення обмоток статора С1, С2, С3 від мережі змінного струму. Впевнившись, що вентилятор обертається в правильному напрямку при закритій засувці виміряти U, І , Р і w в режимі неробочого ходу. Відкрити заслонку, дати установці попрацювати певний час для встановлення сталого режиму, після чого записати покази приладів, що знаходяться в колі статора. Виміряти з допомогою тахометра швидкість обертання валу вентилятора. П р и м і т к а : Якщо напрям обертання при пуску виявився протилежним потрібному, то необхідно вимкнути установку і змінити послідовності живлення фаз статора, для чого треба пересунути місцями два проводи (дві фази), які підходять до обмоток статора, і знов увімкнути установку. 4.6 Змінюючи навантаження вентилятора з допомогою засувки, виміряти струм, потужність, напругу і частоту обертання. Результати досліджень занести в таблицю 5.1
Таблиця 5.1 – Результати досліджень
4.7 Вимкнути автомат QF1 і після зупинки електро-двигуна, увімкнути автомат QF2. Триполюсний перемикач SA встановити в положення 2 для подачі постійної напруги обмотки на статора електродвигуна в дві фази (С1, С2). Визначити покази приладів при різних положеннях повзунка регулювального реостату RR1. Результати досліджень занести в таблицю 5.2.
Таблиця 5.2 – Результати вимірювання омічного опору
4.8 На основі результатів досліджень (таблиці 5.1 і 5.2) провести розрахунки і занести результати в таблицю 5.3. 4.9 Підрахувати величину омічного опору обмотки статора. При розрахунку використовувати співвідношення для з’єднання обмотки статора зіркою: ; (5.20) для з’єднання трикутником: . (5.21) 4.10 Вибрати за каталогом електродвигун, необхідний для приводу вентилятора, зиписати його технічні дані, а також дати рекомендації, підкріплені розрахунками, про заміну або подальшу експлуатацію встановленого електродвигуна. Таблиця 5.3 – Дані досліджень і результати розрахунків
5 ЗМІСТ ЗВІТУ У звіті необхідно подати 5.1 Схему установки та її короткий опис. 5.2 Таблиці з даними дослідів та розрахунків. 5.3 Розрахувати потужність електродвигуна та вибрати його по каталогу. 5.4 Висновки по роботі установки. 6 КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ 6.1 Які існують методи визначення потужності на валу електродвигуна? 6.2 Які втрати мають місце в асинхронному електро-двигуні, від чого вони залежать і як визначаються? 6.3 Яке має значення правильний вибір потужності електродвигуна? 6.4 Що є основним для вибору потужності, роду струму, величини напруги, швидкості руху і конструктивного виконання приводного електродвигуна? 6.5 В яких випадках доцільно заміняти недостатньо завантажені асинхронні електродвигуни на меншу потужності, і коли така заміна не дає помітного результату? 6.6 Який показник визначає доцільність заміни незавантажених електродвигунів на меншу потужності і як він визначається? ©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|