Регулируемый электропривод судового вентилятора по системе преобразователь частоты – асинхронный двигатель с к.з. ротором - Физика и энергетика курсовая работа

Главная

Физика и энергетика
Регулируемый электропривод судового вентилятора по системе преобразователь частоты – асинхронный двигатель с к.з. ротором

Расчет мощности двигателя, энергетических, естественных и искусственных механических и электромеханических характеристик системы электропривода. Выбор преобразовательного устройства, аппаратов защиты, сечения и типа кабеля. Расчет переходных процессов.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Направление 140600 - Электротехника, электромеханика и электротехнологии
Кафедра электропривода и электрооборудования
РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД СУДОВОГО ВЕНТИЛЯТОРА ПО СИСТЕМЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ - АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С К.З. РОТОРОМ
Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине
«Электрооборудование промышленности»
Ключевые слова: вентилятор, асинхронный электродвигатель, частотное управление, преобразователь частоты, охладитель, автоматический выключатель, снаббер, искусственные характеристики, естественные характеристики.
Цель работы - выбор двигателя и преобразовательного устройства для судового вентилятора.
В процессе проектирования проводились расчет и выбор электодвигателя, основных силовых элементов системы регулируемого электропривода, типа и сечения силового кабеля и кабеля для вспомогательного оборудования; выбор преобразовательного устройства; расчет энергетических показателей электропривода; расчет и построение естественных и искусственных механических и электромеханических характеристик системы регулируемого электропривода, расчет электромеханических переходных характеристик.
1. Расчет и выбор силового оборудования системы
1.1 Расчет мощности двигателя и предварительный его выбор
1.2 Выбор преобразовательного устройства для системы
2. Расчет статических и динамических характеристик для разомкнутой системы регулируемого электропривода
2.1 Расчет естественных механических и электромеханических характеристик системы регулируемого электропривода
2.2 Расчет искусственных механических и электромеханических характеристик системы регулируемого электропривода для заданного диапазона регулирования скорости
3. Расчет и выбор аппаратов защиты, сечения и типа кабеля
3.2 Расчет и выбор сечения и типа кабеля для силовой цепи и цепи управления
3.3 Основные энергетические характеристики систем электропривода
4. Расчет параметров структурной схемы
4.1 Составление структурной схемы системы регулируемого электропривода
4.2 Расчет коэффициентов усиления и постоянных времени системы
4.3 Расчет переходных процессов при различных заданиях
5. Разработка функциональной схемы системы регулируемого электропривода
Вентиляторы - это машины, перемещающие газовые среды при степени повышения давления до 1.15 (степенью повышения давления называется отношение давления газа на выходе из машины к давлению на ее входе). Наличие вращающегося колеса с лопастями является отличительным признаком лопастных машин. Схемы лопастных машин приведены на рис.1. Поток жидкости или газа, проходя через рабочее колесо 1 с лопастями 2 машин центробежного типа (ЦМ), изменяет свое направление под углом 90є, в осевых машинах (ОМ) он перемещается вдоль оси рабочего колеса 3 с лопастями 4, а в вихревых (ВМ) - по периферии рабочего колеса 5 с лопастями 6.
Рисунок 1 Схемы лопастных машин: а) - центробежного типа; б) - осевого типа; в) - вихревого типа
Вентиляторы являются машинами массового применения. Около 8% всей электроэнергии, вырабатываемой в стране, расходуется на электропривод вентиляторов. Техническое совершенство и экономичность электроприводов вентиляторов в значительной степени определяет рациональность использование электроэнергии в народном хозяйстве. Под экономичностью электропривода следует понимать не только его минимальную стоимость и высокие энергетические показатели, но и такое качество электропривода, как регулируемость. Высокая экономичность электропривода позволяет вентиляторам производить работу, необходимую по технологическим условиям, с наименьшими энергетическими затратами.
