Тяговый электропривод с двухфазным асинхронным двигателем и преобразователем, с промежуточным звеном напряжения, модулированного по синусоиде
Использование узла принудительной коммутации для формирования отрицательной полуволны напряжения. Проведение исследования схемы тягового электропривода с трехфазным асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором и IGB-транзисторным инвертором.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.09.2018 |
| Размер файла | 520,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Государственное предприятие Харьковский метрополитен
ТЯГОВЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД С ДВУХФАЗНЫМИ АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, С ПРОМЕЖУТОЧНЫМ ЗВЕНОМ НАПРЯЖЕНИЯ, МОДУЛИРОВАННОГО ПО СИНУСОИДЕ
Шаповал В.П.
Введение. Тяговые электроприводы эксплуатируемого электрифицированного транспорта в Украине, являясь неэкономичными и неэффективными, требуют замены на современные, каковыми являются электроприводы переменного тока. При рассмотрении различных варианты тяговых электроприводов (ТЭП) одним из альтернативных вариантов является ТЭП с двухфазным асинхронным двигателем (ТАД) [1].
Цель работы. Разработка более совершенной структуры ТЭП переменного тока. напряжение электропривод асинхронный двигатель
Материалы и результаты исследований. Традиционная, широко применяемая в современном городском электротранспорте, схема тягового электропривода (ТЭП-3) с трехфазным асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором (АД) и IGB-транзисторным инвертором, а также тормозным IGB-транзисторным преобразователем (чоппером) упрощенно представлена на рис. 1, где G - питающая контактная сеть, КМ - линейный контактор, ZD - фильтр, UQ - тормозной чоппер, RQ - тормозной резистор, UM - инвертор, ММ - тяговый АД. Несмотря на высокое совершенство традиционной схемы ТЭП, смущает большое количество IGB-транзисторов, приборов менее надежных и экономичных, чем тиристоры. Кроме того, при резисторном торможении во избежание подпитки резистора RQ от питающей сети необходимо отключать линейный контактор КМ, что увеличивает его износ.
Альтернативная схема, приведенная на рис. 2, представляет ТЭП на базе двухфазного АД (ТЭП-2). Обмотки бо и вш электрически не связаны между собой, сдвинуты в пространстве на 90 эл.град и питаются каждая от своего преобразовательного блока. Блоки идентичны друг другу и состоят из формирователей однополярных полуволн напряжения модулированного по синусоидальному закону IGB-транзисторными модулями (ТМ). При постоянном входном напряжении UPM=Ud формирователи создают на своих выходах соответствующие напряжения UD1 и UD2, регулируемые по величине и частоте. На рис. 3 показано напряжение UD1 и идентичное ему по форме напряжение UD2 сдвинутое относительно UD1 на 90 эл. градусов. Напряжения UD1 и UD2 модулированы с частотой fM синхронно обоими ТМ.
Полуволны напряжений UD в каждом блоке преобразователя через тиристорно-диодные мосты UR поочередно подводятся к обмоткам АД. Так, в первом блоке положительная полуволна напряжения Uб на обмотке бо образуется при включении пары тиристоров 1V1 - 1V3 на интервале [0…р]. Фазный ток АД при этом протекает по таким цепям:
При включенном Т1М к фазе бо прикладывается импульс напряжения амплитудой Ud и фазный ток iб протекает от (+)Р источника через Т1М, 1V1, обмотку бо, 1V3, к (-)М источника.
При отключенном Т1М ток iб замыкается в контурах о - 1D4 - 1V1 - б и о - 1V3 - 1D2 - б, фазное напряжение при этом равно нулю.
