Здавалка
Главная | Обратная связь

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∆Р10втрати 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 / pсинхронна 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:

 

С = 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

№ дос. Напруга Струм Підведена потужність Швидкість обертання вентилятора Примітка
  U, B I, A P, кВт w, об/хв  
        Наванта-ження
        Неробо-чий хід

 

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

№ досліду Напруга , U0, B Струм, І0, А Результати розрахунків r10
     
     
     

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

№ досліду Результати розрахунків
w1 S 1-S ΔPМ1 ΔPМ2 ΔР0 ΔРД Р2
об/хв       Вт Вт Вт Вт Вт Вт
                                 
                                 
                 
                 
                 
                                 

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.