Моделирования переходных процессов асинхронного 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Моделирования переходных процессов асинхронного



Двигателя

 

Для построения графиков переходных процессов при прямом пуске асинхронного двигателя в сеть создадим модель в Matlab Simulink (рис.2.10) обеспечивающую снятие координат электропривода. Результаты моделирования выведем на графики и проанализируем полученные результаты.

В окне задания параметров трехфазного источника введем значения согласно рис. 2.11,а. Введем значения напряжения 380 В, частоты 50 Гц, сопротивления и индуктивности источника равным нулю, соединение источника – Yn, базисное напряжение – 380 В.

 

Рис. 2.10. Модель прямого пуска асинхронного двигателя с приложением нагрузки после разгона

 

В первой кладке Configuration окна параметров блоком асинхронной машиной (Asynchronous Machine SI Units) выставляем параметры, согласно рис. 2.11,б.

 

                   а)                                                      б)

Рис. 2.11. Окно задания параметров: а – трехфазного источника,

б –блоком асинхронной машиной

 

Во вкладке parameters (рис. 2.12) представлены окна, в которые необходимо ввести соответствующие параметры:

– номинальная активная мощность двигателя, линейное напряжение и частота: Nominal power, voltage (line-line), and frequency [Pn(VA), Vn(Vrms), fn(Hz)];

– активное сопротивление и индуктивность рассеяния обмотки статора: Stator resistance and inductance [Rr’(ohm Lir’(h)];

– приведенные к обмотке статора активное сопротивление и индуктивность рассеяния обмотки ротора: Rotor resistance and inductance [ Rr'(ohm) Llr'(H) ];

– взаимная индуктивность обмоток, расположенных на статоре и роторе: Mutual inductance Lm (H);

– момент инерции, коэффициент трения, число пар полюсов: Inertia, friction factor, pole pairs [ J(kg.m^2) F(N.m.s) p() ];

– начальные условия переменных (скольжение, электрический угол, амплитуды токов трех фаз статора, соответствующие фазы этих токов): Initial conditions;

- моделирование насыщения: Simulate saturation.

Рис. 2.12. Окна ввода параметров АД

 

Результаты моделирования переходного процесса при пуске и набросе номинальной нагрузки представлены на рис. 2.13.

После включения двигателя происходит резкий скачек тока и момента. После разгона двигателя происходит скачкообразное увеличение момента сопротивления с нулевого значения до номинального (рис. 2.13,а после 1 секунды).

 

 

а

 

б

 

 

Рис. 2.13. Характеристики переходного процесса: а – момент на валу двигателя М = f (t), б – скорость вала двигателя w = f (t)

 

На основе полученных результатов можно сделать вывод, что наиболее опасным режимом является пусковой режим, так как возникают нежелательные броски момента.

Задание 4. Расчет и построение механической характеристики рабочей машины. Проверка выбранного электродвигателя по перегрузочной способности

Механическая характеристика рабочей машины при работе на холостом ходу и под нагрузкой представляет собой зависимость момента сопротивления от частоты вращения или угловой скорости и описывается уравнением:

                            

где ММ – момент сопротивления механизма при угловой скорости ωм Нм; ММО – момент сопротивления механизма, не зависящий от угловой скорости (момент трогания), Нм;   ММН – момент сопротивления при номинальной угловой скорости, Нм;   ωМ – текущее значение угловой скорости вала рабочей машины, с–1;   ωМН – номинальная угловая скорость вала рабочей машины,

с–1;   х – показатель степени характеризующий изменение статического момента от угловой скорости.

Момент статического сопротивления на валу электродвигателя МС, Нм равен: 

                                 (2.4.2)

  (2. 4.3)

где i – передаточное отношение; w д – текущее значение угловой скорости электродвигателя, с–1; w н – номинальная угловая скорость электродвигателя, с–1.

Передаточное отношение равно

                                                                (2. 4.3)

Значение показателя степени х механических характеристик:

0,3  
Лебедок, ленточных транспортеров                                    х = 0;

Вентиляторов, сепараторов, центробежных насосов            х = 2;

Металлообрабатывающих станков                                     х = –1.

По значению отношения момента трогания к моменту номинальному  механизмы и машины делятся на три группы: вентиляторы, центробежные насосы, молочные сепараторы, зернодробилки, пускаемые вхолостую, пневмотранспортеры, транспортеры, конвейеры, подъемные машины, молотильные агрегаты, пускаемые вхолостую, агрегаты приготовления комбинированного силоса, смесители 0,3–1,0 дробилки и измельчители грубых кормов, пускаемые под нагрузкой, пилорамы, пресс–грануляторы, погружные насосы >1,0.

Каждая из групп предъявляет определенные требования к электродвигателю при пуске. Механизмы первой группы допускают пуск асинхронных электродвигателей при пониженном напряжении питания переключением обмоток со звезды на треугольник в целях снижения падения напряжения в сети при пуске. Механизмы второй группы позволяют осуществлять прямое включение электродвигателя. При этом не исключается возможность применения в отдельных случаях средств облегчения условий пуска, например, путем применения центробежных фрикционных муфт. Механизмы с относительным моментом трогания, превышающим единицу, требуют применения способов и средств форсирования пуска схем переключения с треугольника на звезду.

Начальный пусковой момент электродвигателя должен быть достаточным для преодоления момента сопротивления троганию рабочей машины при снижении питающего напряжения (DU) на 20 – 30 % номинального (большая величина относится к двигателям, не имеющим параллельно включенных токоприемников). При этом предпочтительным является прямой пуск электродвигателя. При необходимости допускается применение средств, облегчающих пуск электродвигателя. Пусковые устройства выбираются на основании технико-экономических расчетов.