Мощность вентиляторов лежит в весьма широких пределах - от единиц до нескольких тысяч киловатт. Крупнейший из вентиляторов имеет мощность до 5000 кВт. Скорость вращения рабочего колеса вентиляторов также совершенна различна: от сравнительно тихоходных (около 100 об/мин) вентиляторов крупных градирен, до сверхбыстроходных вентиляторов, скорость рабочего колеса которых достигает 20000 об/мин.
Целью данного курсового проекта является разработать реверсивный регулируемый электропривод судового вентилятора с регулированием скорости при помощи преобразователя. Тип силовой схемы электропривода: преобразователь частоты - асинхронный двигатель.
1. Расчет и выбор силового оборудования системы
1.1 Расчет мощности двигателя и предварительный его выбор
Исходные данные к работе: требуемая производительность вентилятора 720 м 3 \ч. Выбираем судовой радиальный вентилятор [1] со следующими характеристиками РСС 8\25 (Q=800 м 3 \с, р=2500 Па, Ю=0,67).
Расчетная мощность двигателя в киловаттах для данного вентилятора будет равна:
Для того чтобы выбрать двигатель необходимо выполнение условия:
По [2] выбираем двигатель типа АИР с номинальной мощностью.
Двигатель АИР132М2 имеет следующие параметры (приложение А):
коэффициент полезного действия в режиме номинальной мощности (100% нагрузка)
коэффициент мощности в режиме номинальной мощности
1.2 Выбор преобразовательного устройства для системы регулируемого электропривода
Выбор преобразователя осуществляется исходя из следующих условий:
Напряжение на выходе преобразователя должно быть больше или равно номинальному напряжению двигателя. Также преобразователь должен выдерживать токовые нагрузки, создаваемые электродвигателем. В данном случае преобразователь частоты должен удовлетворять следующим требованием:
Также преобразователь должен быть пригодным для работы в требуемых условиях окружающей среды.
Выбираем преобразователь частоты «Master Drives» производства фирмы «Siemens» [3]. Технические данные выбранного ПЧ приведены в таблице 2, параметры необходимого типоразмера приведены в таблице 3.
Диапазон регулирования напряжения, В
136% номинального тока ПЧ в течение 60 с при времени цикла 300 с
Переменный момент. Векторное управление потоком без датчика. Энергосбережение
Пуск, остановка и регулирование скорости двигателя. Динамическое торможение и торможение до полной остановки. Энергосбережение. ПИ-регулирование (скорость потока, давление и т.п.). Задание скорости. Работа в шаговом режиме. Автоматический захват с поиском скорости (подхват на ходу). Автоматическое ограничение работы на нижней скорости
Защитные функции - защиты ПЧ и двигателя
Гальваническая развязка между силовой и управляющей цепями. Защита от коротких замыкание: Внутренних источников питания; Между выходными фазами; Защита от замыкания на землю; Тепловая защита от перегрузки по току; Встроенная тепловая защита двигателя; Защита от повышенного или пониженного напряжения питания
Четыре цифровых выхода. Семь цифровых входов. Два аналоговых входа. Два аналоговых выхода. Последовательные порты RS-232 и RS-485 для обеспечения связи между промышленным компьютером и преобразователем
При полной нагрузке от 0 до +40. При транспортировке и хранении от -25 до +70
Габаритные размеры (высота-ширина-глубина), мм
1.3 Расчет и выбор основных силовых элементов системы регулируемого электропривода
Двухзвенный преобразователь частоты с автономным инвертором напряжения состоит из трех основных элементов:
· Промежуточный контур постоянного тока, включающего конденсатор С, который является источником реактивной мощности для двигателя.
В ПЧ этого типа происходит двукратное преобразование электрической энергии: сначала переменное напряжение с частотой f 1 выпрямляется, а затем постоянное напряжение U d преобразуется (инвертируется) АИН в переменное с заданной амплитудой первой гармоники U 21 m и частотой f 2 .
