Вентиляційні установки

Содержание

1. Електропривід вентиляційних установок

Класифікація вентиляторів

Розрахунок вентиляційних установок

Регулювання параметрів вентилятора

Вибір вентилятора та електропривода до нього

2. Комплекти обладнання для автоматичного керування вентиляційними установками

Особливості автоматизованого електропривода вентиляційних установок в інших технологічних процесах

1. Електропривід вентиляційних установок

Вентиляція - це регулювання повітрообміну в приміщенні з метою створення нормованих параметрів мікроклімату (температури, вологості, газового складу повітря, запиленості та швидкості руху повітря).

У виробничих приміщеннях сільськогосподарських підприємств, як правило, нормовані значення температури та вологості, а в тваринницьких приміщеннях - ще і швидкість руху повітря. Вентиляція приміщень здійснюється припливними і витяжними вентиляційними системами.

Вентиляційні установки бувають з природною тягою, механічним спонукачем тяги та комбіновані. Застосовуються припливні і витяжні механічні системи вентиляції. Припливні системи з механічним спонуканням тяги у деяких випадках мають підігрів повітря за рахунок водяних, парових та електричних калориферів або використовують припливно-витяжні установки серії ПВУ.

Швидкість руху повітря V, м/с, у витяжних каналах вентиляційної системи з природною тягою визначається залежністю

де Н - висота витяжних каналів, м;

Qвн - температура повітря в приміщенні,°С;

Qзов - температура зовнішнього повітря,°С; 273

2,2 - коефіцієнт об'ємного розширення повітря.

Швидкість руху повітря припливної системи вентиляції з природною тягою залежить від швидкості напору вітру.

Як видно з (1), при рівності температур повітря в приміщенні і зовнішнього витяжна система з природною тягою не діє. Це може мати місце в теплий період року, коли вентиляція тваринницьких та птахівницьких приміщень найбільш необхідна. Тому ці приміщення, як правило, обладнують вентиляційними системами з механічним спонукачем тяги.

Класифікація вентиляторів

Вентилятором називають гідравлічну машину, призначену для перемішування чи переміщення під певним тиском повітря або його сумішей з дрібними частинками за допомогою робочого органа вентилятора у вигляді лопаток. Вентилятори поділяють на радіальні (відцентрові) та осьові.

Основними елементами аеродинамічної схеми радіальних вентиляторів є: вхідний патрубок, робоче колесо і спіральний корпус (рис.1).

Через вхідний патрубок, який має різну конфігурацію (рис.2), підводиться повітря до робочого колеса.

Робоче колесо здійснює передачу енергії від електродвигуна повітрю, яке переміщується. Робоче колесо, як правило, має передній і задній диски, між якими закріплені лопатки. Основним розміром робочого колеса є діаметр, заміряний по кінцях лопаток.

Допускаються модифікації вентиляторів з діаметрами, що відрізняються від стандартних на величину ± 10 % (через 5 %) за рахунок переміщення лопаток до осі обертання або зменшення їх розмірів.

При цьому решта розмірів проточної частини вентилятора залишається незмінними. Це дає можливість одним і тим самим номером вентилятора забезпечити різні подачу і тиск. Так, для радіального вентилятора ВЦ4-75 № 4 при Д/Дном = 1 номінальна подача при частоті обертання 1410 об/хв дорівнює 2,9 тис. м3/год, а тиск - 409 Па. При співвідношенні діаметрів 0,9 та 1,1 згадані параметри відповідно мають значення: 2,34 тис. м3/год і 309 Па та 2,93 тис. м3/год та 630 Па.

Номеру вентилятора відповідає номінальний діаметр робочого колеса, виражений у дециметрах. Державним стандартом рекомендуються такі номери вентиляторів: 1; 1,25; 1,6; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50.

