Реферат: Электропривод вентиляционной установки 2

--PAGE_BREAK--Расчет требуемой подачи и давления вентилятора при подогреве пола.


Тип и количество вентиляторов определяется исходя из необходимой суммарной производительности вентиляционной установки. За расчетную производительность системы вентиляции принимается максимально возможный необходимый расход воздуха по условиям удаления влаги, тепла, углекислоты.

Вентиляционная норма (м3/ч):

Lн = Lж / (lд – lв),

где Lж ― количество вредных примесей, выделяемых животными м3/ч (л/ч, г/ч) [Приложение №1]; lд ― допустимое по нормам количество вредных примесей, отн. ед. (л/м3) [Приложение №2]; lв ― количество вредных примесей в наружном воздухе, отн. ед. (л/м3)[задание].

По выделению углекислого газа:

Lж = 0,86 л/ч; lд = 2,5 л/м3(0,25%); lв = 0,3 л/м3(0,03%); тогда Lн = 0,86 / (2,5 – 0,3) = 0, 39 м3/ч.

По выделению влаги:

Lж = 0,92 г/ч; lд = 75 % (12г/м3)*; lв = 70 % (10,2г/м3)*; тогда Lн = 0,92 / (12 – 10,2) = 0,51 м3/ч.

* ― по диаграмме i – d(энтальпия ― влагосодержание) [Приложение №3]

По избытку теплоты в помещении:

<img width=«107» height=«43» src=«ref-2_1960381175-479.coolpic» v:shapes="_x0000_i1105">,

где Q ― количество теплоты выделяемое одной птицей в единицу времени кДж/ч [Приложение №1]; с ― теплоемкость воздуха кДж/(м3×°С); <img width=«28» height=«19» src=«ref-2_1960381654-198.coolpic» v:shapes="_x0000_i1106"> ― разность температур воздуха снаружи и внутри помещения °C(К); k ― коэффициент запаса, учитывающий тепловыделение экскрементов, освещения и другого технологического оборудования.

Q = 0,0216 кДж/ч; k = 1,3; с = 1,282 кДж/(м3×°C); <img width=«28» height=«19» src=«ref-2_1960381654-198.coolpic» v:shapes="_x0000_i1107"> = 20 – 21,1 =1,1°C тогда <img width=«137» height=«45» src=«ref-2_1960382050-765.coolpic» v:shapes="_x0000_i1108">= 0,02 м3/ч.

Дальнейшие расчеты будем вести по наибольшей полученной норме, т.е. по избытку выделяемой влаги в помещении Lж = 0, 51 м3/ч.

Подачу вентилятора L определим по вентиляционной норме Lн = 0,51 и числу животных kг = 5000 шт. в помещении (м3\ч):

L = 5000× 0,51 = 2550 м3/ч.

Для определения потребной мощности электродвигателя, приводящего в движение вентилятор помимо объемной подачи воздуха необходимо знать требуемое давление воздуха, при котором будет осуществляться его подача (вытяжка). Требуемое давление (Па), в свою очередь, определяется:

РТР = 1,05×(РЛ + РМ + РMin +  РВАК),

где 1,05 ― запас на случаи возможного подсоса воздуха из технологических не плотностей в размере 5%; РЛ ― линейные потери в трубопроводе, Па; РМ ― местные потери в трубопроводе, Па; РMin ― минимально необходимое давление воздуха для поддержания заданной скорости движения (200 Па); РВАК ― возможное вакуумметрическое давление внутри животноводческого помещения, Па.

Наметим в качестве материала воздуховода листовую сталь (жесть) как наиболее пластичный и недорогой материал. С учетом этого линейные потери в трубопроводе, Па:

РЛ = 64,8×<img width=«87» height=«60» src=«ref-2_1960382815-669.coolpic» v:shapes="_x0000_i1109">×LВ,

где <img width=«17» height=«19» src=«ref-2_1960383484-162.coolpic» v:shapes="_x0000_i1110"> ― скорость движения воздуха в трубопроводе, м/с [Приложение №4], <img width=«20» height=«23» src=«ref-2_1960383646-200.coolpic» v:shapes="_x0000_i1111"> ― плотность воздуха при температуре Т (минимальная температура внутри помещения, фактически ― рекомендуемая для данного вида животного), кг/м3; <img width=«19» height=«24» src=«ref-2_1960383846-203.coolpic» v:shapes="_x0000_i1112"> ― диаметр трубопровода, или, в случае прямоугольного его сечения ― <img width=«19» height=«24» src=«ref-2_1960383846-203.coolpic» v:shapes="_x0000_i1113">Э эквивалентный диаметр, мм; LВ ― длина воздуховода, мм.

Выбор скорости воздуха внутри воздуховодов обусловлен следующими факторами:

-                  Высшая скорость движения воздуха соответствует меньшему сечению воздуховодов и как следствие меньшему занимаемому ими объему, меньшей металлоемкости, весу, более простому их креплению и монтажу и в конечном итоге меньшим затратам;

-                  Высшей скорости движения соответствует высший уровень создаваемого системой вентиляции шума, что неблагоприятно сказывается как на обслуживающем персонале, так и на животных;

-                  Высокая скорость движения воздуха требует применения эффективных рассредоточивающих воздушный поток насадок, для того чтобы избежать появления высоких ламинарных скоростей внутри помещения (сквозняков), которые в свою очередь вызывают появление разнообразных простудных заболеваний у животных, нередки случаи обезвоживания организма лиц обслуживающего персонала. Рекомендуемая скорость движения воздуха внутри птицеводческих помещений  составляет 0,1-1,2 м/с;

-                  Малая скорость движения воздуха затрудняет очистку помещений от пыли, влаги и вредных микроорганизмов;

-                  Чем выше скорость движения воздуха, тем большее сопротивление оказывает воздуховод проходящему воздуху, следовательно, требуется установка более мощного двигателя для привода вентилятора, а это  в свою очередь меньший КПД, бόльшие капиталовложения ― меньшая эффективность всей системы в целом.

