Реферат: Оборудование минипекарень
--PAGE_BREAK--Тепловой поток с поверхности ТЭНов описывается с помощью уравнения конвективной теплопередачи:
Qтэн = aтэн´Sтэн´(Ттэн — Твозд),
где aтэн — коэффициент теплоотдачи ТЭНов;
Sтэн — площадь поверхности ТЭНов;
Ттэн — температура ТЭНов;
Твозд — температура циркулирующего воздуха.
При этом, излишки энергии ТЭНов идут на изменение их температуры:
<img width=«189» height=«62» src=«ref-1_733942362-489.coolpic» v:shapes="_x0000_i1028">,
где dT/dt — скорость изменения температуры ТЭНов;
Ртэн — мощность ТЭНов;
Qтэн — тепловой поток с поверхности ТЭНов;
cтэн — теплоемкость материала ТЭНов;
mтэн — масса ТЭНов.
В связи с тем, что в процессе расстойки необходимо поддерживать заданную температуру, ТЭНы включены только пока температура воздуха в камере расстойного шкафа меньше заданной. Как только температура воздуха превышает заданный предел на допустимую величину, система управления подает сигнал на отключение ТЭНов. При этом Ртэн = 0. При падении температуры за нижний предел система управления подает сигнал на включение ТЭНов. При этом Ртэн = Ртэн зад, где Ртэн зад — номинальная мощность ТЭНов.
Тепловой поток, вносимый с паром, расчитывается по формуле:
Qпара = (Ртен вл / r) ´hп,
где Ртен вл — мощность ТЭНов, используемых для подогрева и испарения воды, с целью увлажнения воздуха в расстойном шкафу;
r — теплота парообразования воды;
hп — удельная энтальпия насыщенного пара.
Тепловой поток, получаемый тестовыми заготовками и используемый для их прогрева, может быть описан формулой конвективного теплообмена:
Qтеста = aтеста´Sтеста´(Твозд — Ттеста),
где aтеста— коэффициент теплоотдачи поверхности тестовых заготовок;
Sтеста — площадь поверхности тестовых заготовок;
Ттеста — температура тестовых заготовок, скорость изменения которой, с учетом того, что при расстойке в тестовых заготовках выделяется энергия Qтеста выд, составляет:
<img width=«263» height=«78» src=«ref-1_733942851-631.coolpic» v:shapes="_x0000_i1029">,
где cтеста — теплоемкость тестовых заготовок;
mтеста — масса тестовых заготовок.
Аналогично, тепловой поток, получаемый тележками и используемый для их прогрева, также может быть описан формулой конвективного теплообмена:
Qтел = aтел´Sтел´(Твозд — Ттел),
где aтел— коэффициент теплоотдачи поверхности тележек;
Sтел — площадь поверхности тележек;
Ттел — температура тележек, скорость изменения которой:
<img width=«190» height=«63» src=«ref-1_733943482-448.coolpic» v:shapes="_x0000_i1030">,
где cтел — теплоемкость тележек;
mтел — масса тележек.
Потери теплоты через стенки расстойного шкафа рассчитываются по уравнению теплопередачи:
Qст = kcт´Sст´(Твозд — Тос),
где kст — коэффициент теплопередачи через стенки;
Sст — площадь стенок камеры расстойного шкафа;
Тос — температура окружающей среды.
Следует учесть, что коэффициенты теплоотдачи конвекцией (aтэн, aтеста, aтел) и коэффициент теплопередачи kст (также зависящий от коэффициентов теплоотдачи поверхностей стенок) в свою очередь зависят от многих факторов: от температур поверхностей и омывающей их среды, от скорости движения последней, от ее теплопроводности, вязкости, плотности и теплоемкости (в свою очередь также зависящих от температуры среды), от конфигурации и состояния поверхностей и их геометрических размеров. Нахождение коэффициентов теплоотдачи конвекцией возможно путем решения системы дифференциальных уравнений (Фурье-Кирхгофа, Навье-Стокса, сплошности(непрерывности), дифференциального уравнения теплообмена, описывающего процесс теплоотдачи на границах тела) с прибавлением краевых условий (геометрические условия, характеризующие форму и размеры тела, в котором протекает процесс теплопередачи; физические условия, характеризующие физические свойства среды и тела; граничные условия, характеризующие протекание процесса теплопередачи на границах тела; временные условия, характеризующие протекание процесса во времени). Это возможно лишь в некоторых частных случаях при использовании ряда упрощений, причем полученные решения не всегда согласуются с опытными результатами. Поэтому изучение конвективного теплообмена развивалось, как правило, экспериментальным путем. Однако чисто экспериментальное изучение какого-либо физического явления имеет тот недостаток, что его результаты имеют ограниченную ценность, так как применимы лишь к частному явлению. Это чрезвычайно усложняет эксперимент, заставляя опытным путем проверить зависимость данного явления от ряда факторов, а некоторые явления зависят от многих переменных. На помощь в этих случаях приходит теория подобия, позволяющая в известной степени обобщить полученные опытные результаты, распространить их на целую группу подобных явлений. Подобные системы характеризуются безразмерными комплексами, составленными из характеризующих явление величин, сохраняющими одно и то же численное значение. Такие величины носят название инвариантов или критериев подобия и обозначаются символами, состоящими из первых букв фамилий ученых, которые их ввели в употребление или вообще работали в данной области. Для определения критериев теплового подобия для передачи тепла в движущейся среде конвекцией используется дифференциальное уравнение теплопроводности Фурье-Кирхгофа совместно с граничным уравнением теплообмена. На основе уравнения подобия процессов определяются соотношения между постоянными подобия, и из которых путем подстановки определяются критерии теплового подобия:
Nu = a´l / l— число Нуссельта.
Число Нуссельта характеризует собой условия теплопередачи между твердым телом и средой, оно содержит в себе искомую величину — коэффициент теплоотдачи a, коэффициент теплопроводности среды lи определяющий размер l, характеризующий собой геометрическое подобие.
Ре = u´l / a — число Пекле.
Число Пекле обычно преобразуется и представляется в виде двух критериев:
<img width=«12» height=«21» src=«ref-1_733941105-169.coolpic» v:shapes="_x0000_i1031"><img width=«312» height=«55» src=«ref-1_733944099-533.coolpic» v:shapes="_x0000_i1032">
Число Рейнольдса Re содержит в себе скорость потока uи коэффициент кинематической вязкости n= m/rм2/с, где m— коэффициент динамической вязкости, характеризует собой ее внутреннее трение; r— плотность среды. Число Рейнольдса является критерием гидродинамического подобия, он характеризует собой условия вынужденного движения среды.
