93
Chương 7
TRANG BỊ ĐIỆN QUẠT GIÓ
7-1.Khái niệm chung
Quạt là máy khí dùng để hút hoặc đẩy không khí hoặc các khí khác. Do tỷ
số nén khí trong quạt không lớn nên ta có thể coi khí thổi hoặc hút là không
bị nén, nghĩa là coi khí như chất lỏng và tính toán quạt cũng tương tự như
cho bơm.
1. Phân loại
- Theo nguyên lý làm việc có 2 loại:
• quạt ly tâm: dịch chuyển dòng không khí trong mặt phẳng vuông góc
với trục quay của quạt.
• quạt hướng trục: dịch chuyển dòng không khí song song với trục quay
của quạt.
- Theo áp suất chia ra:
• quạt áp lực thấp với p < 100mm H2O.
• quạt áp lực vừa với p = 100 – 400 mm H2O.
• quạt áp lực cao với p > 400mm H2O.
- Theo mục đích sử dụng, chia ra : quạt không khí và quạt khói.
- Theo tốc độ chạy quạt có quạt cao tốc (>1500)v/ph, tốc độ trung bình
(800 -1400)v/ph, chậm (500-700)v/ph, rất chậm (<500v/ph).
2. Đặc tính của quạt
a) Quạt ly tâm: guồng động hay bánh xe công tác 2 là bộ phận chính của
quạt. Cánh có thể cong về phía trước,thẳng hay cong về phía sau tuỳ theo áp
suất cần nhưng khi đó hiệu suất khí sẽ thay đổi. Khí ra khỏi guồng động G
sẽ vào thiết bị hướng 1 và chuyển vào ống đẩy hình trôn ốc và ra ngoài theo
ống 2
Hình 7.1 Cấu tạo quạt ly tâm
94
Nếu bỏ qua sự biến đổi khối lượng của khí (do độ nén nhỏ) thì công suất
của quạt là
33 1010 −− ==
ηη
ρ
QH
gHQ
Nk
q [kW] (7-1)
Trong đó: Q - năng suất quạt [m3/s];
H
k- chiều cao áp lực [m cột khí] ;
ρ- khối lượng riêng của khí [kg/m3];
H - áp lực [mm H2O hay N/m2 ];
g = 9,81m/s2;
η - hiệu suất chung, thường η = 0,4 ÷ 0,6.
Hiệu suất chung bao gồm:
η = ηq ηô ηtđ (7-2)
trong đó: ηq- hiệu suất quạt không kể tổn hao cơ khí
ηô- hiệu suất ổ đỡ, tùy loại mà ηô = 0,95 ÷ 0,97.
ηtđ- hiệu suất hệ truyền động. Khi nối trực tiếp với động
cơ, η ≈ 1; còn khi nối qua đai, η = 0,9 ÷ 0,95.
Công suất động cơ kéo quạt:
3
10−
==
η
kQH
kNN đc [kW] (7-3)
Hệ số dự trữ k có thể tham khảo ở bảng 7-1
k
Công suất N(kW) Quạt ly tâm Quạt hướng trục
< 0,5 1,5 1,2
0,5 ÷ 1 1,3 1,15
1,01 ÷ 2 1,2 1,1
2,00 ÷ 5 1,15 1,05
> 5 1,1 1,05
Các đặc tính của quạt có dạng như ở bơm ly tâm ở chương 6
b) Quạt hướng trục:
Quạt hướng trục có cấu tạo đơn giản hơn quạt ly tâm, gồm 2 phần chính:
- Guồng 1 gồm trục bạc đường kính tương đối lớn có gắn các cánh.
-Vỏ 2 định hướng khí vào cửa hút 3, qua giữa các cánh theo dọc trục quay
rồi ra cửa 4. Đa số guồng nối trực tiếp với trục động cơ 6.