Рис.1. Аеродинамічна схема раді - Рис.2. Конфігурації вхідних ального вентилятора: патрубків:

1 - робоче колесо; 2 - вхідний патрубок; a - циліндричний; б - конічний;

3 - спіральний корпус в – тороїдальний

Рис.3. Варіанти встановлення корпусів радіальних вентиляторів

Спіральний корпус радіального вентилятора призначений для відведення потоку повітря в певному напрямку, а також для часткового перетворення динамічного тиску повітряного потоку в статичний. Радіальні вентилятори можуть бути правого і лівого обертання. Якщо робоче колесо обертається правильно, за годинниковою стрілкою, вентилятор називають правим, а проти годинникової стрілки - лівим. Правильним обертанням робочого колеса є напрямок за ходом розвороту спірального корпуса. Якщо вентилятор обертається неправильно, то його подача різко зменшується, а напрямок потоку повітря залишається незмінним. Отже, радіальні вентилятори - нереверсивні.

Рис.4. Способи з'єднання радіальних вентиляторів з електродвигунами: а - безпосередньо; б, в, д - через проміжний вал; г, є, є - через пасову передачу

Рис.5. Форми лопаток радіальних вентиляторів:

а - лопатки, загнуті назад, б - лопатки, що закінчуються радіально

в - лопатки, загнуті вперед

Вентилятори номерів від 2 до 6,3 включно виготовляються з поворотними корпусами, що дозволяє встановлювати їх в положення, зображені на рис.3, а номерів більше 6,3 - з поворотними і неповоротними корпусами.

вентиляційна установка електропривод вентилятор

Способи з'єднання радіальних (відцентрових) вентиляторів з електродвигунами наведені на рис.4. Безпосереднє насаджування робочого колеса на вал двигуна допускається лише для малих вентиляторів (до номера 6,3 включно).

Залежно від форми лопаток (рис.5) радіальні вентилятори бувають з лопатками: загнутими назад (Р2 < 90 град), що закінчуються радіально (Р2 =90 град) та загнутими вперед (р2 > 90 град).

Вентилятори з лопатками, загнутими назад, мають криву тиску, що швидко падає при збільшенні подачі.

Тому при зміні гідравлічного опору повітропроводів подача вентилятора змінюється в незначних межах. Споживана потужність цих вентиляторів при зміні подачі в робочій зоні змінюється також незначно. Вентилятори з лопатками, загнутими назад, мають порівняно менший динамічний напір і, як наслідок, менший шум.

Вони найбільш економічні. Коефіцієнт корисної дії вентиляторів з лопатками, загнутими назад, становить 0,77 - 0,85, їх використовують у системах припливної вентиляції тваринницьких приміщень. Вентилятори з лопатками, загнутими вперед, мають нестійку характеристику тиску, потужність зростає при збільшенні подачі, що може призвести до перевантаження двигуна (рис.6).

Вентилятори з лопатками, що закінчуються радіально, мають характеристики, проміжні між вентиляторами з лопатками, загнутими назад і вперед.

Рис.6. Залежність споживаної потужності вентиляторів від подачі: 1 - радіальний з лопатками, загнутими вперед; 2 - радіальний з лопатками, загнутими назад; 3 – осьовий

Рис.7. Радіальний пиловий вентилятор

Радіальні вентилятори призначені для переміщення повітря з механічними домішками (тирса, стружка, полова тощо), вони мають робоче колесо з шістьома довгими, загнутими вперед лопатками (рис.7). Така конструкція робочого колеса практично виключає засмічення вентилятора механічними домішками. Вентилятори мають характеристику тиску, що падає, і криву потужності, що зростає. Розвивають тиск до 2000 - 2500 Па, тобто середній тиск (низький тиск - до 981 ПА, високий - до 11 772 Па). їх використовують також для переміщення чистого повітря.

