Електропостачання

Рисунок 4.1 – Принципова схема досліджень перехідних процесів при пуску і гальмуванні електричного двигуна постійного струму

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 5

ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРОПРИВОДУ ВЕНТИЛЯТОРНОЇ УСТАНОВКИ І ВИБІР ПОТУЖНОСТІ ЕЛЕКТРОДВИГУНА

Мета роботи: дослідження режимів роботи

1 ОСНОВНІ ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ

Вентилятори, які використовують на промислових підприємствах, приводяться в рух, як правило, від найбільш простих і надійних в експлуатації трифазних асинхронних електродвигунів з короткозамкненим ротором і працюють в тривалому режимі з постійним навантаженням.

Для забезпечення однакової швидкості вала вентилятора і вала ротора привідного електродвигуна їх здійснють за допомогю муфти. Якщо ці швидкості повинні відрізнятися, вал електродвигуна і вал вертилятора зєднуються за допомогю механічної передачі.

Для експериментального визначення потужності електродвигуна, який буде забезпечувати нормальну роботу вентилятора, потужність його повинна бути достатньою для обертання вентилятора з номінальною швидкістю при відкритій заслонці повітреводу.

Змінюючи потужність Р1 , яку споживає електродвигун

з мережі, і вираховуючи втрати Р , що мають місце в самому електродвигуні, знаходимо потужність Р2 на його валу

Вентиляторна установка працює у режимі постійного навантаженя, тому потужність привідного електродвигуна можна вважати рівною Р2. Оскільки в каталогах електричних машин не завжди є електродвигуни з потужністю, що отримана експерементально, то вибирається електродвигун найближчої

більшої потужності.

Таким чином, потужність електродвигуна РД для приводу вентилятора повинна бути

Вимірювання потужності Р1, яка споживається асинхронним електродвигуном, здійснюється за показами

приладів. Експериментальне визначення втрат Р є складною задачею, тому їх визначають розрахункови методом.

Як відомо, втрати в асинхронному електродвигуні розділяють на: механічні, магнітні, електричні і додаткові.

Механічні втрати - втрати на тертя валу в підшипниках, поверхні ротора повітряним проміжком, щіток контактні кільця, а також магнітні втрати на перемагнічування і вихрові струми в сталі статора. Їх часто об'єднують в втрати холостого ходу ∆Р0, які визначаються

де ∆Р10 – втрати потужністі, при неробочому ході;

∆Рм1 – втрат потужністі на нагрів обмоток статора при неробочому ході.

Електричні втрати, які мають місце в обмотках статора і ротора, характеризуються потужністю, що витрачається на нагрівання провідників, по яких протікає електричний струм.

При з’єднанні обмоток статора зіркою електричні втрати рівні

де I1 – фазний струм в обмотках статора електродвигуна, А; r1- активний опір одної фази обмотки статора, Ом.

У випадку з’єднаня обмоток статора трикутником,

оскільки при даному типі з’єднання струм, що протікає по

даній обмотці статора, буде в 3 рази менший за струм в

проводах лінії, що підходять до електродвигуна.

Величина активного опору r1 обмотки статора визначається із співвідношення:

де КГ - коефіцієнт, який враховує явище поверхневого ефекту і приймається рівним 1,05 – 1,15 для обмоток статора, виконаних відносно тонким приводом;

r10 - омічний опір однієї фази статора, який визначається методом амперметра і вольтметра.

Електричні втрати в обмотках ротора з фазни ротором, які з’єднані зіркою, визначаються

де I2 – фазний струм в обмотці ротора, А;

r2 - активний опір одної фази обмотки ротора, який прирівнюється омічному опору r20 внаслідок малої частоти струмів в роторі, Ом.

Вимірювання величин r10 і r20 бажано проводити для нагрітого стану машини, що встановився.

Електричні втрати в роторі з короткозамкненою

де S - ковзання.