Множителями числа Прандтля Pr являются физические параметры — кинематическая вязкость и коэффициент температуропроводности — число Прандтля характеризует собой свойства среды. Оно практически не зависит ни от давления, ни от температуры. Так как коэффициент температуропроводности
a = l/ (c ´r),
то Pr = c ´r´n/ l,
где с — теплоемкость среды;
r— плотность среды;
l— коэффициент теплопроводности среды.
Так как мы имеем дело с теплоотдачей в потоке движущейся среды, то кроме теплового подобия, должны быть соблюдены условия гидромеханического подобия. Критерии гидромеханического подобия выделяются из дифференциального уравнения движения несжимаемой вязкой жидкости Навье-Стокса. Это то же число Рейнольдса, а также число Грасгофа:
Gr = b´g´l3´Dt/n2,
где g — ускорение свободного падения;
Dt — температурный перепад между средой и омываемой ею поверхностью;
b— функция, связывающая изменение плотности среды с температурой.
Число Грасгофа Gr характеризует свободное конвективное движение среды.
Критериальное уравнение теплопередачи конвекцией строится по типу:
Nu = f ( Re, Gr, Pr )
Здесь Nu содержит в себе искомую величину aи является неопределяющим критерием, тогда как критерии Re, Gr, Pr — определяющими.
Для газов одинаковой атомности и, в частности, для воздуха, когда Pr = const, будем иметь:
Nu = F ( Re, Gr ).
А при вынужденном турбулентном движении газа, что имеет место в расстойном шкафу при обтекании потоком воздуха нагревателей, когда естественной конвекцией можно пренебречь, выпадает число Грасгофа:
Nu = F ( Re ).
Значение критической скорости, при которой происходит переход от ламинарного режима течения воздуха к турбулентному, соответствующее числу Рейнольдса Re = 2200, равно:
uкр= 2200 ´n/ d.
При работе расстойного шкафа в установившемся режиме в нем происходят постоянные колебания температуры в установленных пределах. Это объясняется работой системы управления. То есть не только при прогреве, но даже в установившемся режиме коэффициенты теплоотдачи поверхностей ТЭНов, тележек и стенок не являются постоянными и не подлежат однозначному точному математическому описанию.
Еще большую проблему представляет нахождение коэффициента теплоотдачи поверхностей тестовых заготовок. Это связано с тем, что при поступлении тестовых заготовок в расстойный шкаф они прогреваются значительно медленнее, чем циркулирующая в камере шкафа паровоздушная среда. Когда температура заготовок оказывается меньше температуры точки росы паровоздушной среды, на их поверхности конденсируется влага, многократно увеличивая коэффициент теплоотдачи и интенсифицируя процесс теплопередачи от паровоздушной среды к поверхности тестовых заготовок, в результате чего скорость прогрева их поверхности увеличивается. Влага, покрывающая тестовые заготовки, также предотвращает их от затвердевания и от образования трещин при увеличении тестовых заготовок. Конденсация влаги прекращается по достижении поверхностью тестовых заготовок температуры точки росы (в свою очередь зависящей от постоянно меняющихся температуры и влажности циркулирующего в камере расстойного шкафа воздуха). Коэффициент теплоотдачи поверхности тестовых заготовок при этом уменьшается, что влечет за собой уменьшение интенсивности их прогрева. Таким образом, строгое математическое описание коэффициента теплоотдачи поверхности тестовых заготовок не представляется возможным.
Модель поддержания заданной влажности воздуха
Относительная влажность воздуха в расстойном шкафу находится по уравнению:
jвозд= rп/ rmax,
где rmax — максимально возможная абсолютная влажность воздуха при данной температуре;
rп — действительная абсолютная влажность ненасыщенного воздуха, скорость изменения которой (drп/dt) может быть выражена как:
<img width=«215» height=«63» src=«ref-1_733944632-518.coolpic» v:shapes="_x0000_i1033">,
где Vвозд — объем циркулирующего в расстойном шкафу влажного воздуха;
Gпотерь — расход пара на конденсацию на стенках камеры расстойного шкафа и на поверхности тестовых заготовок;
Gпара — расход пара на увлажнение воздуха в камере расстойного шкафа:
Gпара = Ртен вл / r ,
где r — теплота парообразования воды;
Ртен вл — мощность ТЭНов, используемых для подогрева и испарения воды, с целью увлажнения воздуха в расстойном шкафу.
В связи с тем, что в процессе расстойки необходимо поддерживать заданную влажность, данные ТЭНы включены только пока относительная влажность воздуха в камере расстойного шкафа меньше заданной. Как только относительная влажность воздуха превышает заданный предел система управления подает сигнал на отключение ТЭНов увлажнения. При этом Ртэн вл = 0. При падении относительной влажности ниже предельной, система управления подает сигнал на включение ТЭНов увлажнения. При этом Ртэн вл = Ртэн вл зад, где Ртэн вл зад — номинальная мощность ТЭНов увлажнения.
Максимально возможная абсолютная влажность воздуха (rmax) зависит от температуры циркулирующего в камере расстойного шкафа воздуха, а теплота парообразования воды (r) зависит от температуры воды. И если последняя в установившемся режиме работы расстойного шкафа практически неизменна, то температура воздуха меняется в заданном диапазоне и в установившемся режиме работы расстойного шкафа. А rmaxдовольно существенно зависит от температуры воздуха. То есть даже в установившемся режиме работы расстойного шкафа rmaxбудет существенно меняться и эти изменения не описываются с большой точностью математически.
Потери пара на конденсацию (Gпотерь) происходят не всегда, а только при условии, что внутренняя поверхность стенок камеры расстойного шкафа или поверхность тестовых заготовок имеют температуру меньшую, чем температура точки росы (tр) при данных условиях.
Конденсацию пара на стенках можно практически предотвратить сделав достаточной теплоизоляцию стенок расстойного шкафа. Напротив, конденсация пара на поверхности тестовых заготовок является неотъемлемой частью технологического процесса расстойки тестовых заготовок, напрямую влияющей на качество готовой продукции, и происходит в первой половине процесса расстойки, до момента достижения поверхностью тестовых заготовок температуры точки росы. В свою очередь, температура точки росы зависит от влажности и температуры воздуха в камере расстойного шкафа. Таким образом, математическое описание потерь пара на конденсацию не представляется возможным.
Из всего вышеизложенного становится ясно, что полная математическая модель не пригодна для написания по ней алгоритма программы и самой программы для ЭВМ с целью моделирования процессов протекающих в расстойном шкафу и выбора параметров системы управления, удовлетворяющих заданным требованиям.
