автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Электропривод вентиляционных установок сельскохозяйственных помещений на низкой частоте вращения во время технологических пауз

од

2 МАЙ Ш98

11а иринах |*)КШ1И, и

СИНЕВА Галина Николаевна -

ЭЛЕКТРОПРИВОД ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ УСТАНОВОК СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ НА НИЗКОЙ ЧАСТОТЕ ВРАЩЕНИЯ ВО ВРЕМЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАУЗ

05.20.02. -электрификация сельскохозяйственного производства

АВТОРЕФЕРАТ

диссершци1 на соискание ученой степени кандидат технических тук

Челябинск-1998

Работа выполнена на кафедре «Применение электрической энергии в сельской хозяйстве» Челябинского государственного агроинженерного университета

Научные руководители - академик Академия аграрного образования, доктор технических наук, профессор Данилов В.Н. - доктор технических наук, профессор Папин Б.Д.

Официальные оппоненты - член-корреспондент Академии электротехнических

наук, доктор технических изук, профессор Воронин С.Г. - кандидат технических наук, профессор Кабанов И.Д.

Ведущее предприятие - Уральский филиал Всероссийского института электрификации сельского хозяйства

Защита состоится: «27.» ......МАЯ.... ........ 1993 г. -в........ чзсоз та аассданни

диссертационного совета Д120.46.02 Челзбииского государственного агроинженерного университета по адресу. 454080, г.Чслябипск, прЛешша, 75.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ущгасрситета

Автореферат разослан:«.......»..................;.. 1998г. .

Ученый секретарь диссертационного совета

. кандидат технических наук, профессор ___ЛА.Сашпш

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуаяыкхггъ темы. Для создали микроклимата седаскохоз'А.птчших обшсгов широно используются вентиляционные установки (ВУ) «Клшмттхп», '<Кп1!м>№>, ШУ и т.д. В зиший первдд аварийность аапкро'шьк двигателей гегдыик гешшягоров, используемых в системах группового риулирокчия поздухсо&.ен?., г<тзрал?.ет га 30...40% Замена двигателей ВУ требует сугдеспвемшх затрат. (лмт.ргкпн ущя ю нарастает из-за нарушения технологии содержания жигопшх и птицы

Аналш гричш еьссода го строя зшародзигагелей вшпжяьк кткг; тсроа псязшл, что в холодай перюд голэ по время длигелы их тишлопиескк гауз возрастает но только шпен-агаюсть уаишюпя иэаицци шгатябадм юютспиц гонкрагтнссн. ¡^-.срамм лопастей здааровенпгопороо после преорггккгсп гадавши в пел О посланием су о: пусковой мсыагг даиппеля оказываехя меньше помета трагапя шгаоигора, 'по вьем-лет недопустимый нагрет двигателя пусковым томом н тепловое рззрупиае тощи Поэтому гаауалиюй зэдзта! кажется разработка мер^ предгшргшгаоапк повышенный выход ш <л|юа элеюродаиш-тежЙЕЬп^шхшшшшртвхотодюев^мгода.

Работа выполняй го теме 29. Мехашкда; згергеша, ажшупвзщя н ресурсосбережения (ВИМ) Разработать оснсвньв нзпраагаэвп долгосрочной федеральной техничесшй но-лип®ц систему энергетического обеспечения, развития автомяизапии г;х»ихдагва и зшюмии энергетических ресурооз в «яьскпхозяйэтвемюм лрокзэодаве России

Цель работы - снижение икршшости асинхронных дригателей вьпяжных вентиляторов в холодам период года за счет перевода кг во время технологических гауз на ползучую скорость.

Объект исследовать - асинхронный электропривод осевых вытяжных вентнлято-ров. . '

Предмет исследования - устойчивость работы на ползучей скорости асинхронного привода вытяжных вентиляторов при последовательном включении конденсаторов в непьстагора.

Методы исследования - математическое моделирование электромеханических н тешовых фоцесссо в асинхронном двигателе ш базе классической схемы замещения, ис •

.пользование вовюлшостен ЭВМ для проведения расчетов, послроешм графиков и т.п., физическое кодс.тл|»вшше режимов рабаш асинхронного привода вьпжкных веншляторов и имитацию шое моделирование прошводстеенных условий.

Научная попита. Впервые исследованы статические механические и электромеханические характеристики асинхронного двигателя при 7 — :: : последовательном вкиючешш емкостного сопротивления в цепь статора Доказши возмоязюстъ получения ползучей скорости вентилятора за ест введения добавочных емкостных сонратвлсшш в пень статора асинхронного дзигателя и опредапепы границы области устойчивой работы элеетрова гшлятора на ползучей скорости при отклонениях напряжения сета. Установлено, что при включении и отключении конденсаторов в цепи статора, необходимых для получения ползучей скорости, возникающее мшовешью перенапряжения по своей величине соизмеримы с перенапряжениями шзшжаюодши при простом отключении асинхронного дпигагсш от сети.