В качестве основных элементов в АИН в настоящее время практически всегда используются тиристоры. На рисунке 3 приведена схема ПЧ, в которой АИН выполнен на биполярных транзисторах с изолированным затвором.
Расчет автономного инвертора напряжения.
Максимальный ток через ключи инвертора определяется из выражения:
Где - номинальная мощность двигателя, Вт;
- коэффициент допустимой кратковременной перегрузки по току, необходимой для обеспечения динамики электропривода;
- коэффициент допустимой мгновенной пульсации тока;
- номинальный КПД электродвигателя;
- номинальный коэффициент мощности электродвигателя;
- линейное напряжение электродвигателя, В.
Ключи IGBT выбираются с постоянным (номинальным) током коллектора .
Выбираем модуль IGBT «CM50TF-12H» [4] с техническими характеристиками, представленными в таблице 4. .
Схема IGBT модуля приведена на рисунке 4.
Расчет потерь в инверторе при ШИМ формировании синусоидального тока на выходе заключается в определении составляющих потерь IGBT в проводящем состоянии и при коммутации, а также потерь обратного диода.
Потери в IGBT в проводящем состоянии определяются из выражения:
Где - максимальная амплитуда тока на входе инвертора, А;
- прямое падение напряжения на IGBT в насыщенном состоянии при и (типовое значение В).
Потери IGBT при коммутации определяются из выражения:
Где - продолжительность переходных процессов по цепи коллектора IGBT на открывание и закрывание транзистора, с (типовое значение ; );
- напряжение на коллекторе IGBT, В (коммутируемое напряжение, равное напряжению звена постоянного тока для системы АИН - ШИМ);
- частота коммутаций ключей, Гц (частота ШИМ), обычно от 5 до 15 кГц.
Потери диода в проводящем состоянии определяются по выражению:
Где - максимальная амплитуда тока через обратный диод, А;
- прямое падение напряжения на диоде (в проводящем состоянии) при , В.
Потери при восстановлении запирающих свойств диода определяется по выражению:
Где - амплитуда обратного тока через диод, А ();
- продолжительность импульса обратного тока, с (типовое значение 0.2 мкс).
Результирующие потери в IGBT с обратным диодом равны:
Найденные результирующие потери являются основой для теплового расчета инвертора, в ходе которого определяются тип и геометрические размеры необходимого охладителя, а также проверяется тепловой режим работы кристаллов IGBT и обратного диода.
Максимально допустимое переходное сопротивление охладитель - окружающая среда , 0 С/Вт, в расчете на модуль IGBT/FWD (транзистор/обратный диод) равны:
Где =45-50 0 С - температура охлаждающего воздуха;
=90-110 0 С - температура теплопроводящей пластины;
- суммарная мощность, Вт, рассеиваемая одной парой IGBT/FWD;
- термическое переходное сопротивление корпус - поверхность теплопроводящей пластины модуля в расчете на одну пару IGBT/FWD, 0 С/Вт.
Температура кристалла IGBT, 0 С, определяется по формуле:
Где - термическое переходное сопротивление кристалл корпус для IGBT части модуля, 0 С/Вт. При этом должно выполняться условие .
Температура кристалла обратного диода FWD, 0 С определяется по формуле:
Где - термическое переходное сопротивление кристалл корпус для FWD части модуля, 0 С/Вт. При этом должно выполняться условие .
Если или опасно приближается к этой максимально допустимой температуре кристалла, то нужно улучшить теплоотдачу за счет использования охладителя с меньшим значением сопротивления , то есть задавшись меньшей температурой корпуса Тс.
где - коэффициент схемы для номинальной нагрузки; для трехфазной мостовой схемы.
Максимальное значение среднего выпрямленного тока:
где - количество пар IGBT/FWD в инверторе.
где - для мостовой трехфазной схемы при оптимальных параметрах Г-образного LC-фильтра.