Разработка и идентификация упрощенной математической модели процессов в расстойном шкафу
Принятые упрощения и допущения
В формулах конвекционной теплопередачи присутствуют коэффициенты теплоотдачи a. Как было показано ранее, коэффициенты теплоотдачи зависят от многих факторов: от температур поверхности и омывающей ее среды, скорости движения последней, ее теплопроводности, вязкости, плотности и теплоемкости, от конфигурации и состояния поверхности и омывающей ее среды. В связи с невозможностью математического описания данных коэффициентов, для их нахождения пользуются экспериментальными данными, широко используя теорию подобия, позволяющую в известной степени обобщить полученные опытные результаты. Но используемые для нахождения коэффициентов теплоотдачи критериальные уравнения содержат критерии подобия (Nu, Pe, Re, Pr, Gr), которые зависят от многих параметров поверхностей и омывающей их среды, некоторые из которых зависят от температуры среды и от разности между ней и температур омываемых ею поверхностей. Данные зависимости не описаны математически. Конденсация влаги на поверхности тестовых заготовок в процессе их расстойки еще больше затрудняет точное нахождение коэффициента теплоотдачи их поверхности.
Конденсация влаги на поверхности тестовых заготовок, а также на внутренней поверхности стенок камеры расстойного шкафа приводит к уменьшению абсолютной и относительной влажности в камере расстойного шкафа. Для поддержания заданной относительной влажности воздуха применяется испарение воды, контролируемое проектируемой системой управления. Но вместе с паром в камеру расстойного шкафа попадает дополнительная энергия. Конденсацию влаги на внутренней поверхности стенок камеры расстойного шкафа можно свести к минимуму путем их лучшей теплоизоляции. Так как найти точное количество конденсируемой на поверхности тестовых заготовок влаги не представляется возможным, то точное количество испаряемой воды и зависящее от него количество вносимой с паром энергии не поддается математическому описанию. Следует учесть, что конденсация влаги на поверхности тестовых заготовок происходит только в период. пока температура поверхности тестовых заготовок не достигнет температуры точки росы для данных параметров среды, то есть в первой половине операции расстойки. Далее конденсация прекращается, и необходимость в испарении воды для увлажнения воздуха в расстойном шкафу отпадает.
Также не является математически описуемым и коэффициент теплоемкости влажного воздуха (свозд), зависящий от его температуры и влажности.
Таким образом, для расчета термодинамических процессов в камере расстойного шкафа и анализа работы проектируемой системы управления на ЭВМ необходимо принять меры по обеспечению возможности данного расчета, так как расчет на ЭВМ по полной математической модели не представляется возможным.
В связи с этим нами были приняты следующие упрощения и допущения:
Коэффициенты теплоотдачи расчитываются по экспериментальным критериальным уравнениям. Учитывая, что температура воздуха в расстойном шкафу в установившемся режиме работы поддерживается системой управления в установленных пределах относительно заданной температуры (Тзад), то параметры воздуха для нахождения критериев подобия берутся при неизменной температуре, равной заданной температуре (Тзад) в камере расстойного шкафа.
Коэффициент теплоемкости влажного воздуха расчитывается для заданных значений его температуры и относительной влажности.
Энергия, вносимая с паром, не учитывается. Это возможно благодаря допущению о полном отсутствии конденсации в установившемся режиме работы расстойного шкафа.
Камера расстойного шкафа считается абсолютно герметичной.
Давление воздуха в камере расстойного шкафа постоянное (p=const).
Рассматривается нагрев и охлаждение термически тонких тел ( a<<l¤d).
Система поддержания влажности не рассматривается.
Уравнение теплового баланса расстойного шкафа
Уравнение теплового баланса расстойного шкафа:
Qвозд = Qтэн — Qтеста — Qтел — Qст ,
где Qвозд — теплота затрачиваемая на прогрев воздуха;
Qтэн — тепловой поток с поверхности ТЭНов;
Qтеста — количество теплоты, идущее на прогрев теста;
Qтел — количество теплоты, идущее на прогрев тележек;
Qст — потеря тепла через стенки.
Распишем все составляющие этого уравнения.
Теплота, затрачиваемая на прогрев воздуха
может быть описана как:
Qвозд = cвозд´mвозд ´(dTвозд / dt),
откуда:
<img width=«208» height=«67» src=«ref-1_733945150-470.coolpic» v:shapes="_x0000_i1034"> продолжение
--PAGE_BREAK--,
где dTвозд/dt — скорость изменения температуры воздуха.
cвозд — теплоемкость воздуха:
cвозд = (св + cп´dв/1000),
где св — теплоемкость сухого воздуха, при температуре 40°С :
св = 1005 Дж/(кг´гр);
сп — теплоемкость перегретого пара:
сп = 2000 Дж/(кг´гр);
dп — влагосодержание воздуха, при температуре 40°С и относительной влажности 75% оно равно:
dп = 36,9 г/кг;
Таким образом:
cвозд= (1005+2000´36,9/1000) =1079 Дж/(кг´гр); mвозд — масса воздуха в расстойном шкафу;
mвозд = rвозд´Vвозд ,
где rвозд— плотность влажного воздуха в камере расстойного шкафа, при температуре 40°С и относительной влажности 75%:
rвозд= 1,11 кг/м3;
Vвозд — объем воздуха в камере расстойного шкафа:
Vвозд = 2 м3;
Таким образом:
mвозд = 1,11 ´2 = 2,22 кг;
Тепловой поток с поверхности ТЭНов
описывается с помощью уравнения конвективной теплопередачи:
Qтэн = Ктэн´(Ттэн — Твозд),
где Ттэн — температура ТЭНов;
Твозд — температура циркулирующего воздуха.
Ктэн — коэффициент, расчитываемый по формуле:
Ктэн = aтэн´Sтэн ,
где Sтэн — площадь поверхности ТЭНов:
Sтэн = lтэн´p´dтэн ,
где lтэн = 2 м — длина ТЭНов;
dтэн = 0,006 м — диаметр ТЭНов,
Откуда:
Sтэн = 2 ´p´0,006 = 0,0377 м2;
aтэн — коэффициент теплоотдачи ТЭНов. Данный коэффициент расчитывается по критериальному уравнению:
Nu = 0,238 ´Ref0,6 ,
где Ref — число Рейнольдса, вычисляемое:
Ref = u´dтэн / n,
где u — скорость потока воздуха:
u = 5 м/c
dтэн — диаметр ТЭНов — их определяющий размер:
dтэн = 0,006 м;
n — коэффициент кинематической вязкости, для воздуха при температуре 40°С :
n= 16,96 ´10-6 м2/с.