Quạt hướng trục là loại quạt đẩy chạy nhanh (tốc độ lớn hơn 1000vg/ph)
dùng khi cần lưu lượng lớn, áp suất nhỏ như thông gió nhà, xưởng, hầm lò.
Công suất động cơ kéo xác định như (7-3). Hiệu suất quạt hướng trục lớn
hơn quạt ly tâm. Các đặc tính cũng tương tự như đặc tính của bơm ly tâm
95
Hình 7.2 Cấu tạo quạt hướng trục
7-2. Yêu cầu trang bị điện cho quạt
Các quạt công suất dưới 200kW thường dùng động cơ không đồng bộ roto
lồng sóc mở máy trực tiếp hoặc gián tiếp qua các phần tử hạn chế dòng ở
mạch stator như điện trở hoặc kháng. Đôi khi dùng động cơ roto dây quấn để
thay đổi tốc độ trong phạm vi hẹp hoặc động cơ đồng bộ hạ áp.
Với quạt trên 200kW thường dùng động cơ đồng bộ cao áp.
Thường động cơ đồng bộ kéo quạt được mở máy trực tiếp từ toàn bộ điện
áp lưới. Trường hợp do các thông số lưới hạn chế hay cần giới hạn tốc độ
của quạt mà không được mở máy trực tiếp thì phải hạn chế điện áp mở máy
qua cuộn kháng hoặc biến áp tự ngẫu đối với động cơ cao áp và qua điện trở
tác dụng ở mạch stato đối với động cơ hạ áp.
Sơ đồ mở máy bất kỳ của động cơ đồng bộ đều phải tăng tốc động cơ tới
gần tốc độ đồng bộ qua giai đoạn mở máy không đồng bộ. Cuộn ngắn mạch
ở roto động cơ đồng bộ (loại roto cực lồi) dùng cho mở máy được tính ở chế
độ ngắn hạn nên động cơ đồng bộ không được phép làm việc lâu dài ở chế
độ không đồng bộ.
Hình 7.3 Sơ đồ cấp kích từ lúc mở máy
Sự có mặt của cuộn kích từ ở
roto khi mở máy không đồng bộ
đã ảnh hưởng tới đặc tính cơ của
động cơ. Nếu lúc này cuộn kích
từ hở mạch thì do số vòng lớn,
trong nó sẽ xuất hiện điện áp cảm
ứng rất lớn có thể phá hỏng cách
điện cuộn dây. Do vậy, khi mở
máy cuộn kích từ được nối với
một điện trở dập từ r = (5-12)rkt .
96
Tới gần tốc độ đồng bộ (s = 0,5) thì K mở và roto được cấp dòng kích từ
để kéo động cơ vào tốc độ đồng bộ.
Khi mở máy không đồng bộ, cuộn kích từ khép kín mạch qua r, như cuộn
dây 1 pha, cảm ứng một sức điện động xoay chiều tần số f2=f1s và dòng điện
xoay chiều 1 pha chạy trong nó sinh ra một từ trường đập mạch. Có thể phân
từ trường đập mạch thành 2 thành phần quay thuận và ngược đối với roto.
sn
p
sf
p
f
nr1
12 6060 ±=±=±=
Đối với stator, thành phần thuận
quay với tốc độ:
nth = n2 + n1 = n1(1-s) + n1s = n1
(7-4
ngh
)
ĩa là quay đồng bộ với từ trường
thành phần ngược đối với
st
2 - n1 = n1(1-s) - n1 = n1(1-2s)
y
dạng đường 3 ở hình 7.4. Thành
p
h ở roto (cực
lồ
cuộ
nhờ máy phát nối trục với roto của
g máy phát rất nhỏ nên có thể coi cuộn
kích từ động cơ là ngắn mạch khi mở máy không đồng bộ và dòng qua cuộn
Hình 7.4 Sự phụ thuộc của momen
điện từ theo độ trượt khi mở máy
không đồng bộ động cơ đồng bộ
stator và mômen điện từ do thành
phần này tạo ra với dòng stator phụ
thuộc độ trượt s như trong động cơ
không đồng bộ 3 pha (đường 2 ở hình
7.4).
