Сокращение потерь в электродвигатели при частотном регулировании за счет корректировки закона регулирования преобразователя
Энергетические и механические характеристики, которые представляются в виде математических зависимостей от коэффициентов изменения частоты, напряжения и скольжения двигателя. Снижение потерь в двигателе - один из вопросов рационального управления привода.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 30.12.2020 |
| Размер файла | 151,7 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/
Сокращение потерь в электродвигатели при частотном регулировании за счет корректировки закона регулирования преобразователя
Шляхтин С.А.,
аспирант, ФГОУВПО "Российский государственный университет туризма и сервиса", г. Москва
Аннотация
Рассматриваются энергетические и механические характеристики, которые представляются в виде математических зависимостей от коэффициентов изменения частоты, напряжения и скольжения двигателя.
Ключевые: амплитуда напряжения, частота напряжения, энергоэкономный режим, безаварийная работа.
Для обеспечения требуемых характеристик двигателя и получения высоких энергетических показателей одновременно с изменением частоты [1] необходимо менять и величину питающего напряжения по определенному закону. Известен способ управления синхронными двигателями, являющийся прототипом и заключающийся в том, что одновременно изменяют частоту и действующее значение напряжения преобразователя [2].
При работе преобразователя изменение частоты всегда сопровождается изменением амплитуды выходного напряжения, между которыми существует математическая зависимость. Эта зависимость в практике эксплуатации насосов, работающих без статических давлений (противодавлений), неизменно устанавливается степенной, с показателем равным двум. Вместе с тем амплитуда напряжения влияет на потери и нагрев.
Снижение потерь в двигателе является одним из основных вопросов рационального управления частотного привода. Он заключается в оптимальном, по условию минимума потерь, соотношении между амплитудой и частотой напряжения, питающего двигатель в процессе регулирования [2]. двигатель привод энергетический потеря
Необходимо определить это соотношение для электронасоса, поскольку минимум потерь обеспечит энергоэкономный режим и допустимый нагрев для его безаварийной работы [3].
Частотный способ управления основан на законе М.П. Костенко [4], установившем, что относительное действующее значение напряжения необходимо изменять пропорционально произведению частоты на корень квадратный из относительного момента двигателя.
Общий закон оптимального управления напряжением
, (1)
где - соответственно относительные значения напряжения, частоты и момента на валу двигателя (за базовые величины приняты их номинальные значения).
Для нормальной работы механизма с электроприводом необходимо, чтобы механическая характеристика привода
,
где -- относительная частота вращения электродвигателя, соответствовала механической характеристике механизма.
В случае когда нагрузкой двигателя является вентилятор, момент сопротивления которого зависит от частоты вращения (или от частоты питающего напряжения) в функции квадрат , то, согласно формуле (1), закон управления напряжением при вентиляторной нагрузки будет иметь вид
. (2)
Для частотно-регулируемого электронасоса, отличительной особенностью которого является режим работы с напором стабилизации , механическая характеристика будет иметь вид отличный от вентиляторной (рис. 1). Здесь противодавление выражено в относительных единицах. За базовую величину принято давление насоса при расходе, равном нулю.
Поскольку закон управления, описываемый формулой (1), предусматривает регулирование напряжения, а следовательно, и потока непрерывно, соответственно изменению нагрузки, можно говорить о прямой пропорциональности напряжения и момента, т.е. .
Данный факт позволяет говорить об идентичности графиков механической характеристики и закона управления, что и является условием работы двигателя в режиме минимальных потерь и нагрева.
Чтобы это условие выполнялось в случае, когда механическая характеристика насоса отлична от квадратичной характеристики, необходимо выбрать закон управления напряжением преобразователя согласно формуле (1), где учитывалась бы механическая характеристика насоса, работающего с противодавлением (рис.1).
Рис. 1. Механическая характеристика насоса для различных значений статического напора
Преобразователь частоты имеет различные виды настроек, в т.ч. выбор и ввод в процессор преобразователя четырех зависимостей при различных значениях n = 1,5; 1,7; 2; 3, а также произвольной зависимости.
