выпрямителя схема подготовлена к пуску. При нажатии на кнопку КиП замыкаются линейные контакты контактора КЛ, и двигатели шлифовального круга (/Ш) и гидронасоса (М2) включаются в работу. Идет рабочий процесс. Двигатель М3 насоса, подающего охлаждаю щую жидкость, включается через штепсельную розетку ШР1.
При работе без электромагнитной плиты ПЭ выключатель В1 раз мыкается, выключатель В2 замыкается, селеновый выпрямитель ВС оказывается выключенным.
|
|
|
ШР2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
РШ |
|
|
Лр [ ] [ ] [ ] |
|
|
|
РТ1 РТ2 |
P T J , |
н и |
и*с К |
|
|
|
нп яр |
в^а J f 5 ^ |
м |
|
|
|
|
|
В1 |
|
|
|
|
84> |
Р1 |
Р2 |
|
РТ1 |
РГ2\ |
Ю |
РГЗ |
eel |
ьс\ |
|
|
E D |
|
Е Р |
|
лэ |
|
|
|
|
|
ШР1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. |
156. Схема управления электроприво |
|
|
|
дом плоскошлифовального станка 371М-1. |
Реле PC служит для отключения станка при исчезновении или значительном уменьшении напряжения.
Поперечное перемещение шлифовального круга ограничивается нажатием на конечный выключатель В5 одним из упоров ограничения поперечного хода колонки станка.
Снятие детали с электромагнитной плиты возможно только после включения демагнитизатора в сеть, для этого на станке установлена штепсельная розетка РШ. Двигатели останавливают нажатием на кнопку КнС.
На рассмотренных схемах защита двигателей от коротких замыканий осуществляется предохранителями, а от перегрузок — тепловыми реле.
Местное освещение выполнено на напряжении 36 В от специального трансформатора.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10
Изучение электропривода молочного сепаратора
Цель работы. Изучить приводные характеристики молочного сепаратора.
Программа работы. 1. Изучить технологический процесс сепарации.. 2. Составить кинематическую схему электропривода сепаратора.
3.Определить момент инерции барабана сепаратора.
4.Определить опытным путем мощность двигателя при загружен ном сепараторе.
5.Осуществить пуск сепаратора при включенной и отключенной муфте скольжения и проанализировать различия в протекании про цесса пуска.
Порядок выполнения работы. Лабораторная работа может выпол няться с использованием сепаратора СОМ-600. Для снятия инерцион ных характеристик необходимо иметь дополнительно барабан этого же сепаратора.
Работу начинают с изучения процесса сепарации, основанного на разделении фракций молока с разной плотностью под действием цент робежных сил.
Затем составляют кинематическую схему электропривода с указа нием типа передачи, передаточных чисел и скорости вращения валов в номинальном режиме. Передаточное число определяется медленным вращением привода вручную.
Момент инерции барабана сепаратора определяют методом бифилярного подвеса. Барабан подвешивают на двух стальных нитях, поворачивают его вокруг оси на 45—60°, отпускают и замеряют число колебаний N за время t.
Момент инерции определяют по формуле:
. _ abnT^g
|
|
|
J ~ |
А л Ч |
’ |
где |
т — масса барабана, |
кг; |
|
|
I |
g — ускорение свободного падения, м/с2; |
и а — длина |
нити подвеса |
и |
половина расстояния между |
|
нитями |
подвеса, |
м; |
|
|
T — jj — период колебаний, с.
В лабораторной установке необходимо иметь механический стопор, при помощи которого можно выключать муфту и соединять приводной шкив с валом червячной шестерни. Пуск сепаратора следует произвести дважды с выключенной и с включенной муфтой; замерить время пуска и потребляемую мощность. Полученные результаты проанализи
ровать.
Для определения потребной мощности при работе электропривода под нагрузкой в сепаратор заливают воду.
Содержание отчета. Отчет должен содержать описание процесса сепарации, кинематическую схему электропривода, опытные и расчет ные данные по определению момента инерции и потребной для привода мощности. В выводах дать сравнительную оценку изучаемых способов пуска сепаратора.
11 Колесов Л. В. и др, |
321 |
ЛАБОРАТОРНАЯ РА Б О ТА № 11
Настройка схемы управления электроприводом дробилки агрегата АВМ-0,4
Цель работы. Изучить и настроить схему управления электропри водом дробилки агрегата АВМ-0,4.
Программа работы. 1. Изучить работу схемы управления.
2.Рассчитать уставку реле времени, подающего команду на пере ключение обмоток двигателя со «звезды» на «треугольник» при пуске.
