Оценка энергетических показателей электропривода на базе АВК с регулируемым источником тока в роторной цепи
Рассмотрение методики определения коэффициента полезного действия современного электропривода. Расчет выпрямленного тока. Исследование и характеристика традиционной схемы вентильного каскада, которая ухудшает коэффициент мощности асинхронного привода.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 29.09.2018 |
Размер файла | 237,0 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/
Донбасский государственный технический университет
Оценка энергетических показателей электропривода на базе АВК с регулируемым источником тока в роторной цепи
УДК 621.314
Карпук И.А., Шевченко И.С., Самчелеев Ю.П.
Рекомендовано к печати д.т.н., проф. Родькиным Д.Й.
25.04.2006
Введение
Мировые цены на энергоносители стремительно растут, поэтому проблема энергосбережения в современном электроприводе (ЭП) выходит на первый план.
В [1, 2] авторами предложен вариант построения системы ЭП на базе асинхронно-вентильного каскада (АВК) с использованием регулируемого источника тока (РИТ) в роторной цепи. Такой подход к построению системы ЭП позволяет избавиться от известных недостатков традиционных ЭП на базе АВК - низкого cos ц при глубоком регулировании из-за применения фазового управления вентилями, наличия сглаживающего дросселя в цепи выпрямленного тока для обеспечения его непрерывности.
Цель работы - оценка энергетических показателей системы ЭП на базе АВК с РИТ и сравнение с показателями уже существующих систем ЭП на базе АВК.
Материал и результаты исследований
Для расчета энергетических показателей ЭП на базе каскадных схем включения асинхронной машины (АМ), а именно коэффициента полезного действия (к.п.д.) и коэффициента мощности, можно воспользоваться методикой, приведенной в [3].
Вначале рассмотрим методику определения к.п.д. ЭП.
Наиболее простым и достаточно точным методом определения к.п.д. вентильного каскада является метод определения потерь. Сущность этого метода состоит в определении потерь в элементах привода и подсчете полных потерь в приводе Р.
Для двигательного режима:
,(1)
где - полезная мощность на валу АМ.
При построении системы ЭП на базе АВК потери мощности в приводе можно разделить на постоянные и переменные.
Постоянные потери асинхронного двигателя находятся из равенства:
,(2)
где - номинальная мощность АМ, Вт; - номинальный к.п.д. АМ; - номинальный момент АМ, ; - номинальное скольжение АМ; - активное сопротивление статора, Ом; - активное сопротивление ротора, приведенное к статору. энергетический ток асинхронный вентильный
Переменные потери удобно определять, приводя все потери к роторной цепи АМ:
,(3)
где - эквивалентное сопротивление роторной цепи каскада, Ом.
Выпрямленный ток определяется величиной момента нагрузки по формуле:
,(4)
где - индуктивное сопротивление обмотки ротора АМ, Ом; - статический момент на валу АМ, Нм.
Эквивалентное сопротивление в случае традиционного варианта построения системы ЭП на базе АВК определяется как:
, (5)
где - активное сопротивление статора, приведенное к ротору, Ом; - активное сопротивление ротора, Ом; - индуктивное сопротивление обмотки статора, приведенное к обмотке ротора, и ротора соответственно, Ом; - активное и индуктивное сопротивление обмотки трансформатора соответственно, Ом; - активное сопротивление дросселя, Ом.
В случае использования варианта ЭП на базе АВК с РИТ:
.(6)
Авторами была написана программа определения к.п.д. ЭП в пакете математических вычислений MathCAD, использующая приведенную выше методику расчета. Результаты работы программы были обработаны табличным процессором MS Excel, с помощью которого были построены зависимости к.п.д. различных вариантов построения каскадных ЭП от скорости при различных уровнях момента (рис. 1) - традиционного (предложенного, например, в [3]) и системы с РИТ [1, 2] .
Анализируя полученные зависимости, отметим, что значения к.п.д. традиционного и базового вариантов построения коррелируются со значениями, приведенными в [3], а также, что к.п.д. базового варианта на несколько процентов (2 - 5%) выше, чем традиционного. Также нужно отметить, что к.п.д. базового варианта построения ЭП близок к теоретически достижимому.
