Файл: Системы управления асинхронным двигателем на основе.docx
Добавлен: 08.11.2023
Просмотров: 777
Скачиваний: 22
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ и ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИГРОЗНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙУНИВЕРСИТЕТ имени академикаМ.Д. МИЛЛИОНЩИКОВАИнститут энергетикиКафедра «Электротехника и электропривод»АО «Чеченэнерго» (место прохождения практики)ОТЧЕТпо производственной практике на тему:Системы управления асинхронным двигателем на основе микропроцессорного преобразователя частоты. студента(ки) __ Мициев М.С.______ группы ____АНП-18____________начало практики __11.05.2022г.____ окончание практики _____24.05.2022г.___Руководитель от профильной организации _начальник ПТС ________________________ Мазаев А.Х-М__ (должность) (подпись, дата, оценка) (ФИО)Руководительот ГГНТУ__ст.преподаватель кафедры ЭЭП __________ _Мальцагов Р.И. (должность) (подпись, дата, оценка) (ФИО)Грозный – 2022г.Индивидуальное задание на ______ преддипломную практику_______________ практику(наименование практики)Студент Мициев Майрбек Саламбекович____________________(ФИО)Сроки прохождения практики__________11.05.2022г.-24.05.2022г.__________Место прохождения практики_________АО «Чеченэнерго»_______________Задание:
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .....................................................................................................19 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ………………………….…20ВВЕДЕНИЕАктуальность работы определяется использованием промышленными предприятиями энергоемких электрических аппаратов, в том числе электродвигателей, для которых затраты на электроэнергию являются основополагающими. Электродвигатели переменного тока, в частности асинхронные двигатели (АД), находят очень широкое применение ввиду их простоты и надежности. Высокие эксплуатационные показатели АД предъявляют аналогичные требования к системам автоматического управления ими. Однако в настоящее время эти системы не отвечают указанным требованиям, сложны и громоздки и снижают достоинства АД. Оптимизация процесса управления позволяет экономить до 17% потребляемой электроэнергии за счет снижения потерь в АД. Самый прогрессивный способ управления - частотный - требует применения специальных тиристорных преобразователей частоты, стоимость которых в 510 раз больше, а надежность - на порядок ниже, чем самого АД, из-за большого числа коммутирующих силовых элементов. Таким образом, разработка метода проектирования системы частотного управления АД с функциями регулирования, реализованными на информационном уровне, универсальной силовой частью и согласованными с ними аппаратными, программными и метрологическими средствами, является актуальной задачей.Идея работы заключается в разработке метода проектирования системы частотного управления асинхронным двигателем с широтно-импульсным регулированием, путем формирования многоступенчатого напряжения на статоре, учитывающего технологические особенности работы асинхронного двигателя. 1.1. Анализ существующих средств автоматизацииИзвестные в настоящее время технические устройства для частотного управления асинхронным электроприводом в полной мере не отвечают требованиям, предъявляемым к мощному высоковольтному электроприводу и им присущи следующие недостатки:ограниченная низкоскоростными электроприводами область применения, необходимость изготовления специальной машины или переделка серийной, применение специальных устройств для механического сочленения валов, невозможность применения в запыленных и агрессивных средах, что обусловлено наличием датчиков на валу и внутри машины;
высокая сложность технической реализации, обусловленная наличием сложных технических устройств: координатного преобразования, векторных фильтров, фазовращателей, функциональных преобразователей, блоков коррекции мгновенного значения частоты;наличие большого числа датчиков, осуществляющих высоковольтную гальваническую развязку;невысокая надежность, что обусловлено наличием датчиков на валу и внутри машины, высокой сложностью технической реализации блоков АСР, датчиков, осуществляющих высоковольтную гальваническую развязку.
Существенно повысить КПД двигателя можно путем регулирования магнитного потока статора (ротора) в зависимости от величины нагрузочного момента (скольжения). Недостатками такого управления являются низкие динамические характеристики привода, обусловленные большой величиной постоянной времени ротора, из-за чего магнитный поток машины восстанавливается с некоторой задержкой и сложность технической реализации системы управления.На практике группа законов с постоянством магнитного потока получила распространение для динамичных электроприводов, работающих с постоянным моментом сопротивления на валу и с частыми ударными приложениями нагрузки. В то время как группа законов с регулированием магнитного потока в функции нагрузки на валу применяется для низкодинамичных электроприводов и для приводов с “вентиляторной” нагрузкой.В то же время существует ряд приводов таких механизмов как насосы, компрессоры, конвейеры и т. д., которые занимают промежуточное положение между динамичными и низкодинамичными, и для которых существующие системы не в полной мере удовлетворяют предъявляемым к этим приводам требованиям. Высокодинамичные привода имеют сложную систему управления и повышенные энергетические потери при недогрузе двигателей, а низкодинамичные привода не всегда способны отработать быстрые изменения статического момента.На основании вышесказанного можно сделать вывод, что существующие системы не в полной мере отвечают требованиям, предъявляемым к электроприводам c асинхронными двигателями.Учитывая, что в настоящее время большинство приводов таких механизмов как вентиляторы, насосы, компрессоры и т. д. имеют нерегулируемый привод, актуальной является задача выбора системы управления. Причем система управления должна обеспечивать достаточно высокое быстродействие, надежность и высокие энергетические характеристики привода.Как уже было отмечено, высокими энергетическими характеристиками обладают системы с регулированием магнитного потока в функции нагрузки. Увеличить их динамические характеристики можно путем форсировки статорного напряжения (тока) во время переходных процессов и частых формирований управляющих воздействий. Получить высокую надежность можно за счет применения упрощенной системы регулирования, отказа от встроенных в двигатель и механически связанных с ротором датчиков.