Максимальное обратное напряжение тиристора:
где - коэффициент допустимого повышения напряжения сети; - коэффициент запаса по напряжению; - запас на коммутационные выбросы напряжения в звене постоянного тока.
Тиристоры выбираются по постоянному рабочему току (не менее ) и по классу напряжения (не менее
Таким образом выбираем диоды SKKD46 [4] с основными параметрами, приведенными в таблице 5:
- повторяющееся импульсное обратное напряжение.
Расчет потерь в выпрямителе для установившегося режима работы ЭП:
где - для мостовой трехфазной схемы; - динамическое сопротивление полупроводникового прибора в проводящем состоянии, Ом; - прямое падение напряжения , В, на полупроводниковом приборе при токе 50 мА для диода; - число полупроводниковых приборов в схеме.
Тепловой расчет параметров охладителя выпрямителя следует проводить аналогично приведенному выше расчету для инвертора.
Максимально допустимое переходное сопротивление охладитель - окружающая среда в расчете на выпрямитель:
где - термическое переходное сопротивление корпус - поверхность теплопроводящей пластины модуля, 0С/Вт.
где - термическое переходное сопротивление кристалл - корпус для одного полупроводникового прибора модуля, 0 С/Вт; - количество полупроводниковых приборов в модуле.
Условие , следовательно, выбранный тиристор выбран верно.
Предварительно определяем требуемое суммарное переходное тепловое сопротивление охладитель - окружающая среда в расчете на суммарную мощность, выделяемую всеми устанавливаемыми на данный охладитель силовыми полупроводниковыми приборами (модулями). При установке модулей (выпрямитель, инвертор) на общий охладитель требуемое сопротивление определяется аналогично суммарному сопротивлению при параллельном включении резисторов:
Как правило, на один охладитель удается установить все приборы при мощности инвертора до 55 кВт. Критерием перехода к применению двух и более охладителей служит длина требуемого профиля охладителя, которая для эффективного использования поверхности профиля должна быть не более 1 м.
Расчет параметров охладителя для модуля IGBT/FWD:
Геометрические параметры охладителя:
Площадь охладителя (рисунок 5), применяемого в рассматриваемом ПЧ, участвующая в излучении тепла, определяется по формуле:
Площадь данного охладителя, участвующая в конвекции:
Переходное сопротивление излученного тепла:
где - температура поверхности охладителя, К; - температура окружающего воздуха, К;
; - коэффициент излучения поверхности ( для алюминия).
Переходное температурное сопротивление теплопередачи конвекцией (при d<1 м):
где - коэффициент ухудшения теплоотдачи (конвекции) при расстоянии между ребрами охладителя 20 мм и менее.
Переходное температурное сопротивление охладитель - окружающая среда при естественном охлаждении:
Таким образом, рассчитанный охладитель обладает переходным термическим сопротивлением .
Расчет параметров охладителя для выпрямителя:
Для охлаждения силовых диодов используем два охладителя: один - для анодной группы диодов, и один - для катодной группы диодов.
Расчет параметров охладителей для выпрямителя аналогичен расчету параметров охладителя инвертора.
Геометрические параметры охладителя:
Таким образом, рассчитанный охладитель обладает переходным термическим сопротивлением .
Коэффициент пульсаций на входе фильтра (отношение амплитуды напряжения к среднему значению):
где m - пульсность схемы выпрямления (m=6 для трехфазной мостовой схемы).
где - коэффициент сглаживания по первой гармонике; - частота сети, Гц.
Значения коэффициента сглаживания лежат в диапазоне от 3 до 12.
Индуктивность дросселя LC - фильтра для обеспечения коэффициента мощности на входе выпрямителя определяется из следующих условий:
где - номинальный средний ток звена постоянного тока.
Выбираем 3 дросселя Д269 с индуктивностью L 0 =0.6 мГн и номинальным током Iн=32 А, соединенных последовательно. Итого суммарная индуктивность L=1.8 мГн.