3.Собрать и настроить схему управления.
4.Произвести опробование схемы в работе.
Порядок выполнения работы. Управление электроприводом дро билки осуществляется по схеме, приведенной на рис. 139. В лабора торной установке электропривод, дробилки может быть смоделирован электродвигателем меньшей мощности общего исполнения при питании от сети с напряжением 220/127 В. Момент сопротивления дробилки может быть смоделирован машиной постоянного тока в режиме электро динамического торможения. Для имитации маховых масс дробилки на лабораторную установку навешиваются дополнительные маховики.
После изучения работы схемы приступают к выполнению расчетной части. По паспортным и каталожным данным электродвигателя лабо раторной установки рассчитывается и строится его механическая ха рактеристика (см. раздел 15.5). Затем необходимо пересчитать и пост роить механическую характеристику электродвигателя при соединении обмоток в «звезду», считая, что момент, развиваемый двигателем, пропорционален квадрату напряжения М ~ и г.
По построенной характеристике для соединения обмоток в «звезду», заданной механической характеристике нагрузочного устройства и суммарному моменту инерции привода лабораторной установки опре делить время пуска на «звезде», используя графический или графо аналитический метод расчета (см. раздел 16.2).
Собрать схему лабораторной установки и по рассчитанному времени пуска произвести настройку реле времени РВ. Осуществить пробный пуск установки. Замерить пусковой ток двигателя и сравнить его с пусковым током при пуске на «треугольнике».
Содержание отчета. Отчет должен содержать электрическую схему установки, расчет уставки реле времени и описание настройки реле времени. В выводах раскрыть преимущества пуска дробилки переклю чением обмоток со «звезды» на «треугольник».
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12
Исследованиэ электропривода центробежного вентилятора
Цель работы. Изучить особенности электропривода вентиляционных установок.
Программа работы. 1. Определить зависимость расхода воздуха, напора, мощности, момента и коэффициента полезного действия венти лятора от скорости вращения.
2. Сравнить экономические показатели регулирования производи
тельности вентилятора задвижкой на нагнетательном трубопроводе и изменением скорости вращения.
Порядок выполнения работы. Привод вентилятора лабораторной установки осуществляется от электродвигателя постоянного тока неза висимого возбуждения, регулируемого введением добавочного сопро тивления в цепь якоря. Скорость вращения якоря измеряется тахомет ром, скорость воздушного потока — анемометром и секундомером, статический напор — ^/-образным водяным манометром (1 мм водяного столба равен 1 кгс/м2). Характеристики вентилятора снимаются при работе его на напорный трубопровод.
|
Момент М в на валу вентилятора определяется |
по формуле: |
где |
Рв — мощность на валу вентилятора, Вт; |
|
|
со — угловая |
скорость вентилятора, рад/с; |
В; |
|
U — напряжение на якоре электродвигателя |
|
I — ток якоря электродвигателя, А; |
Ом; |
|
R» — сопротивление якоря электродвигателя, |
|
АР0 — потери холостого хода, принимаются |
по тарировочным |
|
характеристикам электродвигателя ДР0 = /(©), Вт. |
|
Производительность вентилятора: |
|
|
|
Q—Fv, |
|
где |
F — сечение нагнетательного трубопровода, м2; |
|
V — скорость воздушного потока, м/с. |
|
|
Напор вентилятора: |
|
где |
Я ст — замеренный статический напор, кгс/м2; |
|
у — 1,29 — объемный вес воздуха, кгс/м3. |
|
|
Коэффициент полезного действия вентилятора: |
|
где Рщп — мощность воздушного потока. |
|
|
П р и п о с т о я н н о м с е ч е н и и н а г н е т а т е л ь н о г о |
т р у б о п р о в о д а |
снимаются и строятся зависимости Q, Я, Мв, |
Рв, Нв в функции со; Рв = f(Q) и PB.n = f(Q)- |
|
|
По полученным |
кривым устанавливаются опытные соотношения |
производительности, напора, момента и мощности вентилятора при различных скоростях вращения сох и (02-
Теоретически эти соотношения следующие:
Затем п р и п о с т о я н н о й с к о р о с т и в р а щ е н и я в е н т и л я т о р а и р а з л и ч н о й с т е п е н и з а к р ы т и я з а д в и ж к и делаются аналогичные замеры и строятся зависимости
p B=’ f[Q) и р ;.„ = /(Q).
