Работа вентилятора на сеть с переменным сопротивлением
Покупка
Новинка
Тематика:
Электроэнергетика. Электротехника
Автор:
Леонов Виктор Павлович
Год издания: 2020
Кол-во страниц: 20
Дополнительно
Вид издания:
Учебно-методическая литература
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-7038-5368-9
Артикул: 837828.01.99
Представлена лабораторная работа по изучению работы центробежного вентилятора на сеть с переменным сопротивлением. Приведено описание центробежного вентилятора и лабораторного стенда. Дана методика выполнения испытаний и обработки экспериментальных данных. Для студентов, изучающих дисциплину «Вентиляционные системы».
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 00.03.31: Электроника и электротехника
- 11.03.01: Радиотехника
- 11.03.04: Электроника и наноэлектроника
- 12.03.01: Приборостроение
- 13.03.02: Электроэнергетика и электротехника
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)» В.П. Леонов Работа вентилятора на сеть с переменным сопротивлением Учебно-методическое пособие
УДК 621.56 ББК 31.392 Л47 Издание доступно в электронном виде по адресу https://bmstu.press/catalog/item/6783/ Факультет «Энергомашиностроение» Кафедра «Холодильная, криогенная техника, системы кондиционирования и жизнеобеспечения» Рекомендовано Научно-методическим советом МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве учебно-методического пособия Леонов, В. П. Работа вентилятора на сеть с переменным сопротивлением : Л47 учебно-методическое пособие / В. П. Леонов. – Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2020. – 17, [3] с. : ил. ISBN 978-5-7038-5368-9 Представлена лабораторная работа по изучению работы центробежного вентилятора на сеть с переменным сопротивлением. Приведено описание центробежного вентилятора и лабораторного стенда. Дана методика выполнения испытаний и обработки экспериментальных данных. Для студентов, изучающих дисциплину «Вентиляционные системы». УДК 621.56 ББК 31.392 © МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2020 © Оформление. Издательство ISBN 978-5-7038-5368-9 МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2020
Предисловие Лабораторная работа по испытанию и определению основных параметров действующих образцов вентиляторов является обязательной частью программы изучения дисциплины «Вентиляционные системы» для студентов, обучающихся по направлению подготовки магистров 16.04.03 «Холодильная, криогенная техника и системы жизнеобеспечения». Цель работы — практическое освоение методики проведения испытаний вентилятора, работающего на сеть. После изучения материала пособия и выполнения лабораторной работы студент приобретет умение творчески анализировать результаты, применять различные модели программного обеспечения для обработки данных. Полученные знания и навыки помогут лучше понимать диалектическую связь теоретических знаний и результатов испытаний, прогнозировать решения в своей профессиональной деятельности, проводить оценку различных вариантов решения поставленной задачи.
Введение Вентилятор — центробежная компрессорная машина со степенью повышения давления не выше 1,15. При подготовке к лабораторной работе студент должен ознакомиться с различными типами вентиляторов, сравнивая их основные показатели и области применения. Испытания вентилятора проводят в целях получения его характеристик, согласования этих характеристик с характеристиками сети, проверки расчетных гарантийных параметров вентилятора, а также для получения его регулировочных характеристик. Результаты испытаний сверяются с паспортными данными вентилятора. Лабораторная работа включает в себя: определение основных параметров вентилятора на различных режимах; построение характеристик вентилятора и пересчет характеристик для различных газов.