С точки зрения этих позиций оптимальной скоростью движения воздуха внутри воздуховодов птицеводческой фермы является 1―5 м/с. В промышленных вентиляционных установках при запыленном воздухе такие низкие значения скорости недостаточны, так как частицы мелкой пыли налипают на стенки воздуховодов, повышая сопротивление сети и тем самым нарушают ее работу. Поэтому в особо пыльных помещениях с протяженными горизонтальными участками воздуховодов (<metricconverter productid=«100 м» w:st=«on»>100 м и более) рекомендуемыми скоростями являются 16―18 м/с.

Принимаем <img width=«17» height=«19» src=«ref-2_1960383484-162.coolpic» v:shapes="_x0000_i1114"> = 4 м/с.

Плотность воздуха определяется следующим образом:

<img width=«20» height=«23» src=«ref-2_1960383646-200.coolpic» v:shapes="_x0000_i1115">   = <img width=«64» height=«55» src=«ref-2_1960384614-458.coolpic» v:shapes="_x0000_i1116">,

где <img width=«25» height=«31» src=«ref-2_1960385072-215.coolpic» v:shapes="_x0000_i1117"> ― удельная плотность воздуха равная 1,29 кг/м3, <img width=«15» height=«16» src=«ref-2_1960385287-160.coolpic» v:shapes="_x0000_i1118"> = <img width=«35» height=«43» src=«ref-2_1960385447-288.coolpic» v:shapes="_x0000_i1119"> ― коэффициент учитывающий относительное увеличение объема воздуха при нагревании его на 1°C, Т ― температура воздуха °C.

При Т = 21,1°C<img width=«20» height=«23» src=«ref-2_1960383646-200.coolpic» alt="*" v:shapes="_x0000_i1120">= <img width=«139» height=«47» src=«ref-2_1960385935-821.coolpic» v:shapes="_x0000_i1121"> = 1,20 кг/м3.

Для определения <img width=«19» height=«24» src=«ref-2_1960383846-203.coolpic» v:shapes="_x0000_i1122"> найдем сначала ориентировочную суммарную площадь вытяжных каналов Sобщ м2:

Sобщ = <img width=«63» height=«41» src=«ref-2_1960386959-418.coolpic» v:shapes="_x0000_i1123"> = <img width=«63» height=«43» src=«ref-2_1960387377-530.coolpic» v:shapes="_x0000_i1124"> = 0,18 м2.

Т. к. намечаем использование воздуховода круглого сечения, определим его диаметр:

D = <img width=«67» height=«52» src=«ref-2_1960387907-438.coolpic» v:shapes="_x0000_i1125"> =<img width=«68» height=«49» src=«ref-2_1960388345-516.coolpic» v:shapes="_x0000_i1126"> = 0,48 м.

Принимаем ближайший стандартный воздуховод ― 500 мм (0,196 м2) [Приложение №5].

Уточним скорость:

<img width=«15» height=«16» src=«ref-2_1960388861-151.coolpic» alt="*" v:shapes="_x0000_i1127"> = <img width=«84» height=«45» src=«ref-2_1960389012-502.coolpic» v:shapes="_x0000_i1128"> = <img width=«83» height=«45» src=«ref-2_1960389514-641.coolpic» v:shapes="_x0000_i1129"> = 3,9 м/с.

Длина воздуховода составляет (самой удаленной точки А) LВ = 87 м.

Тогда линейные потери в трубопроводе:

РЛ = 64,8×<img width=«87» height=«60» src=«ref-2_1960382815-669.coolpic» v:shapes="_x0000_i1130">×LВ = 64,8×<img width=«99» height=«59» src=«ref-2_1960390824-746.coolpic» v:shapes="_x0000_i1131">×87 = 23 Па.

Следует отметить, что линейные потери величиной 23 Па в воздуховоде длиной <metricconverter productid=«87 м» w:st=«on»>87 м очень маленькая величена. Это вызвано большим сечением воздуховода. Здесь следовало бы произвести пересчет, увеличив скорость движения воздуха и тем самым, уменьшив диаметр воздуховода, но т.к. данная курсовая работа имеет скорее иллюстративный характер, нежели какую-либо практическую ценность, то остановимся на полученных величинах.

Минимально необходимое давление воздуха для поддержания заданной скорости движения РMin = 200 Па.

Вакуумметрическое давление может возникнуть в случае недостатка приточного воздуха. Например, в случаи отсутствия или нехватки мощности приточной вентиляции при значительной герметизации животноводческого помещения. В общем случае, как показывает практика [5] оно не превышает величены 50 Па, поэтому РВАК = 50 Па.

Определим местные потери, Па:

РМ = <img width=«89» height=«48» src=«ref-2_1960391570-510.coolpic» v:shapes="_x0000_i1132">,

где <img width=«15» height=«23» src=«ref-2_1960392080-171.coolpic» v:shapes="_x0000_i1133"> ― коэффициент местного сопротивления [Приложение №6]; <img width=«17» height=«19» src=«ref-2_1960392251-179.coolpic» v:shapes="_x0000_i1134"> ― плотность воздуха при данной температуре, кг/м3; <img width=«15» height=«16» src=«ref-2_1960388861-151.coolpic» v:shapes="_x0000_i1135"> ― скорость движения воздуха, м/с.