Полученные кривые сравниваются с зависимостями мощности от расхода при изменении скорости вращения вентилятора. Далее опреде ляется соотношение мощностей при различных производительностях Q] и Q2 для обоих способов регулирования и делаются выводы.
Содержание отчета. Отчет должен содержать электрическую схему лабораторной установки, таблицы, расчеты и графики снимаемых зако номерностей. В выводах сравнить экономические показатели способов регулирования производительности вентилятора.
Контрольные вопросы
1.Раскройте общие особенности работы электроприводов сельскохозяйствен ных машин.
2.Что такое приводные характеристики рабочей машины? Какие характери стики к ним относятся?
3.Как влияют колебания напряжения сети на работу асинхронных двигате лей? В чем заключается проверка двигателей на возможность пуска и устойчивость?
4.Каковы отличительные особенности электропривода дробилок?
5.Какие преимущества дает объединение рабочих машин в агрегаты и поточ ные линии?
6. В чем заключаются особенности электропривода молочных сепараторов?
7.Каковы особенности электропривода подъемно-транспортных механизмов?
8.Как осуществляется управление вентиляционной установкой в неотапли ваемых и отапливаемых животноводческих помещениях?
9.Какие преимущества дает использование электрической тяги на мобильных сельскохозяйственных машинах? Какие бывают способы электроснабжения электри фицированных мобильных агрегатов?
10.Как осуществляется управление электроприводом станочного оборудования?
Н а с т ь ч е т в е р т а я
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ И ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК. БЫТОВЫЕ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ
▼
20.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬНЫХ
ИХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВКАХ
20.1.СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ШИРОКОГО ВНЕДРЕНИЯ ЭЛЕКТРОНАГРЕВА В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ
Сельскохозяйственное производство нуждается в большом коли честве тепловой энергии для выращивания молодняка животных и птицы, содержания взрослого поголовья, для получения, сохранения иобработки продукции животноводства и растениеводства. Потребность животноводства в тепловой энергии составляет до 80—90% всего энерго потребления.
Внастоящее время теплоснабжение хозяйств и животноводческих ферм осуществляется в основном от огневых (топливных) установок — мелких котельных и отдельных котлов низкого давления, теплогенера торов и др. Недостатками их являются значительная металлоемкость, высокая себестоимость тепловой энергии, повышенная пожароопас ность. Мелкие огневые установки требуют значительных затрат на обслуживание, загрязняют фермы отходами и продуктами сгорания, способствуя снижению продуктивности животных, плохо поддаются автоматизации. Кроме того, возникают большие трудности с топливо снабжением огневых установок и распределением тепла по производст венным объектам.
Вто же время все более расширяется и углубляется процесс внедре ния в сельскохозяйственное производство электронагревательных установок, так как им присущ целый ряд преимуществ: возможность
полной автоматизации процессов нагрева; постоянная готовность к действию; отсутствие необходимости в специальных котельных, тру бопроводах, бойлерах и т. п., в складских помещениях для топлива, а также в транспортировке топлива и золы; малые капитальные затраты и меньшая потребность в производственных площадях; хорошие сани тарно-гигиенические условия и возможность проведения процессов на более высоком техническом уровне (равномерность и избиратель ность нагрева материалов); меньшая пожарная опасность.
В практике существуют процессы, в которых применение электро нагрева не только экономически выгодно, но и является единственно рациональным решением: инкубация яиц, местный электрообогрев молодняка животных и птицы, электросварка и др.
20 .2 . СПОСОБЫ З Л Е К Т Р О Н А Г Р Е В А
Основные методы и способы преобразования электрической энергии в тепловую классифицируют следующим образом. Различают прямой и косвенный электронагрев. П р и п р я м о м э л е к т р о н а г р е в е преобразование электрической энергии в тепловую происхо дит в результате прохождения электрического тока непосредственно по нагреваемому телу или среде (металл, вода, молоко, почва и т. п.). П р и к о с в е н н о м э л е к т р о н а г р е в е электрический ток проходит по специальному нагревательному устройству (нагреватель ному элементу), от которого тепло передается нагреваемому телу или среде посредством теплопроводности, конвекции или излучения.
Существует несколько видов преобразования электрической энер гии в тепловую, которые определяют способы электронагрева.
Нагрев сопротивлением. Протекание электрического тока по электропроводящим твердым телам или жидким средам сопровождается выделением тепла. По закону Джоуля —Ленца количество тепла
где Q — количество тепла, Дж; / — сила тока, А;
R — сопротивление тела или среды, Ом; t — время протекания тока, с.
Нагрев сопротивлением может быть осуществлен контактным и электродным способами.