Перейдем к определению коэффициента мощности ЭП на базе каскадных схем включения.
Традиционная схема вентильного каскада ухудшает коэффициент мощности асинхронного привода. Снижение коэффициента мощности асинхронного привода в схеме вентильного каскада происходит по двум причинам. Первой из них является увеличение потребления (циркуляции) реактивной мощности. Это вызвано тем, что реактивная мощность потребляется не только двигателем, но и инвертором (трансформатором), в то же время активные составляющие мощности двигателя и инвертора вычитаются (для двигательного режима ниже синхронной скорости). Вторая причина связана с появлением в рассматриваемой системе мощности искажений, обусловленных наличием высших гармонических в кривых тока двигателя и трансформатора.
Рисунок 1 - Результаты расчета к.п.д. традиционного варианта ЭП на базе АВК и варианта с РИТ
Из векторной диаграммы, приведенной в [3], коэффициент мощности традиционного каскадного ЭП можно определить по формуле:
, (7)
где - коэффициент, учитывающий искажение формы кривых первичных токов двигателя и трансформатора; - активная мощность АМ, потребляемая со стороны статора:
, (8)
- реактивная мощность двигателя, Вт:
; (9)
; (10)
- активная мощность, передаваемая через трансформатор:
(11)
Реактивная мощность, циркулирующая в цепи первичной обмотки трансформатора, может быть определена из следующих выражений:
;(12)
.(13)
Использование приведенных выражений позволило написать программу для нахождения зависимостей коэффициента мощности каскадного ЭП при традиционной схеме включения от скорости и момента на валу. Результаты работы программы приведены на рис. 2.
Рисунок 2 - Зависимость коэффициента мощности традиционного варианта построения ЭП на базе АВК от скорости (=104.7 с-1)
Для расчета коэффициента мощности базового варианта построения каскадного ЭП можно использовать следующее выражение [3]:
. (14)
Отметим, что коэффициент мощности базового варианта построения каскада не зависит от скорости ЭП. Рассчитанная с помощью программы MathCAD зависимость коэффициента мощности базового варианта построения ЭП от М приведена на рис. 3. На рис. 4 для примера сведены значения коэффициентов мощности двух вариантов построения ЭП.
Рисунок 3 - Зависимость коэффициента мощности варианта ЭП на базе АВК с РИТ от момента на валу
Рисунок 4 - Сравнение коэффициентов мощности традиционного варианта построения ЭП на базе АВК и варианта с РИТ (=104.7 с-1)
Выводы
Результаты проведенного исследования подтверждают, что к.п.д. и коэффициент мощности предложенного авторами в [1, 2] варианта построения ЭП с использованием РИТ выше, чем у существующих традиционных ЭП на базе АВК, что позволит при реконструкции ЭП средней и большой мощности получить существенный экономический эффект.
Литература
Шевченко И.С., Карпук И.А., Самчелеев Ю.П., Скурятин Ю.В. Асинхронный вентильный каскад на базе регулируемого источника тока.// Збірник наукових праць Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля. Технічні науки. - Луганськ: 2004. - С. 143-149.
Шевченко И.С., Карпук И.А., Калюжный В.В., Калюжный С.В., Самчелеев Ю.П. Регулируемый асинхронный электропривод с источником тока в роторной цепи // Вісник Кременчуцького державного політехничного університету. - Кременчук: КДПУ, 2005. - Вип. 3/2005 (32). С. 197 - 200.
Онищенко Г.Б. Асинхронный вентильный каскад. М.: Энергия, 1967. - 150 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Проектирование системы подчиненного регулирования вентильного электропривода постоянного тока на основе регуляторов тока и скорости. Выбор комплектного тиристорного электропривода и тиристоров. Расчёт статических параметров. Оценка перерегулирования.
