Файл: Пояснительная записка Соискатель, студент группы элб16 Догадин Р. А.docx

Рисунок 3.1 – Модель прямого пуска асинхронного двигателя

ELDIN A100L4FБУЗ

В качестве источников переменного напряжения, соединенных по схеме «звезда», использованы блоки «AC Voltage Source», в которых задается значение напряжения, фаза и частота.

Асинхронный двигатель ELDIN A100L4FБУЗ представлен в виде блока «Asynchronous Machine SI Units». В данном блоке выбирается тип ротора

(фазный, «беличья клетка», двойная «беличья клетка»), задаются параметры электродвигателя (номинальная мощность, номинальное напряжение, частота питающей сети), схемы замещения электродвигателя (сопротивления обмоток статора и ротора, индуктивности в цепи статора и ротора и др.).

Процессы, происходящие при моделировании описаны в главе 2.1.

Для измерения параметров электродвигателя используется блок «Bus Selector», который позволяет отслеживать параметры цепи ротора и статора, а также частоту вращения ротора и электромагнитный момент.

Для того, чтобы отобразить токи ротора и токи статора, соответственно, на одном осциллографе, соответствующие выводы измерителя параметров электродвигателя подключаются к блоку «Mux», после чего вывод данного блока подключается к осциллографу, для отображения которого используется блок «Scope».

Перед моделированием необходимо определить параметры схемы замещения асинхронного электродвигателя ELDIN A100L4FБУЗ, паспортные данные которого представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Паспортные данные электродвигателя ELDIN A100L4FБУЗ

Pн, кВт	n2, об/мин	η, %	cos φ	Iн, А	????пуск ???????? = ????н	????пуск ????п = ????н	????макс ????макс = ????н	J, кГ∙м2
4,0	1425	84,7	0,83	8,6	6,0	2,3	2,9	0,0101

---

Исходя из исходных данных определяем:

1. 
   Скорость вращения магнитного поля (синхронная скорость вращения):
   

60 ∙ ????_???? (3.1)

????₁ = ;

????

60 ∙ 50 об

???? ;

мин

2. 
   Величину номинального скольжения:
   

???? = ???? ₁ − ????₂ ; (3.2)

????₁

????_н = = 0,05;

3. 
   Номинальную угловую скорость вращения ротора:
   

????_н = ???? ∙ ????₂ ;(3.3)



3,14 ∙ 1425 рад

????_н ;

с 4) Угловую скорость вращения магнитного поля:

2 ∙ ???? ∙ ????_с (3.4)

????_н = ;

????

2 ∙ 3,14 ∙ 50 рад

????_н = = 157 ;

2 с

5. 
   Номинальный момент:
   

????_н (3.5)

????_н = ;

????_н

????_н м;

5. 
   Пусковой момент:
   

????_пуск = ????_п ∙ ????_н; (3.6)

????_пуск = 2,3 ∙ 26,82 = 61,69 Н ∙ м; 7) Максимальный момент:

????макс = ????макс ∙ ????н; (3.7)

????_макс = 2,9 ∙ 26,82 = 77,78 Н ∙ м;

8. 
   Критическое скольжение:
   

????кр = ????н ∙ (????макс ; (3.8)

????_кр ;

Примем механические потери ∆????_мех равными 0,035????_н, тогда ∆????_мех = 140 Вт.

8. 
   Приведенное активное сопротивление обмотки ротора:
   

1 (????_н + ∆????_мех) (3.9)

????_???? = 3 ∙ ????н2 ∙ 1 −????н????_н ;

????_????

---

Ом;

Потери мощности в активном сопротивлении статорной обмотки, без учета потерь в ферромагнитном сердечнике и добавочных потерь в машине, определяются выражением:

3 (3.10)

∆????эл1 ????мех;

∆????_эл1

− 140 = 351,635 Вт.

где С – коэффициент приведения, который принимается равным 1,01-1,05 (меньшие значения для машин большей мощности).

Суммарные потери в двигателе в номинальном режиме рассчитываются по формуле:

1 − ????_ном (3.11)

∆????∑ном = ????ном ∙ ( ) ;

????ном

.