К о н т а к т н ы й с п о с о б применяется для нагрева металлов как по принципу прямого электронагрева, например в аппаратах электроконтактной сварки, так и по принципу косвенного электронаг рева — в нагревательных элементах.
Э л е к т р о д н ы й с п о с о б применяется для нагрева неметал лических проводящих материалов и сред: воды, молока, сочных кормов, почвы и др. Нагреваемый материал или среда помещается между элек тродами, к которым подводится переменное напряжение. Электрический ток, протекая по материалу между электродами, нагревает его. Обыч ная (недистиллированная) вода проводит электрический ток, так как в ней всегда содержится некоторое количество солей, щелочей или кислот, которые диссоциируют на ионы, являющиеся носителями элек: трических зарядов, то есть электрического тока. Аналогична природа электропроводности молока и дру-гих жидкостей, почвы, сочных кор мов и т. п.
Прямой электродный нагрев осуществляется только на переменном
токе, так как постоянный ток вызывает электролиз нагреваемого мате риала и его порчу.
Электронагрев сопротивлением нашел широкое применение в сель скохозяйственном производстве в связи с его простотой, надеж ностью, универсальностью и невысокой стоимостью нагревательных устройств.
Электродуговой нагрев. В электрической дуге, возникающей между
двумя электродами в газообразной среде, происходит превращение электрической энергии в тепловую.
Для зажигания дуги электроды, присоединенные к источнику пита ния, на мгновение соприкасают, а затем медленно разводят. Сопротив ление контакта в момент разведения электродов сильно нагревается проходящим по нему током. Свободные электроны, постоянно движу щиеся в металле, с повышением температуры в месте соприкосновения электродов ускоряют свое движение. С ростом температуры скорость свободных электронов настолько возрастает, что они отрываются от металла электродов и вылетают в воздушное пространство. При движе нии они сталкиваются с молекулами воздуха и расщепляют их на положительно и отрицательно заряженные ионы. Происходит иониза ция воздушного пространства между электродами, которое становится электропроводным. Под действием напряжения источника положи тельные ионы устремляются к отрицательному полюсу (катоду), а отрицательные ионы — к положительному полюсу (аноду), тем самым образуя длительный разряд —электрическую дугу, сопровождающую ся выделением тепла. Температура дуги неодинакова в различных ее частях и составляет при металлических электродах: у катода — около 2400 °С, у анода — около 2600 °С, в центре дуги — около 6000—7000 °С.
Различают прямой и косвенный электродуговой нагрев. Основное практическое применение находит прямой электродуговой нагрев в дуговых электросварочных установках. В установках косвенного нагрева дуга используется как мощный источник инфракрасных лучей.
Индукционный нагрев. Если в переменное магнитное поле помес тить кусок металла, то в нем будет индуктироваться переменная э. д. с., под действием которой в металле возникнут вихревые токи. Про хождение этих токов в металле вызовет его нагрев. Такой способ нагрева металла называется и н д у к ц и о н н ы м . Устройство некоторых индукционных нагревателей основано на использовании явления поверхностного эффекта и эффекта близости.
Для индукционного нагрева используются токи промышленной (50 Гц) и высокой частоты (8—10 кГц, 70—500 кГц). Наибольшее распространение получил индукционный нагрев металлических тел (деталей, заготовок) в машиностроении и при ремонте сельскохозяйст венной техники. Индукционный способ может использоваться также для нагрева воды, почвы, бетона и пастеризации молока.
Диэлектрический нагрев. Физическая сущность диэлектрического нагрева заключается в следующем. В твердых телах и жидких средах
сплохой электрической проводимостью (диэлектриках), помещенных
вбыстропеременное электрическое поле, электрическая энергия пре
вращается в тепловую.
В любом диэлектрике имеются электрические заряды, связанные межмолекулярными силами. Эти заряды называются связанными в отличие от свободных зарядов в проводниковых материалах. Под действием электрического поля связанные заряды ориентируются или смещаются в направлении поля. Смещение связанных зарядов под
действием внешнего электрического поля называется поляризацией. В переменном электрическом поле происходит непрерывное перемещение зарядов, а следовательно, и связанных с ними межмолекулярными си лами молекул. Энергия, затрачиваемая источником на поляризацию молекул непроводниковых материалов, выделяется в виде тепла. В некоторых непроводниковых материалах есть небольшое количество свободных зарядов, которые создают под действием электрического поля незначительный по величине ток проводимости, способствующий выде лению дополнительного тепла в материале.