Còn
ator:
nng= n
(7-5)
Mômen điện từ của thành phần nà
có
hần này có tác dụng hãm bớt chuyển
động khi độ trượt < 0,5.
Do có cuộn ngắn mạc
i), tạo ra momen điện từ đường 1khi
mở máy không đồng bộ, nên momen
tổng có dạng đường 4 với phần lõm a.
Nếu momen cản Mc lớn hơn phần
võng thì động cơ không thể tăng tốc
tới gần tốc độ đồng bộ được. Điều này
cần lưu ý và tính chọn điện trở dập từ
để cho phần võng nằm trên đường
mômen cản Mc vì phần võng này
càng lớn khi điện trở càng bé (dòng qua
Động cơ kéo quạt cũng có thể mở máy
động cơ. Vì điện trở trong phần ứn
Hình 7-5 Sơ đồ cấp kích từ
n kích từ càng lớn)
97
k
Sơ đồ ơ đồ như
au: Cầu dao cá cấp áp cho cuộn
tator động cơ và đông cơ tăng tốc ở chế độ không đồng bộ. Mạch roto nối
q
công tắc tơ kích từ K, nối tắt
đ
ích từ sẽ lớn dẫn đến phần võng lớn. Ngoài ra trong quá trình mở máy,
dòng cảm ứng xoay chiều ở cuộn kích từ động cơ qua cả phần ứng máy kích
thích và gây ra tia lửa ở chổi than. Do vậy sơ đồ chỉ dùng cho động cơ kéo
bơm không lớn lắm. Ở sơ đồ này, khi độ trượt giảm cở 0,3-0,4 thì máy phát
kích được kích thích để cấp dòng một chiều cho cuộn kích từ động cơ nhằm
đảm bảo khi độ trượt bằng 0,05 thì động cơ được kéo vào đồng bộ.
6-3. Sơ đồ khống chế quạt
1. Sơ đồ khống chế quạt qua bảng điều khiển ΠH-7304
ĐB
CD
thường dùng cho quạt ở hầm lò. Mở máy động cơ trên s
s ch ly CL đã đóng. Đóng máy cắt dầu CD để
s
ua máy phát kích FK và điện trở dập từ R. Dòng mở máy lớn làm cho rơle
dòng 3RD tác động và tiếp điểm 3RD đóng mạch rơle 1R. Rơle 1R đóng
mạch cho rơle 2R và ngắt mạch côngtắctơ K.
Tới gần tốc độ đồng bộ, dòng stator giảm và rơle dòng 3RD thôi tác động,
do đó 1R thôi tác động. Sau một thời gian 1÷1,5s thì tiếp điểm 1R đóng ngay
mở chậm sẽ ngắt mạch rơle 2R và đóng mạch
iện trở dập từ R. Động cơ ĐB được kích từ và kéo vào đồng bộ. Sau một
thời gian 2 ÷ 3s, tiếp điểm 2R đóng ngay mở chậm ở mạch côngtắc tơ K mở
6kV
CL
2TI 1TI
2RD
1RD
3RD A
1
2R
K
Φ
1R
RΦ
CD
FK
KTFK
Φ
K
R
S
h
A
2
RΦ
1RD 2RD RD
SC
R
kt
K
1R 2R KC
KC KKC
CD
CD
Φ3R
1R
3RD 1R
2R
VD
Ap Ap
ĐB
CD
6kV
CL
2TI 1TI
2RD
1RD
3RD A
1
2R
K
Φ
1R
RΦ
CD
FKFK
KTFK
Φ
K
R
S
h
A
2
RΦ
1RD 2RD RD
SC
R
kt
K
1R 2R KC
KC KKC
CD
CD
Φ3R
1R
3RD 1R
2R
VD
Ap Ap
Hình 7-6 Sơ đồ bảng điều khiển ΠH - 7304