На участке от входного дефлектора (точка А) до вытяжного патрубка с зонтом имеются следующие местные сопротивления и соответствующие им коэффициенты местного сопротивления:

1.                 Дефлектор входной <img width=«15» height=«23» src=«ref-2_1960392080-171.coolpic» v:shapes="_x0000_i1136"> = 2 ― 1 шт.;

2.                 Колено круглого поперечного сечения <img width=«15» height=«23» src=«ref-2_1960392080-171.coolpic» v:shapes="_x0000_i1137"> = 1,1 ― 10 шт.;

3.                 Тройник <img width=«15» height=«23» src=«ref-2_1960392080-171.coolpic» v:shapes="_x0000_i1138"> = 0,6 ― 3 шт.;

4.                 Фильтр сетчатый <img width=«15» height=«23» src=«ref-2_1960392080-171.coolpic» v:shapes="_x0000_i1139"> = 4 ― 2 шт.;

5.                 Внезапное сужение воздуховода <img width=«15» height=«23» src=«ref-2_1960392080-171.coolpic» v:shapes="_x0000_i1140"> = 0,47 ― 2 шт.;

6.                 Зонт <img width=«15» height=«23» src=«ref-2_1960392080-171.coolpic» v:shapes="_x0000_i1141"> = 1,6 ― 1 шт.

Тогда

<img width=«29» height=«23» src=«ref-2_1960393607-202.coolpic» v:shapes="_x0000_i1142"> = 2 + 1,1×10 + 0,6×3 + 4×2 + 0,47×2 + 1,6 = 25,3;

РМ = <img width=«89» height=«48» src=«ref-2_1960391570-510.coolpic» v:shapes="_x0000_i1143"> = <img width=«128» height=«51» src=«ref-2_1960394319-679.coolpic» v:shapes="_x0000_i1144"> = 231 Па;

РТР = 1,05×(РЛ + РМ + РMin +  РВАК) = 1,05×(23 + 200 + 231 + 50) = 529 Па.
    продолжение
--PAGE_BREAK--Выбор вентилятора Тип
Тип вентилятора определен заданием ― ВО (вентилятор осевой). Следует отметить, что для данного типа вентилятора характерны большие подачи при малых давлениях с несколько повышенным уровнем шума по сравнению с другими типами вентиляторов.
Внутренний диаметр выходного патрубка (типоразмер)
Критериями выбора типоразмера вентилятора являются, во-первых, наличие свободного  места под его установку, во-вторых, разница в диаметрах у выходного патрубка вентилятора и воздуховодов должна быть минимальна т.к. в противном случае сам вентилятор становится значительным местным сопротивлением и, в-третьих, как правило, больший размер вентилятора соответствует большему уровню шума.

В данном случае в наличии свободного пространства проблем нет, к уровню шума повышенных требований на предъявляется, воздуховоды имеют довольно большое сечение (Sобщ = 0,196 м2, D = 0,48 м), целесообразно остановиться на полноразмерном для данных подач типоразмере в <metricconverter productid=«400 мм» w:st=«on»>400 мм.
Масса
Ни как не нормируется. Однако следует учесть что при весе до <metricconverter productid=«50 кг» w:st=«on»>50 кг монтаж допускается производить вручную, свыше <metricconverter productid=«50 кг» w:st=«on»>50 кг ― с применением специальных средств.
Скорость вращения
Определяется аэродинамическими характеристиками конкретного вентилятора. Однако, следует учесть что потребная для вращения крыльчатки мощность NТР ~ n3, где n ― скорость вращения, поэтому при подборе электродвигателя с несколько большей частотой вращения от него потребуется значительно большая мощность.
КПД вентилятора
Очень важно правильно выбрать тот или иной вентилятор по так называемой зоне рационального использования. Т.е. для любого вентилятора существуют такие значения давления и подачи при которых его КПД максимален. А если за рациональный (приемлемый) КПД принять некоторый диапазон, скажем от 55% до максимального значения то совокупность значений давлений и подач как раз и образуют зону рационального использования.

Теперь, когда мы определились с вышеперечисленными характеристиками по известным параметрам РТР и L с помощью графиков аэродинамических характеристик [Приложение №7] подберем вентилятор. Для этого сравним все имеющиеся варианты и выберем тот, который удовлетворял бы нас по своим габаритным размерам, частоте вращения и обладающий максимальным КПД из всех существующих вариантов.

Выбираем вентилятор типа ВО марки СВМ – 4М со следующими характеристиками:

-       Внутренний диаметр выходного патрубка ― <metricconverter productid=«400 мм» w:st=«on»>400 мм;

-       Объемный расход воздуха ― 6300 м3/ч;

-       Давление, не мение ― 850 Па;

-       КПД, не менее ― 57 %;

-       Максимальная мощность устанавливаемого двигателя ―2,2 кВт;

-       Масса ― <metricconverter productid=«46 кг» w:st=«on»>46 кг.

Исходя из аэродинамических характеристик, вентилятор СВМ – 4М обеспечивает требуемые характеристики ― давление 529 Па при подаче ~ 2750 м3/ч при частоте вращения крыльчатки ωн = 2500 об/мин.

Мощность требуемая для привода вентилятора, кВт:

NВ = <img width=«117» height=«55» src=«ref-2_1960394998-743.coolpic» v:shapes="_x0000_i1145">,

где <img width=«24» height=«31» src=«ref-2_1960395741-203.coolpic» v:shapes="_x0000_i1146"> = 0,57 ― КПД вентилятора.