Практическая значимость н реализация результатов исследования Перевод элекгровентиляторов 1а ползучую скорость ю время технологических пауз В холодный период года позволит в комплексе решить технологическую задачу (во время паузы прекращается выброс воздуха) и задачу снижения аварюшости (ползучая скорость препятствует примерзанию годршкных элементов, а небольшой ток, протекающий по обмоткам, нагревает »к и предотвращает увлажнение изоляции). Экономически! эффект от перевода вентиляторов па ползучую скорость зависит от длительности технологической паузы. Дня ВУ «Клишгика» (Р„= 0,25 кВт) он становится выгодным при технологической паук (1ГЛ ) /, л = 0,27 ч, а при Стл > 3 ч он разеи 60 тыс. руб. (¡а один элегародаогазель. Для ВУ «Климат» (/>„ = 0,37 кВт) он становится выгодным при 1,п= 0,37 ч, а при =4,5 ч он р?вен 62 тыс. руб. на один электродвигатель (в ценах на октябрь 1997 г.).

Методика выбора емкости конденсаторов, последовагелыю включаемых в цепь ста-а тора асинхронного двигателя для получения ползучей скорости во время технологических пауз, определения величины ползучей скорости и границ устойчивой работы привода на этой скорости при отклонении иапряже1шя сети передана для практического использования институту «Урал ВИХА'»-

Лабораторная установка для изучения приводных характеристик вентиляторов, соз-

дашш по результата»! проведенных исслсдэЕгниИ, i'snwMyav« н учлиоч процесс«: ЧГАУ.

Апробация pnñon.i. Основныепгцтажиичработы до.юлхны i.-i чуйке ¿лпи .-гсксм совете iiiKTHiyia «Урал ВИЭСХ» и езкегодных иаушо-техничгсюи ¡.онферснцшх Челябинского государственного афошисенерпогоутшверапгт i и 1995-1997 гг.

Публитшуп! По результатам исследокишй опубликована восемь работ и подана задай на изобретение.

На защпу выносятся следующее основные помд í»h"t

- обоснование необходимости перевода Еьпжшькэлеюрокнтшвшчк;;! на ползучую скорость в холодный период года во время технологических ¡пуз для снч ~н п аязрийпосш дешателей из-га примерзания подзтскных элементов и иштагснвиого укдоленгя изоляции;

- результант исследования статических, механических нэлсктромехпшгто.т характеристик асинхронного электродвигателя при последовательном включении датенсагоров в ценьсгагора;

- способ получипи ycTOÍnnвой ползучей скорости асинхронного привода гсншляторов за счет последовательного включения конденсаторов в цель статора; .

- методика выбора емкости конденсаторов, необходимой для получения ползучей скорости асинхронного привода вешшятороа, определения ветсшны ползучей скорости при номинальном напряжении и границ устойчивой работы привода щ этой скорости при отклонениях напряжения cení;

- результаты исследования электромагнитных переходных процессов при переходах с ползуча! скорости га номинальную и обратно;

- peiynbTmincüieHOBanMTeMnqíaTjpbiiiaiperaflBia^rreneñ веттошторовпридлигельной рпоот е га ползучей скорости

Объем и структура работы. Диссертация состоит из пяти пив, вьшодов, списка ис-пользовашюй литературы из 104 наименований и трех приложений. Общий объем 187 страниц, в том числе 47 рисунклв, 37 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В псрсой гласе «Солдате вопроса и зздачи исследования» представлен обзор основных видов сенпшзюрг'ьк установок (ВУ), используемых дги создааи оггтмадыюго ' микроклимата сельскохозаГетхмшьк. помещлаш: «Климзг», «Кт&шиха», ККГ и ПВУ. Для регулирования кратности шэаухос&кш с&тьсшхозяйствсшых помещений исполь-^ юг различные сочеташи трех слюнных способов: группового, ступенчатого и шва ¡ого.

Анализ повдзая, 'по при групповом способе ретушровшпш воздухообмена в наиболее неблагоприятных усяоснях асазьшаются даиппелн откшочеппых груш в зшлке время. По данным агаденяпа Л.1. Прншспа, аварийность да!шгюлсй, имеющих дапсяшне тех-нолошчсские паузы н расположенных в зоне встречи тепльк и холодных потоков воздуха, в зимнее время увелшвтвается на 30...40°/а Основной причиной увеличения аварздцюеш этих дпшателей в холодное время года считается интенсивное увлажнение изоляции Кроме того, аваршмостъ повышается и с примерзанием подвижных элементов исполнительных механизмов рабочих машин (например, скрсбков 1ивозо;ушроч№го транспортера типа ГСП).

Основным методом |дздэт£рзщс1»и увлажгания изоляции во время пауз является токовый подогрев обмоток остановленных дашпелей. В исслсдоавнаях ЛГ.Прищепа, ЛАПястолова., Г.П.Ерошивэ. и других у пых прозедся срахззпегада.;,! шешп резлич-ных вариантов токового юдогрежа. Токовый подогрев обмоток остановленного двишеля при последовательном включении кшщеншоров в цепь статора предложи! и исследован Егамбцдаевой ММ. В результате этих исскдоезний определена величгаа превышения температуры дыизтегст ¡ад темткриурой ояруишощей среды (3...10 ЧСХ обеспечиваощаа предотвращение ушшаюши юошадщ осгакшапюго двигателя со гремя технологической паузы. Эту величину предгилагггтет шподазэхшь в нашей работе.