Поскольку произвольная зависимость создается двумя линейными графиками, то имеет смысл представить механические характеристики прямыми вида
.
Закон управления напряжением будет описываться другим выражением, полученным следующим образом. Относительная частота вращения определяется соотношением
,
где --
параметр абсолютного скольжения, рассматриваемый как промежуточный параметр нагрузки, - частота ротора [2]. Управление по закону, описываемому формулой (1), не обеспечивает полный минимум потерь в двигатели при всех частотах. Двигатель будет работать с минимальными потерями, если изменение частоты будет сопровождаться изменением напряжения соответственно моменту нагрузки так, чтобы имело определенное значение. Это значение находим из условия минимума электромагнитных потерь
.
В [2] показано, что для практических расчетов абсолютное скольжение можно принять постоянным , где - номинальное скольжение.
Подставляя в формулу (1) выражение механической характеристики в виде линейной функции и заменяя частоту вращения ее выражением через частоту и абсолютное скольжение, получаем закон управления в следующем виде
. (3)
Управление напряжением, согласно формуле (3), обеспечит меньшую величину потерь по сравнению с управлением по зависимости (2), а, следовательно, и меньший нагрев двигателя.
Коэффициенты B и C в формуле (3) имеют различные значения для различных , поэтому при смене "диктующих" точек необходимо корректировать закон управления, а значит и эти коэффициенты. В противном случае электронасос будет работать с завышенными потерями и энергопотреблением.
Выводы
Экономия электроэнергии, обусловленная сокращением потерь в электродвигателе насоса при частотном регулировании за счет корректировки закона регулирования преобразователя, обеспечивающей соответствие механической характеристики насоса, работающего в режиме стабилизации давления, может достигать 15%.
Литература
1. Воздвиженский В.Б., Кошелев Н.И. Частотно-регулируемый привод. К вопросу установки на электродвигателях насосов холодного водоснабжения ЦТП // Энергосбережение. 2005. № 6. С. 66--69.
2. Булгаков А.А. Частотное управление асинхронными двигателями. М.: Наука, 1996.
3. Гришин А.П. Резервы экономии электроэнергии на ЦТП // Энергосбережение. 2007. № 8. С. 32--35.
4. Костенко М.П. Работа многофазного асинхронного двигателя при переменном числе периодов // Электричество. 1925. № 2.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Схема преобразователя частоты и выбор элементов его защиты. Расчёт параметров выпрямителя, его силовой части и параметров силового трансформатора. Анализ функционирования систем управления управляемым выпрямителем и автономным инвертором напряжения.
курсовая работа [1015,1 K], добавлен 29.06.2011Принцип работы и устройство асинхронного двигателя. Способ измерения электромагнитного момента асинхронного двигателя. Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей. Изменение скольжения, числа пар полюсов, частоты источника питания двигателя.
реферат [397,1 K], добавлен 16.05.2016Структура электрических сетей, их режимные характеристики. Методика расчета потерь электроэнергии. Общая характеристика мероприятий по снижению потерь электроэнергии и определение их эффективности. Зависимость потерь электроэнергии от напряжения.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 18.04.2012Методика учета потерь на корону. Зависимость потерь на корону от напряжения для линии электропередачи при заданных метеоусловиях. Расчет и анализ исходного режима без учета короны. Схемы устройств регулирования напряжения в электрических сетях.
дипломная работа [7,7 M], добавлен 18.03.2013Снижение потерь путем принудительного изменения потокораспределения. Суммарные потери мощности в сети. Способы создания принудительного экономического потокораспределения. Снижение коммерческих потерь электрической энергии, система контроля потребления.
презентация [2,2 M], добавлен 26.10.2013Расчет системы автоматизированного электропривода рабочей машины. Определение мощности асинхронного двигателя привода. Проверка правильности выбора мощности двигателя по нагреву методом средних потерь. Расчет механической характеристики рабочей машины.