Осьовий вентилятор складається з циліндричного корпуса, в якому розміщене лопаточне робоче колесо пропелерного типу (рис.8). Характерною особливістю осьових вентиляторів є реверсування повітряного потоку при зміні напрямку обертання привідного двигуна. Реверсивні вентилятори мають симетричний профіль лопаток. Це забезпечує однакові енергетичні показники вентиляційної установки при різних напрямках обертання. Осьові вентилятори створюють невеликий статичний тиск (ЗО - 300 Па). Вони широко використовуються у витяжних вентиляційних системах тваринницьких і птахівницьких приміщень. При збільшенні подачі за рахунок зміни гідравлічних опорів споживана потужність осьовим вентилятором зменшується (див. рис.6, крива 3). Для деяких осьових вентиляторів зміна подачі не призводить до зміни споживаної двигуном потужності.

Рис.8. Осьовий вентилятор (а) та конструкція осьового зварноголопаточного (б) і штампованого колеса (є)

Радіальні та осьові вентилятори оцінюються аеродинамічними характеристиками. Це сукупність кривих, які визначають залежність повного і статичного тиску, що створюються вентилятором, споживаної ним потужності та повного і статичного коефіцієнтів корисної дії від продуктивності (рис.9). Ці характеристики наводяться в довідковій літературі для кожного номера вентилятора.

Рис.9 Аеродинамічні характеристики вентиляторів

а - радіального з лопатками, загнутими назад; б - осьового

Режим роботи вентилятора, що відповідає максимальному значенню повного коефіцієнта корисної дії, називають номінальним. Вірогідність роботи вентилятора в номінальному режимі досить мала. Частіше вентилятор працює з дещо більшою або меншою продуктивністю відносно номінального значення. Робочою ділянкою для характеристики вентилятора, що працює з приєднаним повітропроводом, вважають ту частину, на якій повний коефіцієнт корисної дії становить не менш як 0,9 максимального значення ККД (на рис.9 ця ділянка виділена хвилястими лініями).

Для порівняння вентиляторів різних типів користуються параметром швидкохідності", який визначається із залежності:

де п - частота обертання лопаточного колеса, об/хв; ф - продуктивність вентилятора, м3/с; Н - повний тиск вентилятора, Па.

У радіальних вентиляторів критерій швидкохідності більший при порівняно невеликому діаметрі входу і великій кількості лопаток, а в осьових вентиляторів - при меншому діаметрі втулки і меншому числі лопаток (рис.10).

Радіальні вентилятори з лопатками, загнутими назад, мають критерій швидкохідності в межах 50 - 80, а осьові - 120 - 400.

Радіальні та осьові вентилятори характеризуються також коефіцієнтом повного тиску ці, який визначають за виразом

де Н - повний тиск вентилятора при номінальному режимі, Па; р - густина повітря, кг/м3; и - колова швидкість робочого колеса, м/с.

Рис.10. Конструкції вентиляторів різної швидкохідності: а - малої; б - великої

Швидкохідність пу і заокруглене п'ятикратне значення коефіцієнта повного тиску V) / вказуються в позначенні типу вентиляторів. Так, для радіального вентилятора з номером 6,3, коефіцієнтом повного тиску 0,86 і швидкохідністю 75 його тип записується так: В-Ц4-75-6.3 Для осьового вентилятора з коефіцієнтом повного тиску 0,12, швидкохідністю 300 і номером 6,3 тип позначається В-06-300-6,3.

Розрахунок вентиляційних установок

У виробничих приміщеннях, де утримуються тварини або птиця, у повітрі містяться надлишкові вуглекислий газ, волога, тепло. В овочесховищах виділяється також надлишкова волога і тепло внаслідок біологічних процесів.

Кількість шкідливих домішок у повітрі приміщення є вихідною величиною при визначенні подачі свіжого повітря вентиляційною системою. Залежно від виду шкідливих домішок розрізняють повітрообмін по видаленню надлишкових вуглекислого газу, вологи, тепла.

