Установка кондиционирования воздуха в вагоне

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Система управления установкой кондиционирования воздуха

2. Система управления скоростью вращения электропривода вентиляторов

3. Система управления электропривода вентиляторов

4. Электропривод заслонок системы вентиляции

Список использованной литературы

вВЕДЕНИЕ

Всегда существовала потребность в регулировании скорости двигателей, чтобы оптимально управлять технологическим процессом. Раньше это делалось механически, например, с помощью механического вариатора. Благодаря большим преимуществам электроники возможны более универсальные приложения и общие понятия современного привода. Раньше для решения задачи регулирования скорости использовались только приводы постоянного тока. Теперь асинхронные приводы становятся все более популярными с каждым днем. Они состоят из вариатора скорости и асинхронного двигателя. Причины этого развития следующие:

* асинхронные машины нетребовательны к техобслуживанию;

* возможно эксплуатирование во взрывоопасной зоне;

· возможность управления при максимальной скорости;

* низкая стоимость асинхронных двигателей.

В промышленности наибольшее распространение получили трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, имеющие трехфазную обмотку на статоре и питающиеся от трехфазной сети.

В работе рассматривается возможность регулирования действующего значения напряжения нагрузки в цепи переменного тока с помощью тиристорного регулятора, состоящего из двух встречно-параллельных тиристоров, включенных последовательно с нагрузкой. В этом случае пара тиристоров регулирует напряжение, подведенное к фазе статора.

Такое использование тиристорных ключей как последовательно включенных нелинейных сопротивлений характеризуется тем достоинством, что в самом регуляторе выделяется значительно меньшая мощность, чем в нагрузке. Для регулирования скорости асинхронного двигателя рекомендуется использовать способы изменения частоты питающего напряжения. Такой способ обеспечивает плавное регулирование скорости в широком диапазоне, а механические характеристики - высокой жесткостью.

1. Система управления установкой кондиционирования воздуха»

Кондиционирование - это искусственная обработка воздуха с изменением температуры и влажности воздуха до определенного значения.

Все пассажирские вагоны оснащены системами кондиционирования.

Наружный воздух перед попаданием в вагон очищается от пыли и подогревается или охлаждается в зависимости от времени года. Назначение системы кондиционирования воздуха пассажирского вагона состоит в поддержании параметров воздуха в вагоне на определенном комфортном уровне, регламентированном Государственными стандартами.

Наиболее широкое распространение получили одноканальные системы кондиционирования с рециркуляцией воздуха. Схема кондиционирования воздуха вагонов постройки ГДР представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Схема кондиционирования воздуха вагонов постройки ГДР

Воздух нагнетается в вагон с помощью центробежных вентиляторов, приводимых во вращение электродвигателем. В приводах вентиляторов с двигателями постоянного тока для обеспечения плавного пуска и регулирования частоты вращения применяются схемы с пускорегулирующими реостатами и добавочными резисторами, сопротивления которых изменяются вручную или автоматически. Вентиляционные агрегаты, устанавливаемые на вагонах отечественных (а) и построенных в ГДР (б) показаны на Рис. 2.

Рис. 2. Вентиляционные агрегаты, устанавливаемые на вагонах отечественных (а) и построенных в ГДР (б): 1-вентиляторы; 2-кожух; 3-муфта; 4-электродвигатель; 5-рама

2. Система управления скоростью вращения электропривода вентиляторов

Режим работы привода вентиляторов зависит от климатических условий в вагоне. На пассажирских вагонах, эксплуатируемых в СССР, предусмотрена возможность сезонного изменения режима работы системы вентиляции, для чего в схемах электропривода вентиляторов большинства вагонов предусмотрено две или три ступени регулирования скорости. На некоторых вагонах применена САР скорости вращения вентилятора в зависимости от температуры в вагоне, поскольку с изменением скорости вращения меняются и основные параметры вентиляционного агрегата: производительность, напор и потребляемая мощность

Электроприводные устройства просты и надежны в эксплуатации в частности в механизмах, требующих больших пусковых моментов при широком диапазоне изменения частоты вращения, которая достигается за счет применения различных преобразователей.

3. Система управления электропривода вентиляторов

Режим работы привода вентиляторов зависит от климатических условий в вагоне. На пассажирских вагонах, эксплуатируемых в СССР, предусмотрена возможность сезонного изменения режима работы системы вентиляции, для чего в схемах электропривода вентиляторов большинства вагонов предусмотрено две или три ступени регулирования скорости. На некоторых вагонах применена САР скорости вращения вентилятора в зависимости от температуры в вагоне, поскольку с изменением скорости вращения меняются и основные параметры вентиляционного агрегата: производительность, напор и потребляемая мощность.

