Расчет и Построение естественной механической характеристики 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Расчет и Построение естественной механической характеристики



 

Естественной механической характеристикой называется зависимость , построенная при номинальных параметрах источника питания.

Воспользуемся упрощенной формулой Клосса

 

, (55)

 

где sK – критическое скольжение выбранного двигателя.

Следует отметить, что характеристики, построенные по данной формуле имеют значительные погрешности в области s > sК.

Угловую частоту вращения ротора рассчитываем по формуле

 

. (55)

 

Задаваясь различными значениями скольжения s в диапазоне s = (0…1), определяем соответствующие значения момента и частоты вращения.

Результаты расчетов заносим в таблицу 2.

 

Таблица 2 – Данные для построения естественной механической характеристики

s, о.е.                    
M, Н∙м                    
ω, с-1                    

 

По результатам расчетов построим естественную механическую характеристику (рис.4).

Рис.4 Примерный вид естественной механической характеристики АД

 

 

ВЫБОР СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

В электроприводе для управления скоростью асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором используются преобразователи напряжения и частоты. Рассмотрим их разновидности, с целью выбора наилучшего варианта.

При регулировании напряжения скольжение изменяется в широких пределах и потери, выделяющиеся в виде тепла в элементах роторной цепи, пропорциональны скольжению.

Для изменения напряжения применяется тиристорный регулятор напряжения. Разомкнутая система «Тиристорный регулятор напряжения - Асинхронный двигатель» имеет небольшой диапазон регулирования (от 0,7∙wном до wном), замкнутая система может обеспечивать диапазон регулирования до 10:1.

Переходной процесс при регулировании напряжения – очень тяжёлый в энергетическом отношении режим: потери энергии в десятки раз выше, чем за то же время в установившемся режиме.

Электропривод с регулированием напряжением питания асинхронных двигателей применяется преимущественно тогда, когда момент сопротивления на валу зависит от частоты вращения по квадратичному закону (МС2), а также когда при небольшом снижении частоты вращения достигается существенное снижение мощности, например для вентиляторов, воздуходувок, центробежных насосов. Поэтому управление скоростью асинхронного двигателя с помощью тиристорного регулятора напряжения неприемлем для грузоподъемных механизмов.

В качестве статических преобразователей частоты наибольшее распространение получил двухзвенный преобразователь частоты со звеном постоянного тока, в котором происходит предварительное выпрямление тока с последующим инвертированием; выходная частота не связана с частотой сети и может изменяться от малых значений до нескольких тысяч герц;

Эти устройства позволили экономично и точно управлять скоростью и моментом двигателя, избавиться от применения неэкономичных гидромуфт, а также сложных и дорогостоящих приводов постоянного тока.

В частотно-регулируемом приводе применяются два вида управления – скалярное и векторное. При скалярном управлении одновременно изменяют частоту и амплитуду подводимого к двигателю напряжения. Для поддержания требуемых рабочих характеристик двигателя необходимо одновременно с изменением частоты изменять по определённому закону (алгоритму) и амплитуду напряжения. При этом частота является независимым воздействием, а соответствующую ей амплитуду определяют исходя из того, как при изменении частоты должны изменяться форма механической характеристики и максимальный момент привода.

Векторное управление позволяет существенно увеличить диапазон и точность регулирования, повысить быстродействие электропривода. Этот метод обеспечивает непосредственное управление вращающим моментом двигателя.

Векторное управление с датчиком обратной связи по скорости обеспечивает диапазон регулирования до 1:1000 и выше, точность регулирования по скорости – сотые доли процента, точность по моменту – единицы процентов.

Исходя из вышесказанного, выбираем для использования в разрабатываемом электроприводе преобразователь частоты с автономным инвертором напряжения.

 

Таблица 2 – Модели преобразователей частоты Mitsubishi Electric

 

 

Таблица 3 – Модели преобразователей частоты АВВ

 