Описание лабораторного стенда Лабораторный стенд (рис. 1) предназначен для работы на режиме обеспечения постоянного расхода воздуха независимо от сопротивления вентиляционной сети. Лабораторный стенд включает в себя центробежный вентилятор (далее — вентилятор), заслонку и калиброванный диффузор (далее — диффузор). Заслонка предназначена для имитации гидросопротивления системы, в которой работает вентилятор. Таким сопротивлением могут быть воздуховоды, фильтры, теплообменники. Рис. 1. Общий вид лабораторного стенда: 1 — заслонка; 2 — вентилятор 5
Заслонка имеет поворотные лопасти, управляемые вручную при проведении эксперимента. К диффузору подключен датчик давления, который измеряет величину ∆pст, т. е. разность статических давлений в пространстве перед вентилятором и в самом диффузоре. При ∆pст const = косвенным образом поддерживается постоянный расход воздуха Q. Расчетная формула для Q имеет вид Q K p = ∆ ст , откуда ∆p Q K ст = 2 2 , где K — фактор диффузора, который для данного диффузора равен 0,06028. Вентилятор, конструкция которого представлена на рис. 2, с установленным датчиком давления позволяет на основе встроенного регулятора и программного обеспечения осуществить подачу требуемого расхода воздуха. Рис. 2. Конструкция центробежного вентилятора 6
На рис. 3 показан диффузор для измерения статического давления в самом диффузоре. Центробежный вентилятор снабжен асинхронным двигателем (АС-двигатель). В зависимости от исполнения АС-двигатель с короткозамкнутым ротором можно подключить к одно- или трехфазной сети 220 В или 380 В. В лабораторной установке используется АС-двигатель (рис. 4). Это бесщеточный двигатель постоянного тока с постоянными магнитами в роторе и интегрированной электроникой коммутации. Рис. 4. Общий вид конструкции АС-двигателя Рис. 3. Общий вид диффузора В АС-двигателе (рис. 5) используется принцип внешнего ротора (мотор — колесо), при котором ротор вращается вокруг расположенного внутри статора. Принцип внешнего ротора имеет следующие преимущества: 1) экономию места благодаря встроенному подшипнику и непосредственной установке в рабочее колесо; Рис. 5. Принцип действия и устройство АС-двигателя: 1 – ротор с магнитами; 2 – статор; 3 – датчик Холла; 4 – обмотка статора; 5 – постоянный магнит 7
2) малую нагрузку и точную балансировку подшипника с помощью жесткого соединения всех вращающихся частей; 3) повышенный срок службы благодаря расположению узла двигатель — рабочее колесо непосредственно в воздушном потоке. Вследствие этого в роторе отсутствуют тепловые потери, которые характерны для короткозамкнутого ротора АС-двигателя. Изменение направления тока в обмотке статора, что вызывает изменение магнитного поля вокруг статора, осуществляется с помощью встроенного электронного блока коммутирования (коммутатора), принципиальная схема которого представлена на рис. 6. Рис. 6. Принципиальная схема электронного коммутатора: 1 – выпрямитель; 2 — дроссель промежуточного контура; 3 – промежуточный контур постоянного тока; 4 — конденсатор промежуточного контура; 5 — контроллер; 6 — обмотка стратора; 7 – датчик Холла; 8 — ротор с магнитом; 9 – силовой каскад На основе сигнала от датчика Холла контроллер коммутатора в каждый момент времени вычисляет и подает на обмотку статора полярность тока, которая необходима, чтобы обеспечить непрерывное вращение ротора. При проведении лабораторной работы используется программное обеспечение, разработанное фирмой Ostberg. Управление работой вентилятора осуществляется с монитора компьютера путем введения определенных команд.
Порядок выполнения лабораторной работы 1. Включите программу управления работой вентилятора, нажав на экране монитора специальный знак: На экране монитора появятся закладки управления работой вентилятора. 2. В закладке «Установки/Режим оперирования» выберите «Регулировка с помощью датчика» и «Сохранить заданное значение в EEPROM». В закладке «Установки/Параметры регулирования» выберите значения «P-фактор – 50», «I-фактор – 3,125», «D-фактор – 0» и «Функция регулятора — Положительная (нагрев)». В закладке «Установки/Выбор датчика» выберите «Датчик давления 0–500 Па». 3. В закладке «Вентилятор» в графе «Заданное давление» задайте значения гидросопротивления заслонки ∆pз, равное 50, тогда в графах «Актуальное значение» будут указаны действительные значения перепада статических давлений ∆pст и частоты вращения n. 4. Откройте вручную поворотные лопасти заслонки полностью для создания минимального сопротивления сети. Измерьте значение перепада статических давлений (статического напора) ∆pст (Па) и определите действительное значение объемного расхода воздуха вентилятора Q (м3/с) по формуле Q p = 0 06928 , . ∆ ст 9
5. По значениям Q и ∆pст, используя рис. 7, постройте положение рабочей точки и определите ветвь характеристики, на которой работает вентилятор, и вид характеристики сети при различных значениях частоты вращения вентилятора n. Рис. 7. Характеристики центробежного вентилятора при различных значениях n: — характеристики вентилятора; — характеристики сети 6. По значениям экспериментальных данных для вентилятора, представленным в табл. 1, определите потребляемую мощность N, уровень звуковой мощности Lw и КПД η. 7. Испытания повторите 3–4 раза для разных положений поворотных лопастей регулирующей заслонки, т. е. при различных сопротивлениях сети. Результаты измерений, а также значения рассчитанных параметров запишите в табл. 2. 10