Тогда                              NВ = <img width=«129» height=«45» src=«ref-2_1960395944-897.coolpic» v:shapes="_x0000_i1147"> = 657 Вт. 
Выбор электродвигателя
Потребная мощность электродвигателя:

NЭ = <img width=«75» height=«55» src=«ref-2_1960396841-571.coolpic» v:shapes="_x0000_i1148">,

где <img width=«23» height=«27» src=«ref-2_1960397412-211.coolpic» v:shapes="_x0000_i1149"> ― коэффициент запаса, зависящий от мощности (<img width=«52» height=«25» src=«ref-2_1960397623-259.coolpic» v:shapes="_x0000_i1150">) и типа вентилятора [Приложение №8]; <img width=«32» height=«31» src=«ref-2_1960397882-221.coolpic» v:shapes="_x0000_i1151"> ― КПД привода; <img width=«36» height=«31» src=«ref-2_1960398103-231.coolpic» v:shapes="_x0000_i1152"> ― КПД подшипников вентилятора [5].

Т.к. планируем вентилятор соединять с осью электродвигателя через муфту то <img width=«32» height=«31» src=«ref-2_1960397882-221.coolpic» v:shapes="_x0000_i1153"> = 0,98 %; КПД пары подшипников качения 2×0,98 % = 0,96 %; для осевого вентилятора  <img width=«23» height=«27» src=«ref-2_1960397412-211.coolpic» v:shapes="_x0000_i1154"> = 1,1. Тогда

NЭ = <img width=«75» height=«55» src=«ref-2_1960396841-571.coolpic» v:shapes="_x0000_i1155"> = <img width=«79» height=«45» src=«ref-2_1960399337-664.coolpic» v:shapes="_x0000_i1156"> = 768 Вт.

Тип электродвигателя ― асинхронный с короткозамкнутым ротором, как наиболее дешевый из своего класса. На сегодняшний день наиболее рационально использовать электродвигатели второй единой серии А2 и АО2. По способу механической защиты ― закрытый обдуваемого исполнения (АО2).

Для обеспечения условия регулирование частоты вращения двигателей с диапазоном 1 : 5 необходимо применять электродвигатели с повышенным скольжением [марки ― АОС2 (чугун) и АОЛС2 (алюминий)].

Учтя NЭ = 768 Вт и n = 2500 об/мин выберем электродвигатель [Приложение №9] АОЛС2-11-2 мощностью 800 Вт, синхронной частотой вращения 3000 об/мин, асинхронной ― 2815 об/мин, Cosφ = 0,86, КПД = 78%, кратность пусковых силы тока ki = 7, момента ― mn = 1,9, маховый момент ротора 0,005 кг·м2.

Уменьшить скорость вращения представляется возможным за счет семы автоматики, которая и будет производить автоматическое регулирование.
    продолжение
--PAGE_BREAK--Кинематическая характеристика
Вал электродвигателя жестко соединен с осью вентилятора, т.е. соединение не упругое с отсутствием всевозможных зазоров. Поэтому всю конструкцию можно представить как одно-массовое тело массой m, вращающееся с угловой скоростью w. В каждый момент времени разность тягового момента двигателя и момента сопративления приводит в движение машину. При Мм > Мс происходит пуск, разгон и переход сменьшей на большую скорость движения машины; при Мм < Мс происходит торможение, остановка и переход с большей на меньшую скорость движения машины; при Мм = Мс¾установившийся режим работы и покой машины.
<img width=«396» height=«152» src=«ref-2_1960400001-10073.coolpic» v:shapes="_x0000_i1026">
Рис. №2. Кинематическая характеристика
Мс¾момент сопративления машины (~n3), Мм¾тяговый момент электродвигателя, wми wд¾  угловая скорость машины и двигателя соотвецтвенно (wм= wд).
Механическая характеристика
Механическая характеристика определяется уравнением:

Мсв = Мо + (Мсн - Мо)·(n/nн)2,

Где Мсв ¾момент сопротивления вентилятора при частоте вращения n; Мсн ¾момент сопротивления вентилятора при номинальной частоте вращения nн; Мо ¾момент сопротивления трения в подшипниках вентилятора.

Угловая скорость вращения вентилятора:

ωн = <img width=«37» height=«41» src=«ref-2_1960410074-316.coolpic» v:shapes="_x0000_i1157"> = <img width=«83» height=«43» src=«ref-2_1960410390-536.coolpic» v:shapes="_x0000_i1158"> = 262 рад/с.

Номинальный момент сопротивления вентилятора определяется:

Мсн = NВ/ωн = 657/262 = 2,51 н·м.

Момент сопротивления трения в подшипниках определим исходя из того что КПД пары подшипников качения составляет 0,96 %, тогда мощность затрачиваемая на преодоления этого трения составит 652·0,0096 = 6,3 Вт. Этой мощности соответствует момент:

Мо = 6,3/ωн = 6,3/262 = 0,024 н·м.

Тогда уравнение механической характеристики примет вид:

Мсв = 0,024 + (2,51 - 0,024)·(n/2500)2,

Мсв = 0,024 + 2,486·(n/2500)2.             (1)

Для построения механической характеристики составим таблицу значений моментов сопротивлений для диапазона возможных скоростей ¾0 ~ 3000 об/мин:





Полученные значения наглядно отражает график механической характеристики рис. №3.
<img width=«699» height=«410» src=«ref-2_1960410926-28715.coolpic» v:shapes="_x0000_i1159">Рис. №3. Механическая характеристика

Из диаграммы видно что значительные моменты сопротивления возникают лишь при максимальных частотах вращения. Поэтому на пуск двигателя какого-либо значительного влияния статические моменты не оказывают.

