Регулирование подачи вентиляторов

В зависимости от внешних и внутренних условий, в зависимости от сезона приходится в широких пределах изменять производительность вентиляционных установок.

       Подачу вентилятора можно регулировать изменением сечения воздуховода (дросселированием); изменением количества одновременно включённых вентиляторов; изменением частоты вращения электродвигателя вентилятора.

При дросселировании подачу вентилятора можно изменять только в сторону уменьшения (рис.3.14).

      Рис. 3.14. Регулирование подачи вентилятора дросселированием

1- характеристика вентиляторной сети с полностью открытой задвижкой;

2- характеристика сети с уменьшенным сечением воздуховода;

3- характеристика вентиляционной сети

                                                        

                                                        p, Па

                                                                                                    A

                                                    p2                                                      B

                                                         p1

 

 

                                                             

                                                         0                                                     Q2          Q1           Q,м² с

При необходимости увеличить подачу в систему включают дополнительные вентиляторы. В этом случае возможно ступенчатое регулирование подачи. В более совершенных системах вентиляции регулирование воздухообмена производят плавным регулированием частоты вращения вентиляторов (рис. 3.15).   

                       Р1

p, Па Р2

 w1>w 2

                                                                                  

          A

  

           В

                                                                            
                                            Q2 Q1                        Q,м2 с

 

  Рис. 3.15. Регулирование подачи вентилятора изменением частоты вращения.

 Как видно из рис. 3.14, 3.15, при регулировании подачи вентилятора изменением частоты вращения с уменьшением подачи уменьшается и давление, как и в случае с регулированием производительности насосов, поэтому преимущество использования в вентиляционных установках регулируемого электропривода несомненно.

Изменение угловой скорости асинхронного электродвигателя, используемого для привода вентилятора возможно изменением напряжения на обмотке статора и изменением частоты; применяются также многоскоростные асинхронные электродвигатели.

Изменение угловой скорости асинхронного электродвигателя с вентиляторным моментом сопротивления на валу путем регулирования напряжения питания основано на квадратичной зависимости между моментом М асинхронного электродвигателя и напряжением U на его обмотке статора. В области скольжений, меньших критического, момент пропорционален квадрату напряжения и скольжению:                    .                                   (3.19)

Следовательно, при постоянном моменте

 

                                  .                                       (3.20)

Поэтому, снижая напряжение U ₁ питания электродвигателя, можно увеличивать скольжение (уменьшать угловую скорость w) от нуля до критического. Для расширения диапазона регулирования скорости применяют электродвигатели с повышенным скольжением.

В вентиляционных установках применяют асинхронные двигатели серии Д1006L6П, 4АП80-06У2, которые имеют повышенное скольжение (10…17% против 5…9% в нормальных короткозамкнутых электродвигателях). Их критическое скольжение достигает 30…70%. Такое большое критическое скольжение позволяет расширить диапазон регулирования скорости вентиляторов, но требует завышения мощности электродвигателя в 1,5…2 раза из-за увеличения потерь скольжения

 

                       ,                                         (3.21)

 

где w ₀ - синхронная скорость вращающегося магнитного поля, рад/с;

      s – скольжение; М- электромагнитный момент (примерно равный моменту на валу электродвигателя), Н.м.

Повышенное скольжение обеспечивается конструктивными особенности электродвигателя, в частности, увеличенным активным сопротивлением обмотки ротора.

При регулировании частоты вращения асинхронных электродвигателей с вентиляторной нагрузкой на валу изменением напряжения, максимальные потери в роторе имеют место при скольжении 0,33…0,34, т.е. при w = (0,66…0,67) w ₀. Эти потери составляют (0,15…0,17) P _н, где P н – номинальная нагрузка на валу. В двигателях с повышенным сопротивлением ротора при тех же потерях, что и у двигателей нормального исполнения, приведенный к статору ток ротора будет меньше, поэтому и потери в обмотке статора будут меньше, что снижает нагрев электродвигателя.

Особенности механических характеристик электродвигателей с повышенным скольжением позволяют обеспечить диапазон регулирования подачи воздуха 1:6 при их использовании для привода осевых вентиляторов в системах микроклимата животноводческих и птицеводческих помещений.

Недостатком асинхронных короткозамкнутых электродвигателей с повышенным скольжением является их низкий к.п.д., который не превышает 68%, что значительно снижает экономичность вентиляционных установок, подача которых регулируется изменением напряжением питания обмоток статоров электродвигателей.

Электродвигатели с повышенным скольжением используются в комплектном оборудовании «Климат-4», предназначенном для создания микроклимата в животноводческих и птицеводческих помещениях. В комплект входят специальные низконапорные осевые вентиляторы с регулируемой подачей за счет изменения напряжения питания электродвигателей. Оборудование «Климат-4» существует в трех исполнениях: «Климат-44» с вентиляторами ВО-4 (24 шт), «Климат-45» с вентиляторами ВО-5,6 (18 шт.), «Климат-47» с вентиляторами типа ВО-7 (10 шт). Применение группы одновременно регулируемых вентиляторов позволяет обеспечить равномерное смешивание приточного и внутреннего воздуха и однородное температурное поле в помещении.

Регулирование напряжения на электродвигателях вентиляторов осуществляется тиристорной станцией управления «Климатика-1», которая наряду с регулированием обеспечивает поддержание температуры воздуха в животноводческом или птицеводческом помещении за счет изменения производительности вытяжных вентиляторов. Схема станции управления «Климатика-1» приведена на рис. 3.16.

Механической характеристикой рабочей машины называется зависимость = f (w), где M -момент сопротивления рабочей машины, м; w - угловая скорость, рад/сек, w = n /30, где n - частота вращения, об/мин.                        

    Эмпирическая формула (1) позволяет описать большинство механических характеристик машин

               M=M +(M -M ) (w/w )  ,                                (1.1)

где М -начальный момент сопротивления при w = 0;

М - номинальный момент сопротивления при w ;

w - текущее значение угловой скорости, соответствующее текущему значению момента;

M  - статический момент сопротивления.

Если х=2, то момент сопротивления пропорционален квадрату угловой скорости (рис. 1.5). Такая характеристика называется вентиляторной. Так изменяется момент сопротивления вентиляторов, компрессоров, центробежных насосов, сепараторов, пневматических транспортеров и других механизмов, принцип работы которых основан на законах аэро- и гидродинамики.

         М

                                                        x = 2

 

          Мо

                                                                                                   w                                                                                                                   

                                                                                                                                                                                                                                       

                            

                                 Рис.1.5. Механическая характеристика рабочей машины при х =2.

 

 

14 Выбор мощности электродвигателей для привода вентиляционных установок. Управление электроприводами вентиляционного оборудования.