Таким образом:
Ref = 5 ´0,006 / 16,96´10-6 = 1769,
Следовательно:
Nu = 0,238 ´17690,6 = 21,15 ,
Откуда:
aтэн= Nu ´l/ dтэн ,
где l — коэффициент теплопроводности воздуха, при температуре 40°С:
l= 2,76´10-2 Вт/(м´гр),
Значит:
aтэн= 21,15 ´ 2,76´10-2 / 0,006 = 97 Вт/(м2 ´гр).
Таким образом:
Ктэн = 97 ´0,0377 = 3,6568 Вт/гр
и
Qтэн = 3,6568 ´(Ттэн — Твозд).
При этом, излишки энергии ТЭНов идут на изменение их температуры:
<img width=«189» height=«62» src=«ref-1_733942362-489.coolpic» v:shapes="_x0000_i1035">,
где dT/dt — скорость изменения температуры ТЭНов;
Ртэн — мощность ТЭНов.
Pтэн = 2000 Вт
Обоснование выбора такой мощности ТЭНов приведено в разделе 6
Qтэн — тепловой поток с поверхности ТЭНов;
cтэн — теплоемкость материала ТЭНов, для ТЭНов изготовленных из кантала А-1:
cтэн = 470 Дж/(кг´гр);
mтэн — масса ТЭНов:
mтэн = rтэн´lтэн´p´dтэн2 / 4 ,
где lтэн = 2 м — длина ТЭНов;
dтэн = 0,006 м — диаметр ТЭНов,
rтэн= 7100 кг/м3;
Откуда:
mтэн = 7100 ´2 ´p´(0,006)2 / 4 = 0,4 кг,
В связи с тем, что в процессе расстойки необходимо поддерживать заданную температуру, ТЭНы включены только пока температура воздуха в камере расстойного шкафа меньше заданной. Как только температура воздуха превышает заданный предел на величину допустимого отклонения, система управления подает сигнал на отключение ТЭНов. При этом Ртэн = 0. При падении температуры за нижний предел система управления подает сигнал на включение ТЭНов. При этом Ртэн = Ртэн зад, где Ртэн зад — номинальная мощность ТЭНов.
Тепловой поток, получаемый тестовыми заготовками
Тепловой поток, получаемый тестовыми заготовками и используемый для их прогрева, может быть описан формулой конвективного теплообмена:
Qтеста = Ктеста´(Твозд — Ттеста),
где Ктеста = aтеста´Sтеста ,
где Sтеста — площадь поверхности тестовых заготовок:
Sтеста = 2´10´0,45´0,66 = 6 м2;
aтеста— коэффициент теплоотдачи поверхности тестовых заготовок, расчитывается по экспериментальной критериальной формуле:
Nu = 0,216 ´Re0,8,
где Re — число Рейнольдса, вычисляемое по формуле:
Re = u´lтест / n,
где u — скорость потока воздуха:
u = 0,4 м/c
lтест — определяющий размер тестовых заготовок:
lтест = 0,25 м;
n — коэффициент кинематической вязкости, для воздуха при температуре 40°С :
n= 16,96 ´10-6 м2/с.
Таким образом:
Re = 0,4 ´0,25 / 16,96´10-6 = 5900,
Следовательно:
Nu = 0,216 ´59000,8 = 224,46 ,
Откуда:
aтеста= Nu ´l/ lтест ,
где l — коэффициент теплопроводности воздуха, при температуре 40°С:
l= 2,76´10-2 Вт/(м´гр),
Значит:
aтеста= 224,46 ´ 2,76´10-2 / 0,25 = 24,8 Вт/(м2 ´гр).
Таким образом:
Ктеста = 24,8 ´6 = 148,8 Вт/гр
и
Qтеста = 148,8 ´(Твозд — Ттеста),
где Ттеста — температура тестовых заготовок, скорость изменения которой, с учетом того, что при расстойке в тестовых заготовках выделяется энергия Qтеста выд, составляет:
<img width=«260» height=«65» src=«ref-1_733946109-629.coolpic» v:shapes="_x0000_i1036">,
где cтеста — теплоемкость тестовых заготовок:
cтеста = 3000 Дж/(кг´гр)
mтеста — масса тестовых заготовок:
mтеста = nтест заг ´mтест заг ,
где nтест заг =120 шт. — число тестовых заготовок;
mтест заг = 0,46 кг — масса тестовой заготовки;
Откуда:
mтеста = 120 ´0,46 = 55,2 кг,
Тепловой поток, получаемый тележками
Аналогично, тепловой поток, получаемый тележками и используемый для их прогрева, также может быть описан формулой конвективного теплообмена:
Qтел = Ктел´(Твозд — Ттел),
где Ктел = aтел´Sтел ,
где Sтел — площадь поверхности тележек:
Sтел = 2 ´(10´0,45´0,66 + 4´4´0,02´1,8) = 7 м2;
aтел— коэффициент теплоотдачи поверхности тележек, расчитывается по экспериментальной критериальной формуле:
Nu = 0,064 ´Re0,8,
где Re — число Рейнольдса, вычисляемое по формуле: Re = u´lтел / n,
где u — скорость потока воздуха:
u = 0,4 м/c
lтел — определяющий размер тележек:
lтел = 0,66 м;
n — коэффициент кинематической вязкости, для воздуха при температуре 40°С :
n= 16,96 ´10-6 м2/с.
Таким образом:
Re = 0,4 ´0,66 / 16,96´10-6 = 15566,
Следовательно:
Nu = 0,064 ´155660,8 = 144,52 ,
Откуда:
aтел= Nu ´l/ lтел ,
где l — коэффициент теплопроводности воздуха, при температуре 40°С:
l= 2,76´10-2 Вт/(м´гр),
Значит:
aтел= 144,52 ´ 2,76´10-2 / 0,66 = 6 Вт/(м2 ´гр).
Таким образом:
Ктел = 6 ´7 = 42 Вт/гр
и Qтел = 42 ´(Твозд — Ттел),
где Ттел — температура тележек, скорость изменения которой:
<img width=«190» height=«63» src=«ref-1_733943482-448.coolpic» v:shapes="_x0000_i1037">,
где cтел — теплоемкость тележек:
cтел = 500 Дж/(кг´гр);
mтел — масса тележек:
mтел = 50 кг.
Потери теплоты через стенки расстойного шкафа
рассчитываются по уравнению теплопередачи:
Qст = Кст´(Твозд — Тос),
где Тос — температура окружающей среды.
