Устройство плавного пуска для асинхронного двигателя.
Введение
Асинхронные двигатели (АД) широко распространены в современной промышленности, а именно: теплоснабжении, водоснабжении, системах кондиционирования и вентиляции, компрессорных установках и других сферах. АД являются самыми простыми и дешёвыми преобразователями механической энергии вращательного типа в электрическую и наоборот, также они не имеют щеточно-коллекторного узла скользящего токосъема, что помимо высокой надежности обеспечивает минимальные эксплуатационные расходы.
Однако у асинхронного двигателя присутствует ряд проблем, основная из которых это высокие пусковые токи, что сильно ограничивает возможности прямого включения без устройств плавного пуска [1]. Пусковой ток превышает номинальный в 6-8 раз, это приводит к ложным срабатываем автоматики защиты и снижению срока службы АД.
Оглавление
1. Разработка силовой части преобразователя. 8
1.1. Выбор структуры преобразователя. 8
1.2. Устройства плавного пуска. 9
1.3. Расчёт регулятора переменного синусоидального напряжения. 10
1.4. Расчёт УПП с секционированной обмоткой трансформатора. 13
2. Расчёт асихронного двигателя. 17
2.1. Расчёт параметров двигателя. 17
2.2. Расчёт схемы замещения асинхронного двигателя. 19
2.3. Работа асинхронного двигателя с устройством плавного пуска. 21
2.4. Расчёт времени переключения ступеней УПП. 23
2.5. Расчёт потерь на ключах УПП. 26
2.6. Расчёт нагрузки АД в виде синхронного генератора. 28
3. Имитационное моделирование в Matlab Simulink. 30
3.1. Имитационная модель РПН. 30
3.2. Имитационная модель УПП на основе РПН с регулируемым коэффициентом трансформации. 34
3.3. Имитационная модель работы асинхронного двигателя совместно с УПП. 40
3.4. Имитационная модель работы АД, нагруженного на синхронный генератор переменного тока. 45
4. Система управления устройство плавного пуска асинхронного двигателя. 46
4.1. Функциональная схема системы управления. 47
4.2. Алгоритм работы системы управления. 48
Элементы системы управления. 50
4.3.1. Датчик скорости вращения вала. 50
Система компараторов. 51
4.3.3. Датчик тока тиристорного коммутатора. 54
4.3.5. Организация времени паузы. 57
4.3.6. Драйверы тиристорных ключей. 60
4.3.7. Защита преобразователя и нагрузки в аварийном режиме. 62
4.3.8. Индикация системы управления. 65
4.3.9. Питание системы управления. 66
1. Вольдек А.И. Электрические машины. Ленинград: Энергия, 1978. 818 с.
2. Ильинский Н.Ф. Основы электропривода, том 2. Москва: МЭИ, 2003. 217 с.
3. Попков О.З. Основы преобразовательной техники. Москва: Издательский дом Мэи.2007. 196с.
4. Алиев И.И. Асинхронные двигатели в трёхфазном и однофазном режиме. Москва: ИП РадиоСофт, 2004. 128 с.
5. Копылов И.П., Клоков Б.К. Справочник по электрическим машинам, том 1. Москва: Энегроатомиздат, 1988. 449
6. Проскуряков В.С., Соболев С.В. Асинхронный двигатель. Учебное пособие. Екатеринбург: ГОУ-ВПО УГТУ-УПИ. 2008. 32с.
7. Макаричев Ю. Овсянников В.Н. Синхронные машины. Самара. Самар.гос.техн.ун-т, 2010. 156с.
8. Серова Л.М., Серов А.Е. Расчёт и построение характеристик синхронных машин. Учебное пособие. Блоговещенск: Амурский гос.ун-т, 2001. 32 с.
9. Методика расчета параметров асинхронного двигателя для моделирования режимов его работы в среде Matlab/Simulink / Пантель О. В. URL: metodika-rascheta-parametrov.pdf (scienceproblems.ru).
10. Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в МАТLАВ, SimPowerSystems и Simulink.
Принцип работы такого устройства основан на плавном изменение напряжения, прикладываемого к нагрузке. Разработанное УПП имеет 8 ступеней регулирования, благодаря чему напряжение прикладываемое к обмоткам статора АД будет изменяться плавно без скачков и провалов. Ступень величина действующего значения напряжения, приклаладываемого к обмоткам статора АД.
В работе предложена новая топология УПП на основе РПН и разработана математическая модель устройсва, разработана математическая модель АД. Построенная имитационная модель УПП совместно с асинхронным двигателем, нагруженным на синхронную машину переменного тока в системе Matlab Simulink, изучено влияние УПП на асинхронную машину и работа АД, нагруженного на синхронный генератор.