Для обеспечения пуска электродвигателя должны выполняться условия:

               ,                             (2. 4.4)

           ,                          (2. 4.5)

где U – напряжение сети с учетом снижения на 10 %, В, U =1-(D U /100) U н; U н – номинальное напряжение сети, В; Mn пусковой момент электродвигателя при номинальном напряжении сети, В; минимальный момент электродвигателя при номинальном напряжении сети, Нм; MC – момент статического сопротивления на валу электродвигателя при трогании рабочей машины, Нм; – момент статического сопротивления на валу электродвигателя при скольжении S = 0,8, Нм; минимальный избыточный момент, необходимый для пуска электродвигателя, обычно принимается равным .

Перегрузочная способность электродвигателя должна обеспечивать статистическую и динамическую устойчивость работы привода при возникновении характерных для технологического процесса повышений момента сопротивления нагрузки и снижении питающего напряжения на 10 % от номинального [13].

Статическая устойчивость ЭП при снижении напряжения питающей сети проверяется соотношением

                            ,                  (2. 4.6)

где U – напряжение сети с учетом снижения на 10 %, MK – максимальный (критический) момент, развиваемый электродвигателем, Нм;  максимальный статический момент сопротивления на валу электродвигателя, Нм.

Номинальный момент электродвигателя  равен

                                  ,                                      (2. 4.7)

где wН– номинальная угловая скорость ротора электродвигателя, 1/ c:

                                                           (2. 4.8)

здесь S Н – номинальное скольжение электродвигателя; w0 – угловая скорость поля статора (синхронная угловая скорость вращения ротора), :

                                      ,                                          (2. 4.9)

где p – число пар полюсов обмотки статора.

Пусковой МП, Нм, минимальный ММ, Нм, максимальный МК, Нм моменты электродвигателя определяются как произведение номинального момента электродвигателя на кратность пускового момента , минимального момента , и максимального момента :

                                ;                                  (2. 4.10)

                           ;                            (2. 4.11)

                              .                              (2. 4.12)

Пример 2.7. По данным примеров 1, 2, 3 выбрать электродвигатель для привода транспортера. Снижение питающего напряжения принять равным 20 %.

Решение. Выбирается электродвигатель серии 4А продолжительного режима работы.

Для графика по формуле эквивалентная нагрузка равна

Среднее значение передаточного отношения клиноременной передачи i=5. Для обеспечения частоты вращения приводного вала скребкового транспортера w м =20 об/мин при использовании электродвигателей различной частоты вращения червячный редуктор должен иметь передаточные отношения 10, 15, 30. При получении расчетной мощности Рм = 0,89 кВт может использоваться редуктор одного типоразмера с передаточными отношениями 10 и 15 и, следовательно, одной стоимости. Поэтому выбирается электродвигатель с синхронной частотой вращения 1500 об/мин, стоимость которого ниже стоимости электродвигателей той же мощности с синхронными частотами вращения 1000 об/мин, 750 об/мин и 600 об/мин.

Каталожные данные электродвигателя 4А80А4У3:

Рн = 1,1 кВт; h н = 0,75; Соs j н = 0,81; mп = 2; mм = 1,6; mк = 2,2; Sн = 5,4 %; Sкр = 34%; iп = 5; Jд = 0,0032 кг × м2.

Синхронная частота вращения электродвигателя определяется по формуле

                               

Номинальная частота вращения определяется по формуле

                             

Номинальный МН, Нм, пусковой МП, Нм, минимальный ММ, Нм и максимальный МК, Нм моменты электродвигателя определяются по формулам (2.4.7-12):

Нм;

Для механической характеристики скребкового транспортера показатель степени, характеризующий изменение статического момента от

угловой скорости равен нулю (х = 0).

Тогда из уравнения следует:

                                                                   (2. 4.16)

Номинальный момент статического сопротивления МСН, Нм, определяется по формуле

Минимальный избыточный момент, необходимый для пуска электродвигателя, принимается равным 0,2Мсн, тогда:

Возможность пуска электродвигателя при снижении питающего напряжения на 20 % проверяется по условию:

       Нм; (2.4.17)

Следовательно, электродвигатель 4А80А4У3 не запустится при снижении питающего напряжения.

Принимается электродвигатель с каталожными данными 4А80В4У3:

Рн = 1,5 кВт; hн = 0,77; Соsjн = 0,83; mп = 2; mм = 1,6;

mк = 2,2; Sн = 5,8 %; Sкр = 34 %; iп = 5; Jд = 0,0033 кг×м2.

Для данного электродвигателя:

следовательно, электродвигатель при снижении питающего напряжения на 20 % запустится.

 

Пример 2.8. П остроение скоростных и механических характеристик статических режимов работы электропривода

 

Составление схемы замещения ЭП и расчет недостающих параметров.Выражения для построения скоростных и механических характеристик в разомкнутой системе привода можно получить на основании схемы замещения АД:

Рис. 2.14. Схема замещения АД с короткозамкнутым ротором

 – активное сопротивление статора АД; – активное приведенное сопротивление ротора АД; x 1 – индуктивное сопротивление статора АД; x2′– индуктивное сопротивление ротора АД, приведенное к статорной обмотке;  – фазное напряжение питания АД.

Воспользуемся следующими формулами для определения недостающих параметров схемы замещения:

Номинальное скольжение:

;  (2.4.18)

критическое скольжение:                                                   

; (2.4.19)

индуктивное фазное сопротивление короткого замыкания:

 (Ом);   (2.4.20)



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2020-03-14; просмотров: 373; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.206.12.31 (0.124 с.)