Кст = kcт´Sст ,
где Sст — площадь стенок камеры расстойного шкафа:
Sст = (1,85´(1,4+0,7)+1,4´0,7)´2 = 9,73 м2;
kст — коэффициент теплопередачи через стенки:
<img width=«293» height=«98» src=«ref-1_733947186-691.coolpic» v:shapes="_x0000_i1038">,
где dст— толщина стали стенок расстойного шкафа:
dст= 0,001 м;
dутепл— толщина утеплителя:
dутепл= 0,03 м;
lст— коэффициент теплопроводности стальных стенок расстойного шкафа:
lст= 45 Вт/(м´гр);
lутепл— коэффициент теплопроводности утеплителя:
lутепл= 0,1 Вт/(м´гр);
a1— общий коэффициент теплоотдачи к внутренней поверхности стенок расстойного шкафа;
a2— общий коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности стенок расстойного шкафа.
Общие коэффициенты теплоотдачи методически оцениваются одинаково — как сумма коэффициентов теплоотдачи конвекцией (aкон) и излучением (aизл),
aобщ= aкон+ aизл,
где продолжение
--PAGE_BREAK--первая составляющая:
aкон= Nu ´l/ hст ,
где l— коэффициент теплопроводности воздуха;
hст — определяющий размер стенок камеры расстойного шкафа — их высота:
hст = 1,85 м;
Nu — коэффициент подобия Нуссельта:
Для омывания газами вертикальных поверхностей:
Nu = 0,15´(Grвозд´Prвозд)1/3,
где Pr — число Прандтля характеризует собой свойства среды;
Gr = b´g´hст3´Dt/n2— число Грасгофа,
где g — ускорение свободного падения;
Dt — температурный перепад между средой и омываемой ею поверхностью;
b— функция, связывающая изменение плотности среды с температурой. Для газов можно принять:
b= 1/T;
n — коэффициент кинематической вязкости среды.
вторая составляющаяобщего коэффициента теплоотдачи:
<img width=«504» height=«78» src=«ref-1_733947877-894.coolpic» v:shapes="_x0000_i1039">,
где eст— степень черноты стенок:
eст= 0,9;
Тст — температура стенок, °С;
dст— постоянная Стефана-Больцмана:
dст= 5,67 Вт/(м2´К4).
Исходя из того, что температура на внутренней и внешней поверхности стенок расстойного шкафа является неизвестной величиной, принимаем в первом приближении:
a1= a2= 10 Вт/(м2´гр);
Тогда коэффициент теплопередачи через стенки расстойного шкафа составит:
<img width=«443» height=«87» src=«ref-1_733948771-833.coolpic» v:shapes="_x0000_i1040">
откуда
Qст = 2 ´( 40 — 20 ) ´9,73 = 390 Вт.
При этих данных температура на внутренней поверхности стенок камеры расстойного шкафа составит
<img width=«495» height=«59» src=«ref-1_733949604-856.coolpic» v:shapes="_x0000_i1041">,
аналогично, на наружной поверхности
<img width=«487» height=«59» src=«ref-1_733950460-857.coolpic» v:shapes="_x0000_i1042">,
Во втором приближении:
Для внутренней поверхности стенок:
Pr1 = 0,699 (при T = 40 °С)
Учитывая, что при T = 40°С
nвозд = 16,96´10-6 м2/c ,
получим:
<img width=«572» height=«63» src=«ref-1_733951317-1267.coolpic» v:shapes="_x0000_i1043">Тогда:
Nu1=0,15´(Gr1´Pr1)1/3=0,15´(2,7596´109´0,699)1/3=186,724
Откуда, учитывая, что при T = 40°С
lвозд= 2,756´10-2 Вт/(м´гр),
получим
aкон1= Nu1´lвозд/hст=186,724´2,76´10-2/1,85 = 2,79 Вт/(м2´гр)
Значение коэффициента теплоотдачи излучением:
<img width=«541» height=«103» src=«ref-1_733952584-1181.coolpic» v:shapes="_x0000_i1044">
Следовательно, общий коэффициент теплоотдачи к внутренней поверхности стенок расстойного шкафа составляет
a1= aкон1+ aизл1= 2,79 + 6,14 = 8,93 Вт/(м2´гр).
Аналогично, для внешней поверхности стенок расстойного шкафа:
Pr1 = 0,703 (при T = 20 °С)
Учитывая, что при T = 20°С
nвозд = 15,06´10-6 м2/c ,
получим:
<img width=«572» height=«63» src=«ref-1_733953765-1284.coolpic» v:shapes="_x0000_i1045">Тогда:
Nu2=0,15´(Gr2´Pr2)1/3=0,15´(3,7388´109´0,703)1/3=207
Откуда, учитывая, что при T = 20°С
lвозд= 2,59´10-2 Вт/(м´гр),
получим
aкон2= Nu2´lвозд/hст=207´2,59´10-2/1,85 = 2,898 Вт/(м2´гр)
Значение коэффициента теплоотдачи излучением:
<img width=«543» height=«103» src=«ref-1_733955049-1189.coolpic» v:shapes="_x0000_i1046">
Следовательно, общий коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности стенок расстойного шкафа составляет
a2= aкон2+ aизл2= 2,898 + 5,24 = 8,14 Вт/(м2´гр).
Коэффициент теплопередачи через стенки расстойного шкафа во втором приближении составит:
<img width=«508» height=«87» src=«ref-1_733956238-953.coolpic» v:shapes="_x0000_i1047">
откуда потери теплоты через стенки расстойного шкафа:
Qст = 1,87 ´( 40 — 20 ) ´9,73 = 363,8 Вт.
При этих данных температура на внутренней поверхности стенок камеры расстойного шкафа составит
<img width=«442» height=«59» src=«ref-1_733957191-864.coolpic» v:shapes="_x0000_i1048">,
аналогично, на наружной поверхности
<img width=«445» height=«59» src=«ref-1_733958055-879.coolpic» v:shapes="_x0000_i1049">,
Степень расхождения между первым и вторым приближениями для каждой из этих температур:
dт’= 100 ´( 36 — 35,8 )/ 36 = 0,6%;
dт’= 100 ´( 24,6 — 24 )/ 24 = 2,5%.
Это допустимо. В этой связи результаты второго приближения принимаем за окончательные.
Для них выполним проверку на наличие или отсутствие конденсации пара из парогазовой среды на внутренней поверхности стенок камеры расстойного шкафа. Во избежание нежелательной конденсации пара необходимо, чтобы температура на внутренней поверхности стенок Т’cт превышала температуру точки росы Тр:
Т’cт>Тр.
Для оптимальных (расчетных параметров) расстойки — температуры парогазовой среды 40 °С и относительной влажности 75%, согласно данным таблиц, температура точки росы
Тр = 34,5°С.