Для формирования отрицательной полуволны напряжения Uб при щt=р, принудительно отключают пару тиристоров 1V1 - 1V3, для чего используют узел принудительной коммутации UK. Коммутационный процесс протекает следующим образом. Включаем коммутационный тиристор VK. Через него перезаряжается конденсатор СК, под действием обратного напряжения на СК тиристор VK отключается. Далее, отключается Т1М, включается распределительный тиристор VA1 и конденсатор СК вновь перезаряжается в прямом направлении через диоды 1D3-1D4 и 1D2-1D1. при этом тиристоры 1V1 и 1V3 отключаются. Прямое напряжение на СК запирает тиристор VA1, избыток напряжения на конденсаторе СК сбрасывается в конденсатор CD через резистор RA, а остаток фазного тока iб (индуктивный ток) протекает по цепи о - 1D4 - обратный диод модуля Т1М - CD - 1D2 - б до тех пор пока не спадет до нуля. Напряжение на обмотке при этом -Uґб. Включением пары тиристоров 1V2 - 1V4 формируется отрицательная полуволна тока iб. Таким образом, тиристорно-диодный мост UR выполняет функцию реверсирования полувон напряжения и тока в фазе АД.
Особенностью альтернативного ТЭП является схема подключения тормозного чоппера, - между формирователем синусоиды тока ТМ и мостом-реверсором UR. В режиме торможения, на интервале генерации АД активной мощности, ТМ отключен, ТQ включен; на интервале восполнения АД реактивной мощности ТМ включен, а ТQ отключен. Таким образом, исключается подпитка тормозных резисторов RQ со стороны питающей контактной сети. В результате не требуется лишний раз оперировать линейным контактором. Цепочка LZ-CZ-RZ ограничивает скорость нарастания модулирующих импульсов напряжения, что способствует смягчению условий работы изоляции двигателя и кабеля.
Меньшее количество IGB-транзисторных модулей в двухфазной системе позволяет надеяться на уменьшении величины потерь в преобразователе, повышение надежности и экономичности ТЭП.
Рисунок 1- Принципиальная схема тягового электропривода с трехфазным инвертором и тормозным преобразователем - чоппером
Рисунок 2 - Принципиальная схема тягового электропривода с двухфазными асинхронным двигателем и преобразователем
Рисунок 3 - Диаграммы напряжений на выходах формирователей ТМ1 и ТМ 2 при синхронной модуляции напряжений
Выводы. Первичный анализ показывает, что альтернативная двухфазная система ТЭП превосходит традиционную трехфазную, по ряду важнейшим техническим показателям и может быть рекомендована на перспективу.
Литература
1. Гусевский Ю.И., Панасенко Н.В., Гаращенко А.П. Перспективы применения двухфазных асинхронных электродвигателей в автоматизированных системах электрического транспорта // Тезисы докладов II международной конференции "Состояние и перспективы развития электроподвижного состава" (Новочеркасск, 4-8 июня 1997).-Новочеркасск. - 1997. - С. 41-42.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Разработка системы управления асинхронным двигателем на базе однокристального микроконтроллера, удовлетворяющей современным технологическим требованиям. Определение возможных вариантов и выбор рациональной системы электропривода и электродвигателя.
дипломная работа [377,6 K], добавлен 09.04.2012Роль электротехники в развитии судостроения. Функциональная схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором. Принцип работы электрической схемы вентилятора. Технология монтажа электрической схемы, используемые материалы и инструменты.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 12.12.2009Основные принципы построения транзисторного преобразователя для управления трехфазным асинхронным двигателем. Анализ схемной реализации устройства. Статический расчет транзисторного ключа. Расчет элементов формирующих линию включения транзисторов.
курсовая работа [390,0 K], добавлен 15.02.2017Краткое описание функциональной схемы электропривода с вентильным двигателем. Синтез контура тока и контура скорости. Датчик положения ротора. Бездатчиковое определение скорости вентильного двигателя. Релейный регулятор тока RRT, инвертор напряжения.
курсовая работа [3,4 M], добавлен 30.03.2011Расчет и построение механической характеристики АД по паспортным данным, сбор и исследование его электрической схемы. Расчет основных механических характеристик: номинального и критического скольжения, угловой частоты вращения, пускового момента.
лабораторная работа [26,4 K], добавлен 12.01.2010Разработка асинхронного электропривода с тиристорным преобразователем частоты с промежуточным звеном постоянного тока для конденсатного насоса и электроснабжение промышленных предприятий. Выбор электродвигателя, его проверка на перегрузочную способность.