Тогда необходимая емкость будет равна С=2030 мкФ.
Емкость конденсаторов, необходимая для протекания реактивного тока нагрузки инвертора, находится из выражения:
где - амплитудное значение тока в фазе двигателя, А; - угол сдвига между первой гармоникой фазного напряжения и фазного тока; - коэффициент пульсаций; - частота ШИМ, Гц.
Для практической реализации фильтра используют конденсаторы с наибольшим значением емкости С 0 i (i=1 или 2).
Таким образом, необходимая емкость С=2 мФ.
Выбираем конденсаторы К50-35 2200 мкФ х 63В. Соединяем 9 конденсаторов последовательно для получения необходимого рабочего напряжения.
Амплитуда тока, протекающего через конденсаторы фильтра на частоте пульсаций выпрямленного тока (по первой гармонике):
Так как IGBT коммутируется с высокой скоростью, то напряжение U СЕ быстро возрастает, особенно при запирании транзистора, и может достигнуть критического значения, способного вызвать пробой либо коллектора либо затвора транзистора. Чтобы минимизировать превышение напряжения и предотвратить аварию IGBT, требуется установка снаббера (демпфирующей цепи).
Особенности схемы: 1 - малое число элементов; 2 - низкие потери мощности; 3 - подходит для конденсаторов средней и малой емкостей.
Сопротивление резистора зависит от емкости конденсатора С и частоты коммутации IGBT f SW . Расчетная формула для выбора мощности резистора цепи снаббера имеет следующий вид:
где U - напряжение коллектор-эмиттер в установившемся режиме, В, которое равно напряжению звена постоянного тока преобразователя системы АИН с ШИМ; ДU - перенапряжение, В.
Выбор сопротивления резистора производится из условия минимума колебаний тока коллектора при включении IGBT:
где - индуктивность цепей снаббера, Гн, которая должна быть не более 10 нГн, С - емкость снаббера, Ф.
Таким образом, выбираем резистор МЛТ1.1х0,8 Ом
Ток, протекающий через диод снаббера, импульсный. Он почти равен отключаемому току коллектора и длится до 1 мкс.
Диод должен быть высокочастотным со временем восстановления запирающих свойств t rr =0.3 мкс и менее.
Таким образом, выбираем диод серии 2Д2990А [4] со следующими параметрами: I ПР MAX =20 A; U ОБР =600 В; t ВОССТ =0.15 мкс; f доп =200 кГц. Используем два диода, включенных параллельно.
Значение ДU зависит от многих факторов, оно не должно превышать 60 В.
ДU зависит от индуктивности L 1 проводов между электролитическим конденсатором и снаббером (значение L 1 должно быть 50 нГн или менее);
ДU существенно зависит от индуктивности L 2 цепей снаббера (значение L 2 должно быть 10 нГн или менее);
ДU незначительно зависит от сопротивления резистора R g на входе затвора и от температуры;
ДU не определяется емкостью снаббера.
Следовательно, для ограничения ДU важно ограничить индуктивности L 1 и L 2 путем уменьшения длины проводов и их бифилярного монтажа.
Емкость конденсатора снаббера определяется напряжением второго броска ДU', который не должен превышать 25 В. Выражение для расчета емкости:
где L 1 - индуктивность проводов между электролитическим конденсатором и IGBT - модулем; Ic - отключаемый ток.
Таким образом, выбираем конденсаторы пленочные типа К78-2 со следующими параметрами: С=5.6 нФ, U=1600 В. Соединяем параллельно 11 конденсаторов для получения емкости С=61.6 нФ.
двигатель электропривод энергетический кабель
2. Расчет статических и динамических характеристик для разомкнутой системы регулируемого электропривода
2.1 Расчет естественных механических и электромеханических характеристик системы регулируемого электропривода
При создании электроприводов с двигателями переменного тока часто сталкиваются с проблемой определения параметров асинхронного двигателя, которые необходимы для проектирования и настройки системы управления электроприводом, а также для моделирования переходных процессов в асинхронном электроприводе с ПЧ.