Для оценки сложности момента пуска необходимо также учесть действие динамических тормозящих моментов ¾моментов инерции.
    продолжение
--PAGE_BREAK--Инерционная характеристика
Момент трогания (пуска) вентилятора незначительно превышает момент трения, поэтому нет необходимости проверки электродвигателя по условиям трогания. Однако необходимо убедиться в том что время пуска не превышает критического значения. Для электродвигателей серии АО2 при средней скорости нарастания температуры обмотки 7ºС/с, находящейся под пусковым током ¾15с.

Расчет проведем в упрощенной форме.

Момент инерции всей конструкции в целом определим как сумму махового момента ротора электродвигателя и осевого момента инерции крыльчатки вентилятора. Осевой момент инерции крыльчатки вентилятора приближенно может быть определен следующим образом:

J = <img width=«95» height=«49» src=«ref-2_1960439641-570.coolpic» v:shapes="_x0000_i1160">,

где m ¾ масса крыльчатки вентилятора (~ 20% от веса вентилятора, т.е. 46 · 20% = 9,2 кг), R ¾ (внутренний радиус выходного патрубка за вычетом радиального зазора, т.е. 200 – 10 = 190 мм). Тогда

Jк = <img width=«123» height=«49» src=«ref-2_1960440211-703.coolpic» v:shapes="_x0000_i1161"> = 0,027 кг·м2.

И суммарный момент J = Jк + Jэл.дв =0,027 + 0,005 = 0,032 кг·м2.

Кинетическая энергия которой обладает весь механизм на номинальной частоте вращения (2500 об/мин = 262 рад/с):

Wк = J·<img width=«29» height=«48» src=«ref-2_1960440914-289.coolpic» v:shapes="_x0000_i1162"> = 0,032·<img width=«40» height=«48» src=«ref-2_1960441203-326.coolpic» v:shapes="_x0000_i1163"> = 1098 Дж.

Мощность которую развивает выбранный нами электродвигатель ¾800 Вт. Однако часть этой мощности будет расходоваться на преодоление тормозящего момента сопротивления Мсв. Определим эту часть. Т.к. момент сопротивления вентилятора плавно изменяется от 0 до 2,51 Н·м (при n = 2500 об/мин), что наглядно видно из графика механической характеристики, то необходимо найти его приведенное (усредненное) значение. Для этого проинтегрируем уравнение механической характеристики (1):

Mпр= <img width=«73» height=«55» src=«ref-2_1960441529-573.coolpic» v:shapes="_x0000_i1164"> = <img width=«220» height=«92» src=«ref-2_1960442102-1365.coolpic» v:shapes="_x0000_i1165"> = <img width=«181» height=«76» src=«ref-2_1960443467-1188.coolpic» v:shapes="_x0000_i1166"> = = <img width=«188» height=«68» src=«ref-2_1960444655-1168.coolpic» v:shapes="_x0000_i1167">|2500 = <img width=«243» height=«68» src=«ref-2_1960445823-1373.coolpic» v:shapes="_x0000_i1168"> = 0,85 Н·м.

Т.е. постоянный во времени момент сопротивления 0,85 Н·м оказывает такое же действие что и изменяющийся во времени реальный момент сопротивления при изменении скорости от 0 до 2500 об/мин. Из диаграммы механической характеристики (1) величине 0,85 Н·м соответствует скорость 350 об/мин (36,7 рад/с), тогда потеря мощности из-за момента сопротивления составит:

Рмс = Mпр · ωпр = 0,85 · 36,7 = 31 Вт.

Тогда мощность участвующая в разгоне 800 – 31 =769 Вт. При такой мощности требуемую энергию 1098 Дж двигатель сообщит за:

t = 1098 / 769 = 1,43 с.

Следовательно, при критическом времени разгона 15 с, полученная величена 1,43 с нас полностью удовлетворяет.

<img width=«370» height=«267» src=«ref-2_1960447196-21825.coolpic» v:shapes="_x0000_i1027">

Рис. № 4. Инерционная характеристика
Аппаратура управления и защиты Автоматизация вентиляционных установок
Для автоматизации вентиляционных установок наиболее целесообразно использовать разработанные комплекты оборудования типа «Климат». Управление вентиляционными установками осуществляется по какому-либо параметру воздуха (в нашем случае по влажности) в помещениях путем его замены. Это одновременно обеспечивает нормированные значения других параметров (с подогревом воздуха в зимнее время). Для вытяжной вентиляции типа «Климат», состоящее из регулируемых по подаче воздуха осевых вентиляторов (ВО) и станции управления. ВО комплектуются специальными 3-х фазными асинхронными электродвигателями с повышенным скольжением, например АОЛС2 или АОС2, и др. Для данных электродвигателей характерно изменение в широких пределах частоты вращения ротора под нагрузкой («мягкая механическая характеристика») при изменении подаваемого на статор напряжения от 70 до 380 В.

Функциональная зависимость подачи вентиляторов от напряжения практически нелинейная и устанавливается в процессе опытов. В комплект оборудования «Климат» может входить до 24-х вентиляторов. Тип и число осевых вентиляторов, устанавливаемых в одном помещении, определяют в процессе воздухообмена.

Оборудование типа «Климат» комплектуется устройствами автоматического регулирования напряжения на зажимах электродвигателей вентиляторов: контактной станцией управления типа ШАП или бесконтактной тиристорной типа МК-ВАУЗ.

Контактная  станция ШАП дополнительно требует специальный автотрансформатор, переключением ответвлений которого меняется напряжение на электродвигателях вентиляторов.

Более надежная в работе тиристорная схема регулирования напряжения представлена на рисунке №5.