Обмін повітря по видаленню надлишкового вуглекислого газу Ьв г, м3/год, визначається залежністю

де 1,2 - коефіцієнт, який враховує виділення вуглекислого газу мікроорганізмами, підстилкою тощо; Ат - кількість вуглекислого газу, що виділяється однією твариною, м3/год; пт - кількість тварин у приміщенні, голів; кв - допустима концентрація вуглекислого газу в повітрі тваринницького приміщення за об'ємом у відносних одиницях, кв = 0,002 - 0,0025; Аа - концентрація вуглекислого газу в припливному атмосферному повітрі, ка = 0,0003. Обмін повітря по видаленню надлишкової вологи Ьв, м3/год, визначають за виразом:

де 1,1 - коефіцієнт, що враховує випаровування вологи з підлоги; Т^т - кількість водяної пари, що виділяється однією твариною або птицею, г/год; п - кількість тварин або птиці в приміщенні, голів; Т^д п - допустимий вміст водяної пари в приміщенні, де утримуються тварини або птиця, г/м; УГ3 - вміст водяної пари в атмосферному повітрі, г/м. Параметри 1УД п та 1У3 визначають залежностями:

Ввміст водяної пари при повному її насиченні відповідно при оптимальній температурі в приміщенні та при розрахунковій температурі зовнішнього повітря, г/м; фп, ф3 - відповідно відносна вологість повітря в приміщенні та зовнішнього повітря, % (наводиться в довідковій літературі).

Для визначення повітрообміну в приміщенні по видален-ню надлишкової теплоти, Ьт, м /год, користуються залежністю

де (? т - кількість вільного тепла, що виділяється однією твариною чи птицею, кДж/год; п - кількість тварин чи птиці в приміщенні, голів; фог - втрати теплоти через зовнішні огорожі (стіни, вікна, стелю тощо), кДж/год; а - температурний коефіцієнт розширення повітря, 1/С, а = 1/273°С *; Су - питома об'ємна теплоємність повітря при температурі 0°С і барометричному тиску 760 мм рт. ст., кДж/м3; Су =1,283; 6П,93 - відповідно температура повітря в приміщенні і зовнішнього,°С. Втрати теплоти <Ј наближено можна визначити за залежністю

де V - об'єм приміщення за зовнішніми розмірами, м3; ^^ -

теплова характеристика приміщення, кДж/м°С год.

Для утеплених тваринницьких приміщень д0 = 2,1 - 2,9, для неутеплених о = 2,9 - 5,1 кДж/м·С·год.

Після розрахунків обміну повітря по видаленню надлишкових вуглекислого газу, вологи та теплоти визначають годинну кратність обміну повітря К за найбільшим значенням обміну повітря за виразом. Якщо кратність обміну повітря не більше 3, то приймають вентиляційну систему з природною тягою, а якщо більше 3 - з механічним спонукачем. Для кожного виду тварин і птиці нормами технологічного проектування передбачено мінімальну кількість свіжого повітря на одну тварину або на 1 кг живої маси птиці, за якою визначають мінімально допустиму кратність обміну повітря за годину:

Вираз (10) не повинен бути меншим за вираз (11).

Якщо припливна вентиляція здійснюється через один повітропровід круглого перерізу, то його діаметр І), м, визначають за формулою

де V - швидкість руху повітря в повітропроводі, м/с, V = = 5-10 м/с.

При виборі вентилятора, крім його подачі, необхідно знати повний напір Н, який визначають за виразом

У більшості випадків радіальні вентилятори працюють з приєднаним повітропроводом, в якому мають місце гідравлічні втрати тиску за рахунок тертя, та місцеві втрати тиску, зумовлені зміною конфігурації повітропроводу.

Втрати тиску на тертя АНТ визначають за залежністю:

де X. - коефіцієнт втрат на тертя; І - довжина прямої ділянки повітропроводу, м;

2) г - гідравлічний діаметр повітропроводу, м; р - густина повітря, кг/м3; V - швидкість руху повітря, м/с.

