Национальный исследовательский Томский политехнический университет
Магистрант
Клочков Сергей Евгеньевич, Магистрант, Национальный исследовательский Томский политехнический университет
УДК 621.3.072
Введение
Для механизмов, работающих в небольшом диапазоне регулирования скорости и не требующих высокого качества переходных процессов, наиболее часто применяются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, получающие питание от преобразователей частоты со скалярной системой управления. К таким механизмам можно отнести: насосы, вентиляторы, конвейеры и другие, общепромышленные и вспомогательные механизмы технологических комплексов.
Скалярное управление основывается на изменении частоты и питающего двигатель напряжения по определенному закону , где n может быть как больше, так и меньше 1, если используется закон постоянства мощности. Вид зависимости определяется определенным характером нагрузки механизма. За независимое воздействие принимается частота, которая определяет скорость вращения двигателя, а значение напряжения при данной частоте определяет поток двигателя и в конечном итоге механическую характеристику, значения моментов двигателя [1].
Функциональная схема электропривода ПЧ – АД, реализующая законы управления класса , приведена на рис. 1.
Основными элементами регулируемого асинхронного электропривода с частотным скалярным управлением являются: М – асинхронный двигатель; ПЧ – преобразователь частоты; ПКП, ПКО – прямой и обратный координатные преобразователи; ПЧН – преобразователь «частота - напряжение»; ЗИ – задатчик интенсивности; ДТА, ДТС – датчики тока двигателя; Элемент сравнения допустимого максимального и фактического значения действующего фазного тока двигателя
; РОТ – регулятор ограничения тока.
Статические механические характеристики скалярного асинхронного электропривода с автономным инвертором напряжения
В работе проведены исследования асинхронного электропривода шнекового питателя. Расчет механической характеристики проводился для асинхронного двигателя серии RA90S4. Параметры схемы замещения асинхронного двигателя определены в соответствии с методикой, изложенной в [2].
Естественная механическая характеристика асинхронного двигателя:Естественная механическая характеристика, рассчитана и построена по формуле - (1), в среде Mathcad, (рис. 2).
Динамические характеристики скалярного асинхронного электропривода с автономным инвертором напряжения
Для исследования качества переходных процессов при пуске и регулировании скорости двигателя в системе «преобразователь частоты – асинхронный двигатель» в программной среде MATLAB (Simulink) была составлена имитационная модель электропривода, схема силовых цепей которого приведена на рис. 3.
Рис. 3. Схема силовых цепей имитационной модели скалярного асинхронного электропривода с частотным регулированием скорости
Переходные процессы пуска скалярного асинхронного электропривода шнекового питателя от задатчика интенсивности с последующим плавным увеличением нагрузки по мере заполнения бункера представлены на рис. 4.
Рис. 4. Графики переходных процессов
Анализ графиков статических механических характеристик рис. 2 и графиков переходных процессов рис. 4 показывает, что учет основных параметров электропривода выполнен, верно, а результаты имитационного моделирования электропривода в программной среде MATLAB (Simulink) совпадают в контрольных точках со статическими характеристиками, рассчитанными в MathCAD, с погрешностью определяемой шагом интегрирования.
Повышение критического момента асинхронного электропривода
В случае синусоидальной системе ШИМ амплитудные и действующие
фазные значения первой гармоники выходного напряжения инвертора при частоте выходного напряжения 50 Гц:
На практике простейшим способом повышения критического момента асинхронного электропривода при его разработке является введение в сигнал управления инвертором третьей гармоники. Напряжение каждой фазы при номинальной частоте, в этом случае, увеличивается с
В до
В, а третья гармоника напряжения момента не создает [3].
Естественная механическая характеристика асинхронного двигателя с учетом третьей гармоники
Механическая характеристика, рассчитана и построена, по формуле (4), в среде Mathcad, (рис. 5).
Рис. 5. Семейство механических характеристик при законе регулирования U/f2= const
Графики переходных процессов пуска асинхронного электропривода на частоту Гц с коррекцией вольт – частотной характеристики приведен на рис. 6.
Рис. 6. Графики переходного процесса
Анализ графиков переходных процессов рис. 6 показывает, что электропривод разгоняется до угловой скорости, определяемой частотой преобразователя Гц, установившееся значение тока статора не превышает номинального значения. Установившиеся значения скорости и момента совпадают со значениями на статических характеристиках (рис. 6) с погрешностью, определяемой шагом интегрирования.
Результаты расчета статических и динамических режимов работы асинхронного электропривода со скалярным управлением, а также экспериментальные исследования позволяют сделать следующие выводы:
Комментарии пользователей:
Оставить комментарий