ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова»

Технический институт

Электротехнический факультет

Кафедра “Системы автоматического управления электроприводами”

Лабораторная работа №1

по АЭП ПУ и ТК

Сравнение различных способов регулирования

производительности вентилятора

г. Чебоксары, 2007

Целью работы является определение экспериментальным путем КПД и потерь электроэнергии электропривода при различных способах регулирования производительности механизмов с вентиляторной характеристикой.

В методических указаниях дается краткое описание технологического процесса, описание эксперимента, методика расчета энергетических показателей по экспериментальным данным, программа работы.

Методические указания предназначены для студентов специальностей: 140604 – Электропривод и автоматизация промышленных установок и технологических комплексов, 140211 – электроснабжение промышленных предприятий, 140104 – промышленная теплоэнергетика.

Составитель: профессор Ларионов В.Н.

Разработчик экспериментального стенда: инж. Емельяненко В.П.

В монтаже и наладке стенда принимал участие техник Филиппов М.В.

Отв. редактор: канд. техн. наук, доцент Протасов В.И.

Содержание

1.	Общие положения
2.	Схема лабораторной установки и технические данные основного электрооборудования
3.	Программа работы
4.	Методические указания по выполнению работы
5.	Обработка экспериментальных данных
6.	Вопросы для самопроверки
7.	Рекомендуемая литература

1.1. Общие положения

Регулирование производительности насосов и вентиляторов возможно за счет изменения характеристики магистрали при постоянной частоте вращения механизма, а также путем регулирования скорости вращения электропривода при неизменной характеристике магистрали, имеющей минимально возможное гидравлическое сопротивление.

На рис.1 показаны возможные способы регулирования производительности.

Р ис.1.1. Характеристики вентилятора и магистрали:

1, 2 – характеристики вентилятора при различных скоростях вращения;

3, 4 – характеристики вентилятора при различных положениях задвижки

(Н [Н/м²] – напор, Q [м³/с] – производительность)

В качестве электроприводов механизмов с вентиляторной характеристикой наибольшее распространение получили системы с асинхронными и синхронными двигателями.

Большинство способов регулирования частоты вращения асинхронных двигателей (кроме частотного управления и применения многоскоростных асинхронных двигателей) не позволяет изменять синхронную скорость машины, что предполагает зависимость потерь скольжения Р_S от диапазона регулирования скорости, так как

Р_s = М_ст   = М_ст  (_c – ) = М_ст  _c  s , (1)

где М_ст – статический момент; _c – синхронная скорость;

s = (_c – )/_c – скольжение.

Статический момент при вентиляторной нагрузке зависит от частоты вращения в соответствии с выражением:

М_ст = М_{ст н}  (/_н) ^к , (2)

здесь М_{ст н} – статический момент при номинальной скорости;

_н – номинальная скорость;

k  2 – зависит от технологических особенностей конкретной установки (в нашем случае k=2) и отношения ΔН/Н_С (см. рис.1.1).

Следовательно, потери скольжения асинхронного двигателя при вентиляторной нагрузке

Р_s = М_{ст н} ( / _н) ^к  (_c – ) . (3)

Из полученного выражения следует, что потери скольжения в диапазоне скоростей от 0 до _Н имеют максимальное значение, определяемое как:

Р_{s max} = [к^к / (к + 1)^к–1]  (_c / _н)^к  М_{ст н}  _c . (4)

Этот максимум потерь имеет место при скорости двигателя

 = [к / (к + 1)]  _c . (5)

Потери скольжения являются потерями в роторной цепи и для двигателей с короткозамкнутым ротором определяют нагрев двигателя.

Если часть энергии скольжения выносится из ротора, потери в роторе двигателя определяются выражением

Р_2д =3(I₂)² R₂=Р_2н(М/М_{ст н})² =Р_2н( / _н)^2k . (6)

Это означает, что при управлении асинхронным двигателем по цепи статора (кроме частотного и переключения числа полюсов) и закороченном роторе максимальные потери скольжения имеют место при скорости, определяемой по (5), и рассчитываются по выражению (4).

При частотном регулировании и переключении числа пар полюсов потери в роторе достигают максимального значения при номинальной скорости и рассчитываются как

Р_{s max} = М _н _{с н} ; Р_{s max} ≤ Р_{s н} .

В случае управления по цепи ротора часть энергии скольжения выносится во внешние цепи, и максимальные потери в роторе приходятся на номинальную скорость. Величина этих потерь не превосходит номинальных значений.

Приведенные выше выводы относятся ко всем способам регулирования, у которых

_с = const. В случаях регулирования скорости асинхронных электродвигателей, позволяющих изменять синхронную скорость (_с = var), потери скольжения достигают максимального значения при  = _н.