1.3 Выбор принципиальной схемы главных цепей и структурной электрической схемы системы.

Выбор конкретного варианта реализации силовой схемы зависит от мощности двигателя и характера работы системы, а также числа пусков и торможений, которые обуславливают возможность уменьшения потерь в приводе и способность частичного возврата тормозной энергии в сеть (режим рекуперации энергии). По причине того, что мощность двигателя относительно не велика < 10кВт, то в применении системы обеспечивающей рекуперацию энергии нет необходимости. Энергия, выделяемая при торможении мала и применение системы с рекуперацией экономически не выгодно. Часть энергии выделяемой при торможении привода затрачивается на потери в кинематической цепи, а оставшаяся часть рассеивается в виде тепла на тормозном резисторе. На основании всего вышеизложенного принимаем вариант силовой схемы преобразователя следующего типа:

Рисунок 1.3.1 – Обобщенная силовая схема ПЧ.

Данная силовая схема представляет собой двухзвенный преобразователь, который состоит из неуправляемого выпрямителя (НВ) на стороне переменного тока и автономного инвертора (АИН). Оба звена – выпрямитель и инвертор отделены друг от друга звеном постоянного тока, в состав которого входят емкость, сглаживающий дроссель, а также включаемый отдельно специальный тормозной резистор. Данный тип схемы представляет собой наиболее простой и распространенный вариант реализации двухзвенных преобразователей средней и малой мощности. Также существует необходимость в применении тормозного резистора, так как двигатель обладает значительной мощностью и рассеяннее ее в кинематической цепи при торможении не будет полным

2. Выбор системы электропривода.

2.1 Определение параметров главных цепей.

Предварительно произведем расчет параметров асинхронного двигателя на основании его Т-образной схемы замещения.

Рисунок 2.1.1 – Эквивалентная Т – образная схема замещения для одной фазы асинхронного двигателя.

Для расчета параметров схемы замещения воспользуемся стандартной методикой изложенной в учебно-методическом пособии [2].

Номинальный ток обмотки статора:

(2.1)

Определяем номинальные потери мощности:

(2.2)

Принимаем:

(2.3)

(2.4)

Момент холостого хода:

(2.5)

Электромагнитный номинальный момент:

(2.6)

Переменные номинальные потери мощности в роторе:

(2.7)

Задаёмся коэффициентом загрузки , который соответствует максимальному коэффициенту полезного действия АД:

, принимаем:

Переменные номинальные потери мощности:

(2.8)

Постоянные потери мощности:

(2.9)

Переменные номинальные потери мощности в обмотках статора:

(2.10)

Активное сопротивление обмотки статора:

(2.11)

Максимальное значение электромагнитного момента:

(2.12)

Коэффициент:

(2.13)

Сопротивление:

(2.14)

Приведенное активное сопротивление фазы ротора:

(2.15)

Индуктивное сопротивление короткого замыкания:

(2.16)

Критическое скольжение:

(2.17)

Коэффициент:

(2.18)

Рассчитываем электромагнитный момент АД по формуле Клосса для найденных параметров и скольжения :

(2.19)

Сравниваем , рассчитанный по формуле (2.6) с , если погрешность превышает допустимую (обычно 5-10%), то корректируем и повторяем расчет.

(2.20)

Следовательно, дальнейший перерасчет выполнять не стоит.

Принимаем:

(2.21)

Рассчитываем потери в стали:

(2.22)

Рассчитываем ток холостого хода:

(2.23)

Эквивалентное сопротивление намагничивающего контура:

(2.24)

Синус холостого хода:

(2.25)

Индуктивное сопротивление намагничивающего контура:

(2.26)

Определив значения сопротивлений, рассчитываем значения индуктивностей.

(2.27)

(2.28)

(2.29)

Выполним построение механических и электромеханических характеристик двигателя. Механические и электромеханические характеристики асинхронного короткозамкнутого двигателя при изменении скольжения от до 1 выражаются параметрическими уравнениями:

(2.30)

(2.31)

(2.32)

Угловая скорость при этом изменяется по уравнению:

(2.33)

Определяем номинальный ток ротора:

. (2.34)

Определяем пусковой ток ротора:

(2.35)

(2.36)

Определяем пусковой момент

(2.37)

Принимаем по пособию [1, стр.29] .

Определяем

(2.38)

Определяем и

(2.39)

. (2.40)

Определяем действующее значение номинальное ЭДС взаимоиндукции:

(2.41)

Определяем пусковой ток:

. (2.42)

Определяем действующее значение ЭДС взаимоиндукции при скольжении

(2.43)

Определяем коэффициент

. (2.44)

Определяем коэффициент

(2.45)

(2.46)

(2.47)

(2.48)

Определяем коэффициент

(2.49)

Определяем коэффициент

. (2.50)

Определяем эквивалентное сопротивление статора и ротора:

, (2.51)

(2.52)

(2.53)

Рассчитав все параметры уравнений (2.30) − (2.33), перенесем уравнения в Mathcad и выполним построение характеристик по уравнениям, изменяя скольжение от до 1. В результате построения получаем следующие характеристики:

Рисунок 2.1.2 – Электромеханическая характеристика АД,

2.1.3 – Электромеханическая характеристика АД,

2.1.4 – Механическая характеристика АД,