ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Описание лабораторной установки

12 3

Методические указания к лабораторной работе

ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

ЦЕНТРОБЕЖНЫХ ВЕНТИЛЯТОРОВ

Дисциплина «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий»

СОГЛАСОВАНО РАЗРАБОТАЛИ

Инженер по охране труда Доцент кафедры ЭАПП

________________Г. В. Мангуткина ________________А.В. Самородов

________________2014 г. ________________2014 г.

студент гр. АПзс-10-21

________________И.А. Азнаев

________________2014 г

Салават 2014

Методические указания содержат основные теоретические положения о структуре, принципе работы, о характеристиках параметрах и преобразователей частоты, описание лабораторной установки и метрологическое обеспечение лабораторной работы. Приведены указания по порядку выполнения лабораторной работы, проведению экспериментов и обработке экспериментальных данных.

Методические указания к лабораторной работе предназначены для студентов специальности 140610.65 – Электрооборудование и электрохозяйства предприятий, организаций и учреждений.

Обсуждено на заседании кафедры ЭАПП

Протокол № ______ от ___________________2014

ã Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салавате, 2014

ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

ЦЕНТРОБЕЖНЫХ ВЕНТИЛЯТОРОВ

Цель работы:Теоретическое и экспериментальное изучение методов регулирования производительности центробежных вентиляторов и их сравнительная характеристика по потреблению электроэнергии.

Теоретическая часть

В настоящее время для регулирования производительности центробежных вентиляторов широко используются два метода:

а) регулирование производительности путем изменения аэродинамического сопротивления всасывающего или нагнетательного воздухопроводов при постоянной, обычно номинальной скорости вращения рабочего колеса;

б) регулирование производительности путем изменения скорости вращения рабочего колеса при постоянном аэродинамическом сопротивлении, соответствующем его минимальному значению.

На рисунке 4 изображены графики напорных характеристик центробежного вентилятора Р_вент = f₁(G) для скоростей вращения n₁…n₅ и графики напорных характеристик воздухопровода Р_впр = f₂(G) для аэродинамических сопротивлений R₁…R₄.

Режимы работы центробежных вентиляторов определяются точками пересечения А_ij их напорных характеристик с напорными характеристиками всасывающего и нагнетательного воздухопроводов. В случае увеличения аэродинамического сопротивления от R₁ до R₄ при некоторой скорости вращения рабочего колеса n_i точки рабочего режима А_ij смещаются вверх по соответствующим напорным характеристикам вентилятора, в результате чего его производительность G уменьшается, а давление P на нагнетании увеличивается. При уменьшении скорости вращения рабочего колеса от n₁ до n₅ при некотором значении аэродинамического сопротивления R_j точки рабочего режима А_ij смещаются вниз по соответствующим напорным характеристикам воздухопровода. В этом случае происходит одновременное уменьшение производительности G и давления Р на нагнетании вентилятора.

Полезная механическая мощность, кВт, центробежного вентилятора необходимая для создания воздушного потока, определяется по формуле

, (1)

где G – производительность центробежного вентилятора, м³/ч;

Р – давление на нагнетании вентилятора, мм вод. ст. (1 мм вод. ст. = 10 Па).

На основании анализа данной формулы можно сделать вывод, что при регулировании производительности центробежного вентилятора путем изменения скорости вращения рабочего колеса полезная механическая мощность, затрачиваемая на создание воздушного потока расходом G, уменьшается на величину

, (2)

где Р₁ – давление на нагнетании вентилятора после регулирования при постоянной скорости вращения;

Р₂ – давление на нагнетании вентилятора после регулирования при постоянном гидравлическом сопротивлении.

Из графиков на рисунке 4 видно, что чем меньше производительность вентилятора, тем в большей степени происходит увеличение разности давлений на нагнетании, что приводит к уменьшению потребляемой мощности. По этой причине регулирование производительности вентилятора за счет изменения его частоты вращения при постоянном гидравлическом сопротивлении воздухопровода является более экономичным по сравнению с регулированием путем изменения аэродинамического сопротивления при постоянной скорости вращения.

Напорные характеристики всасывающего и нагнетательного воздухопроводов описываются уравнением

, (3)

где R – аэродинамическое сопротивление воздухопроводов, м⁶∙ч²/Па.

Аэродинамическое сопротивление R в уравнении (8) можно также определить методом интерполяции по координатам точек рабочих режимов А₁_j при номинальной скорости вращения рабочего колеса центробежного вентилятора.

Механическую мощность, которая подводится к центробежному вентилятору, можно определить по мощности на валу электродвигателя, так как в статическом режиме Р₂_дв = N₁. Из анализа рабочих характеристик асинхронных двигателей следует, что зависимость Р₁_дв от нагрузки на валу двигателя Р₂_дв является практически линейной и можно записать

, (4)

откуда

, (5)

где k – коэффициент пропорциональности;

Р₀_дв – потребляемая мощность асинхронного двигателя без нагрузки;

Р₁_дв – потребляемая мощность асинхронного двигателя при нагрузке.

