Выбор электродвигателей вентиляторов

Механическая характеристика вентилятора может быть определена уравнением

             (3.14)

где  - момент сопротивления вентилятора при угловой скорости ;

 - момент сопротивления вентилятора при номинальной угловой скорости ;  - начальный момент сопротивления.

       Мощность вентилятора определяется по формуле

,                                         (3.15)

где L – воздухообмен, м³/с; р – давление, Па;  - коэффициенты полезного действия вентилятора и передачи;  - коэффициент запаса, зависящий от мощности.

       Коэффициент запаса мощности учитывает возможную перегрузку электродвигателя. Для осевых вентиляторов =1,1; для центробежных вентиляторов при изменении при изменении мощности от 0,5 до 3 кВт,  изменяется от 1,5 до 1,1.

       Воздухообмен определяют по формуле

                                       (3.16)

где, m - количество животных;  - вентиляционная норма;

                                               (3.17)

 - количество вредных примесей, выделяемых животными, м³/с;

- допустимое количество вредных примесей (в относительных единицах);

 - количество вредных примесей в наружном воздухе, о.е.

       При определении вентиляционной нормы производят расчёты по определению выделения углекислого газа; по выделению аммиака; по выделению воды; по избытку тепла в помещении. Окончательный расчёт проводится по наибольшей норме.

из таблиц выбирают подходящий вентилятор; по его характеристике Q - p для расчётного значения p находят фактическую подачу Q, м³/с.

       Таким образом, мощность электродвигателя вентилятора определяют по формуле

                                               (3.18)

где Q - подача вентилятора, м³/с; Р – давление, Па;  - КПД вентилятора;  - КПД передачи.

       При выборе электродвигателя следует помнить, что мощность вентилятора Р_в пропорциональна кубу угловой скорости, момент и давление пропорциональны квадрату угловой скорости; подача вентилятора пропорциональна угловой скорости.

       Таким образом, частота вращения электродвигателя и вентилятора должны совпадать, т.к. незначительное превышение   приводит к резкому увеличению мощности и к перегрузке электродвигателя.

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.

Устройство управления вытяжными вентиляторами «Климатика-1» представляет собой тиристорный регулятор напряжения с фазо-импульсной системой управления тиристорами, обеспечивающий плавное изменение выходного напряжения в режиме ручного и автоматического управления.

 В режиме автоматического управления напряжение изменяется регулятором температуры в зависимости от температуры в помещении. Устройство состоит из блока переключения и блока регулирования.

Блок переключения содержит три автоматических выключателя и блоки зажимов для подключения блока регулирования, нагрузки, сети и терморезисторов. Блок переключения позволяет отключать блок регулирования для его ремонта и питать электродвигатели вентиляторов непосредственно из сети; защита при этом обеспечивается автоматическими выключателями QF1…QF10. Блок регулирования содержит три пары встречно-параллельно включенных тиристоров VS1…VS6, систему импульсно-фазового управления тиристорами, обеспечивающую плавное изменение напряжения на нагрузке изменением угла открывания тиристоров и систему регулирования температуры, обеспечивающую автоматическое или ручное управление вентиляторами в зависимости от температуры в помещении.

В настоящее для управления электродвигателями вытяжных вентиляторов применяют частотно-регулируемый привод, что позволяет повысить качество регулирования и коэффициент полезного действия установок за счет использования асинхронных короткозамкнутых электродвигателей нормального исполнения взамен электродвигателей с повышенным скольжением.  

Аппараты управления и защиты. Схемы управления электроприводами Коммутационные устройства делятся на аппараты управления силовыми цепями и аппараты для цепей управления. Они различаются величиной коммутируемого тока. Кроме того, все электрические аппараты подразделяются на аппараты ручного и дистанционного управления.