Расчет мощности и выбор электродвигателя для длительного режима работы Моделирование электротехнических устройств Проверка предварительно выбранного двигателя

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, рассмотрены приоритетные задачи электротехнической промышленности и показаны особенности технико-экономических критериев по надежности электроприводов, сформулированы цель и задачи, научная новизна результатов исследования, приведены основные положения, выносимые на защиту, сведения о реализации и апробации результатов.

В первой главе "Анализ конструкций, методов математического моделирования и расчёта электромеханических характеристик специальных электроприводов" исследованы различные виды электрических приводов постоянного и переменного тока. Проанализировав работы с описанием конструкций различных электроприводов, выявлен общий недостаток, характерный для всех этих систем – значительные пульсации мгновенного момента.

Анализ системы уравнений, описывающей электрические и механические процессы в электроприводах показывает, что основной проблемой является получение значения величины потокосцепления как от обмотки статора, так и ротора и величины электромеханического момента. Для определения последнего было использовано уравнения момента идеализированной системы, полученное Шмитцем Н. Рассмотрены уравнения для определения моментов специальных систем электроприводов, приводимые в работах Xiao Wei, Zhu Yu-wu, Okamoto Yo, Ran Zhengyun, Stumberger B, Meng Qing-chun.

Сравнительный анализ методов расчета магнитных систем электроприводов показывает, что основным методом расчета является метод конечных элементов, однако следует отметить и ряд недостатков этого метода, например, для исследования моментов, действующих в системах электроприводов и задач оптимизации численное решение не эффективно. В системах со сложными распределенными в пространстве обмотками возникают трудности в определении потокораспределения. В классической теории распределение магнитодвижущей силы по поверхности ротора определяется из закона полного тока в предположении, что магнитным сопротивлением стали статора и ротора можно пренебречь. Полученную ступенчатую функцию разлагают в ряд Фурье, ограничиваясь первым членом ряда. Используя этот результат, рассчитывают магнитную систему. Расчеты носят качественный характер. Их точность повышают введением различных уточняющих коэффициентов.

Точность определения момента напрямую зависит от точности расчета параметров электромагнитной системы компонентов асинхронного электропривода. В результате изучения методик расчета магнитных систем, для дальнейшего исследования выбран метод магнитных цепей, поскольку системы электрического привода имеют малый воздушный зазор, а значит, в номинальном режиме работы поток рассеяния незначителен. Такой подход позволяет без сложных математических выкладок осуществить математическое моделирование нелинейной электромагнитной системы электропривода.

Во второй главе "Расчет магнитных цепей специальных электроприводов" выведены формулы для расчета магнитных сопротивлений различных конструкций специальных электроприводов. С использованием метода наложения, определено потокораспределение в магнитных системах специальных электроприводов (САЦ, САЦС и САЦР).

Магнитная система исследуемых электроприводов имеет незначительные воздушные зазоры и в номинальном режиме работы значения магнитной индукции не выходят за колено кривой намагничивания магнитопровода. Расчет магнитного потока для отдельной катушки в такой системе осуществляется с помощью закона Ома для магнитной цепи

, (1)

где  − ток, протекающий в катушке;  − количество витков катушки;

 − магнитное сопротивление потоку катушки.

Расчет магнитной системы компонентов асинхронного электропривода со сложными распределенными в пространстве обмотками проведен по авторской методике. Магнитные системы статора и ротора представлены в виде совокупности простейших электромагнитов, магнитные системы которых многократно пересекаются. Применяя метод наложения, рассчитываем магнитную систему электрического привода, считая ее линейной. Разбивем магнитную цепь на участки, каждый из которых имеет заданное значение индукции. Значение величины магнитной индукции уточняется методом последовательных приближений в случае нелинейных режимов работы. Использование предложенной методики дает минимальные погрешности в расчетах нелинейных систем по сравнению с лианеризованными.

Рассчитаны магнитные потоки каждой катушки обмоток в предположении, что в момент определения потока остальные катушки выключены. После этого, используя принцип наложения, потоки складываем со сдвигом в пространстве. В данном методе последовательно складываются магнитные сопротивления статора, ротора, воздушного зазора. Для магнитной цепи применяется закон Ома. Расчеты для каждой катушки идентичны.

Разработан метод расчета суммарного магнитного потока для всех типов электроприводов, с представлением магнитной цепи из пяти частей – ярмо, зубцовые части статора и ротора и воздушный зазор. Получены формулы для расчета магнитных сопротивлений от статорных и роторных обмоток для многих конструкций специальных систем электроприводов (САЦ, САЦС и САЦР)

В третьей главе "Математическое моделирование электромеханических процессов специальных электроприводов" разработана математическая модель электромеханических процессов специальных систем электроприводов (САЦ, САЦС и САЦР), позволяющее получить зависимости между напряжениями и токами статора и ротора и определить мгновенный момент и величину пульсаций момента.

В четвертой главе "Практическое применение результатов математического моделирования" разработана методика расчета характеристик специальных систем электроприводов (САЦ, САЦС и САЦР). Проведена экспериментальная проверка полученных результатов. Разработана конструкция токосъемного устройства, а также усовершенствованная конструкция управляемого каскадного электрического привода.

Предлагаются варианты индивидуального задания на разработку или проектирование электропривода ротора центрифуги типа ФПН с верхним приводом и нижней выгрузкой продукта, с диаметром ротора от 600 до 1500 мм. Выгрузка продукта (осадка) - ножевая.

Анализ задания на курсовой проект (работу). Составление технического описания центрифуги. Составление краткого описания технологического процесса. Определение требований к электроприводу

Выбор электродвигателя Двигатель выбирается по каталогу [15] на основе игаш данных: максимальная скорость ротора центрифуги возможность установки редуктора, напряжение цеховой сети размещение двигателя на центрифуге, условия окружающей среды и др Номинальная мощность выбранного двигателя должна быть не ниже Ррвс. Выбрав двигатель, надо выписать его краткую техническую характеристику (паспортные данные): тип, номинальные значения мощности, напряжения, тока, скорости, КПД и другие параметры, необходимые для дальнейших расчетов (в частности, момент инерции ротора).

Расчет и анализ статических характеристик разомкнутой системы электропривода Оценка качества статических (установившихся) режимов работы электропривода является одним из аспектов общей оценки качества проектной разработки. Характер (параметры) установившихся режимов электропривода полностью определяется его статическими механическими характеристиками . Уравнение статической механической характеристики разомкнутой системы электропривода (т.е. силового канала электропривода) можно получить из его математического описания (модели) в любой форме

Определен объект исследования – привод на базе асинхронного двигателя.

Реализация различных способов ШИМ предлагается на основе цифрового счетчика с реверсивным счетом регистров. Приведено аналитическое обоснование принципа векторного управления и его структурная реализация.

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.


Автоматизация управления двигателем постоянного тока