В приводах вентиляторов с двигателями постоянного тока для обеспечения плавного пуска и регулирования скорости вращения применяются схемы с пускорегулировочными реостатами и добавочными сопротивлениями, величина которых изменяется вручную или автоматически.

При пуске скорость регулируют первым способом, а по окончании пуска -- вторым. Первый способ неэкономичен, так как связан со значительными потерями электроэнергии в добавочном сопротивлении г_д. Поэтому его для регулирования режимов работы вентиляторов и других механизированных устройств не применяют (сопротивление г_д рассчитывается только для кратковременного включения при пуске). Третий-способ требует сравнительно сложного оборудования (применения отдельного генератора или управляемого выпрямителя) и в электроприводах пассажирских вагонов не применяется.

Чтобы изменить магнитный поток Ф электродвигателя, в цепь его обмотки возбуждения включают регулировочный реостат и, изменяя величину его сопротивления, регулируют ток возбуждения I _в, а следовательно, магнитный поток Ф и скорость вращения п. Уменьшение тока возбуждения приводит к возрастанию скорости. Однако уменьшать его можно лишь до определенного предела: при значительном; уменьшении I _в работа двигателя становится неустойчивой, а в машинах большой мощности сильно ухудшается коммутация. На цельнометаллических вагонах, первых выпусков для пуска и регулирования скорости вращения вентиляционных агрегатов применены комбинированные пускорегулирующие реостаты типа РПС-2423, управляемые одной рукояткой Р (рис. 3,а). При установке рукоятки на холостой контакт О цепь электродвигателя ДВ разомкнута (реостат ;служит одновременно выключателем). При пуске на первых позициях реостата из цепи якоря выводятся отдельные ступени добавочного сопротивления г_д, и скорость вращения двигателя изменяется от 300 до 900 об. мин. Затем сопротивление оказывается полностью выведенным и скорость устанавливается равной 900 об. мин (режим длительной работы). Дальнейший поворот рукоятки обеспечивает включение последовательно с обмоткой возбуждения и>₅ добавочного сопротивления г_д2, и скорость двигателя возрастает с 900 до 1 200 об. мин.

На многих вагонах для управления двигателями вентиляторов применяются пакетные выключатели 77 и П₂ (рис. 3, б). Они имеют четыре рабочих положения: 1 -- двигатель выключен; ІІ -- двигатель включен через пусковое сопротивление г_д2; ІІІ -- сопротивление г_Дз выключено; IV-- в цепь обмотки возбуждения введены сопротивления гщ. и г_Д2. Таким образом, с помощью пакетного выключателя можно получить три разные скорости вращения якоря двигателя ДВ Вентиляторы малой мощности включаются без пусковых сопротивлений пакетными выключателями или выключателями, встроенными в корпус вентилятора. В некоторых вагонах включение вентиляционных агрегатов осуществляется автоматически в зависимости от температуры в вагоне. На рис. 146, в изображена упрощенная схема управления электродвигателем вентилятора (венгерские вагоны). В ней предусмотрено два режима работы: ручной пуск и регулирование и автоматическое регулирование посредством термостата. Ручной режим осуществляется пакетным переключателем П_и имеющим четыре положения. При положении І (нулевое) переключателя двигатель вентилятора ДВ отключен от сети; при ІІ -- якорь двигателя подключается к сети через две ступени r1 и г₂ добавочного сопротивления; при ІІІ -- питание подается в цепь двигателя в обход сопротивления r1 и при IV -- непосредственно на якорь двигателя. Каждое из этих положений соответствует определенной скорости вращения двигателя (750, 1 000, 1 500 об/мин), т.е. определенной производительности вентилятора.

При автоматическом регулировании работы вентилятора производительность его устанавливается переключателем Я₂, а включение и отключение двигателя ДВ осуществляются автоматически с помощью термостата Т. Термостат имеет два датчика и переключатель П₃, посредством которого задается температурная установка включения двигателя. В летний период термостат включает вентиляцию при возрастании температуры в вагоне свыше 22°С, а в зимний период -- свыше 18°С. По достижении указанной температуры термостат замыкает цепь питания промежуточного реле ПР_Ь контакты которого подают питание на катушку линейного контактора КЛ, который подключает якорь двигателя к сети. Процесс пуска двигателя ДВ при срабатывании термостата Т автоматизирован и осуществляется путем последовательного выключения отдельных ступеней r1 и г₂ добавочного сопротивления. Для этой цели в схеме предусмотрено промежуточное реле ПР, подключенное параллельно добавочным сопротивлениям r1 и r₂, и два контактора К1и К2 которые включаются при различных значениях напряжения, подаваемого на цепи их катушек. Катушки подключены параллельно якорю двигателя через добавочные сопротивления г₃ и г₄ различной величины.