курсовая работа [334,3 K], добавлен 24.03.2015Виды потерь мощности в асинхронной машине (АСМ), особенности их определения. Электрические (переменные) и магнитные (постоянные) потери. Расчет потерь в меди статора и ротора, в стали статора, механические потери. Регулирование частоты вращения АСМ.
презентация [1,7 M], добавлен 21.10.2013Исследование механических параметров на валах привода, выбора материала и термической обработки, напряжения изгиба, частоты вращения двигателя с учётом скольжения ротора. Определение предварительных значений межосевого расстояния и угла обхвата ремня.
курсовая работа [677,4 K], добавлен 20.11.2011Разработка алгоритма и программы, реализующей расчет нагрузочных потерь активной мощности и электроэнергии. Использование среднеквадратического тока линии. Учет параметров П-образной схемы замещения. Определение суммарных годовых потерь электроэнергии.
курсовая работа [3,4 M], добавлен 28.08.2013Описания потерь мощности при передаче электроэнергии по сети. Расчет напряжений в узлах сети и потерь напряжения в ее элементах. Построение векторных диаграмм и определение значения векторов. Нахождение линейной поперечной составляющей падения напряжения.
презентация [94,9 K], добавлен 20.10.2013Определение эквивалентной мощности и подбор асинхронного двигателя с фазным ротором. Проверка заданного двигателя на нагрев по методу средних потерь, перегрузочную способность при снижении напряжения в сети. Расчет теплового режима выбранного двигателя.
курсовая работа [455,0 K], добавлен 12.05.2015Статические преобразователи частоты. Управляемые реверсивные выпрямители. Схемы замещения асинхронного двигателя при питании от источников напряжения и тока. Характеристики двигателя в разомкнутой системе. Электромагнитная мощность и момент двигателя.
презентация [134,3 K], добавлен 02.07.2014Расчет исходных данных двигателя. Расчет и построение естественных механических характеристик асинхронного двигателя по формулам Клосса и Клосса-Чекунова. Искусственные характеристики двигателя при понижении напряжения и частоты тока питающей сети.
курсовая работа [264,0 K], добавлен 30.04.2014Характеристика действующих сил поезда. Регулирование скорости поезда изменением питающего напряжения на двигателе. Принцип импульсного метода регулирования напряжения. Характеристики поезда при изменении напряжения. Диаграммы мгновенных значений токов.
презентация [616,4 K], добавлен 27.09.2013Классификация потерь в системе электроснабжения промышленного предприятия. Влияние коэффициента мощности сети на потери электроэнергии. Пути уменьшения потерь в системе электроснабжения промышленных предприятий за счет компенсации реактивной мощности.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 08.06.2017Особенности причин появления и расчет на трех участках по длине трубы коэффициента гидравлического трения, потерь давления, потерь напора на трение, местных потерь напора при описании прохождения воды в трубопроводе при условиях турбулентного движения.
задача [250,4 K], добавлен 03.06.2010Выбор тиристоров для реверсивного преобразователя и токоограничивающего реактора. Регулировочная характеристика и график выпрямленного напряжения на якоре двигателя. Схема системы подчиненного регулирования. Настройка внутреннего контура тока и скорости.
курсовая работа [512,8 K], добавлен 11.02.2011Разработка и моделирование устройства, позволяющего с заданной точностью формировать на выходе синусоидальное напряжение 22/38-220/380 В и частотой 5-50 Гц. Основные элементы исследования: трехфазный инвертор напряжения, микроконтроллер mc68hc908mr32.
дипломная работа [773,6 K], добавлен 08.03.2011Проведение расчета коэффициентов усиления преобразователя, трансформатора, генератора. Оценка изменения статизма внешней характеристики управляемого преобразователя при введении дополнительной положительной обратной связи по напряжению на заданном уровне.
контрольная работа [206,4 K], добавлен 02.12.2010Пункт автоматического регулирования напряжения ПАРН типа ВДТ/VR-32, его назначение и область применения. Схема электроснабжения без использования и с использованием ПАРН. Расчет мощности в точке ответвления куста №1. Потери напряжения на участке лини.
контрольная работа [3,4 M], добавлен 16.01.2015