При анализе литературы выяснилось, что в сушесшутощих вентиляционных установках не применяются какке-то специальные меры для лредэтаращеши примерзания под-вижпых эле.ме]ггов элегсгроЕагпсвггоров во время технологических пауз; а исследований в этом направлении не проводилось.

Таким образом, при групповом способе регулирования'воси^хосбмет в холодный период го.,а во время паузы к электровенттыягору предьяаляются взаимоисключающие

требования: технология требует, чтобы во гремя паузы ггцлух кг гл юрасмвшся из помещения, а по условиям эксплуатации желательно, чтобы ik про1'г*од!ило ттрохимическо-го ч тершиескош разрушегаи изоляции Для решешм jrr;r> тинч'хгот нтчянморечпя (проблемы) предложено в холодный период года во время техш. югн теких туз п.-р.-во-дть эяеюровешгиятор на ползучею скорость. В этой случае одноп^менно решаются технологические н эксплуатационные вопросы. При м-.-дяетюм вращении „епилято^а практически исключается выброс воздуха ш помещения и в то >se тач-.-.я, концами лопастей разрушается нараетаклшш слой ль га (пкя). Протекатиуы но ос- «пткам небольшой ток, необходимый для обеспечения медленного врзш?.ч • ггч.ч.ггт достаточное превышение темлерзтуры двигателя дая предотвращения увлажнен!« изода.кп

Теореппескн для получения ползучей скорости можно исполнить любой и> весшый метод регул грования частоты вращения асинхронного двигателя с короткозамк-иугым ротором: введение п цепь добавочных активною иг..т индуктивного сопротивлений, увеличение числа пар ттосов, изменение частоты сети, уменьшение напряжешь, импульсный метод, каскадное соеданешю даызтелей. Обрашзег внимание то, что среда методоз, включенных во все учебники по электроприводу, нет метода введения в цепь статора добавочных емкостных сопрогипленил.

На основании проведенного анализа литературы был сделай вывод о том, что получение ползучей скорости асинхронного двигателя путем последовательного и симметричного включения конденсзторса в цепь статора в принципе возможно.

На основании этих выводов была сформулирована научная проблема: снижение аварийности асинхронного привода вытяжных вешипяторов живонююдческих помещений. Для решения этой проблемы сформулирована задача настоящей работы: опрделть возможность стгжешм аварийности элегаротривода ветилягоров в знмшй период путем перевода их на ползучую угловую скорость во время технологических гауз за счет последовательного включения конденсаторов в цепь статора

Во второй главе «Теоретическое исследование работы асисдюнного привода ви-тяжных вентиляторов на ползучей скорости при посяедовател! том включении конденсаторов в мепь статора» приведет»! результаты теоретачесиэго ишласвания работы асинхронного привода вьпжкных венпшяторов на ползучей скорости при последователь-

I юм включении конденсаторов в цепь статора.

Дня описания механической характеристики вентшвпоров используется нзсеспюе выражение

+ М„ +(Л/,,-А/0.)(ш/®„,)2, (1)

где : Му* -моменгтроганш веш1ьшора,заз1!ся1щйотутао!5ойскоросп1со;

- начальный момент сопротивлеши ва гпглятора, не зависящий от угловой ск> . ростиш;

- момент сотгротиаления вагтиотора при щминалыюй угловой си^ростиШн,; к я I - киффициекг, характеризующий скорость изменяв«! момента трота; из во время пуска.

В зимний период после остановки вашшятора на поверхность трубы кожуха сьша-дает и накапливался спой конденсат, который после прекращения в лед макет ггргакзро зшъ конин лопастей к кожуху вентилятора. В этом случае вслнчша комгнга лрогаяи описывается выражением

^ = (2)

г де: Гс, - сила сжатия льда передней частью лоиасш кг гпштора; йл-раднус лопастей; 1с, - предел проч( юсти льда на скате; вл~ -потшпа лопатки;

- толщш а слоя льда; 5, - высота заюра моклу концом логвеги и трубой кхжуха. Нами установлено, что изменение толщины слоя льда ш трубе нэжуха вяпнлягора описывается Зн^ЕОитСИкО

где: у, - кшффииисиг теплоотдачи льда, —--5— :

м -г рад

х„ - температура льдообразования, тл = О "С;

Ты - температура окружающей среды, "С;

кг

Ри- плотность конденсата, —г;

м

Л» Гя - удельная теплота образования конденсата 11 льда,

Дж

к\ - коэффициент, учитывающий, объем выпавшего конденсата в трубе кожуха, o.e.; ¿2 - коэффициагт приведения ненасыщенного пара к насыщенному, o.e.; t - время техг юлоптческой паузы, с; Тт - постоянная времени остывания трубы южуха, с.

Из выражений (2) и (3) следует, что величина момента трогания ветшятора в зим-Ш1Й период зависит от температуры окружаотцего воздуха и времени технолошческой паузы. Если электровентилятор перевести на ползучую скорость (ш1ГШ « 10 рад'с), ш и выражешм механической характеристики (1) первый член ( Мтр в • с'кш) будет бли ш к

нулю. Это теоретически обосновывает необходимость перевода вытяжных электровеипшя-торов на ползучую скорость.

Для определения возможности перевода на ползучую CKOj«CTb асинхронного двигателя вентилятора необходимо было получить выражение его мехаидаеских и электромеха-

нических характеристик три последовательном введении емкостного сопротивления в цепь статора. Вывод этих уравнений был сделан при помощи классической схемы замещения асннхрошюпо двигателя (рис. 1).

Пели в схеме принять известные допущения г(1 —> вд, х(1 со, то выра-

Рис . 1

жения механических и сйеюроме.чаническнх характеристик существенно упрощаются и становятся более удобными для последующего анализа:

к г

лл

3(/.')

. г.

3 и/'

<о,| к, + *

(4)

и.

(5)

+гг')2 =

(6)

г де; Л; - тающее скальжаюе; Щ, - фазное 1впря;тпс> скшшюе и нн^кгивное сонрошв-лешя статора; /1', дг2' - шстаное и иаукпшюе сопрогиатаом ротора, приведенные к статору, ^ - лотдовюс емкостное сопротивление.

Далее необходимо было опредешпъ еооможносп» получеши устойчивой пошучей с корости и границ этой устойчивости. Работа элезпропривода макет был. устойчивой, сс-пи в точке пересечения механических характеристик угол наклона (или тснгак утла наклона) характеристики вентилятора к оси ебсцнсс будет больше угла наклона (тангенса угаа наклона) характсристшм двигателя. Но тангенс утла наклона функции - это производная этой функции в рассматриваемой точке. Следовательно, взяв производные мгхшагааззк ха|юктер)«лик ве1гпшятора (1) и двигателя (4Х получим услэсие устойчивой рабсил асинхронного привода на ползучей скорости (или соответствующего ей скодьжешя

2

• С?)

Величии ско 1',.,;еиия, соответствующего ползучей скорости, определяется выраже-

нием:

■M.

(M

где А/„я- пусковой момент двигателя на искусственной механической хлрахк рнсииг

Границы предельного опоюнеиня напряжения, при котором cus сохраняется полт> чая скорость, определяются ш выражения:

At/.,= Je.M,

ta fr,

(9)

Величину емкостного сопротивления, необходимого для получения нам (у чен ско)Х>-стн, определяем по формуле

-(l+V)

(Ю)

Для ВУ «Клюют пса» и «Климах» получен следующий теоретический прогноз

(табл.1):

Тайлииа I

Тип Ни, Мт, aAtuiTil At/,„

вешилэторнон

установки Нм Нм о.е МкФ %

«Клмзтва» 0,049 1,69 0,81 4,82 36,3 64 36,0

«Климат» 0,061 2,41 0,86 636 34,8 47 25,1

Д анные табп.1 показывают, «по за счет последовательного включения кт и м катеров в цепь статей а£1 и кронного двигателя можно патучшъ ползучую сирость вешшято-р;\ которая будет устойчива при всех отклонениях напряжения, наблюдаемых в • сельскохозяйственных сетах.

Введавк емкостных сопротивлений в даль асинхронного двигателя, имеющего'существенные ицаукптные сопропялешя, приводит к создшию колебательного кошура г, I,, С. В таком колеблелыюм кмпуре, при определенных условиях могут возникнуть недопустимо высокие всплески напряжений и токов. В связи с этом возникла необходимость исследовал, элегаромаптпше переходные процессы. Исследовались возможность пуска

жетродвишели на кипучую скорость, переключение с ползуче!! скорости на номинальную й обратное переключение с номинальной скорости на ползучую.

Регультаты расчета максималыгых. значений напряжений (в относительных едишн п;п) нрн нсблагонрютной фазе дта асинхрмгных двигателей ВУ «Климаппо» и "1С||имя1>> приведены в табл. 2:

Таблииз2

Переходный процесс опгОдо отняло »гп,№до

^тго

АИ1Ч180-С6У2 ВУ 14д/Ц|,о.е. 1 1,44 1,25

ъКлиматикп» Щ1Г», о е. ■ т 1,004 1,38

Д80-В6ПВУ {/„/(/», о.е. 1 1,47 • М5

«Юшмаг» иД!„,о.е. 1,44 0,97 1Л

Теоретический прогноз показал, «по включение и отключешк конденсаторов в цепи асинхронною двигателя ВУ не вызывает недопустимо больших перенапряжений.

Электромеханические харагсгеристшсн тога асинхронного двигателя (5) были нс-гюльюпаггы для получения прошоза превыше] им температуры Дт асинхронгюго двигателя венгшшора при рабоге на ползучей скорости Для ВУ «Климатика» Дт = 5,9...6,6 °С, а для ВУ «Климат» Дт = 9,6... 11,5 °С. Полученные значения превышены температур, согласно данным ММ. Егамбердьквой, доспгютны для предотБращяшя увлажнения двигателей во п}>ечя технологической паузы

Таким «"разом теореппеские научные задачи диссертации майю считать решенными.

В третьей глазе «Методики эшкриметальных игепедрвзений атекгроприэда кп-ЧГМШЮ1П1ЫХ установок '(Климат» и «Клнматика» » изложены метоягааг эжткримешать-ных исследований.

Методика исследования параметров и характеристик венпияторов предусмагрттши шмерение:

- геометрических размеров;

- напора и скорости - ''гуха (¡а шмшштыюй и ползучей частоте вращения с помощью трубки Пиго и микроманометра ММН-2155, анемометра типа АРИ-49;

- моментов трогалия ветиляггора при полссдагашли п стрицатслыллх температурах иу-. тем навешивания грузиков га лопает;

- номинальных «истотвращетпя и моментов сопротивления;

- механических характеристик и моментов инерции по кривым выбега.

Методикой исследоваши гараметров и характеристик асинхронных электродвигателей ВУ «Климатика» и ((Климат» предусматривалось:

- проведение опытов холостого хода и короткого замыкания дня расчета сопротивлений схемы замещения;

- исследование статических искусственных механических и электромеханических характеристик при последовательном сключешш в цепь статора конденсаторов емкости 5 < С < 20 мкФ с использовашем системы Г-Д

Исследование границустойчивой работы асинхронного привода ВУ «Климата» и «Климат» проводилось следующим образом. В цепь статора поеждаетгешк включались конденсаторы, емкость которых варьировалась в пределах 4 -10 мкФ. При номинальном напряжении фиксировалось зтшеюе полученной ползучей скорости Далее напряжение уменьшалось на 20% и проверялось, осуществится да пуск га ползучую скорость и фиксировалась ее вели? шиа, затем напряженке уюдошвгиось та 20% я въпскшось, произойдет ли возврат с номинальной скорости т ползучую и, при получения последгкй, фиксировалась ее величина.

Методша теслгдовшщт электромапппт шк п электромехатп ггсшк переходные процессов пред}«?дарикша скдаллографировашЕ напрядвши, тока и частоты сращеши дзигаслей ВУ элемромекаигогеским осциллографом Н115 при пуске ¡а ползуч^то скорость, при переключили с ползучей скорости па поминальную и при обратном переключении с голпяпльиой иззрости на ползучую. Оав то граф: фег-аш :з. прогодилось в гт'лпуратпей повториости

Дшачпка тезменегага температуры двигателей ВУ при работе >о ползучей сгязрлли элредгяяяагь по известной методииг измерегага сспротивлетк'Л фазых обмоток статора га тоста,типом токе с помяцно вольтметра и амперметра. Надерите проводилось в трех-"ратной повториосш.

П. "гтдтяуй тяу «Фсзуявты •жеперимешальяш иссяёжюаяий и сопоставление

1к с теоретическими прогнозами» приведется результаты эксперииешалыюй проверки теоретических протшюа

Данные исследования аэродинамических показателей вешитсров при номинальной и поацучей скорости приведены в таблЗ:

Таблица3

Реким работы /

ТипВУ . НОЗвВШЫЫЙ т ползучей скорости

"ш. И, V, Пщц. Я, К

о&аш ГЬ и/с о&иия га мЬ

«Клкм&ихз» 941 2013 ■ 5,82 180 0,04 0,27

«Клима» ЭТО 26,7 .6,67 140 0,06 0,3

Дшшьют^Зиитгращжугвыводотоцчшхртт!^^ время тоаюлошчесюй паузы прзкпгесхи ежу юшует выброс воздуха ш сельскохозяйственного пигавдшя. - у, '

Исследование псказащ <по мошшшаю«фтф18лишюшшягоровтвша1 откгонашй от х1фгхгералик рассчтгшвЕых ш формуле (1).

Результаты нзмерегай иожзпа трогашз вагпштороз при полскаггелиък н отрицательных тгмпершурах воодуха приведены в табл. 4.

Таблица4

Условия 5,=0 Слой инея 5Д меиыпе высоты зазора 5,

• ее +21 -7 •и -16 -23 -28 -33

Мт Нм 0,061 0,062 0,071 0,08 0,103 0,127 0,78

Што, Нм 0,0017 . 0,0024 0,0012 0,0036 0,0048 ■ - -

Данные табл. 4 качественно пагаерадаог теоретический вывод о возможности резкого увеличакя ысжшатрогецка сеипсгпсса, кядасявй шея (лада) превысит сыюту зазора Огсаода вытекает вывод о необ*оддаю<?ш переводить в знший период вьпяжиш злеюровеншдяторы на ползучую скорость во «рема длительных техтюшпнеских гсуз.

Результаты сошставлгши ¡нхпернменетгшых механических и элекгромсханичо ских характеристик асинхронных дитгтепей ВУ с теоретическими, рассчитанными по угочнеш 1ым и упрощенным (4,5, 6) формулам, для еынэаей конденсаторов, рскомендо-

вянных дач получаса твдуея серостей, пряслам трио 2.

Результат з;хг1ер!мзп2."2лЮго получения ползучей скорости и ее сохранения нрн спхло! гениях I Епр~; у™ а я Ди=±2Копр.ше,':гт! в тсбл. 5.

о"------1-------

2.5 2 25 2 1.75 1.3 1.25 1 0.75 0 5 0.25 I) 0.25 I

Риа 2. Сопоставление эткриггегтальных и теоретических

искусспяяных хпрасгеристак двигателя АИРП при С = 5 мкФ:

- по уточнённым формулам

- по упрощённым формулам ° - экспериментальные данные

Из табл. 5 следует, что включение конденсаторов емкостью С - 5 мкФ для ВУ «Климатика» и С = 6...8 мкФ для ВУ «Клима!» позволяет получить устойчивую ползучую скорость, которая сохраняется и 15м отклонениях напряжения Ш = ± 20%. В теоретическом пропюзе (табл. I) предсказаны С=4,82 мкФ к С=6,36 мкФ.

Таблица5

ТипВУ С, I/« Кит Осуществимость

мкФ В об'мш пуска на возврата на ц^п

зм 100 ± -

«Климатах 5 380 180 + +

456 230' + +■

304 70 • ± +

«Климат 6 380 140 + +

456 200 +

Данные о максимальных перенапряжениях, поденные после обработки осциллограмм, в сравнении с теоретическим прогнозом (табл. 2) приведены в табл. 6.

------------Таблицаб

Переходный процесс сгт О;*} ОТ«ЬшвДО отпада от ^де

- 0

АИРП80Ю6У2 ВУ а» эксп. 1 1,13 1,37 1,41

«Климатю» ое. кор. 1 1,44 1,25

ЩУВ6ПВУ Од, зют. 1 1,12 1,53 2,46 •

«Ктмп» о.е. теор. 1 1,47 1,15 -

Для примера на рис. 3 приведена осциллограмма напряжения, снятого при переключении с номинальной скорости на живучую. Из этой осциллограммы видно, что перенапряжения при включении конденсаторов по своей величине соизмеримы с перенапряжениями, возни-шса(ими за счет эдс. самоиндукции при простом отключении от сети' Таким образом, данные табл. 6 подарерадаог теоретический прогноз и вьшод о том, что при включении и откшоче1ши конденсаторов, необходимых дам получения гюлзучей скорости, не следует принимать специальных мер дан гашения перенапряжешй

-ira

200 - -

-20о - - -

О 0,1 оа <У 0,4 0,5 0,6 /, с

Ргс. 3. Огпптгкгргез дзгкй'я ВУ <Х;.тг™!т^~>

npi i!y.,.:iais:a с тх^згг-лиг:!ï стгрссш (a ттуч}».

Ш pe. 4 ^ ¡rrpcrj —:тггт ВУ поел; njea

я ползучую сяор. -гг>. Изэтгго гргфг^а кем, что ушгггттгпг^ет г-гх.тгггз пре^ьпеявя [смткрэтурм даптггеп rrpri его p:ßois о волиу ssí cnqpocm язегггот.'э длт г™дэтгргг,?-зя увяхяася ranura и гаяп^кгЕГг .rssss теергпржезто гропхка с пегреяию-мью 16%

т, °С 3J

зо

25 20 15

0 5 10 15 2) - 25 30 35 40 45 У) Í>KHH Pía 4. Кргаг ! сгретз

—i— - Дпгаеля АИРГЦ . ° -ДаватояД

И Т

И f

В изюм етая.т зкепер! палу я« исследований поягеерлили теоретические прокаты.

В гспой главе «Оценка экономической эффективности электропривода венптляш-ров при работе на поиоучей скорости» проведена техническая и экономически оценка способа получения получен скорости вшяжггых вентиляторов за счет последовательною включения конденсаторов в цепь статора асинхронных двигателей. В частности, в дассер-тацшт привдцися результаты исследования устойчивости работы труппы, первоначально состоящей ш трех вентиляторов с приводом от трех разнотипных двигателей. Во всех случаях, имитирующих произзодлвенкье ситуации, емкость конденсаторов кидай фазы бы-да неизменной и равнялась Сф=23 ыкФ.

Результаты исследований показывают следующее:

1. - Если в труппе одноптных двигателей, истлцуемых для привода вешюторов, одик

или два будут замшены на двигатели других типов, то три неизменной емкости конденсаторов 01 и сохраняют ползучую скорость.

2. Если одна треть группы двигателей будет выведай в ремонт, то при неизменной емкости конденсаторов у оставшихся двигателей ползучая скорость возрастает на 60 - 90 о&'мшг, но устойчивость рабсгтына ней при повышенных напряжениях снижается.

3. При выводе двух третей двигателей в ремонт у остазшпхся в работе двигателей ползучей скорости не будет доке при пошсшпгншпряигаага на 20%,

Изучались также аварийные сшуатцш с конденсаторами. В случае разрыва (стайки . проводов на кондоеагорах) одной, двух фаз двигатель останавливается, а токи протекающие через него, гге превышают но4апшьныХ.

В случае прсбоя конденсаторов одной фазы ткшучая скорость увеличивается в 2 ... 2,5 раза; токи возрастают, ш остается меньше номинальных значений. В случае пробоя конденсаторов двух фа (случай ыалосерачтный) направление вращения двигателей меняете;! на протвопежжюе, сюэрость увеличивается да номинальной, а токи в фазах становятся пример! ю в два раза больше Ними ильных и должны вызвать срабшывание тепловой защиты.

В результате исследований сделан вывод о достаточно, высокой эксплуатационной надежности способа получения ползучей скорости асинхронного привода за счет послсдо-вшеныюго включения конденсаторов в цепь статора.

Экономическая оценка данного способа получения ползучей скорости проводилась в сравнении с теоретически осуществимыми способами: 1) введение индуктивных сопро-

ипленнй в цепь статора типа УБИ-4(У220; 2) введение актиных сопрошалений и цепь ста-рра типа ГО: 3) уменьшение величины подаваемого нагржшпи при помощи азтотрзнс-|)ормтгорз АТ-1-УХЛ4; 4) уменьшение величины подаюемого i спряжения с помощью «юга тиристоров ТСУ-2-КЛУЗ; 5) изменение частоты тока с помощью преофззоаттеяя ГГГГ-б,3-12-200; б) увеличение числа гор полюсоз при использовании двушхроспюго шнппеля.

В основу расчета экономической эффекпетгосш лепти следующие положения. Если траплрняппга (агрофирма) в холодный период года ш гряга технолопшгешя пауз из передадут вытяжные элеетротпнлэтеры i а ползучую скорость, то его ущерб (У) от нькодз га лрен элеетродЕлгателгй отготаторез нгрзстсет по ~жпонгнте в зависимости от даитель-тосгп тгхнолотчесшй паузы и при паузах свыше 4...6 часов достигает '10% от их спядю-mt Если пред^мтптг использует один из перечисленных статья голучяпл ползучей :коросш, то умяп -иаегся выход га строя элекгродагпптей шгпиятсроп, iro оно понесет исхода га приобретала, глиггея ii наладку блока переполз на ползучую скорость и бутут зрполщпельные затраты на элеюрегтерппо, потребляемую этим блоком во гремя техноло-тггескнх пзуа Стедакпелыю, зкономпестая эффкшгагость сг переполз эдеюрооенпип-гороз на ползучую скорость раяи размздг метсу ущербом греягрштп и приведенными шрзтами га новый бгох. Ущегб и принесенные затраты определялись в расчете на один жкзродпигагеяь. Результата paciera приведены m pite. 5,

Э,У,

О 1 2-3 4 5 6 7 <,„.,4

Рис. 5.Эконо 11ческаязффекшвность различных метода получения ползучей скорости

ВУ «Климашка»

J8'

1 -отключение orcein;

2 - введение добавочного ёмкостного сотротсшлеиия в шгс> статора;

3 - введение добавочного шщукптного сопротивления в цргп> статора;

4 - введение добавочного акпшшго сопротивления в цепь статора;

5 - сшошше налряжашя ссм;

6 - изменение числа пгр полосов

Из графиков евдею, что самым экономически выгодным способом перевода пшж:;-

Г

пых шгашгоров га ползучую скорость является последовательное ашочешш кшще!катеров в цель статора асинхронного двигагам. В В/ «Климами» этот способ цглесообразио использовать при паузах более 27 минут, цвВУ «Климат» - более 37 ышут.

: ■ ■ ОБЩИЕ ВЫЮДЫ

° 1. Теоретически и зжперкменшшю доказана соз.\!ашссп> примерзаю« шивдз лопастей вьтажных шгпишороа осегого типа шходощхся в животноводческих помещениях, во время техколоптчеенк пауз при отрщагельных температурах кдзужного воздуха. Установлена зависимость изменения ыомента трогаяия осевого вентилятора от толпць ны слоя льда, величины зазора моцгу кидали логастейкрыльчапси и трубой кожуха, разности температур и влааяшеей юздуха внутри и вне жизошоводчесюого помещения и дшггельтосто технологической паузы. Показано, при каких сочеташшх этих фак-, .торов толщина слоя льда может прешешь зазор и привести к заклиниванию лопастей Бекшлятора. •

2. Предлагай метод снижения аварийности ш s кронных двигателей осевых венгашпо-роз живапюводчесик помещений от переувлажнения изоляции и заклинивания лопастей вследствие пртакрзаши. в зпмшй период заключашдайся в переводе электропривода на ползучую скорость во время технологической паузы. При работе на ползучей скорости, как и при полной остановке, отсутствует выброс воздуха из помещения, но по обмотал! электродвигателя протекает ток, равный 0,75 тока холостого хода, который создаёт превышение температуры эшародаиппеля над температурой окружающей среды, равное 9... 12 ^ достаточное дан предотвращения увлажнения изоляции, а вращение 1фыльчадкн (п,ш = 140...180 об'мин) препятствует примерзанию лопастей.

3. Для перевода вешпляторов ira ползучую скорость предложено использовать искуссг-

. венные характеристики асинхронных двигателей при последовательном включении емкостных сопротншкгаиТ (конденсаторов) в цепь статора. При их исследовании установлено, что теоретические модели, оствшшые га классической схеме замещения асинхронного двигателя справедливы только в диапазоне 0 < С < 20 мкФ, причем в этом диапазоне изменения емкостей конденсаторов более точной является модель, в схеме замещения которой учитывается цепь намагничивания.

4. Исследотет ше элеетромапппных провесов при пуске электродвигателей вентиляторов га ползучую скорость, переходах с ползучей скорости га ношпольную и обратно, связанных с включением и отключением батареи конденсатороа (емкостью до 10 мкФ) в цгпн статора асинхронного двигателя с тхфоштмкнутьм ротором, гскзззло, что перенапряжения, возникающие при этих переключеших, по скхт величий соизмертты с ткфенапряженкад! этого дпигегеля в момент опелочеши от сети и 1Я препьппшот 1,6

t/н-

5. Разработана методика выбора ет.жосга и кдпртгешя кшц^кзгероз, обсспспЕгоэдгс получение ползутей скорости г.аптпетороп с ссширонцыл к>рата)замк11утьм приводом, ее coxpaneinie при отклонениях напрюяэния ±20% от иотдапльгаго значяпи, в том числе и при использовгии разнотипных электроде!тателей в группе сеншляторов или умяышати их числа в тр^тше m одну треть. В частности, дтя вагаштюгаых установок «Юпгмзша» с элеюродпигагокм АИРП 80-06У2, рггякяцдашы конда кагоры с С„ ~ 5 мкФ и ия = 400 D, а для вешгошдашых усгановох «Климат» с этаяродаигапгяем Д 80-В6П - с С„ = б мкФ и U„- 400 В, удовлетворяющие перечис-яетмым требованиям.

6. Техгамэ-зкиюми'агскзе тсследопачиг гокззздо, что в зимне! период в зоне Уралч це-лесообрззто переводил. та ползучую скорость осевые вьпжкиые тпилтторы животноводческих помещений путйм последзЕэтелыюто включения ювдгнеаторов в цепь статора при длительности технологических пауз более 27 минут дтя вентшициоиных усгатювок «Климатика» и37 шшутдги тетггюицдамых установок <(Климат».

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах;

1. Данилов B.IL, Папин БД, Синева Г.Н. Системы обеспечения микроклимата гтшр-фабрик и проблемы элекгротривода вшяжных оконных ветиляторов. // Вест. ЧГАУ. Челябинск; 1995, Т.12, с. 57-61.

2. Дшилсз В Н., Папин БД, Синева Г.Н. Электроприводе вентиляторной нагрузкой дтз получения низких частот вращения. // Вест. ЧГАУ. Челябинск, 1996, Т. 14, с. 114-121.

3. Синева ГЛ., Данилов В.Н., Пагрш БД и /г. Теоретический анализ механических и электромехатшчесик харащеристих йошхрошюш досгагаля при последовательном включении конденсаторов в цель сшгора. // Вест.ЧГАУ. Челябинск, 1995, Т. 16, с. 117' 127.

4. Папин БД, Данилов В.Н, Синева ГА и др.Теоретическое исследование механических и электромеханических характеристик аскнхр.лпюго двигателя в режиме динамического торможения самовозбуждением. // Вест.ЧГАУ. Челябинск, 1997,' Т.19, с. 83-94. »

5. Синева Г.Н., Соколов. Ail Уточнение уравнения механических и элекгромеханиче-ских характеристик асинхронного двигателя при последовательном включении конденсаторов в цепь статора. Н Вест.ЧГАУ. Челябинск, 1997, Т.22, с. 59-68.

6. Синегз Г.Н., Соколов АЛ. Статические ыехшшческие и электромеханические характеристики при последовательной включении ковденсаторов в цепь статора асинхронного двигателя. // Вест.ЧГАУ. Челябинск, 1998, Т.24, с ">5 - 28.

7. Синева Г.Н. Расчет емкости и определение границ устойчивой работы кз ползучей скорости асинхронного приводр веншлятаров при последоаагельшм включении конденсаторов в цепь статора. // Вест.ЧГАУ. Челябинск, 1998, Т.24, с.29:33..

8. Дшиов В.Н., Шинкаренко ИВ, Папин БД, Синева Г.Н, Печенкин ИМ. Круговая диаграмма погружного асинхронного двигателя ттша ПЭДВ. // Вест.ЧГАУ. Челябинск, 1997, Т,21, с.56-61.

9. Заявка на изобретение «Устройство дпн зашиты элегародригателя от аварийных ре-жимои рабспъо, № 96114726/07/(020333).