Бесконтактная тиристорная схема управления микроклиматом серии МК‑ВАУЗ/у‑5000 обеспечивает автоматическое бесконтактное регулирование угловой скорости вытяжного вентилятора, изменением напряжения на двигателе от 80 до 340 В. Требуемая температура, влажность или загазованность по углекислому газу устанавливается задатчиком ЗДТ, ЗДВ или ЗДУ, соответственно. Датчик температуры ВТ применен типа ТСМ-5071, – влажности ВВ типа S<img width=«16» height=«19» src=«ref-2_1960469021-189.coolpic» v:shapes="_x0000_i1169">, – углекислоты  ВУ типа SCO2. Возможно применение датчиков загазованности по аммиаку типа SNH3. Для вертикально-фазового управления тиристорами изменяют напряжение смещения блокинг-генераторов, выполненных на двух германиевых транзисторах. В силовом блоке шесть тиристоров VS1…VS6 на 40 А шестого класса по обратному напряжению. Тиристоры защищаются быстродействующими предохранителями FU1…FU3 с плавкими вставками на 10 А. Ребристые радиаторы обеспечивают естественное охлаждение тиристоров. При увеличении температуры, влажности или загазованности по СО2 в помещении выше заданной формируется сигнал с нагрузки усилителя демодулятора УД, который уменьшает напряжение смещения блокинг-генераторов, вследствие чего возрастает выходное напряжение и угловая скорость вентилятора. Уменьшение контролируемого параметра до заданной нормы вызывает сигнал с нагрузки усилителя-демодулятора, который повышает напряжение смещения блокинг-генераторов, поэтому снижается напряжение и угловая скорость вентилятора до базовых значений. Дальнейшие снижение контролируемого параметра приведет к еще меньшей угловой скорости вентилятора.
    продолжение
--PAGE_BREAK--Защита линии от токов короткого замыкания и перегрузки
3-х фазные потребители, защищаются в основном автоматическими выключателями (АВ). На сегодняшний день номенклатура имеющихся на рынке АВ самых разнообразных типов, марок, производителей очень широка [Приложение №10]. Для защиты электропривода рассчитанной вентиляционной установки я применю АВ серии S230. Автоматические выключатели серии S230 предназначены для проведения тока в нормальном режиме и отключения тока при коротких замыканиях и перегрузках, а также для нечастых оперативных включениях и отключениях электрических цепей. Крепление на DIN-рейку. Технические характеристики: кол-во полюсов 4; номинальное напряжение 230/400В, 50Гц; номинальный ток расцепителей (In) 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63A; тип расцепителя тепловой и электромагнитный; тепловой расцепитель 1,13-1,45 Iн; электромагнитный расцепитель 5-10Iн (кривая отключения характеристика «С»); предельная коммутационная способность 4,5кА; габариты 70х85х74; вес 500гр.

Рассчитаем и выберем для потребителя требуемый провод и аппарат защиты.

Расчетный ток:

Iр.=<img width=«136» height=«48» src=«ref-2_1960469210-659.coolpic» v:shapes="_x0000_i1170"> = <img width=«105» height=«48» src=«ref-2_1960469869-679.coolpic» v:shapes="_x0000_i1171"> = 1,41 А.
Номинальный ток автоматического выключателя:

Кз — коэффициент защиты принимаемый 1,1-1,05

Iном АВ ≥ Кз·Iр. max=1,1·1,41=1,6 А.

Выбираем АВ S234R ― 2 А.

Определим расчетный ток проводки:

Ксв — коэф. связи принимаем равным 1,25 (регулировка уставки отсутствует, помещение взрывоопасное) [Приложение №11]

Iрасч. пр. ≥ Iном АВ·Ксв=1,6·1,25=2 А.

Выберем сечение, материал, способ кладки провода [Приложение №12]:

Применим медный 4-х жильный провод с поливинилхлоридной изоляцией марки ВВГ, tдопуст=70о С, Удельное сопротивление (20о С) ρ=0,01724 Ом·мм2/м.

Определим сечение токоведущей жилы по допустимому нагреву, учтя прокладку провода в трубе, учтя что исходя из механической прочности прокладка медного провода сечением менее 1 мм2 недопустима [Приложение №12]:

S=1 мм2,                Iдоп=15 А,

тогда окончательно принимаем провод ВВГ 4x1.

Проверка аппаратуры защиты на надежность срабатывания:

Условие надежного срабатывания:

<img width=«70» height=«60» src=«ref-2_1960470548-294.coolpic» v:shapes="_x0000_i1172">≥ nкз доп,

nкз доп — кратность тока КЗ [Приложение №13], т. к. защита выполнена АВ и помещение приравнивается к взрывоопасному, то nкз доп = 6.

Ток КЗ:        <img width=«34» height=«34» src=«ref-2_1960470842-214.coolpic» v:shapes="_x0000_i1173">=<img width=«141» height=«53» src=«ref-2_1960471056-691.coolpic» v:shapes="_x0000_i1174">,         где

<img width=«36» height=«24» src=«ref-2_1960471747-200.coolpic» alt="*" v:shapes="_x0000_i1175"> — сопротивление обмотки трансформатора [Приложение №15] (400 кВА, «звезда-звезда с нулем») равно Rт=0,00356 Ом, Хт=0,01068 Ом, <img width=«33» height=«24» src=«ref-2_1960471947-120.coolpic» v:shapes="_x0000_i1176">=0,01126 Ом;

<img width=«31» height=«24» src=«ref-2_1960472067-198.coolpic» v:shapes="_x0000_i1177">— сопротивление подводящей линии [Приложение №14] (А70, <metricconverter productid=«220 м» w:st=«on»>220 м) равно Zпл=0,27568 Ом;

<img width=«31» height=«23» src=«ref-2_1960472265-199.coolpic» alt="*" v:shapes="_x0000_i1178">— сопротивление внутренней проводки составит gри максимальной длине линии <metricconverter productid=«60 м» w:st=«on»>60 м (L=60 м)

<img width=«31» height=«23» src=«ref-2_1960472265-199.coolpic» v:shapes="_x0000_i1179">≈<img width=«31» height=«41» src=«ref-2_1960472663-268.coolpic» v:shapes="_x0000_i1180">= <img width=«108» height=«48» src=«ref-2_1960472931-577.coolpic» v:shapes="_x0000_i1181">= 2.1 Ом.