Одним их возможных вариантов определения параметров АД является метод использования конструктивных параметров электрической машины, но он обладает существенным недостатком, который заключается в том, что разработчикам электропривода эти параметры не всегда доступны, и, кроме того, необходимо располагать соответствующими методиками расчёта.
Для расчета электромеханических и механических характеристик асинхронного двигателя необходимо воспользоваться его математической моделью, которая в общем случае представляется различными схемами замещения. Наиболее простой и удобной для инженерных расчетов асинхронного двигателя является Т-образная схема замещения, рис.7.
Рисунок 7 - Схема замещения асинхронного двигателя.
Ток холостого хода асинхронного двигателя можно найти по следующему выражению:
Где - номинальный ток статора двигателя;
- ток статора двигателя при частичной загрузке;
Коэффициент мощности при частичной загрузке
Коэффициент мощности и КПД при частичной загрузке в технической литературе приводятся редко, а для целого ряда серий электрических машин такие данные в справочной литературе отсутствуют. Эти параметры можно определить, руководствуясь следующими соображениями:
? современные асинхронные двигатели проектируются таким образом, что наибольший КПД достигается при загрузке на 10-15% меньше номинальной. Двигатели рассчитываются так потому, что большинство из них в силу стандартной дискретной шкалы мощностей работают с некоторой недогрузкой. Поэтому КПД при номинальной нагрузке и нагрузке практически равны между собой, т.е.
? коэффициент мощности при той же нагрузке значительно отличается от коэффициента мощности при номинальной нагрузке, причем это отличие в значительной степени зависит от мощности двигателя.
Из формулы Клосса определяем соотношение, которое необходимо для расчета критического скольжения:
где - значение коэффициента находится в диапазоне 0,6 - 2,5, поэтому в первом приближении принимаем =1.
Тогда активное сопротивление ротора, приведенное к обмотке статора асинхронного двигателя
Активное сопротивление статорной обмотки можно определить по следующему выражению
Определим параметр , который позволит найти индуктивное сопротивление короткого замыкания :
Для того чтобы выделить из индуктивного сопротивления Х К H сопротивления рассеяния фаз статора и ротора, необходимо воспользоваться соотношениями, которые справедливы для серийных асинхронных двигателей.
Индуктивное сопротивление роторной обмотки, приведенное к статорной, может быть рассчитано
Индуктивное сопротивление статорной обмотки может быть определено по следующему выражению
По найденным значениям переменных С 1 , , R 1 и определим критическое скольжение
Согласно векторной диаграмме ЭДС ветви намагничивания , наведенная потоком воздушного зазора в обмотке статора в номинальном режиме, равна
Тогда индуктивное сопротивление намагничивания
Используя параметры схемы замещения, произведем расчет механических и электромеханических характеристик.
Электромеханическая характеристика при частотном управлении АД, определяется зависимостью приведенного тока ротора от скольжения
где - фазное напряжение обмоток статора асинхронного двигателя;
- относительное значение частоты питающего напряжения.
Задаваясь значениями скольжения можно рассчитать соответствующее значение тока и воспользовавшись формулой получить соответствующее значение угловой скорости.
Полагая, что ток намагничивания двигателя имеет полностью реактивный характер, выражение для электромеханической характеристики, описывающей зависимость тока статора от скольжения, запишется следующим образом
где будет меняться в зависимости от величины питающего напряжения, согласно выражению
Задаваясь скольжением и принимая во внимание, что для естественной характеристикипо формуле (2.2) рассчитываем естественные электромеханические характеристики АД в двигательном и генераторном режимах, приведенные на рис.8. Сплошной линией представлена зависимость , а пунктирной линией зависимость .
