Details

Данная бакалаврская работа посвящена сравнительной оценке энергоэффективности двух двигателей: вентильного на постоянных магнитах и асинхронного двигателя, для того, чтобы убедиться в эффективности использования того или иного в электроприводе для подач металлорежущих станков. В работе изложена целесообразность использования энергосберегающих электроприводов, приведены расчеты потерь в ключах преобразователя, рассчитаны КПД системы ПЧ-Д, расчеты параметров схемы замещения асинхронного двигателя, а также расчет и анализ энергетических характеристик.

• Возможность изменения частоты вращения АД при регулировании частоты f1 питающего напряжения следует непосредственно из известного в теории электрических машин выражения:
• ,𝜔-0.=,2𝜋𝑓-𝑝., (2.3.1)
• где ,𝜔-0. – синхронная угловая скорость двигателя; р – число пар полюсов.
• При регулировании частоты f1 возникает также необходимость в регулировании напряжения источника питания. Объясняется это тем, что ЭДС обмотки статора АД пропорциональна частоте и потоку:
• ,Е-1.=,2𝜋𝑓-,2..,К-0.,𝜔-ф.,𝑓-1.Ф=сФ,𝑓-1., (2.3.2)
• Где Ко – обмоточный коэффициент; ,𝜔-ф. – число витков фазы обмотки; Ф – амплитуда потока.
• Следовательно, поток Ф пропорционален отношению Е1/f1. Для эффективного использования двигателя необходимо поддерживать поток в воздушном зазоре постоянным при всех частотах питания. Это достигается за счет поддержания постоянства Е1/f1. Если полное с...
• Момент АД также пропорционален магнитному потоку Ф в зазоре, т.е. в общем случае:
• М=сФ,𝐼-2.𝑐𝑜𝑠,𝜑-2., (2.3.3)
• где ,𝐼-2.𝑐𝑜𝑠,𝜑-2. – активная составляющая тока ротора.
• Рассмотрим случай, когда при неизменном напряжении источника питания U изменяется его частота, а, следовательно, и магнитный поток. Уменьшение частоты f1 приводит к возрастанию потока, и, как следствие, к насыщению двигателя и увеличению тока намагнич...
• Увеличение частоты приводит к снижению потока двигателя, следствием которого является недоиспользование стали. Кроме того, снижается максимальный момент двигателя и его перегрузочная способность.
• Для надежной работы электромеханической системы необходимо, чтобы двигатель обладал достаточной перегрузочной способностью по моменту.
• Поэтому при выборе соотношения между частотой и напряжением, подводимым к статору АД, чаще всего исходят из условия сохранения перегрузочной способности АД, т.е. из кратности критического момента к номинальному. Для любой из электромеханических характ...
• 𝜆=,,М-к.-,М-ном..=𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡. (2.3.4)
• Закон частотного управления из сохранения перегрузочной способности, устанавливающий оптимальное соотношение между частотой, напряжением питания и моментом нагрузки АД, сформулирован академиком Костенко М.П. Этот закон описывается следующим образом:
• ,𝑈-,𝑈-ном..=,𝑓-,𝑓-ном..,,𝑀-,𝑀-ном..., (2.3.5)
• Где Uном, fном – номинальное напряжение и частота сети; U, f – напряжение и частота на выходе преобразователя частоты ПЧ; Мном, М – номинальное и текущее значение момента АД.
• Управление двигателем в соответствии с (2.3.5) при ненасыщенной магнитной системе позволяет сохранить практически неизменным коэффициент мощности и абсолютное скольжение, при этом КПД системы не зависит от скорости.
• В зависимости от видов нагрузки закон управления напряжением и частотой имеет различные формы. Например, при постоянном моменте нагрузки (М=const) соотношение (2.3.5) принимает вид U/f=const (рис. 2 (а)); при постоянной мощности (Мс=kw^-1) – U/f^1/2= ...
• Таким образом, для того чтобы реализовать принцип частотного управления АД, необходимо в соответствии с выражением (2.3.5) и с учетом вида нагрузки управлять напряжением, подводимым к статору АД, взаимосвязано с изменением частоты питания.
• Рис. 3. Механические характеристики привода ПЧ-АД
• а – при постоянном моменте, б – при постоянной мощности, в – при вентиляторной нагрузке.