курсовая работа [697,1 K], добавлен 05.02.2013Способы управления асинхронным двигателем. Ротор асинхронной машины типа "беличья клетка". Устройство, принцип работы, пусковые условия асинхронных электродвигателей с фазным ротором. Применение пускового реостата. Реостатный способ регулирования частоты.
реферат [860,5 K], добавлен 17.03.2012Изучение современного состояния электропривода переменного тока. Разработка лабораторного стенда с преобразователем частоты АП-100. Проведение монтажа и наладки лабораторной установки. Методика исследования электропривода с преобразователем частоты.
дипломная работа [2,8 M], добавлен 10.05.2015Рассмотрение кинематической схемы лифта. Определение параметров нагрузки двигателя. Расчет параметров схемы замещения асинхронного двигателя по справочным данным. Вычисление IGBT транзистора по номинальному току. Описание модели двигателя в Simulink.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 27.12.2014Обоснование, выбор и описание функциональной и структурной схемы электропривода. Разработка и характеристика принципиальной электросхемы и конструкции блока, определенного техническим заданием. Расчет и выбор элементов автоматизированного электропривода.
курсовая работа [198,1 K], добавлен 04.11.2012Влияние колебаний напряжения в контактной сети на работу тягового электродвигателя. Длительное постепенное изменение, резкие кратковременные скачки напряжения. Период пуска как первая стадия движения поезда. Особенности реостатного пуска поезда.
презентация [179,2 K], добавлен 14.08.2013Современный электропривод как конструктивное единство электромеханического преобразователя энергии (двигателя), силового преобразователя и устройства управления. Рассмотрение основных особенностей разработки электропривода общепромышленного механизма.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 02.05.2014Методы оценки электрической аппаратуры управления в схемах электропривода постоянного и переменного тока. Выбор аппаратов для системы ТП-Д. Расчет оборудования в релейно-контакторной схеме управления электроприводом двигателя с короткозамкнутым ротором.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 13.12.2014Проект электропривода грузового лифта заданной производительности. Определение передаточного числа и выбор редуктора приводного двигателя с короткозамкнутым ротором, расчет перегрузочной способности. Параметры схем включения пуска и торможения двигателя.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 08.10.2012Выбор силовой части электропривода. Оптимизация контуров регулирования: напряжения, тока и скорости. Статические характеристики замкнутой системы. Расчет динамики электропривода. Расчет его статических параметров. Двигатель и его паспортные данные.
курсовая работа [357,2 K], добавлен 15.11.2013Техническая характеристика основных узлов и механизмов электропривода со встроенной моментной муфтой. Выбор рода тока и напряжения принципиальной электрической схемы. Проектирование режимов работы электропривода. Расчет защитной аппаратуры силовой цепи.
курсовая работа [225,2 K], добавлен 04.03.2016Выбор рациональной схемы управляемого выпрямителя, силовая часть электропривода. Расчет и выбор преобразовательного трансформатора, тиристоров, сглаживающего реактора. Расчет двухзвенного преобразователя частоты для частотно-регулируемого электропривода.
курсовая работа [850,2 K], добавлен 07.11.2009Паспортные данные устройства трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором. Определение рабочих характеристик двигателя: мощность, потребляемая двигателем; мощность генератора; скольжение; КПД и коэффициент мощности двигателя.
лабораторная работа [66,3 K], добавлен 22.11.2010Назначение крана и описание работы механизма перемещения моста крана. Расчет механических нагрузок электродвигателя, показателей его надежности. Определение момента инерции рабочей машины; активной и реактивной мощности, потребляемой из сети двигателем.
курсовая работа [630,5 K], добавлен 11.03.2012Расчет мощности и нагрузочные диаграммы двигателя с короткозамкнутым ротором типа 4MTKF(H)112L6. Определение передаточного числа и выбор редуктора. Расчет статистических моментов системы электропривод - рабочая машина. Схема подключения преобразователя.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 14.12.2013