Отсюда следует, что в нашем случае конденсация пара на внутренней поверхности стенок в установившемся режиме работы расстойного шкафа отсутствует.
Окончательная формула потери теплоты через стенки расстойного шкафа, с учетом того что
Кст = kcт´Sст = 1,87 ´9,73 = 18,2 Вт/гр,
запишется как
Qст = 18,2 ´(Твозд — Тос),
где Тос — температура окружающей среды.
Система дифференциальных уравнений
Таким образом, для моделирования работы системы управления расстойным шкафом необходимо решить систему дифференциальных уравнений:
DT = Tзад — Tвозд — сигнал рассогласования;
<img width=«336» height=«282» src=«ref-1_733958934-1594.coolpic» v:shapes="_x0000_i1050">;
Qтэн = 3,6568 ´(Ттэн — Твозд);
dTтэн/dt = (2000 — Qтэн)/(470 ´0,4);
Qтеста = 148,8 ´(Твозд — Ттеста);
dTтеста/dt = (Qтеста + 100)/( 3000 ´120);
Qтел = 42 ´(Твозд — Ттел);
dTтел/dt = Qтел / (500 ´50);
Qст = 18,2 ´(Твозд — Тос);
Qвозд = Qтэн — Qтеста — Qтел — Qст ;
dTвозд/dt = Qвозд /(1079´2,22).
Расчет и идентификация процессов протекающих в расстойном шкафу
Для расчета термодинамических процессов происходящих в камере расстойного шкафа при расстойке тестовых заготовок, а также для выбора параметров СУ обеспечивающих заданный режим, была разработана программа для ЭВМ, моделирующая работу системы управления расстойным шкафом. Блок-схема данной программы приведена на чертеже, а текст программы приведен в Приложении 1. По результатом работы программы были построены переходный процесс и фазовый портрет (см. рис.4.1, рис.4.2 и графики). При этом мощность ТЭНов и допуск на отклонение температуры воздуха в камере расстойного шкафа от заданного значения были выбраны исходя из результатов исследований, изложенных в разделе 6. Из графика переходного процесса видно, что, после выхода в установившийся режим, температура циркулирующего в камере расстойного шкафа воздуха поддерживается на заданном уровне, не выходя за пределы заданного допуска, а температура поверхности тестовых заготовок достигает заданной к окончанию времени расстойки. Это говорит о правильности расчетов и верности выбора параметров СУ.
Также была проведена идентификация разработанной модели СУ расстойного шкафа с работающим образцом. Отклонения параметров работы модели от образца оказались небольшими, что указывает на правильный выбор допущений и упрощений, сделанных в процессе разработки данной модели.
Делаем вывод, что упрощенная математическая модель может быть с успехом использована для расчета параметров работы расстойного шкафа и его системы управления.
Выбор элементов и конструкции системы управления расстойным шкафом
Состав системы управления
Исходя из требований, предъявляемых к системе управления расстойным шкафом, входящим в состав минипекарни, в данном дипломе была выбрана следующая конструкция СУ, представленная на чертежах.
В состав данной системы управления входят следующие элементы:
Блок подогрева и увлажнения циркулирующего воздуха
Конструктивные элементы
Герметичная металлическая емкость ;
Верхняя крышка;
Крышка ТЭНов;
Крышка датчиков уровня воды;
Нагревательные элементы (ТЭНы)
ТЭН подогрева воздуха;
ТЭН подогрева воды;
Элементы систем подачи и слива воды
Фильтр поступающей воды;
Электроклапан подачи воды;
Электроклапан подачи воды для очистки от накипи;
Наливные и сливные трубопроводы;
Сливной насос;
Элементы системы циркуляции влажного воздуха
Циркуляционный вентилятор;
Приводной мотор циркуляционного вентилятора (асинхронный трехфазный двигатель 4АМ80Л4);
Воздуховод;
Датчики
Датчик температуры циркулирующего воздуха;
Датчик относительной влажности циркулирующего воздуха;
Датчик предельно допустимой температуры ТЭНов;
Датчики уровня воды
Датчик максимального уровня воды;
Датчик минимального уровня воды, при котором начинается ее доливка;
Датчик опасного, вследствие оголения ТЭНов поддержания влажности, уровня воды;
Блок электронной системы автоматического управления
Автоматический отключатель;
Предохранители;
Преобразователь частоты ACS 301-2P1-3 фирмы АББ;
Система автоматического управления;
Реле включения ТЭНов
Реле включения ТЭНа поддержания температуры циркулирующего воздуха;
Реле включения ТЭНа поддержания относительной влажности циркулирующего воздуха;
Трансформатор для питания мотора сливного насоса;
Задатчики
Задатчик скорости вращения циркуляционного вентилятора;
Задатчик допуска поддерживаемой температуры;
Разъемы
Разъем питания;
Разъем датчиков;
Разъем панели управления;
Разъем сервисный, служащий для наладки, контроля и поиска неисправности в системе управления расстойным шкафом;
Панель управления
Выключатели
Выключатель питания;
Выключатель управления;
Задатчики
Здатчик температуры;
Задатчик влажности;
Индикатор температуры;
Индикаторные лампы
Лампа включения питания;
Лампа возникновения неисправности;
Лампа включения сливного насоса;
Лампа включения ТЭНа поддержания температуры циркулирующего воздуха;
Лампа включения ТЭНа поддержания относительной влажности циркулирующего воздуха;
Принцип работы системы управления расстойным шкафом
При включении выключателя питания СУ расстойным шкафом запускает мотор циркуляционного вентилятора, который обеспечивает циркуляцию воздуха в камере расстойного шкафа. При этом на панели управления загорается лампа включения питания. Скорость вращения мотора циркуляционного вентилятора, влияющая на скорость циркуляции воздуха, задается с помощью задатчика скорости циркуляционного вентилятора и поддерживается с помощью преобразователя частоты. Одновременно происходит слив воды из блока подогрева и увлажнения циркулирующего воздуха с последующим набором новой воды и переходом в режим очистки ТЭНов поддержания влажности от накипи, путем их кратковременного включения с непрекращающимся сливом и набором воды. Во время этой операции на панели управления горит лампа Слив/Очистка.
При включении выключателя управления СУ переходит в режим поддержания температуры и относительной влажности, заданных задатчиками температуры и влажности.