В момент пуска ток в цепи двигателя резко возрастает и на сопротивлениях г1,

Рис. 3

управление напряжение ток электропривод вентилятор

Схемы пуска и регулирования скорости электродвигателей вентиляционных агрегатов посредством пускорегулирующего реостата (а), пакетного переключателя (б) и при автоматическом регулировании производительности (в) и г₂ возникает большое падение напряжения U1, воздействующее на реле ПР₂. При срабатывании ПР₂ его контакты замыкают накоротко добавочные сопротивления г₃ и г₄ в цепи катушек контакторов К1 и К₂, но они остаются в отключенном состоянии, так как напряжение U₂ на зажимах двигателя недостаточно для их срабатывания. При разгоне двигателя ток в его цепи уменьшается, что приводит к уменьшению падения напряжения U1 одновременно возрастает э.д.с, индуктируемая в якоре двигателя, а следовательно, и напряжение U₂. При некотором значении U₂ реле ПР₂ возвращается в отключенное состояние и его контакты в цепях катушек контакторов К1 и К₂ размыкаются, т.е. в эти цепи вводятся сопротивления г₃ и г₄. При дальнейшем возрастании скорости вращения напряжение U₂ на якоре двигателя достигает величины, при которой включается контактор К1 а при еще большей скорости и контактор К₂. Оба контактора последовательно замыкают добавочные сопротивления r1 и г₂. в цепи якоря двигателя. Таким образом, в данной схеме используется сочетание двух методов автоматического пуска электродвигателя: пуска с контролем по току, когда отдельные ступени пускового сопротивления выводятся по мере достижения пусковым током некоторого минимального значения, и пуска с контролем по скорости (или по э. д. с), когда эти ступени выводятся по мере роста скорости вращения.

Значения скорости, т.е. напряжения U2, при котором включаются контакторы К1 и К2, можно регулировать с помощью сопротивлений r1 и r2. Переключатель П2 имеет те же четыре положения, что и переключатель П2. Ножи его включены последовательно с контактами контакторов К1 и К2 . Поэтому при установке переключателя П2 в режим, соответствующий скорости 1 000 об. мин, добавочное сопротивление r2 остается включенным в цепь якоря двигателя ДВ, несмотря на замыкание контактов контактора К1.

Точно так же при установке его в режим, соответствующий скорости 750 об/мин, в цепи якоря двигателя остаются сопротивления г1 и г2, несмотря на замыкание контактов контактора К2 Защита от перегрузки электродвигателя ДВ осуществляется тепловым реле ТР, контакты которого включены в цепь катушки линейного контактора КЛ.

В вагонах с централизованной системой энергоснабжения, а также в некоторых почтовых для привода вентиляторов используют трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Скорость вращения таких двигателей можно регулировать путем изменения числа полюсов. Промышленностью выпускаются многоскоростные асинхронные двигатели, но увеличение числа ступеней регулирования связано с усложнением и повышением веса двигателей, поэтому для вагонных вентиляторов выбирают обычно двухскоростные двигатели. В них осуществляется изменение числа полюсов переключением катушек обмотки статора с последовательного соединения на параллельное. На рис. 3, а изображена схема соединения двух катушек одной фазы А - X обмоток статора. При последовательном включении катушек ток / по ним проходит так, что в статоре образуются четыре полюса (2р = 4); параллельное соединение катушек образует два полюса (2р = 2). При изменении числа полюсов 2р, как видно из формулы , изменяется скорость вращения n1 магнитного поля двигателя, а следовательно, и скорость вращения n2 его ротора. 2P = 4

а

б

Рис. 4. Схемы переключения обмотки статора в двухскоростном асинхронном двигателе (а) и подключения его к сети (б)

На рис. 4, б изображена схема управления двигателя вентиляционного агрегата, установленного в вагонах с централизованным энергоснабжением. Двигатель может подключаться к сети двумя контакторами К₁ и К₂, один из которых включен в цепь обмотки статора, соответствующей низкой скорости вращения ротора, а другой в цепь обмотки статора, соответствующей высокой скорости. Возможность одновременного включения обоих контакторов исключается электрическими блокировками в схеме управления или механической блокировкой самих контакторов. Защита двухскоростных двигателей обычно осуществляется автоматическими выключателями АВ в общей цепи и дополнительными тепловыми реле ТР в цепи контактора низкой скорости; эти реле необходимы, таккак номинальный ток обмоток низкой скорости, как правило, ниже, чем у обмоток высокой скорости. О включении контакторов сигнализируют лампы Л1 и Л ₂.

