ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 01.04.2025
Просмотров: 238
Скачиваний: 1
Рисунок 4.2.1 Пуск двигателя с линеаризованной МХ
Рисунок 4.2.2 Механическая характеристика (линеаризованная)
Пуск происходит быстрее, так как он идёт под действием постоянного момента,
который больше пускового момента по Клоссу.
Вывод: нужно заметить, что процессы пуска, рассчитанные таким образом, не имеют практически ничего общего с процессами, происходящими в реальной машине,
так как это методы со множеством допущений и упрощений. Эти два метода позволяют лишь приблизительно оценить время пуска двигателя. Однако формула Клосса применима для исследования установившихся процессов на линейном участке механической характеристики.
27
5 Составление уравнений в осях обобщённой машины
Для того чтобы максимально точно и приближенно к реальности рассмотреть эти процессы, необходимо представить асинхронный двигатель в виде обобщенной машины. Для этого необходимо рассчитать индуктивности фаз статора и ротора.
Для исследования динамики электромеханических процессов, происходящих в
синхронном двигателе, следует записать переменные, описывающие работу двигателя,
в осях обобщённой машины. При этом наиболее удобно записать их в осях x и y,
вращающихся синхронно с основным полем машины. Для этого в общей системе
уравнений нужно положить . Тогда система уравнений примет вид:
{
28
U |
I |
|
1x |
||
U |
||
1y |
||
ЭМП |
M |
|
ω0эл |
||
ω |
||
эл |
pп
1 |
||
J |
дв |
p |
ω
Рисунок 5.1 Представление АД в виде обобщённой машины
Однако для исследования динамических процессов, происходящих в машине,
необходимо использовать вычислительную технику, а для этого систему уравнений удобно записать, разрешив все уравнения относительно производной потокосцепления:
{ |
( |
) |
|
29
В соответствии с приведёнными уравнениями составлена структурная схема
асинхронного двигателя:
U1x
ω0эл
U1y
ωэл
R |
L |
2 |
||||
1 |
||||||
L L |
L |
2 |
||||
2 |
12 |
|||||
1 |
||||||
1 |
Ψ |
1x |
|
p |
R L |
|||
1 |
12 |
||
L L |
2 |
||
2 |
L |
||
1 |
12 |
||
R L |
2 |
||
1 |
|||
L L |
2 |
||
2 |
L |
||
1 |
12 |
||
1 |
Ψ |
1y |
p |
R L |
|||
1 |
12 |
||
L L |
2 |
||
2 |
L |
||
1 |
12 |
||
R |
2 |
' L |
1 |
|||
L L |
L |
2 |
||||
2 |
12 |
|||||
1 |
||||||
1 |
Ψ |
2x |
|
p |
R |
' L |
|
2 |
12 |
|
L L |
2 |
|
L |
||
1 |
2 |
12 |
R |
2 |
' L |
1 |
|||
L L |
L |
2 |
||||
2 |
12 |
|||||
1 |
||||||
1 |
Ψ |
2y |
p |
R |
' L |
|
2 |
12 |
|
2 |
||
L L L |
||
1 |
2 |
12 |
p |
п |
p |
|
Ψ |
|||||
1y |
|||||
Ψ |
1x |
p L |
М |
||
п 12 |
|||||
2 |
|||||
Ψ |
L L L |
||||
1 |
2 |
12 |
|||
2x |
|||||
Ψ |
|||||
2y |
|||||
Рисунок 5.2 Структурная схема обобщённой машины
30
По этой схеме был смоделирован пуск двигателя на холостом ходу:
Рисунок 5.3 Пуск обобщённой машины
31
Рисунок 5.4 Механическая характеристика (обобщённая машина)
Также были сняты графики тока:
Рисунок 5.5 Токи обобщённой машины
В установившемся режиме можно наблюдать ток . Это ток
намагничивания. Он проецируется на ось y, так как является реактивным. Величина
200А в двуфазной модели является амплитудной и соответствует действующему
значению |
тока фазы реальной трехфазной машины, что составляет |
||||
√ |
|||||
от номинального и согласуется с теорией. |
|||||
Вывод: результаты показывают, что пуск двигателя происходит по сложной траектории, все величины, характеризующие его, носят колебательный во времени характер. Полученные графики наиболее приближенны к реальным, хотя обобщенная машина также имеет некоторые допущения – отсутствие насыщения, эффектов
32
вытеснения тока, неучёт погрешности изготовления деталей и т.д. Однако все эти допущения вполне приемлемы для расчётов с инженерной точностью.
6 Выбор силового преобразователя
Для управления асинхронным двигателем необходимо выбрать частотный
преобразователь. Выбираем преобразователь Универсал (160 кВт). Характеристики:
Напряжение питания: 220/380 В
Номинальная мощность: 160 кВт Диапазон частот: 0,5 - 512 Гц Номинальный выходной ток: 325 А
Из характеристик видно, что данный преобразователь подходит для управления
выбранным двигателем, т.к. .
Uvd |
Uvt |
Uvd |
Uvt |
Выпрямитель |
Инвертор |
Рисунок 6.1 Состав силового преобразователя
Преобразователь вносит дополнительное сопротивление в цепь статора двигателя, которое влияет на вид механических характеристик. Это сопротивление необходимо рассчитать. Расчёт делается исходя из падения напряжения, которое создаст эквивалентное сопротивление в номинальном режиме. Падение напряжения равно падениям на двух ключах инвертора и двух диодах выпрямителя:
Суммарное сопротивление цепи статора:
33
Как видно, сопротивление цепи статора увеличилось более чем на 200%, что повлияет на механическую характеристику двигателя.
6.1 Линейный закон регулирования
Регулирование частоты должно производиться по определённому закону U=F(f).
При выполнении обычного линейного соотношения |
, получается следующее |
|
семейство характеристик.
Семейство характеристик (U/f = const)
ω, 1/с
120
100
80
60
40
20
0
0 |
1000 |
2000 |
3000 |
4000 |
5000 |
6000 |
М, Нм
Как видно, при стандартном линейном законе регулирования критический момент на характеристиках резко падает. Причина заключается в том, что меняется величина падения напряжения на активном сопротивлении из-за изменения реактивного сопротивления со снижением частоты. Это падение необходимо компенсировать.
34
6.2 Нелинейный закон регулирования
Для того, чтобы сформировать правильный закон регулирования частоты, нужно предварительно построить семейство характеристик для разных частот в соответствии со следующими уравнениями:
( |
√ |
) |
||||||
( |
√ |
) |
||||||
{
Критический момент нужно поддерживать постоянным. При этом необходимо учитывать зависимость индуктивных сопротивлений от частоты.
√ |
( √ |
) |
|
50 |
40 |
30 |
20 |
10 |
|
220 |
181 |
142 |
103 |
64 |
|
0,04068 |
0,0325 |
0,0244 |
0,0162 |
0,0081 |
|
0,06638 |
0,0531 |
0,0398 |
0,0265 |
0,0132 |
|
5150 |
5150 |
5150 |
5150 |
5150 |
|
0.05 |
0.06 |
0.08 |
0.10 |
0.13 |
|
35