При недостаточной температуре циркулирующего воздуха в камере расстойного шкафа система управления выдает сигнал на включение ТЭНов поддержания температуры, которые, находясь в потоке циркулирующего воздуха, нагревают его, а он, в свою очередь, передает энергию тестовым заготовкам, расположенным на тележках в камере расстойного шкафа. О работе ТЭНов поддержания температуры воздуха информирует соответствующая лампа на панели приборов, горящая при включенных ТЭНах. При превышении температуры циркулирующего воздуха заданной с помощью задатчика температуры на панели управления на величину допуска, установленного задатчиком допуска на поддерживаемую температуру, система управления выдает сигнал на отключение ТЭНов поддержания температуры. Циркулирующий в камере расстойного шкафа воздух за счет потерь энергии через стенки и на прогрев тестовых заготовок и тележек начинает охлаждаться. При понижении его температуры до нижнего значения допуска, система управления выдает сигнал на включение ТЭНов подогрева воздуха. Таким образом обеспечивается поддержание заданной температуры циркулирующего в камере расстойного шкафа воздуха.
Поддержание относительной влажности циркулирующего в камере расстойного шкафа воздуха происходит аналогично. При недостаточной влажности система управления выдает сигнал на включение ТЭНов поддержания влажности, которые, находясь в воде, нагревают ее. При этом испарившаяся часть воды идет на увлажнение циркулирующего в камере расстойного шкафа воздуха. При достижении заданной с помощью задатчика относительной влажности на панели управления влажности воздуха система управления выдает сигнал на отключение, а при ее понижении (за счет конденсации) на величину допуска — на включение ТЭНов поддержания влажности. О работе ТЭНов поддержания относительной влажности воздуха в камере расстойного шкафа информирует соответствующая лампа на панели приборов, горящая при включенных ТЭНах. Уровень воды в блоке увлажнения и нагрева поддерживается автоматически.
Система управления обеспечивает безопасность работы расстойного шкафа. Для предотвращения последствий коротких замыканий электрические цепи питания снабжены автоматическими отключателями и предохранителями. Для предотвращения поражения обслуживающего персонала пекарни электротоком выполнено защитное зануление. Для предотвращения перегрева ТЭНов поддержания температуры предусмотрен датчик допустимой температуры данных ТЭНов, а для предотвращения перегрева ТЭНов поддержания влажности предусмотрен датчик контроля минимально допустимого уровня воды в блоке подогрева и увлажнения. При любой неисправности система управления отключает все работающие устройства и подает сигнал путем зажигания на панели управления лампы неисправности.
Расчет параметров СУ, обеспечивающих заданный режим
Выбор мощности ТЭНов
Мощность ТЭНов в системе управления расстойным шкафом должна удовлетворять следующим условиям:
Должен быть обеспечен быстрый выход в установившийся режим работы расстойного шкафа;
Периодичность циклов включения-выключения ТЭНов не должна быть очень высокой и слишком низкой;
Допустимая температура нагрева ТЭНов не должна превышаться.
Путем перебора нескольких значений мощности ТЭНов поддержания температуры воздуха в камере расстойного шкафа и последующего расчета переходного процесса с помощью программы (см. Приложение 1) было выяснено, что оптимальной для данного объема камеры расстойного шкафа и заданного допуска на отклонение поддерживаемой температуры является мощность ТЭНов, равная
Pтэн =2000 Вт.
При такой мощности ТЭНов поддержания температуры воздуха процесс выхода в установившееся состояние занимает примерно 15 минут, периодичность циклов включения‑выключения составляет около 2-х минут, а перегрев ТЭНов выше максимально допустимой температуры не происходит.
Выбор мощности ТЭНов поддержания влажности воздуха в камере расстойного шкафа произведем из условия, что нагрев испаряемой воды с температуры начала расстойки до температуры кипения должен происходить не более чем за 5¸10 мин с начала процедуры расстойки:
Tтэн вл = cводы´mводы´(100 — T1)/t,
где cводы — теплоемкость воды:
cводы = 4200 Дж/(кг´гр);
mводы — масса воды в блоке увлажнения и подогрева:
mводы = 5 кг;
T1 — температура воды в начале расстойки:
T1 = 20°С.
Тогда:
Tтэн вл = 4200 ´5 ´(100 — 20)/ 450 = 3733 Вт.
Выбираем Tтэн вл = 4000 Вт.
Выбор допуска на отклонение температуры
При моделировании процессов в расстойном шкафу было выяснено, что необходимо выбирать допуск на отклонение поддерживаемой температуры от заданной, по границам которого система управления включает и выключает ТЭНы, меньше чем данный в задании. Это связано с тем, что при поддержании температуры в камере расстойного шкафа присутствуют большие запаздывания, вызванные характером моделируемого объекта. По результатам моделирования с различными допусками на отклонение температуры стало ясно, что оптимальным для данного случая является допуск на отклонение поддерживаемой температуры в 2 раза более строгий, чем данный в задании. Такой допуск обеспечивает невыход температуры за допустимые пределы и, в то же время, не делает слишком коротким цикл включения-выключения ТЭНов, что положительно сказывается на их ресурсе и ресурсе включающих их реле.
Расчет циркуляционного вентилятора
Подбор циркуляционного вентилятора осуществляется по его объемной производительности (Vцир) и напору (Нцир).
Объемная производительность расчитывается по формуле:
Vцир = uвозд´fшк / 2 ,
где uвозд— скорость движения воздуха в камере расстойного шкафа:
uвозд=0,4 м/c
fшк — площадь живого сечения камеры расстойного шкафа:
fшк = 1 м2,
тогда
Vцир = 0,4 ´1 / 2 = 0,2 м3/c.
Напор определяется путем аэродинамического расчета газового тракта циркулирующей среды по формуле:
Нцир = 1,2 ´åDP,
где DP — основные местные сопротивления:
DP = x´uвозд2´rвозд,
где x— коэффициент местного сопротивления;
r— плотность циркулирующего воздуха.
Расчет местных сопротивлений приведен в таблице 6.1
Таблица 6.1
Расчет местных сопротивлений
Номер участка
rвозд, кг/м3
uвозд, м/с
x
DP, Па
1
1.11
10
0.5
55.5
2
1.11
10
2.5
277.5
3
1.11
5
0.25
6.94
4
1.08
5
1.15
31.05
5
1.08
20
0.42
181.44
6
1.08
30
0.47
456.84
7
1.08
30
1.15
1117.8
8
1.08
30
1
972
9
1.11
0.4
2.3
0.41
Итого:
3099
Откуда:
Нцир = 1,2 ´3099 = 3719 Па.
Этот напор при объемной производительности
Vцир = 0,2 м3/c
может обеспечить центробежный вентилятор с приводным мотором мощностью:
Nэл = Vцир´Нцир / hцир,
где hцир— КПД приводного двигателя циркуляционного вентилятора: hцир = 0,75.