Рисунок 8 - Естественные электромеханические характеристики АД
Механическую характеристику асинхронного двигателя при переменных значениях величины и частоты напряжения питания можно рассчитать по следующему выражению
Механическая характеристика асинхронного двигателя имеет критический момент и критическое скольжение, которые определяются по следующим формулам (2.4) и (2.5)
Ом - индуктивное сопротивление короткого замыкания.
Знак (+) означает, что критический момент и скольжение относятся к двигательному режиму, знак (-) - к генераторному режиму.
Расчет механической характеристики проводим по формуле Клосса:
Где - коэффициент, равный отношению активного сопротивления статора к активному приведенному сопротивлению ротора;
На рис.9 представлена естественная механическая характеристика для асинхронного двигателя.
Рисунок 9 - Естественная механическая характеристика АД
Рабочий участок естественной характеристики обладает высокой жесткостью, модуль которой при практически постоянен, а при с возрастанием момента двигателя постепенно уменьшается и при становится равным нулю. Дальнейшее снижение скорости приводит к уменьшению электромагнитного момента, что соответствует, изменению знака статической жесткости, которая становится положительной. Этот участок характеристики вплоть до обычно не используется, и форма характеристики в этой области для таких двигателей существенного значения не имеет. Как показано на рис.8, двигательному режиму работы соответствуют скольжения от до .
Если ротор двигателя вращать против поля (,), двигатель переходит в тормозной режим противовключения. В этом режиме на естественной характеристике поток снижен, весьма мал, поэтому двигатель развивает небольшие значения тормозного момента, потребляя из сети в основном реактивный ток, превышающий номинальный в 5-10 раз. Поэтому режим противовключения на естественной характеристике двигателя также на практике не используется.
Область() соответствует генераторному режиму работы параллельно с сетью. При,подводимая к двигателю механическая энергия частично теряется в двигателе в виде теплоты, а в основном отдается в сеть. Однако при дальнейшем возрастании скорости и соответствующем увеличении частоты тока ротора происходит постепенное уменьшение коэффициента мощности двигателя, который пристановится равным нулю. При скорости, соответствующей , отдаваемая в сеть активная мощность равна нулю, т. е. вся подведенная к двигателю механическая энергия теряется в виде теплоты в двигателе. Поэтому приимеет место режим рекуперативного торможения, при наступает режим динамического торможения, а придвигатель начинает потреблять энергию из сети, как и при режиме противовключения.
Электромеханические естественные характеристики асинхронного двигателя и показаны на рис. 8. Зависимость построена с помощью соотношения (сплошная кривая). В ней отражены все рассмотренные выше особенности зависимости Кривая в основном повторяет форму кривой так как определяется соотношением . Она показана на рис.8, штриховой кривой, которая имеет наиболее значительные отклонения от кривой в области идеального холостого хода. Действительно, при ток ротора равен нулю, а статор потребляет из сети ток холостого хода , основной составляющей которого является намагничивающий ток По мере роста тока ротора эти кривые сближаются.
Двигатель с фазным ротором благодаря выведенным на контактные кольца выводам роторной обмотки обеспечивает возможность изменения параметров цепи ротора путем введения различных добавочных сопротивлений. Наиболее широко используется включение в цепь ротора добавочных активных сопротивлений, как показано на При этом в соответствии с максимум момента М к не претерпевает изменений, а критическое скольжение увеличивается пропорционально суммарному сопротивлению роторной цепи . Рассматривая эти характеристики, можно установить, что введение добавочных активных сопротивлений в цепь ротора при пуске двигателя и при торможении противовключением является эффективным средством ограничения тока и повышения момента двигателя. Переключением сопротивлений можно обеспечить работу двигателя во всех режимах в пределах рабочего участка механических характеристик. В частности, плавным уменьшением сопротивления торможении противовключением и последующем пуске в противоположном направлении можно обеспечить постоянство тормозного, и пускового моментов двигателя в этих режимах.
