Знакомимся с составом и основными техническими данными электрооборудования, используемого в лабораторной работе

Назначение

Ознакомиться с устройством и принципом действия центробежного вентилятора, научиться снимать и строить характеристики вентилятора.

Краткие теоретические положения

Центробежный вентилятор совершает работу по перемещению воздушной массы. Эта работа идёт на увеличение кинетической энергии потока воздуха. Если через поперечное сечение S нагнетающего трубопровода вентилятора перемещается воздух со скоростью v, то расход Q воздуха, равный объёму воздуха, прошедшего через поперечное сечение трубопровода за одну секунду,

(м³/с), (1)

а масса

(кг/с), (2)

где - плотность воздуха, равная 1,29 кг/м³.

Так как до входа во всасывающий патрубок вентилятора скорость воздуха была равна нулю, а на выходе v, то следовательно, прошедшей массе воздуха было сообщено W_к джоулей кинетической энергии, равное в данном случае (время равно 1 секунде) мощности передачи энергии

(Вт). (3)

С другой стороны, если в потоке воздуха выделить сечение S (Смотри рис. 1), то эта мощность по преодолению сил инерции потока воздуха будет равна произведению скорости перемещения сечения на силу, приложенную к сечению

, (4)

где - динамический напор, Па.

Сравнивая (3) и (4), получим уравнение для определения динамического (скоростного) напора

(5)

Его можно измерить с помощью трубки Пито, изображённой на рисунке 1, и по его величине подсчитать скорость воздушного потока

, (6)

подсчитать расход по выражению (1) и мощность по выражению (4). Однако следует иметь в виду, что мощность расходуется не только на сообщение кинетической энергии потоку, но и на преодоление потерь напора в напорном трубопроводе. Поэтому в уравнении (4) вместо динамического напора необходимо подставлять полный напор

, (7)

где Н_ст – статический напор, Па.

Рис. 1: Схема измерения напоров. (1-трубопровод, 2- трубка Пито, 3- мерная линейка, А и В- отверстия для рассоединения концов трубки)

Если закрыть пальцами отверстия А и В одновременно, то разность уровней в трубках покажет динамический напор в мм водяного столба (1 мм водяного столба равен 9,8 Па). При закрытом отверстии А (как показано на рисунке) измеряется статический напор, а при закрытом отверстии В – полный. При этом, если повышение уровня происходит в сторону открытого отверстия, то напор положителен, а в сторону закрытого - отрицателен.

Дополнительная литература

· Шичков Л. П. Электрический привод. – М.: КолосС, 2006. с. 162…163, 173…181.

· Лекции по теме: «Механические характеристики рабочих машин»; «Механические характеристики и регулирование частоты вращения электродвигателя постоянного тока параллельного возбуждения».

Задание

Снять зависимость мощности на валу вентилятора , момента на валу вентилятора , напора , расхода и коэффициента полезного действия вентилятора от частоты вращения , а также мощности вентилятора от расхода .

4. Порядок выполнения задания

Знакомимся с составом и основными техническими данными электрооборудования, используемого в лабораторной работе

Знакомство осуществить по перечню элементов, составленному на вводном занятии

4.2. Собираем электрическую схему:

Сидоров – узел 1; Козлов – узел 2 и так далее. Во время сборки перечертить схему в тетради.

Рис. 2: Принципиальная схема установки для испытания вентилятора.

4.3. Заготавливаем таблицу записи наблюдений:

Данные опытов и расчётов Таблица 1

Сечение, %
U,B
I,A
n,об/мин
МШ, мм
НДИН, мм в. cт.
НСТ, мм в. cт.
Н, мм в. cт.
w=pn/30, 1/с
М, Нм
НДИН, Па
НСТ, Па
Н, Па
v, м/с
Q, м3/с
Р1=UI, Вт
Р2=РВ=Mw, Вт
PВП=QH, Вт

4.4. Записываем действия при определении параметров точки экспериментальной зависимости, заданной третьей и четвёртой строками таблицы 2:

а). Устанавливаем заданное напряжение и сечение трубопровода;

б). Измеряем тахометром скорость вращения вала электродвигателя в оборотах в минуту, момент в мм шкалы, ток якоря электродвигателя I в амперах и напоры в мм водяного столба;

в). Рассчитываем и заносим в таблицу на доске: частоту вращения, момент {М=15,8Sin(М_Ш/135)} и напоры в Паскалях. Кроме того, по вышеприведённым формулам находим скорость воздуха, расход, мощности и коэффициенты полезного действия.

4.5. Измеряем диаметр и рассчитаем сечение напорного трубопровода (D=? S=πD²/4)

Работу выполняет очередной студент.

Старший распределяет точки экспериментальной зависимости по исполнителям и записывает фамилии исполнителей в строку таблицы

4.6. Осуществляем запуск электродвигателя в следующей последовательности:

А) Устанавливаем движок автотрансформатора TV1 в нулевое положение (против часовой стрелки до упора, что соответствует левому положению движка автотрансформатора на схеме).

Б) С помощью QF1 подаём напряжение 380 В на зажимы асинхронного электродвигателя. Проверяем направление вращения электродвигателя. Если оно не по стрелке, меняем фазировку напряжения на зажимах электродвигателя.

В) С помощью QF2 подаём напряжение 127 вольт на вход автотрансформатора и выпрямленное напряжение 127 вольт на обмотку возбуждения электродвигателя М3. Так как напряжение на выходе автотрансформатора равно нулю, равно нулю и напряжение на обмотке возбуждения генератора М2. Следовательно, на выходных зажимах якоря генератора М2 напряжение, подаваемое и на якорь электродвигателя М3, также равно нулю и электродвигатель не вращается.

Г) Медленно увеличиваем напряжение на выходе автотрансформатора, следя за тем, чтобы электродвигатель начал вращаться (неподвижность якоря при напряжении 10 и более вольт может свидетельствовать об аварийном режиме: отсутствии тока в обмотке возбуждения; замыкании или обрыве цепи якоря).

Д) Доводим напряжение до 30…50 вольт.

Работу выполняет очередной студент и передаёт установку с вращающимся электродвигателем студенту, осуществляющему измерение параметров первой точки экспериментальной зависимости.