1.3. Типовые схемы управления ад с короткозамкнутым роторомДвигатели этого типа малой и средней мощности обычно пускаются прямым подключением к сети без ограничения пусковых токов. В этих случаях они управляются с помощью магнитных пускателей, которые одновременно обеспечивают и некоторые виды их защиты.Схема управления асинхронным двигателем с использованием магнитного пускателя (рис. 1.1) включает в себя магнитный пускатель, состоящий из контактора КМ и трех встроенных в него тепловых реле защиты КК. Схема обеспечивает прямой (без ограничения тока и момента) пуск двигателя, отключение его от сети, а также защиту от коротких замыканий (предохранители FА) и перегрузки (тепловые реле КК).Рис. 1.1. Схема управления АД с использованиемнереверсивного магнитного пускателяДля пуска двигателя замыкают выключатель QF и нажимают кнопку пуска SВ1. Получает питание катушка контактора КМ, который, включившись, своими главными силовыми контактами в цепи статора двигателя подключает его к источнику питания, а вспомогательным контактом шунтирует кнопку SВ1. Происходит разбег двигателя по его естественной характеристике. Для отключения двигателя нажимается кнопка остановки SВ2, контактор КМ теряет питание и отключает двигатель от сети. Начинается процесс торможения двигателя выбегом под действием момента нагрузки на его валу.Реверсивная схема управления ад.Основным элементом этой схемы является реверсивный магнитный пускатель, который включает в себя два линейных контактора КМ1 и КМ2 и два тепловых реле защиты КК (рис. 1.2). Схема обеспечивает прямой пуск и реверс двигателя, а также торможение противовключением при ручном (неавтоматическом) управлении.Рис. 1.2. Схема управления АД с использованием реверсивного магнитного пускателяВ схеме предусмотрена защита от перегрузок двигателя (реле КК) и коротких замыканий в цепи статора (автоматический выключатель QF) и управления (предохранители FА). Кроме того, схема управления обеспечивает и нулевую защиту от исчезновения (снижения) напряжения сети (контакторы КМ1 и КМ2).Пуск двигателя при включенном QF в условных направлениях «Вперед» или «Назад» осуществляется нажатием соответственно кнопок SВ1 или SВ2. Это приводит к срабатыванию контактора КМ1 или КМ2, подключению двигателя к сети и его разбегу.
-
Системы управления асинхронным двигателем на основе микропроцессорного преобразователя частоты
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .....................................................................................................19 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ………………………….…20ВВЕДЕНИЕАктуальность работы определяется использованием промышленными предприятиями энергоемких электрических аппаратов, в том числе электродвигателей, для которых затраты на электроэнергию являются основополагающими. Электродвигатели переменного тока, в частности асинхронные двигатели (АД), находят очень широкое применение ввиду их простоты и надежности. Высокие эксплуатационные показатели АД предъявляют аналогичные требования к системам автоматического управления ими. Однако в настоящее время эти системы не отвечают указанным требованиям, сложны и громоздки и снижают достоинства АД. Оптимизация процесса управления позволяет экономить до 17% потребляемой электроэнергии за счет снижения потерь в АД. Самый прогрессивный способ управления - частотный - требует применения специальных тиристорных преобразователей частоты, стоимость которых в 510 раз больше, а надежность - на порядок ниже, чем самого АД, из-за большого числа коммутирующих силовых элементов. Таким образом, разработка метода проектирования системы частотного управления АД с функциями регулирования, реализованными на информационном уровне, универсальной силовой частью и согласованными с ними аппаратными, программными и метрологическими средствами, является актуальной задачей.Идея работы заключается в разработке метода проектирования системы частотного управления асинхронным двигателем с широтно-импульсным регулированием, путем формирования многоступенчатого напряжения на статоре, учитывающего технологические особенности работы асинхронного двигателя. 1.1. Анализ существующих средств автоматизацииИзвестные в настоящее время технические устройства для частотного управления асинхронным электроприводом в полной мере не отвечают требованиям, предъявляемым к мощному высоковольтному электроприводу и им присущи следующие недостатки:ограниченная низкоскоростными электроприводами область применения, необходимость изготовления специальной машины или переделка серийной, применение специальных устройств для механического сочленения валов, невозможность применения в запыленных и агрессивных средах, что обусловлено наличием датчиков на валу и внутри машины;
высокая сложность технической реализации, обусловленная наличием сложных технических устройств: координатного преобразования, векторных фильтров, фазовращателей, функциональных преобразователей, блоков коррекции мгновенного значения частоты;наличие большого числа датчиков, осуществляющих высоковольтную гальваническую развязку;невысокая надежность, что обусловлено наличием датчиков на валу и внутри машины, высокой сложностью технической реализации блоков АСР, датчиков, осуществляющих высоковольтную гальваническую развязку.