курсовая работа [515,5 K], добавлен 06.04.2014Выбор 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 15.11.2013Краткое 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 30.03.2011Принцип действия вентильного электропривода. Формирование вращающего момента, результирующей намагничивающей силы. Электрическая схема переключения полюсов вентильного электропривода. Моделирование переходных процессов. Суммарный момент возмущения.
курсовая работа [3,5 M], добавлен 15.03.2010Расчет управляемого вентильного преобразователя двигателя переменного тока, выбор элементов силовой части. Статические характеристики и передаточные функции элементов разомкнутой и замкнутой систем электропривода; расчет параметров систем управления.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 22.09.2012Выбор тахогенератора, трансформатора, вентилей. Расчет индуктивности, активного сопротивления якорной цепи; параметров передаточных функций двигателя, силового преобразователя. Построение переходного процесса контура тока. Описание электропривода "Кемек".
курсовая работа [311,2 K], добавлен 10.02.2014Выбор 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 07.11.2009Выбор способа регулирования производительности центробежного насоса, мощности и типа асинхронного двигателя. Расчет элементов вентильной каскадной группы. Использование электропривода центробежного насоса по схеме асинхронного вентильного каскада.
курсовая работа [900,0 K], добавлен 19.03.2013Рассмотрение особенностей схемы автоматизированного электропривода постоянного тока. Анализ способов построения частотных характеристик объекта регулирования. Знакомство с основными этапами расчета принципиальной схемы аналогового регулятора скорости.
курсовая работа [3,5 M], добавлен 07.11.2013Особенности расчета двигателя постоянного тока с позиции объекта управления. Расчет тиристорного преобразователя, датчиков электропривода и датчика тока. Схема двигателя постоянного тока с независимым возбуждением. Моделирование внешнего контура.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 19.06.2011Проектирование функциональной схемы АЭП и расчет элементов силовой цепи. Вычисление параметров регуляторов тока и скорости, проектирование их принципиальных схем. Имитационное моделирование и исследование установившихся режимов системы электропривода.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 27.02.2012Разработка 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 05.02.2013Техническая 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 04.03.2016Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока посредством изменения потока возбуждения. Максимально-токовая защита электропривода. Скоростные характеристики двигателя. Схемы силовых цепей двигателей постоянного тока и асинхронных двигателей.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 30.03.2014Кинематическая схема электропривода, описание назначения и принципа работы, расчет и коэффициент полезного действия, определение дальности установки. Механизм замыкания (фиксации) главного исполнительного элемента. Схема управления автошлагбаума ПАШ-I.
контрольная работа [141,6 K], добавлен 05.03.2012Расчет и построение естественных и искусственных характеристик двигателя постоянного тока независимого возбуждения. Характеристики при пуске и торможении. Определение времени разгона привода. Графоаналитическое решение уравнения движения электропривода.
курсовая работа [313,4 K], добавлен 02.05.2011Рабочие характеристики электродвигателя. Расчет коллекторного двигателя постоянного тока малой мощности. Обмотка якоря, размеры зубцов, пазов и проводов. Магнитная система машины. Потери и коэффициент полезного действия. Индукция в станине, её значение.
курсовая работа [597,6 K], добавлен 25.01.2013Данные двигателя постоянного тока независимого возбуждения со стабилизирующей обмоткой быстроходного исполнения. Расчет параметров электропривода. Коэффициент усиление тиристорного преобразователя. Структурная схема системы подчиненного управления.
контрольная работа [188,9 K], добавлен 09.04.2009Разветвленная цепь с одним источником электроэнергии. Определение количества уравнений, необходимое и достаточное для определения токов во всех ветвях схемы по законам Кирхгофа. Метод контурных токов. Символический расчет цепи синусоидального тока.
контрольная работа [53,2 K], добавлен 28.07.2008Конструкция асинхронного электродвигателя. Асинхронные и синхронные машины. Простые модели асинхронного электропривода. Принцип получения движущегося магнитного поля. Схемы включения, характеристики и режимы работы трехфазного асинхронного двигателя.
презентация [3,0 M], добавлен 02.07.2019