5.3 Сравнение двух схем коммутации

Сравнение двух схем тиристорных коммутаторов, для снижения пусковых моментов асинхронных двигателей, показывает, что каждая из схем обладает своими достоинствами и недостатками. Основное достоинство тиристорного коммутатора в двух фазах это отсутствие дополнительной тепловой нагрузки на двигатель при пуске (при условии, что нагрузка обладает в основном динамическим моментом сопротивления), недостатки – большее число тиристоров, следовательно, большие габариты и вес, меньший диапазон регулирования пускового момента. Достоинство тиристорного коммутатора в одной фазе – больший диапазон регулирования пускового момента, по сравнению с тиристорным коммутатором в двух фазах, меньшие габариты и вес, меньшая потребляемая и рассеиваемая тепловая мощность.

Основной недостаток это то, что в течение всего времени пуска по обмоткам статора протекает пусковой ток, и количество тепла, выделяемого в двигателе при пуске во столько раз больше, чем при прямом пуске, во сколько раз снижен пусковой момент. Поэтому применять тиристорный коммутатор в одной фазе желательно для асинхронных двигателей с запасом по перегрузочной способности.

Выбор управления будем проводить по математической модели.

Моделирование динамики двигателя АВТ15-4/6/12 в программе MATLAB 7.0. Наиболее наглядно продемонстрируем работу асинхронного двигателя. Для этого просто произведем запуск двигателя, собранного по схеме представленной на рисунке 8.

Рисунок 8 - Схема запуска асинхронного двигателя

Характеристики, получаемые при пуске асинхронного двигателя:

Рисунок 9 – Графики переходных процессов при пуске асинхронного двигателя

Рисунок 10 - Схема асинхронного двигателя с преобразователем частоты

Характеристики имеют следующий вид:

Рисунок 9 – Графики переходных процессов при пуске асинхронного двигателя с преобразователем частоты

При сравнении характеристик можно сделать следующие выводы: что использование преобразователя частоты для управления асинхронным двигателем позволяет нам заменить трехскоростной двигатель односкоростным.

4. Тягово-скоростные характеристики

Зависимость между моментом двигателя и силой тяги на колесах при пуске без тиристорного коммутатора:

,

где - момент на валу двигателя, ;

- сила тяги на колесах, Н;

- радиус колес, м;

- количество тяговых двигателей;

- передаточное число редуктора колеса;

- КПД планетарного редуктора колеса.

При пуске с тиристорным коммутатором относительное снижение пускового момента двигателя:

,

где - момент, развиваемый двигателем с тиристорным коммутатором,

- скважность импульсов тока в цепи статора двигателя.

Тогда зависимость между моментом двигателя и силой тяги на колесах при пуске с тиристорным коммутатором будет:

.

Зависимость между моментом двигателя и моментом тяги на колесах при пуске с тиристорным коммутатором:

,

где - момент на колесах, .

Зависимость между моментом двигателя и динамическим фактором при пуске с тиристорным коммутатором:

,

где - момент на валу двигателя без тиристорного коммутатора;

- масса вагона, кг;

- динамический фактор;

- ускорение свободного падения.

Зависимость между моментом двигателя и коэффициентом сопротивления движению:

,

где - коэффициент сопротивления движению.

Зависимость между скоростью движения и скоростью вращения вала двигателя:

,

где - скорость движения вала двигателя, об/мин;

- скорость движения вагона, км/ч;

- коэффициент учета вращающихся масс.

,

где - момент инерции ротора электродвигателя;

- момент операции колеса,

- КПД ведущего колеса,

- количество ведущих двигателей., .

Ускорение вагона без тиристорного коммутатора:

,

где - ускорение разгона.

Ускорение вагона с тиристорным коммутатором: