автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Энергосберегающий многоскоростной электропривод осевых вентиляторов ВО-Ф-7,1А систем микроклимата птицеводческих помещений

ВВЕДЕНИЕ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Основные требования к микроклимату птицеводческих помещений.

1.2. Анализ методов регулирования частоты вращения вентиляторов птицеводческих помещений.

1.3. Современное состояние теории формирования полюсопереключаемых обмоток для многоскоростных двигателей.

1.3.1. Схемы Даландера.

1.3.2. Метод полюсно-амплитудной модуляции.

1.3.3. Метод фазной модуляции.

1.3.4. Метод формирования фазных зон.

1.4. Нагрузочные свойства многоскоростных электродвигателей.

1.5. Выводы и основные задачи исследований.

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ СОЗДАНИЯ

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО МНОГОСКОРОСТНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ВЫТЯЖНЫХ ВЕНТИЛЯТОРОВ.

2.1. Теоретическое обоснование выбора количества вытяжных вентиляторов с многоскоростными двигателями для птицеводческих помещений.

2.2. Развитие метода формирования фазных зон и разработка на его основе рациональных схем полюсопереключаемых обмоток.

2.3. Выбор схемы обмотки для двигателя привода вытяжного вентилятора ВО-Ф-7,1 А.

Глава 3. ЭКСПЕРИМЕ1 ГГАЛЫ1ЫЕ ИССЛЕДОВА1 1ИЯ

МНОГОСКОРОСТНЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ДЛЯ ПРИВОДА ВЫТЯЖНЫХ ВЕНТИЛЯТОРОВ.

3.1. Методика расчета обмоточных данных многоскоростного двигателя на 10/6 полюсов на базе двигателя АИРП80А6.

3.2. Лабораторные исследования трехфазного многоскоростного двигателя АИРП80А10/6.

3.3. Испытания двигателя АИРП80А10/6 в однофазном режиме в приводе вентилятора ВО-Ф-7,1 А.

3.4. Сравнительная оценка энергетических показателей работы двигателей с полюсопереключаемой обмоткой и от регулятора напряжения в приводе вентиляторов.

Глава 4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРИМЕНЕНИЯ МНОГОСКОРОСТНЫХ ЭЛЕК ! ^ПРИВОДОВ ВЫТЯЖНЫХ ВЕНТИЛЯТОРОВ ВО-Ф-7,1 А.

4.1 Выбор варианта схемы включения в сеть обмотки на 10/6 полюсов.

4.2 Оценка экономической эффективности применения многоскоростных электроприводов вытяжной вентиляции птицеводческих помещений.

Актуальность темы. Эффективность работы крупных птицефабрик напрямую связана с уровнем расхода электрической энергии в системах обеспечения надлежащего микроклимата в птицеводческих помещениях. Сохранение и поддержание в настоящих экономических условиях интенсивных методов выращивания и содержания птицы требуют прежде всего решения задач по обеспечению в них нормативного воздухообмена при минимальных затратах электроэнергии.

Воздухообмен в птицеводческих помещениях в настоящее время осуществляется с помощью приточно-вытяжных систем вентиляции серии «Климат», использующих на вытяжке специально разработанные низконапорные осевые вентиляторы ВО-Ф-7,1 А. Частота вращения вентиляторов регулируется методом увеличения скольжения асинхронных двигателей за счет снижения подводимого к ним напряжения. Для регулирования напряжения двигателей в современных системах вентиляции используют тиристорные регуляторы.

Существенным недостатком такого способа регулирования является значительное возрастание электрических потерь в двигателях при снижении их частоты вращения. Несинусоидальное напряжение на выходе тиристорных регуляторов вызывает дополнительные потери в двигателях, что наряду с другими причинами завышает их габариты и отрицательно сказывается на потребляемой мощности. Тиристорные регуляторы напряжения относительно дорогие, требуют при наладке и эксплуатации высокой квалификации обслуживающего персонала.

В настоящей работе решаются задачи по снижению потребления электрической энергии в системах обеспечения воздухообмена птицеводческих помещений на основе применения в приводе вытяжных вентиляторов многоскоростных асинхронных двигателей.

Тема диссертации соответствует отраслевой научно-технической программе «Развитие инженерно-технической сферы сельского хозяйства Российской Федерации» на 1996 - 2000 гг. (задание 04 «Разработать научные основы энергетического обеспечения производителей сельскохозяйственной продукции, автоматизации и компьютеризации агропромышленного производства), а также «Концепции развития механизации, электрификации и автоматизации с.-х. производства России на период до 2000 года». Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии на 1996 - 2000 гг.

Цель работы заключается в разработке энергосберегающего многоскоростного электропривода осевых вентиляторов ВО-Ф-7,1А систем микроклимата птицеводческих помещений.

Достижение поставленной цели потребовало решения следующих основных задач:

- проанализировать нормативные требования к воздухообмену птицеводческих помещений и технические средства их реализации, дать энергетическую оценку средствам регулирования вытяжных вентиляторов и обосновать новый комбинированный вариант регулирования воздухообмена птицеводческих помещений;

- на основе современных методов формирования полюсопе-реключаемых обмоток, их обобщения и дальнейшего совершенствования, обосновать вариант схемы обмотки для многоскоростных двигателей в приводе вытяжных вентиляторов, обеспечивающий нормативный воздухообмен при наименьшем потреблении электрической энергии;

- провести лабораторные исследования многоскоростного привода вентиляторов и дать оценку потребления им электрической энергии при использовании наиболее рациональных схем включения полюсопереключаемой обмотки в сеть;

- провести производственную проверку работы многоскоростного привода вытяжного вентилятора ВО-Ф-7Д А;

- дать технико-экономическую оценку эффективности применения многоскоростных двигателей в приводе вентиляторов ВО-Ф-7,1 А и разработать рекомендации по практическому использованию полученных результатов.

Объектом исследования является электропривод вытяжных вентиляторов ВО-Ф-7.1А.

Предметом исследования являются энергетические характеристики многоскоростного электропривода вытяжного низконапорного вентилятора ВО-Ф-7ДА.

Методика исследований включает аналитические и экспериментальные методы. Аналитические методы исследования включают постановку и решение оптимизационной задачи по обеспечению нормативного воздухообмена при групповом включении вытяжных вентиляторов, базируются на современной теории формирования по-люсопереключаемых обмоток, гармоническом анализе магнитодвижущих сил обмоток и его оценке с помощью диаграмм Гёргеса. Экспериментальные исследования многоскоростных двигателей отдельно и в приводе вытяжных вентиляторов ВО-Ф-7ДА проводились в лаборатории кафедры электрических машин и эксплуатации электрооборудования Азово-Черноморской государственной агроинже-нерной академии.

Обработка и анализ результатов исследований проводились с использованием ПЭВМ.

Научная новизна работы заключается:

- в обосновании на основе решения оптимизационной задачи нового варианта обеспечения воздухообмена в птицеводческих помещениях, определяющего в различные периоды года количество работающих вытяжных вентиляторов с приводом от многоскоростных двигателей;

- в развитии методов формирования полюсопереключаемых обмоток и разработке на этой основе новых схем полюсопереключаемых обмоток для многоскоростных двигателей;

- в разработке однослойной полюсопереключаемой обмотки и многоскоростного двигателя АИРП80А10/6 для привода вентилятора ВО-Ф-7ДА, позволяющем на высшей частоте вращения (при 2р=6) полностью использовать габарит базового двигателя.

Практическая ценность выполненных исследований заключается:

- в разработке электропривода вытяжного вентилятора ВО-Ф-7,1 А на основе многоскоростного двигателя на 10/6 полюсов с пониженным на 15 процентов потреблением электрической энергии по сравнению с базовым вариантом;

- в экономическом эффекте от внедрения в типовом птичнике предлагаемого варианта обеспечения нормативного воздухообмена в размере 5300 рублей в год.

Реализация результатов исследований. Многоскоростной электропривод вытяжного вентилятора ВО-Ф-7ДА с использованием двигателя на 10/6 полюсов внедрен на Гуляй-Борисовской птицефабрике Зерноградского района Ростовской области.

Публикация результатов. Основные положения диссертации опубликованы в трех печатных работах.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований доложены и обсуждены на ежегодных научных конференциях Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии в 1995 - 1999 гг.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, общих выводов, списка литературы из 113 наименований, приложения. Содержит 123 страницы, включая 42 рисунка, 24 таблицы.