Тогда: Nэл = 0,2 ´3719 / 0,75 @1000 Вт.
Технологическая часть
Автоматизация процесса испытаний асинхронных двигателей малой мощности
При серийном и массовом производстве естественно стремление максимально автоматизировать производственный процесс, который включает в себя и этап испытания электрических машин. Исследования показали, что трудоемкость контрольных операций составляет до 13% трудоемкости изготовления электродвигателей. Средние нормы времени на проведение приемо-сдаточных одной электрической машины средней мощности составляет 3… 35 ч (для различных типов машин). На проведение приемочных испытаний одной электрической машины требуется 48… 250 ч. Средние нормы времени на обработку результатов приемо-сдаточных испытаний одной машины составляют 0,6… 4 ч, а на обработку приемочных испытаний — 40… 90 ч. Естественно, что столь высокая трудоемкость проведения испытаний и обработки их результатов заставляет искать пути автоматизации испытаний и использования ЭВМ.
Автоматизация испытаний электрических машин позволяет получить объективные и достоверные результаты испытаний, ускорить проведение контрольных измерений и повысить производительность труда. ЭВМ используются не только для обработки результатов испытаний, но и при управлении процессом испытаний, статистическом контроле и анализе результатов испытаний (не только при выборочном, но и при сплошном контроле). Из всех видов электрических машин наибольший объем выпуска имеют асинхронные низковольтные двигатели. Поэтому в первую очередь был автоматизирован процесс испытаний асинхронных двигателей.
Автоматизированная установка для проведения приемо-сдаточных и периодических испытаний асинхронных двигателей малой мощности
В данном дипломном проекте для испытания асинхронного двигателя применяется автоматизированная установка с использованием ЭВМ, блок-схема которой, показана на чертеже.
На установке автоматизированные испытания электродвигателя проводятся по следующей программе: измерение сопротивления обмоток; снятие характеристики короткого замыкания, механической и рабочей характеристики холостого хода.
Испытуемый двигатель закрепляют на нагрузочной установке, предназначенной для совмещения вала двигателя с осью маховых масс, создающих динамическую нагрузку. Вал двигателя соединяется с валом датчика частоты вращения.
Снятие механических и рабочих характеристик производят в процессе разгона электродвигателя. При этом сопротивление обмоток соответствует установившейся температуре, полученной при испытании на нагревание. Эта температура достигается автоматически в режиме короткого замыкания. Для проведения опыта холостого хода электродвигатель отсоединяют от маховых масс.
Электронно-вычислительная машина в соответствии с записанной программой осуществляет управление испытательным процессом, переводит испытуемый электродвигатель в различные испытательные режимы, коммутирует измерители, принимает информацию от измерителей электрических и неэлектрических величин, осуществляет необходимые вычисления и выдает обработанную информацию на печать. Измеритель электрических величин посылает через соответствующие блоки ЭВМ мгновенные значения измеряемых величин через равные промежутки времени с большой частотой. В ЭВМ эти данные обрабатываются и выдаются на печатающее устройство или графопостроитель. Для построения кривых используются действующие значения измеренных электрических величин.
Процесс автоматизации испытаний проводится в два этапа. Цель первого этапа — повышение точности определения характеристик электродвигателей и сокращение малопроизводительного труда. На этом этапе проводят испытания электродвигателей на нагревание и определяют сопротивления обмоток при постоянном токе и в холодном состоянии, характеристики холостого хода, рабочие, короткого замыкания и механическую, а также вероятность безотказной работы.
На втором этапе операции снятия показаний приборов заменены обработкой информации на мини-ЭВМ.
Программа испытаний
Для асинхронных двигателей ГОСТ 183-74 предписывает программу приемочных испытаний, определяющую:
измерения сопротивления изоляции обмоток по отношению к корпусу машины и между обмотками и сопротивлений обмоток при постоянном токе в практически холодном состоянии;
определение коэффициента трансформации(для двигателя с фазным ротором);
испытания изоляции обмоток на электрическую прочность относительно корпуса машины и между обмотками и на электрическую прочность межвитковой изоляции обмоток статора и фазного ротора;
определение тока и потерь холостого хода;
определение тока и потерь короткого замыкания;
испытания машины при повышенной частоте вращения и на нагревание;
определение КПД, коэффициента мощности и скольжения;
испытание на кратковременную перегрузку по току;
определение максимального вращающего момента, минимального вращающего момента в процессе пуска, начального пускового вращающего момента и начального пускового тока (для двигателей с короткозамкнутым ротором);
измерения вибраций и уровня шума.
Определение коэффициента трансформации, тока и потерь холостого хода и короткого замыкания
Определение коэффициента трансформации
Коэффициент трансформации находят, используя измерения линейных напряжений на зажимах обмоток статора и на кольцах неподвижного ротора с разомкнутой обмоткой. Для низковольтных электродвигателей (с номинальным напряжением до 660 В включительно) к обмотке статора подводят номинальное линейное напряжение. Коэффициент трансформации определяют как отношение фазных напряжений статора Uф1и ротора Uф2:
kT=Uф1/Uф2.
Определение потерь холостого хода
Эти испытания производят в режиме холостого хода при установившемся тепловом состоянии частей электродвигателя. Если невозможно установить установившееся тепловое состояние подшипников непосредственным измерением их температуры, то этого достигают путем вращения электродвигателей без нагрузки при номинальной частоте вращения. После окончания обкатки добиваются постоянства потребляемой мощности.
При опыте холостого хода измеряют линейное напряжение U0л между всеми фазами, частоту сети, линейный ток I0лстатора в каждой фазе и потребляемую мощность.
Опыт холостого хода начинают с напряжения, равного 130 % от номинального. В процессе опыта обычно производят 9-11 измерений при различных значениях линейного напряжения. Для правильного определения потерь в обмотке статора при опыте холостого хода необходимо непосредственно после опыта измерить сопротивление обмотки статора.
Коэффициент мощности холостого хода вычисляется как:
cosj=P0/( <img width=«24» height=«23» src=«ref-1_733960528-218.coolpic» v:shapes="_x0000_i1051"> продолжение
--PAGE_BREAK--
еще рефераты
Еще работы по производству
Реферат по производству
Реконструкция теплообменника в цехе N2 ЗАО Каустик с целью повышения эффективности
2 Сентября 2013
Реферат по производству
Описание технологического процесса систем тепловодоснабжения
2 Сентября 2013
Реферат по производству
Схема расчёта трансформатора
2 Сентября 2013
Реферат по производству
Основы проектирования в пищевой промышленности
2 Сентября 2013