-
Обоснование системы автоматического управления
Существенно повысить КПД двигателя можно путем регулирования магнитного потока статора (ротора) в зависимости от величины нагрузочного момента (скольжения). Недостатками такого управления являются низкие динамические характеристики привода, обусловленные большой величиной постоянной времени ротора, из-за чего магнитный поток машины восстанавливается с некоторой задержкой и сложность технической реализации системы управления.На практике группа законов с постоянством магнитного потока получила распространение для динамичных электроприводов, работающих с постоянным моментом сопротивления на валу и с частыми ударными приложениями нагрузки. В то время как группа законов с регулированием магнитного потока в функции нагрузки на валу применяется для низкодинамичных электроприводов и для приводов с “вентиляторной” нагрузкой.В то же время существует ряд приводов таких механизмов как насосы, компрессоры, конвейеры и т. д., которые занимают промежуточное положение между динамичными и низкодинамичными, и для которых существующие системы не в полной мере удовлетворяют предъявляемым к этим приводам требованиям. Высокодинамичные привода имеют сложную систему управления и повышенные энергетические потери при недогрузе двигателей, а низкодинамичные привода не всегда способны отработать быстрые изменения статического момента.На основании вышесказанного можно сделать вывод, что существующие системы не в полной мере отвечают требованиям, предъявляемым к электроприводам c асинхронными двигателями.Учитывая, что в настоящее время большинство приводов таких механизмов как вентиляторы, насосы, компрессоры и т. д. имеют нерегулируемый привод, актуальной является задача выбора системы управления. Причем система управления должна обеспечивать достаточно высокое быстродействие, надежность и высокие энергетические характеристики привода.Как уже было отмечено, высокими энергетическими характеристиками обладают системы с регулированием магнитного потока в функции нагрузки. Увеличить их динамические характеристики можно путем форсировки статорного напряжения (тока) во время переходных процессов и частых формирований управляющих воздействий. Получить высокую надежность можно за счет применения упрощенной системы регулирования, отказа от встроенных в двигатель и механически связанных с ротором датчиков.
1.3. Типовые схемы управления ад с короткозамкнутым роторомДвигатели этого типа малой и средней мощности обычно пускаются прямым подключением к сети без ограничения пусковых токов. В этих случаях они управляются с помощью магнитных пускателей, которые одновременно обеспечивают и некоторые виды их защиты.Схема управления асинхронным двигателем с использованием магнитного пускателя (рис. 1.1) включает в себя магнитный пускатель, состоящий из контактора КМ и трех встроенных в него тепловых реле защиты КК. Схема обеспечивает прямой (без ограничения тока и момента) пуск двигателя, отключение его от сети, а также защиту от коротких замыканий (предохранители FА) и перегрузки (тепловые реле КК).Рис. 1.1. Схема управления АД с использованиемнереверсивного магнитного пускателяДля пуска двигателя замыкают выключатель QF и нажимают кнопку пуска SВ1. Получает питание катушка контактора КМ, который, включившись, своими главными силовыми контактами в цепи статора двигателя подключает его к источнику питания, а вспомогательным контактом шунтирует кнопку SВ1. Происходит разбег двигателя по его естественной характеристике. Для отключения двигателя нажимается кнопка остановки SВ2, контактор КМ теряет питание и отключает двигатель от сети. Начинается процесс торможения двигателя выбегом под действием момента нагрузки на его валу.Реверсивная схема управления ад.Основным элементом этой схемы является реверсивный магнитный пускатель, который включает в себя два линейных контактора КМ1 и КМ2 и два тепловых реле защиты КК (рис. 1.2). Схема обеспечивает прямой пуск и реверс двигателя, а также торможение противовключением при ручном (неавтоматическом) управлении.Рис. 1.2. Схема управления АД с использованием реверсивного магнитного пускателяВ схеме предусмотрена защита от перегрузок двигателя (реле КК) и коротких замыканий в цепи статора (автоматический выключатель QF) и управления (предохранители FА). Кроме того, схема управления обеспечивает и нулевую защиту от исчезновения (снижения) напряжения сети (контакторы КМ1 и КМ2).Пуск двигателя при включенном QF в условных направлениях «Вперед» или «Назад» осуществляется нажатием соответственно кнопок SВ1 или SВ2. Это приводит к срабатыванию контактора КМ1 или КМ2, подключению двигателя к сети и его разбегу.