Тип Работа в обычном режиме Работа в тяжелом режиме
I , A P Н, кВт P Н, л.с. I 2hd, A P hd, кВт P hd, л.с.
Трехфазное напряжение питания 208...240 В
ACS550-01-04А6-2 4,6 0,75   3,5 0,55 0,75
ACS550-01-06А6-2 6,6 1,1 1,5 4,6 0,75  
ACS550-01-07А5-2 7,5 1,5   6,6 1,1 1,5
ACS550-01-012А-2 11,8 2,2   7,5 1,5  
ACS550-01-017А-2 16,7     11,8 2,2  
ACS550-01-024А-2 24,2 5,5 7,5 16,7    
ACS550-01-031А-2 30,8 7,5   24,2 5,5 7,5
ACS550-01-046А-2 46,2     30,8 7,5  
ACS550-01-059А-2 59,4     46,2    
ACS550-01-075А-2 74,8 18,5   59,4    
ACS550-01-088А-2 88,0     74,8 18,5  
ACS550-01-114А-2       88,0    
ACS550-01-143А-2            
ACS550-01-178А-2            
ACS550-01-221А-2            
ACS550-01-248А-2            

 

Таблица 4 – Модели преобразователей частоты Schneider Electric

Модель Мощность двигателя Макс. линейный ток Макс. линейный ток к.з. Полная мощность Макс. пиковый ток
  кВт л.с. A кA кВA A
ATV61 Н075МЗ(4) 0,75   5,3   2,2 9,6
ATV61HU15M3(4) 1,5   9,6     9,6
ATV61HU22M3(4) 2,2   12,8   5,3 9,6
ATV61HU30M3(4) 3,0 - 16,4   6,8 9,6
ATV61HU40M3(4) 4,0   22,9   9,2 9,6
ATV61HU55M3(4) 5,5 7,5 30,8   12,4 23,4
ATV61HU75M3(4) 7,5   39,4   15,9 23,4
ATV61HD11M3X(4) 11,0   45,8   18,8 93,6
ATV61HD15M3X(4) 15,0   61,6   25,1 93,6
ATV61HD18M3X 18,5       27,7  
ATV61HD22M3X 22,0          
ATV61HD30M3X 30,0       42,4  
ATV61HD37M3X 37,0          
ATV61HD45M3X 45,0          

 

Схема любого преобразователя частоты состоит из силовой и управляющей частей. Силовая часть преобразователей выполнена на транзисторах IGBT, работающих в режиме электронных ключей. Схема управления выполняется на цифровых микроконтроллерах и обеспечивает управление силовыми электронными ключами, а также решение большого количества вспомогательных задач (защита, контроль, диагностика). Частотные инверторы Частотный регулятор имеет структуру с явно выраженным звеном постоянного тока (выпрямитель + фильтр), что показано на рис. 5.

В преобразователях этого типа используется двойное преобразование электрической энергии: входное синусоидальное напряжение с постоянной амплитудой и частотой выпрямляется в трехфазном или однофазном выпрямителе, сглаживается LC-фильтром, а затем вновь преобразуется инвертором в переменное напряжение регулируемой частоты и амплитуды.

Рис. 5. Структурная схема преобразователя частоты со звеном постоянного тока

 

Преобразователи частоты на транзисторах IGBT по сравнению с тиристорными при одинаковой выходной мощности отличаются меньшими габаритами, сниженной массой и повышенной надежностью в силу модульного исполнения электронных ключей и лучшего отвода тепла с поверхности силового модуля. Они имеют более полную защиту от бросков тока и от перенапряжения, что существенно снижает вероятность повреждений и отказа электропривода.

Напряжение питающей сети с постоянной частотой и амплитудой (Uвх = const; fвх = const) поступает на трехфазный или однофазный выпрямитель. Выпрямитель и фильтр входят в состав блока постоянного тока, основное назначение которого – получить на выходе постоянное напряжение с малыми пульсациями, которое используется для питания преобразователя частоты. Инвертор преобразует постоянное напряжение в трехфазное напряжение с переменной частотой и изменяемой амплитудой. Схема управления формирует сигналы для коммутации обмоток электродвигателя в нужные моменты времени. Импульсы коммутации каждой обмотки в пределах периода модулируются по синусоидальному закону. Максимальную ширину импульсы имеют в середине полупериода. К началу и к концу полупериода ширина импульсов уменьшается. Таким образом, схема управления формирует широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) напряжения, которое подается на обмотки электродвигателя. В некоторых случаях к выходам преобразователя частоты подключается фильтр, но в частотных инверторах на транзисторах IGBT необходимость в выходном фильтре практически отсутствует. Таким образом, на выходе инвертора формируется трехфазное напряжение переменной частоты и амплитуды (fвых = Var; Uвых = Var), которое и задает нужную частоту вращения и требуемый момент на валу двигателя.

 

 



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-04-25; просмотров: 534; 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 - 34.238.143.70 (0.023 с.)