Проектирование электротехнических устройств Курс лекций по электротехнике Курс лекций по теории электрических цепей Курс лекций по информатике

Проектирование и моделирование электротехнических устройств

Выполненный расчет динамических характеристик асинхронного привода для пневмокомпрессора свидетельствует об ее эффективности. Показано, что найденный закон управления позволяет иметь требуемые динамические характеристики по интегральным параметрам, по выбранному критерию при заданных ограничениях. Использование разработанной в главе 3 модели и предложенной на ее основе методики определения коэффициентов закона управления, позволили построить частотный закон управления, обеспечивающий улучшенные регулировочные характеристики в пусковых режимах асинхронного электропривода, снижение потерь и надежный пуск привода пневмокомпрессора электропоезда. Результаты исследования на модели различных способов ШИМ для формирования питающих асинхронный двигатель напряжений, позволило дать количественные оценки влияния гармонического состава на динамические механические характеристики: скорость вращения и электромагнитный момент, а также электромагнитные потери мощности и выработать рекомендации по выбору несущей частоты ШИМ. На примере расчета привода пневмокомпрессора продемонстрирована эффективность предложенной методики расчета динамических характеристик частотно-регулируемых асинхронных электроприводов. Она дала возможность рассчитать важные параметры для проектирования:

- предельные токовые нагрузки при динамических режимах, которые необходимы для обеспечения запаса по надежности при проектировании питающих асинхронный двигатель инверторов в системе частотного управления;

- мгновенные и интегральные значения потерь мощности в динамических режимах, позволяющих осуществить расчет тепловых потерь при проектировании;

- влияние температурных факторов на величину механической нагрузки и запаса по электромагнитному моменту, обеспечивающему надежный запуск привода при критических температурах.

Далее приведены осциллограммы динамических характеристик и эпюры токов и напряжений при улучшенном варианте сочетания параметров закона управления для привода пневмокомпрессора электропоезда рис. 9-11.

Рисунок 9. Форма напряжения в фазах

Рисунок 10. Форма импульсов управления для центральной ШИМ

Рисунок 11. Форма токов в фазах

 Осциллограммы момента и частоты вращения ротора пускового и установившегося режимов привода компрессора приведены на рис. 12. Отправной точкой для оценки влияния различных способов ШИМ управления на пусковые характеристики являются характеристики при гармонических фазных напряжениях питающих АД для линейного закона регулирования частоты. На рис. 12а приведены характеристики при гармонических питающих напряжений; на рис. 12б - импульсных питающих напряжениях, а также фазный ток в одной из фаз обмоток АД при импульсных питающих напряжениях – рис. 12в.

Рисунок 12а. Осциллограммы тока и скорости при гармоническом питании

Рисунок 12б. Осциллограммы тока и скорости при импульсном питании

Рисунок 12в. Осциллограмма пускового и установившегося режимов

тока в одной из фаз

Рисунок 12г. Осциллограммы потребляемой и полезной мощности при регулировании по закону

 

Важный результат продемонстрирован на осциллограммах потребляемой и полезной мощностей – рисунок 12г. Очевидно, что мгновенные потери мощности на всем периоде разгона близки к потерям в номинальном режиме. Это особенно важно, так как снижает опасность локального перегрева асинхронного двигателя в пусковом режиме.

Для самовентилируемых машин теплоотдача зависит от скорости, уменьшаясь с ее уменьшением, т.е. Тw=0>Tтw , причем разница может быть существенной – в 2 и более раза – см. рис. 7.6. Некоторое представление о

порядке постоянных времени машин при w » w н  дает рис. 7.7.

Рис. 7.7. Ориентировочная зависимость тепловой постоянной

времени от мощности электрической машины

Итак, реакция машины на быстрые изменения потерь в ней – отрезки экспонент с относительно большими (минуты, даже часы для больших машин) постоянными времени. В установившемся режиме (dt /dt =0) по (7.2) имеем

                                                                ;                                                                                   (7.5)

в номинальном режиме по определению

                                                                .                                                                              (7.6)

Найденные закономерности нагревания и охлаждения двигателей позволяют выделить три характерные стандартные режима работы электроприводов.

Продолжительный режим S1 характеризуется условием

                                                                                ,                                                                     (7.7)

т.е. за время работы tр температура перегрева достигает установившегося

значения (рис. 7.8,а), продолжительность паузы роли не играет.

Кратковременный режим S2, при котором

                                                                                ,

                                                                                ,                                                                      (7.8)

т.е. за время работы перегрев не успевает достичь установившейся величины, а за время паузы tо двигатель охлаждается до температуры окружающей среды (рис. 7.8,б).

          

а)                                                                                             б)

в)

Рис. 7.8. Диаграммы продолжительного S1 (а), кратковременного S2 (б) и повторно-кратковременного S3 (в) режимов


На главную