Модуль жесткости рабочего участка механической характеристики при введении сопротивления находится при данном М в обратно пропорциональной зависимости от поэтому реостатные характеристики двигателя при больших добавочных сопротивлениях имеют невысокую жесткость.
2.2 Расчет искусственных механических и электромеханических характеристик системы регулируемого электропривода для заданного диапазона регулирования скорости
Частоты напряжения преобразователя, Гц, Гц, Гц, Гц.
Возможность частотного регулирования скорости асинхронного двигателя -- регулирование путем изменения частоты питающего напряжения - вытекает из того обстоятельства, что скорость вращения электромагнитного поля статора пропорционально частоте питающего напряжения
Следует также учесть, что поскольку с изменением частоты питающего напряжения изменяется и величина потока двигателя ,
то в большинстве случаев одновременно с изменением частоты питающего напряжения необходимо регулировать и его амплитуду. Необходимость регулирования напряжения при уменьшении частоты вниз от номинальной связана с тем, что из-за уменьшения индуктивного сопротивления обмоток АД ток намагничивания будет возрастать, что приведет к насыщению магнитопровода двигателя и его перегреву. Регулирование напряжения следует производить таким образом, чтобы скольжение двигателя было минимальным.
Для реализации частотного способа регулирования скорости асинхронный короткозамкнутый двигатель включается в питающую сеть с параметрами и через преобразовать частоты UF (см.рис.10). В качестве преобразователей частоты в настоящее время используются, в основном, полупроводниковые преобразователи частоты.
Рисунок 10 - Схема включения асинхронного двигателя с питанием от преобразователя частоты
При частотном регулировании величина относительного скольжения зависит как от разности скоростей вращающегося электромагнитного поля и ротора - абсолютного скольжения ,так и от относительного значения частоты питающего напряжения
Здесь,, -- регулируемые значения частоты напряжения статора и соответствующие значения скорости вращения и скольжения;
и -- номинальные значения частоты статора и скорость поля, соответствующие паспортным данным двигателя.
Для анализа электромеханических характеристик двигателя при частотном регулировании. В отличие от ранее приведенной схемы замещения
Регулируемый электропривод судового вентилятора по системе преобразователь частоты – асинхронный двигатель с к.з. ротором курсовая работа. Физика и энергетика.
Сочинение Рассуждение На Тему Чучело 5 Класс
Автореферат На Тему Особливості Ведення Вагітності Та Пологів У Жінок Із Передчасним Розривом Плодових Оболонок При Недоношеній Вагітності
Контрольная работа: СССР в 20-е годы
Математика 3 Контрольные Работы Волкова
Дипломная Работа На Тему Совершенствование Системы Внутреннего Маркетинга На Предприятии
Мини Сочинение Моя Семья 6 Класс
Доклад по теме Основные закономерности почерка
Курсовая работа по теме Проблемы взаимоотношений государства и общественности в России
Эссе Мировые Войны
Дипломная Работа На Тему Возможности Профессиональной Реализации И Жизненные Стратегии Выпускников Вузов В Закрытом Административно-Территориальном Образовании (На Примере Г. Снежногорск)
Реферат: Рациональная организация работы менеджера
Составить Сочинение На Тему Бежин Луг
Реферат На Тему Литература Эпохи Возрождения
Дипломная работа по теме Разработка мероприятий по реализации стратегии развития предприятия
Реферат: Кадровое делопроизводство 3
Составить Небольшое Сочинение
Курсовая работа: Страхование. Скачать бесплатно и без регистрации
Сочинение Письмо От Акулины Алексею
Природные Системы Реферат
Лекция На Тему Теории Преступности
Особенности организации и тактики ведения отдельных следственных действий по делам о фальшивомонетничестве - Государство и право курсовая работа
Регулювання земельних відносин в Україні за новим ЗК України - Государство и право реферат
Культурно-историческая составляющая идеологии белорусского государства - История и исторические личности презентация