Тогда                              <img width=«33» height=«33» src=«ref-2_1960473508-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1182">=<img width=«180» height=«51» src=«ref-2_1960473714-1046.coolpic» v:shapes="_x0000_i1183">= 143 А.

nкз=<img width=«35» height=«50» src=«ref-2_1960474760-283.coolpic» v:shapes="_x0000_i1184">=71 ≥ nкз доп = 6 — выполняется.

Выбранный АВ надежно защитит линию от перегрузки и токов КЗ.

Для монтажа АВ S234R С2 выбираем пункт распределительный — ПР11А-3067-54У1. Пункты распределительные серии ПР 11А предназначены для распределения электроэнергии, защиты электрических установок напряжением до 660 В переменного тока частотой 50 и 60 Гц при перегрузках и коротких замыканиях, а также для нечастых (до 3-х включений в час) оперативных коммутаций электрических цепей и прямых пусков асинхронных двигателей.
<img width=«683» height=«956» src=«ref-2_1960475043-100048.coolpic» v:shapes="_x0000_i1028">

    продолжение
--PAGE_BREAK--Приложения Приложение №1
Количество теплоты, углекислоты  и  водяных  паров,  выделяемых животными


    продолжение
--PAGE_BREAK--Приложение №2
Характеристика среды внутри животноводческих помещений

    продолжение
--PAGE_BREAK--Приложение №3
Диаграмма i– d(Энтальпия – влагосодержание)

<img width=«575» height=«721» src=«ref-2_1960575091-205043.coolpic» v:shapes="_x0000_i1029">

Обозначения: I ¾ удельная энтальпия, кДж/кг сухого воздуха; d ¾ влагосодержание, г/кг сухого воздуха; t ¾ температура, ºС; <img width=«16» height=«19» src=«ref-2_1960469021-189.coolpic» v:shapes="_x0000_i1185"> ¾ относительная влажность воздуха, %.

Приложение №4
Рекомендуемая скорость движения воздуха в воздуховоде
Приложение №5


Диаметры стандартных воздуховодов выпускаемых промышленностью, мм:

80

100

110

125

140

160

180

200

225

250

280

315

335

400

450

500

560

630

710

800

900

1000

1120

1250
Приложение №6
Коэффициенты местных сопротивлений воздуховодов венти­ляционных систем
    продолжение
--PAGE_BREAK--Приложение №7
Разнообразные конструкции вентиляторов

<img width=«120» height=«138» src=«ref-2_1960780323-4180.coolpic» v:shapes="_x0000_i1030"><img width=«120» height=«126» src=«ref-2_1960784503-2738.coolpic» v:shapes="_x0000_i1031"><img width=«120» height=«120» src=«ref-2_1960787241-6866.coolpic» v:shapes="_x0000_i1032"><img width=«120» height=«111» src=«ref-2_1960794107-2690.coolpic» v:shapes="_x0000_i1033"><img width=«118» height=«125» src=«ref-2_1960796797-4696.coolpic» v:shapes="_x0000_i1034">

<img width=«120» height=«126» src=«ref-2_1960801493-4078.coolpic» v:shapes="_x0000_i1035"><img width=«120» height=«126» src=«ref-2_1960805571-2405.coolpic» v:shapes="_x0000_i1036"><img width=«120» height=«108» src=«ref-2_1960807976-2655.coolpic» v:shapes="_x0000_i1037"><img width=«120» height=«126» src=«ref-2_1960810631-2161.coolpic» v:shapes="_x0000_i1038">
<img width=«120» height=«111» src=«ref-2_1960794107-2690.coolpic» v:shapes="_x0000_i1039"><img width=«137» height=«132» src=«ref-2_1960815482-3670.coolpic» v:shapes="_x0000_i1040"><img width=«136» height=«133» src=«ref-2_1960819152-7831.coolpic» v:shapes="_x0000_i1041"><img width=«119» height=«119» src=«ref-2_1960826983-3551.coolpic» v:shapes="_x0000_i1042"><img width=«120» height=«86» src=«ref-2_1960830534-2991.coolpic» v:shapes="_x0000_i1043">
Осевые

Серия осевых вентиляторов THGT с настраиваемым наклоном лопастей специально сконструирована и сертифицирована для вытяжки воздуха или дыма. Эта серия состоит из пяти номинальных типоразмеров с диаметрами 500, 630, 800, 100 и <metricconverter productid=«1250 мм» w:st=«on»>1250 мм, соответственно.

<img width=«420» height=«351» src=«ref-2_1960833525-29480.coolpic» v:shapes="_x0000_i1044">

Серия ТТТ осевых вентиляторов с ременным приводом для специальных систем вентиляции состоит из шести номинальных типоразмеров с диаметрами 450, 500, 560, 630, 710 и <metricconverter productid=«800 мм» w:st=«on»>800 мм, соответственно. Все модели комплектуются трехфазными электродвигателями с четырьмя (4) скоростями, и двумя (для моделей 450 -630) или тремя (для моделей 710 и 800) углами лопастей крыльчатки. Все электродвигатели размещены с внешней стороны корпуса вентилятора и имеют ременную передачу лопастей.