Коефіцієнт втрат на тертя А. залежить від числа Рейнольд-са Не та відносної шорсткості А повітропроводу. Число Рей-нольдса визначають за формулою

де V - кінематична в'язкість повітря. При температурі повітря + 20 С кінематична в'язкість повітря дорівнює 1,5 10 м /с.

Відносна шорсткість - це відношення її абсолютного значення до гідравлічного діаметра.

Абсолютна шорсткість повітропроводу з нової прооліфеної сталі становить ОДО - 0,15 мм, оцинкованих стальних труб - 0,10 - 0,15, оцинкованої листової сталі - 0,15 - 0,18, азбоцементних труб - 0,05 - 0,1, з труб, що виготовлені з дерев"яних струганих дощок - 0,15 - 0,3 мм.

Знаючи абсолютну шорсткість, гідравлічний діаметр повітропроводу і число Не, знаходять коефіцієнт втрат на тертя:

Гідравлічний діаметр повітропроводу Ј) г визначають так: Ог = 4. Р/П, де Р і П - відповідно площа, м, і периметр, м, поперечного перерізу повітропроводу. Для повітропроводів круглого поперечного перерізу гідравлічний діаметр дорівнює діаметру повітропроводу.

При малих значеннях Ее (ламінарний потік) вплив відносної шорсткості стає незначним. При цьому вираз (15) записують так:

При великих значеннях Ее (турбулентний потік) значення виразу 100/і? е дуже мале і ним нехтують. При цьому коефіцієнт втрат визначають за залежністю

Вираз (17) використовують при наближених розрахунках шорстких повітропроводів.

При температурі 20 С, барометричному тиску 760 мм рт. ст. і відносній вологості 50 % густина повітря р = 1,2 кг/м3.

Втрати тиску, зумовлені зміною конфігурації повітропроводу, визначають за формулою

Розрахунковий тиск вентиляційної установки визначають за виразом (13).

За розрахунковою максимальною подачею і розрахунковим тиском вибирають вентилятор, використовуючи аеродинамічні характеристики вентиляторів певної швидкохідності. При цьому розрахункові значення подачі і повного тиску повинні знаходитись у робочій зоні аеродинамічної характеристики вентилятора.

Для одержання робочої точки на характеристиці Н - Q необхідно розрахувати характеристику повітропроводу за виразом

де Н - сумарні втрати тиску в повітропроводі, Па;

К - параметр, що характеризує гідравлічний опір повітропроводу;

п - показник степеня.

Для ламінарного потоку п = 1, для турбулентного - п = 1,7'5 - 2.

Параметр К визначають за формулою:

де / - довжина повітропроводу одного діаметра, м;

X - коефіцієнт втрат на тертя;

І) г - гідравлічний діаметр повітропроводу, м;

Ј, - сума коефіцієнтів місцевих опорів; р - густина повітря, кг/м3.

Робочий режим вентилятора для даного повітропроводу визначається рівністю створюваного повного тиску Н повному гідравлічному опору (рис.11, точка А). Якщо точка А виходить за робочу зону або вентилятор не забезпечує необхідну подачу, потрібно зменшити гідравлічний опір повітропроводу. Для зменшення опору на кінці повітропроводу встановлюють дифузор, який зменшує швидкість витікання повітря і тим самим зменшуються гідравлічні втрати (рис.11, точка В). Зміна кутової швидкості вентилятора не призводить до зміни характеристики повітропроводу. При цьому зміняться лише подача і тиск вентилятора.

Рис.11. Режим роботи вентилятора: 1 - без дифузора; 2 - з дифузором

Регулювання параметрів вентилятора

У виробничих умовах іноді виникає необхідність за допомогою певних пристроїв без зупинки вентиляційної установки змінювати подачу вентилятора. При цьому зміняться тиск, що розвиває вентилятор, споживана привідним двигуном потужність та коефіцієнт корисної дії.