4. Электропривод заслонок системы вентиляции

В системе вентиляции некоторых вагонов применяют различные заслонки с электроприводом, которые регулируют количество воздуха, прогоняемого через электрокалорифер и испаритель холодильного агрегата или же количество воздуха, забираемого из внутренних помещений вагона. На рис. 5, а показана такая заслонка, установленная на вагонах с кондиционированием воздуха, построенных в Венгрии, а на рис. 5, б -- электрическая схема управления электроприводом. Заслонка приводится в движение двигателем ДЗ с последовательным возбуждением, который имеет две обмотки возбуждения WB1 и W_В2. При включении одной из них двигатель вращается в одном направлении, при включении второй -- в противоположном. Отключение двигателя в момент, когда заслонки доходят до одного из крайних положений «открыто» или «закрыто», производят концевые выключатели КВО и КВЗ. В цепь питания двигателя ДЗ включены: режимный переключатель П (подключает двигатель к сети только при работе установки для кондиционирования воздуха), промежуточное реле ПР1 (отключает двигатель при неработающем вентиляторе) и реле минимального напряжения РМН (не позволяет подключить двигатель к сети при разряженной аккумуляторной батарее). Включение и отключение двигателя осуществляется автоматически посредством двух термодатчиков T1 и Т₂, при этом термодатчик Т1 задает зимний режим работы, а термодатчик Т2- летний.

В зимнем режиме с уменьшением температуры ниже 20° С термодатчик T1 подает питание катушке промежуточного реле ПР₂, замыкающие контакты которого включены в цепь обмотки возбуждения W_2В. При этом двигатель вращается в направлении закрытия заслонки.

В результате к холодному наружному воздуху, поступающему в вагон, добавляется большее количество нагретого внутреннего воздуха, благодаря чему облегчаются условия работы электрокалорифера. При возрастании температуры свыше 20° С термодатчик T1 замыкает накоротко катушку реле ПР2, вследствие чего включаются его размыкающие контакты в цепи обмотки возбуждения wB1 и двигатель начинает вращаться в обратную сторону, открывая заслонку и увеличивая количество холодного воздуха, поступающего в вагон. температуры в вагоне свыше 21,7° С датчик замыкает накоротко катушку промежуточного реле.

Схема регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока см. рисунок 5.

Рис. 5. Схема регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока

Для регулирования скорости асинхронного двигателя рекомендуется использовать способы изменения частоты питающего напряжения.

Принцип частотного метода регулирования скорости асинхронного двигателя заключается в том, что, изменяя частоту питающего напряжения, можно в соответствии с выражением при неизменном числе пар полюсов "р" изменять угловую скорость , магнитного поля ротора как частота вращения магнитного поля статора, то регулирование частоты вращения асинхронного двигателя можно производить изменением частоты питающего напряжения. Такой способ обеспечивает плавное регулирование скорости в широком диапазоне, а механические характеристики обладают высокой жесткостью.

Список использованных источников

1. Болотин З.М. и др. Электрическое и комбинированное отопление пассажирских вагонов: Эксплуатация, техническое обслуживание, ремонт. З.М. Болотин, О.П. Иванов, Ю.М. Калымулин. - М.: Транспорт, 1989. - 237 с.

2. Электрооборудование вагонов: Учебник для вузов ж.-д. Транспорта. А.Е. Зорохович, А.А. Реморов, Ю.Н. Кадуба, Я.И. Гаврилов; Под ред. А.Е. Зороховича. - М.: Транспорт, 1982. - 367 с.

3. Калымулин Ю.М., Просин И.А., Болотин З.М. Электрическое отопление пассажирских вагонов. - М.: Транспорт, 1977. - 207 с.

Егоров В.П. Устройство и эксплуатация пассажирских вагонов: Учебное пособие. - М.: УМК МПС России, 1999. - 336 с.

4. Егоров В.П. Эксплуатация электрооборудования пассажирских вагонов. - М.: Транспорт, 1980. - 296 с.

5. Егоров В.П. Устройство и эксплуатация пассажирских вагонов: Учебное пособие. - М.: УМК МПС России, 1999. - 336 с.

6. Егоров В.П. Эксплуатация электрооборудования пассажирских вагонов. - М.: Транспорт, 1980. - 296 с.

Размещено на Allbest.ru