<img width=«402» height=«228» src=«ref-2_1960863005-17903.coolpic» v:shapes="_x0000_i1045">

<img width=«408» height=«222» src=«ref-2_1960880908-17141.coolpic» v:shapes="_x0000_i1046">

<img width=«318» height=«258» src=«ref-2_1960898049-15139.coolpic» v:shapes="_x0000_i1047"><img width=«312» height=«257» src=«ref-2_1960913188-17251.coolpic» v:shapes="_x0000_i1048"><img width=«321» height=«258» src=«ref-2_1960930439-16377.coolpic» v:shapes="_x0000_i1049"><img width=«315» height=«259» src=«ref-2_1960946816-15551.coolpic» v:shapes="_x0000_i1050">
Вентиляторы осевые В-2,3-130

Основные технические данные вентиляторов:

<img width=«285» height=«324» src=«ref-2_1960962367-15499.coolpic» v:shapes="_x0000_i1051"><img width=«323» height=«367» src=«ref-2_1960977866-16790.coolpic» v:shapes="_x0000_i1052">

<img width=«294» height=«336» src=«ref-2_1960994656-17585.coolpic» v:shapes="_x0000_i1053"><img width=«285» height=«324» src=«ref-2_1961012241-14384.coolpic» v:shapes="_x0000_i1054">

<img width=«274» height=«312» src=«ref-2_1961026625-13445.coolpic» v:shapes="_x0000_i1055"><img width=«289» height=«300» src=«ref-2_1961040070-15616.coolpic» v:shapes="_x0000_i1056">
Центробежные

Вентиляторы низкого давления радиальные ВЦ4-75

<img width=«185» height=«240» src=«ref-2_1961055686-13923.coolpic» v:shapes="_x0000_i1057"><img width=«240» height=«276» src=«ref-2_1961069609-17483.coolpic» v:shapes="_x0000_i1058"><img width=«234» height=«267» src=«ref-2_1961087092-17413.coolpic» v:shapes="_x0000_i1059"><img width=«238» height=«269» src=«ref-2_1961104505-17975.coolpic» v:shapes="_x0000_i1060"><img width=«222» height=«289» src=«ref-2_1961122480-17587.coolpic» v:shapes="_x0000_i1061"><img width=«212» height=«288» src=«ref-2_1961140067-15751.coolpic» v:shapes="_x0000_i1062">
Вентиляторы среднего давления ВЦ 10-28
    продолжение
--PAGE_BREAK--Основные технические данные вентиляторов:
<img width=«275» height=«275» src=«ref-2_1961155818-16520.coolpic» v:shapes="_x0000_i1063"><img width=«278» height=«278» src=«ref-2_1961172338-20450.coolpic» v:shapes="_x0000_i1064">
Приложение №8
Значение коэффициента запаса

P, кВт

до 0,5

0,5…1,0

1,0…2,0

2,0…3,0

3 и более

kдля центробежного вентилятора

1,5

1,3

1,2

1,15

1,1

kдля осевого вентилятора

1,2

1,15

1,1

1,05

1,05

    продолжение
--PAGE_BREAK--Приложение №9

    продолжение
--PAGE_BREAK--Приложение №10
Автоматические выключатели

Тип

Номинальные токи тепловых расцепителей, А

АП50

1,6; 2,5; 4; 6,3; 10; 16; 25; 40; 50; 63

АЕ20

0,32; 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,2; 4; 5; 6; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160

А3700

16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 320; 400

ВА77-29;

ВА77-31

1; 2; 3; 4; 5; 6; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63

S233R;

S234R

6; 10; 16; 20; 25; 32; 40



Приложение №11
Значение коэффициента kдля расчета допустимого тока внутренних проводок

Защитный аппарат

Помещение

Значение k

При защите только от К.З.

При защите от перегрузок

Плавкие предохранители

Взрывоопасное

¾

1,25

Остальные

0,33

1,25

Автоматические выключатели с тепловыми расцепителями

Взрывоопасное

¾

1,25

Остальные

1,0 (1,25) (В скобках для Авт.Выкл. с регулируемой уставкой)

1,0 (1,25) (В скобках для Авт.Выкл. с регулируемой уставкой)

Автоматические выключатели только с отсечкой

Взрывоопасное

¾

1,1·Кт.· Iотс(Кт. по паспорту Авт.Выкл.) При отсутствии паспорта: 1,4· Iотсдля Авт.Выкл. до 100 А и 1,25· Iотсдля Авт.Выкл. свыше 100 А

Остальные

0,22·Iотс


Приложение №12
Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами

Сечение токопроводящей жилы, мм2

Ток, А, для проводов, проложенных

открыто

в одной трубе

двух одно жильных

трех одно жильных

четырех одно жильных

одного двух жильного

одного трех жильного

0,5

11

-

-

-

-

-

0,75

15

-

-

-

-

-

1

17

16

15

14

15

14

1,2

20

18

16

15

16

14,5

1,5

23

19

17

16

18

15

2

26

24

22

20

23

19

2,5

30

27

25

25

25

21

3

34

32

28

26

28

24

4

41

38

35

30

32

27

5

46

42

39

34

37

31

6

50

46

42

40

40

34

8

62

54

51

46

48

43

10

80

70

60

50

55

50

16

100

85

80

75

80

70

25

140

115

100

90

100

85

35

170

135

125

115

125

100

50

215

185

170

150

160

135

70

270

225

210

185

195

175

95

330

275

255

225

245

215

120

385

315

290

260

295

250

150

440

360

330

-

-

-

185

510

-

-

-

-

-
    продолжение
--PAGE_BREAK--