Далее найдем величину активного сопротивления статора:

????

????_???? = _н ∙ ???????????????? ∙ (1 − ????) − ????2 ∙ ????_???? − ∆ 3????∙_мех????_н2 ; (3.12)



√3 ∙ ????_н

????_???? .

8. 
   Приведенная индуктивность рассеяния ротора:
   

????_н (3.13)



???????????? = ???????????? = √3 ∙ 4 ∙ ???? ∙ ????_???? ∙ (1 + ????2) ∙ ???????? ∙ ????н ;

???????????? = ???????????? .

8. 
   Индуктивность статора:
   

????_н (3.14)

????_???? =;

с н

с н 3 ???? ∙ ????н ????кр

????_????

= 0,1458 Гн.

8. 
   Индуктивность контура:
   

????_???? = ????_???? − ????_????????; (3.15)

????_???? = 0,1458 − 0,0033 = 0,1425 Гн;

Определяем коэффициент приведения C1 после расчета параметров по формуле:

????_???????? (3.16)

????1 = 1 + ;

????????

????1 = 1 + = 1,023.

Полученное значение необходимо сравнить с принятым коэффициентом C и при необходимости повторить расчет параметров. В нашем случае они равны.

После расчета требуемых параметров, добавляем их в окно блока «

---

Asynchronous Machine SI Units», изображенное на рисунке 3.2.

Промоделировав, снимаем показатели тока статора и ротора двигателя и скорости вращения. Сравниваем рассчитанные параметры с результатами моделирования и делаем соответствующие выводы.



Рисунок 3.2 – Окно параметров блока «Asynchronous Machine SI Units»

Результатом моделирования являются графики зависимостей токов статора и ротора от времени соответственно и разгонная характеристика, представленные на рисунках 3.3 – 3.5.



Рисунок 3.3 – Зависимость токов статора от времени



Рисунок 3.4 – Разгонная характеристика



Рисунок 3.5 – Зависимость токов ротора от времени

На рисунках 3.3 и 3.5 показано значение тока статора и ротора при заданных параметрах двигателя. Данные значения имеют следующие характеристики: в момент пуска двигателя пусковой ток принимает значение 63,55 А, после чего снижается до 8,6 А, при этом кратность пускового тока к номинальному превышает указанное в паспорте значение и составляет 7,4, вместо 6. Такое превышение существенно повысит потребление электроэнергии и уменьшит срок службы двигателя.

Рисунок 3.4 показывает разгонную характеристику двигателя в зависимости от времени моделирования. Из рисунка 3.4 видно, что время переходного процесса моделирования не превышает 0,5 с. После момента времени 0,5 с двигатель разгоняется до номинальной скорости 1425 об/мин. При пуске двигателя присутствуют колебания скорости, в действительности они привели бы к вибрации оборудования и также уменьшило бы срок его службы.



Рисунок 3.6 – График электромагнитного момента на валу двигателя при прямом пуске

Рисунок 3.6 отображает зависимость электромагнитного момента на валу двигателя от времени моделирования. При запуске двигателя его пусковой момент составляет 210 Н∙м, что превышает допустимое значение 61,69 Н∙м.

---

Рабочее (номинальное) значение электромагнитного момента равно расчетному и составляет 26,68 Н∙м.

Естественная механическая характеристика асинхронного двигателя ELDIN A100L4FБУЗ представлена на рисунке 3.7.



Рисунок 3.7 – Механическая характеристика ELDIN A100L4FБУЗ

Вывод: прямой пуск не вполне подходит для данного электродвигателя. При повышенном пусковом токе и электромагнитном моменте данная система электропривода будет потреблять гораздо больше электрической энергии из сети и быстрее выйдет из строя.

После моделирования прямого пуска асинхронного двигателя ELDIN A100L4FБУЗ, рассмотрим модель асинхронного электродвигателя с полупроводниковым преобразователем частоты и автономным инвертором напряжения (ПЧ-АД с АИН). Реализация разработанной математической модели, также как и прямой пуск, осуществляется с помощью пакета программ MatLab (приложение Simulink и SimPowerSystems).

3.2 Моделирование пуска асинхронного частотно-регулируемого

---