При диэлектрическом нагреве материал, подлежащий нагреванию, помещается между металлическими электродами — обкладками кон денсатора, к которым подводится напряжение высокой частоты (0,5— 20 МГц и выше) от специального высокочастотного генератора. Уста новка для диэлектрического нагрева состоит из лампового генератора высокой частоты, силового трансформатора и сушильного устройства с электродами.
Высокочастотный диэлектрический нагрев — перспективный спо соб нагрева и применяется главным образом для сушки и тепловой обработки продуктов и кормов (сушки зерна, овощей и фруктов), пастеризации и стерилизации молока и т. п.
Электронно-лучевой (электронный) нагрев. При встрече потока электронов (электронного луча), ускоренных в электрическом поле, с нагреваемым телом электрическая энергия превращается в тепловую. Особенностью электронного нагрева является высокая плотность концентрации энергии, составляющая 5 - 10s кВ-р/см2, что в несколько тысяч раз выше, чем при электродуговом нагреве. Электронный нагрев применяется в промышленности для сварки очень мелких деталей и выплавки сверхчистых металлов.
Кроме рассмотренных способов электронагрева, в сельскохозяйст венном производстве находит применение инфракрасный нагрев (облу чение), который рассмотрен в разделе 12.
20.3. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК
В соответствии со с п о с о б а м и э л е к т р о н а г р е в а раз личают следующие типы электронагревательных установок.
1.Электронагревательные установки сопротивления: а) прямого электронагрева (электродные водонагреватели, парообразователи, кормозапарники, аппараты электроконтактной сварки и др.);
б) косвенного электронагрева (элементные водонагреватели, кало риферы, электрические печи, ванны, установки для подогрева двига телей тракторов и автомобилей в зимнее время, бытовые электроприбо ры и т. п.).
2.Установки электродугового нагрева: а) прямого электродугового нагрева (дуговые электросварочные аппараты, электрометаллизаторы);
б) косвенного электродугового нагрева (установки лучистого на грева).
3. Установки индукционного нагрева: а) промышленной частоты (индукционные водонагреватели, пастеризаторы, обогреватели для почвы, бетона, обогреватели для насестов и др.);
б) высокой частоты (закалочные и плавильные установки ремонтных предприятий).
4.Высокочастотные установки диэлектрического нагрева (высоко частотные сушилки зерна, овощей, фруктов, пастеризаторы и стерили заторы молока и других продуктов).
5.Радиационные установки — установки инфракрасного нагрева (радиационные сушилки зерна с ламповыми и элементными излуча телями, радиационные обогреватели животных и птицы, инфракрасные пастеризаторы молока).
6.Установки электронно-лучевого нагрева.
Характерными особенностями |
н а г р е в а - т е л ь н ы х у с т а |
н о в о к п р я м о г о н а г р е в а |
являются простота конструкции, |
высокий коэффициент полезного действия и низкая стоимость. Однако они имеют и существенные недостатки, в частности: невозможность нагрева материалов, непроводящих электрический ток; значительное изменение мощности с изменением температуры нагрева воды и других материалов, содержащих воду; повышенную электроопасность, обус ловленную тем, что потенциал от электрода через проводящую нагре ваемую среду может быть передан на корпус нагревательной уста новки; влияние на качество нагреваемого материала, что особенно важно при нагреве воды, пищевых продуктов и кормов, так как даже при переменном токе в нагреваемой среде наблюдается электролиз, а с электродов выпадают продукты электрохимических реакций.
Всвязи с этим установки прямого нагрева целесообразно применять
всельском хозяйстве в следующих случаях: для нагрева металлических тел несложной формы при ремонте техники и для других нужд, при электродном нагреве воды в водонагревателях больших мощностей для технологических нужд и отопления, для получения пара в элект родных парообразователях.
П о п р и н ц и п у д е й с т в и я электронагревательные уста новки делятся на установки периодического и непрерывного действия. В установках периодического действия периоды нагрева чередуются с промежутками загрузки и выгрузки нагреваемых материалов. В установках непрерывного действия поступление и выход материалов осуществляется непрерывно и одновременно
с нагревом.
Примером установок периодического действия являются электри ческие водонагреватели — термосы типа ВЭТ, электрические печи
идр. К установкам непрерывного действия относятся проточные электроводонагреватели типа ЭПВ, электрокалориферы, пастеризаторы
идр. Установки непрерывного действия по сравнению с установками периодического действия при одной и той же производительности имеют меньшие емкость и габариты, более высокие к. п. д. и коэффи
циент использования, легче автоматизируются.