Додаткові втрати Рдод приймаються 0.5% від номінальної

Таким чином, сумарні втрати в асинхронному

де 1 = 60 f / p – синхронна швидкість, (p – кількість пар полюсів; f – частота мережі живлення 50 Гц).

де РНОМ – номінальна потужність встановленого електродвигуна.

Якщо величина коефіцієнта завантаження 1 виявиться до 45%, то встановлений електродвигун, що працює з незмінними

значеннями коефіцієнта потужності (сos ) і ККД ( ) (рис.5.1)

потрібно замінити на електродвигун меншої потужності.

При 1>70% електродвигун потрібно залишити. Якщо ж

коефіцієнт завантаження 1 буде в межах 45%< 1<70%, то питання доцільності заміни його може бути вирішене тільки шляхом розрахунку, причому перевага віддається тому електродвигуну, при якому втрати активної потужності в системі менше.

Рисунок 5.1 – Робочі характеристики асинхронного двигуна

В окремому випадку, заміна електродвигуна іншим меншої потужності завжди себе оправдовує, якщо має місце зменшення активної потужності в самому електродвигуні, тобто коли

де Р2 – потужність на валу електродвигуна привода вентилятора;

1, 2 – значення ККД, встановленого і вибраного електродвигунів при відповідних коефіцієнтах завантаження, що

знаходяться за формулою (5.14).

Числові значення ККД ( 1 і 2) знаходяться за кривими 1

= f( 1), 2 = f( 2), котрі будуються за даними каталогів електричних машин.

Якщо величина РД < 0, то для кінцевого вирішення питання про заміну електродвигуна необхідно знайти загальні втрати активної потужності в системі за формулою:

електродвигуна недоцільна.

Величини Q1 і Q2 – це реактивні потужності відповідно встановленого і вибраного електродвигунів при коефіцієнтах

навантаження 1 і 2, а коефіцієнт Ке є економічним еквівалентом реактивної потужності, котрий при коефіцієнті

потужності електроприймача cos = 0,75 0,90 приймається

відповідно Ке = 0,08 0,06.

Числові значення Q1 і Q2 знаходяться із співідношення

де QХі – реактивна потужність, яка використовується електродвигуном при неробочому ході;

tq номі – знаходиться за номінальним коефіцієнтом потужності електродвигуна;

ті – коефіцієнт, який залежить від cos номі (рис.5.2).

Рисунок 5.2 – Залежність коефіцієнта т від

номінального коефіцієнта потужності cos ном

асинхронного електродвигуна

З достатньою для практики точністю Qі можна

де і = f ( i ) і знаходиться за графіком (рис.5.3).

Реактивна потужність QХі, яка використовується електродвигуном в режимі холостого ходу, знаходиться із

де Рномі і номі - відповідно номінальні значення потужності і ККД встановленого і вибраного електродвигунів.

Рисунок 5.3 – Залежність коефіцієнта від коефіцієнта

завантаження асинхронного електродвигуна

2 ПРОГРАМА РОБОТИ

2.1Ознайомитися з режимом роботи електродвигуна привода вентилятора.

2.2Визначити потужність на валу електродвигуна методом розділення втрат.

2.3Знайти потужність електродвигуна для приводу вентилятора.

2.4Вибрати за каталогом електродвигун для приводу вентилятора і визначити доцільність заміни ним встановленого електродвигуна.

3 ОПИС СХЕМИ УСТАНОВКИ

Установка, для дослідження привода вентилятора і експериментального визначення потужності його двигуна (рис.5.4) складається з трифазного асинхронного електродвигуна з короткозамкненим ротором М1 , який приводить в рух відцентровий вентилятор. На одному валу з двигуном М1 знаходиться тахогенератор М2 з тахометром Рω для вимірювання швидкості.

Увімкнення схеми здійснюється з допомогою автоматичного вимикачів QF1 і QF2.

Для вимірювання лінійної напруги U , струму в фазах І, а також споживаної потужності Р1 в колі статора передбачений