Коэффициент пропорциональности k можно определить из уравнения (4), если вместо потребляемой мощности и мощности на валу электродвигателя подставить их значения, соответствующие номинальному режиму работы.

Статический КПД центробежного вентилятора зависит от его нагрузки и его значение можно определить по формуле

. (6)

Коэффициент полезного действия электродвигателя вентилятора определяется по формуле

. (7)

Если происходит изменение скорости вращения электродвигателя и рабочего колеса вентилятора, то при некотором постоянном значении аэродинамического сопротивлении воздухопровода R_j = const коэффициент полезного действия электродвигателя и статический КПД вентилятора, согласно теоретическим данным, остаются неизменными η_дв = const и η_si = const.

Описание лабораторной установки

Выполнение лабораторной работы производится на оборудовании, которое входит в состав лабораторной установки для исследования разомкнутых систем электропривода центробежных вентиляторов и промышленного электрооборудования. Лабораторная установка содержит систему электропривода центробежного вентилятора, систему электропитания и панель управления, контроля и сигнализации. Кинематическая схема системы электропривода центробежного вентилятора и его примерная конструкция изображена на рисунке 1. В кинематическую схему системы электропривода центробежного вентилятора входят ротор и вал асинхронного двигателя 1, соединительная муфта 2, вал вентилятора 3 и рабочее колесо 4. Рабочее колесо состоит из двух боковых дисков 7 и жестко закрепленных между ними лопаток 8. Рабочее колесо 4 находится в улиткообразном корпусе 5, который заканчивается нагнетательным патрубком 6. При вращении рабочего колеса 4 поток воздуха засасывается через всасывающий патрубок 9, раскручивается с помощью лопаток 8 рабочего колеса и под действием центробежных сил отбрасывается к внутренней поверхности корпуса 5, а затем выбрасывается в нагнетательный патрубок 6.

Расположение элементов на лицевой стороне панели управления, контроля и сигнализации показано на рисунке 2.

В верхней части панели управления, контроля и сигнализации находится мнемосхема силовых электрических цепей лабораторного стенда. Ниже установлены приборы (вольтметр V, амперметр А и ваттметр W) для измерения напряжения, тока и активной мощности в цепи питания асинхронного двигателя. Под ними с правой стороны расположены тумблеры SA1…SA5 включения нагрузки генератора постоянного тока (в лабораторных стендах с центробежными вентиляторами они не задействованы). Рядом с ними в одном ряду находится тумблер SA6 включения режима самозапуска асинхронного двигателя.

В нижнем ряду последовательно расположены (слева направо):

а) автоматические выключатели основного QF1 и резервного QF2 питания лабораторного стенда;

б) ключ управления АВР SA1 и переключатель режимов работы SA2;

в) кнопочные посты включения асинхронного двигателя (SB1, SB2) и имитации аварийного отключения преобразователя частоты (SB3, SB4);

г) автоматические выключатели подключения асинхронного двигателя к сети QF3 и к преобразователю частоты QF4;

д) автоматические выключатели подачи оперативного тока в цепи управления АВР QF5 и асинхронного двигателя QF6;

е) автоматический выключатель QF7 подачи напряжения на лабораторный стенд по системам электроснабжения.

С обратной стороны панели управления, контроля и сигнализации расположены магнитные пускатели, реле времени, промежуточные реле, нагрузка генератора (лампы накаливания, которые отсутствуют в лабораторных стендах с вентиляторами), панели клеммных зажимов, силовые кабели и соединительные провода.

Схема электропитания, расположения органов управления и измерения системы электропривода центробежного вентилятора изображена на рисунке 4. Нерегулируемое трехфазное напряжение питания 380 В подается к лабораторному стенду из силового пункта СП1 от автоматического выключателя QF5 через автоматические выключатели QF1 и QF3. Регулируемое напряжение 0…380 В на лабораторный стенд поступает от преобразователя частоты типа ЭКТ2-25/380 через автоматические выключатели QF2 и QF4. Дополнительное подключение асинхронного двигателя АД к питающей сети или к преобразователю частоты производится с помощью переключателя SA. Включение асинхронного двигателя АД в работу производится с помощью магнитного пускателя КМ5, который управляется от кнопочного поста (SB1, SB2). Вольтметр V, амперметр А и ваттметр W включены непосредственно в цепь питания асинхронного двигателя АД. Все перечисленные органы управления и электроизмерительные приборы расположены на лицевой панели управления, контроля и сигнализации.

12 3