Досить поширеним способом регулювання параметрів вентиляційної установки є дроселювання, тобто встановлення перед вентилятором або за ним заслінки, що частково перекриває повітропровід. При цьому збільшується коефіцієнт місцевих втрат і, як наслідок, характеристика повітропроводу стає більш стрімкою (рис.12). Як видно з рисунка, регулювання вентиляційної установки за допомогою заслінки є неекономічним, тому що викликає зниження коефіцієнта корисної дії. При дроселюванні вентиляційних установок з радіальними вентиляторами потужність, споживана двигуном, зменшується. Отже, привідні двигуни радіальних вентиляторів запускають при закритій заслінці на повітропроводі (якщо вона є).

Осьові вентилятори при дроселюванні споживають більшу потужність, тому що характеристика Р = / (ф) у них є нисхідною залежністю (див. рис.9). Тому пуск установок з осьовими вентиляторами здійснюють при максимальній подачі.

Як уже відзначалось, встановлення дифузора призводить до зменшення опору повітропроводу і збільшення продуктивності вентилятора відносно розрахункового режиму (див. рис.11, точка В). При цьому збільшується розрахункова потужність для радіальних вентиляторів.

Регулювати тиск чи подачу вентиляторної установки можна вмиканням на один повітропровід двох вентиляторів меншої потужності. Вентилятори можна з'єднувати паралельно і послідовно. Для забезпечення стійкої паралельної роботи двох вентиляторів на робочій ділянці аеродинамічної характеристики повинна бути така ділянка, на якій при збільшенні продуктивності створюваний вентилятором тиск зменшується. Така вентиляційна установка більш надійна з точки зору резервування. При послідовному з'єднанні вентиляторів один із них може регулюватись дроселюванням аж до повного перекривання. Енергетичні показники установки будуть вищі, ніж при дроселюванні одного ізольованого вентилятора. Сумарні характеристики вентиляторів при їх послідовному та паралельному з'єднанні наведені на рис.13.

В умовах сільськогосподарського виробництва найчастіше регулювання параметрів вентилятора здійснюють зміною частоти обертання. Для цього використовують дво- і тришвидкісні двигуни (припливні системи вентиляції) та регулювання частоти обертання спеціальних двигунів зміною напруги на статорі. При використанні багатошвидкісних двигунів частота обертання визначається кількістю пар полюсів:

де р - число пар полюсів; / - частота струму; з – ковзання

Рис.13. Сумарні характеристики двох вентиляторів:

а - послідовне з'єднання; б - паралельне з'єднання

При зміні частоти обертання п вентилятора продуктивність (?, повний тиск Н, потужність Р та коефіцієнт корисної дії г| змінюються за залежностями:

Залежності (24) справедливі при незмінному діаметрі робочого колеса вентилятора і незмінній густині повітря.

При зміні частоти обертання колеса вентилятора характеристика повітропроводу не змінюється і робоча точка вентилятора переміститься по параболі, що збігається з характеристикою повітропроводу (рис.14). При цьому коефіцієнт корисної дії вентилятора залишається незмінним. Потужність двигуна при зміні частоти обертання змінюється за кубічною залежністю. У двошвидкісних двигунів серії АИ є виконання для привода робочих машин з вентиляторною механічною характеристикою. Характерною ознакою цих двигунів є те, що потужність у них на вищій частоті обертання значно більша за потужність на нижчій частоті обертання. Для двигунів з числом полюсів 4/2, 8/4 діапазон регулювання становить 1: 2. При такому діапазоні регулювання потужність на вищій частоті обертання визначається залежністю

Для двигунів з числом полюсів 8/6 діапазон регулювання дорівнює 1: 1,33. Потужність на вищій частоті обертання визначається так:

Рис.14. Регулювання вентилятора зміною частоти обертання лопаточного колеса

Співвідношення потужностей (25), (26) дотримуються в двошвидкісних двигунах, призначених для привода вентиляторів. Так, двигуни АИР112М4/2УЗ та АИР112М8/6УЗ мають відповідно співвідношення потужностей. Отже, згадані двигуни при зміні частоти обертання працюють практично з повним навантаженням на відміну від двошвидкісних двигунів загального призначення, в яких потужність на вищій частоті обертання більша на ЗО - 50 % за потужність при нижчій частоті обертання. Тому двошвидкісні двигуни загального призначення для привода вентиляторів застосовувати не слід. При нижчій частоті обертання вони будуть працювати з малим навантаженням і, як наслідок, з низькими енергетичними показниками.

Осьові вентилятори серії ВО, що використовуються для витяжної системи вентиляції тваринницьких, птахівницьких та інших виробничих приміщень, мають регулювання подачі повітря. Регулювання подачі вентиляторів здійснюється за рахунок зміни частоти обертання спеціальних двигунів АИРП та 4АПА, якими комплектуються вентилятори. Двигуни АИРП мають номінальні потужності 0,25 і 0,37 кВт, а 4АПА відповідно 0,37; 0,55; 1,1 кВт. Синхронна частота обертання наведених двигунів становить 1000 об/хв, критичне ковзання приблизно 0,5. Витяжна вентиляційна система тваринницьких, птахівницьких та інших виробничих приміщень комплектується осьовими вентиляторами ВО-Ф-5,6А; ВО-Ф-7ДА; ВО-Ф-8,5 відповідно з двигунами 4АПА80-06У2, 4АПА80А6У2, 4АПА90Ј6У2. Частоту обертання електровентиляторів регулюють, змінюючи напругу на статорній обмотці двигунів. Напругу змінюють ступенями за допомогою автотрансформатора або плавно тиристорним перетворювачем напруги. Згадані двигуни обдуваються вентиляторами, які приводяться ними в рух. Станина двигунів не має оребрення. Літера П в позначенні серії двигуна вказує на те, що він продувається вентилятором серії ВО, насадженим безпосередньо на вал двигуна.

Якщо змінювати напругу на статорній обмотці згаданих двигунів без навантаження (без вентилятора), то кутова швидкість ротора практично змінюватись не буде. Пояснюється це тим, що напруга не входить безпосередньо у вираз по визначенню кутової швидкості [со = юо (1-з)]. При зміні напруги критичне ковзання двигуна залишається практично незмінним (при незмінному значенні Хк) і дорівнює

Зміна напруги призводить до зміни коефіцієнта жорсткості Р механічної характеристики двигуна, який визначається за виразом:

де М - момент двигуна; ю - кутова швидкість.

Момент двигуна залежить від таких параметрів:

де Е2 - електрорушійна сила в обмотці ротора при ковзанні, рівному одиниці.

Підставивши значення Е2 та 8 у вираз (29), одержимо:

Взявши похідну з виразу (30), одержимо коефіцієнт жорсткості механічної характеристики асинхронного двигуна:

Якщо вважати параметри ротора сталими, то коефіцієнт жорсткості механічної характеристики р знижується при зменшенні магнітного потоку в квадратичній залежності. Магнітний потік Ф прямо пропорційно залежить від напруги на статорі двигуна. Отже, зміна напруги на статорі призводить до значного зменшення коефіцієнта жорсткості та перевантажувальної здатності двигуна. При вентиляторній механічній характеристиці робочої машини перевантажувальна здатність залишається достатньою для стабільної роботи електровентилятора.

Перехід на штучні механічні характеристики двигуна супроводжується збільшенням його ковзання, яке при низьких напругах стає більшим за критичне ковзання. При цьому система двигун - вентилятор залишається статично стійкою.

Рис.15. Залежність частоти обертання електровентилятора від напруги на статорі двигуна

Робота двигуна при великих ковзаннях не призводить до появи струмів більше номінального значення, оскільки споживана вентилятором потужність при цьому різко знижується (24).