Фазовое регулирование скорости асинхронного двигателя с тиристорным регулятором напряжения в статорной цепи
Используется следующий критерий выбора электродвигателя
, 150015\* MERGEFORMAT (..)
где
– максимальные потери в роторе;
– номинальные потери в роторе выбираемого
двигателя.
Если нет дополнительного отвода тепла из цепи ротора, т.е. нет добавочных сопротивлений, то выражение 0015 можно записать:
160016\* MERGEFORMAT (..)
где
– максимальная мощность потерь скольжения
в заданном диапазоне изменения скорости.
Зависимость потерь скольжения от скорости механизма
170017\* MERGEFORMAT (..)
Примем
первоначально синхронную скорость
двигателя
.
Максимальные потери в обмотке ротора будут иметь место при скорости:
, 180018\* MERGEFORMAT (..)
.
Максимальный момент сопротивления равен
.
Подставляя 0018 в 0017 и учитывая, что
,
(2.2.5)
,
(2.2.6)
.
Рассчитаем максимальные потери скольжения
.
Номинальные потери в двигателе определяются выражением:
(2.2.7)
Выполним проверку асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с повышенным скольжением 4АН365М8У3 на соответствие заданным условиям
,
;
.
Условие 0016 выполняется.
Следовательно выбираем двигатель 4АН365М8У3
Основные технические данные АД 4АН365М8У3:
;
;
,
;
,
,
,
,
;
;
.
Рисунок 2.2.1 - Схематичное построение естественной механической характеристики и тиристорного регулирования напряжения в статорной цепи.
Рисунок 2.2.2 – Функциональная схема регулирования производительности тиристорным регулятором напряжения в статорной цепи
1.22.3 Изменение скорости вращения электродвигателя в системе асинхронно-вентильного каскада
Условием для выбора двигателя в асинхронно-вентильном каскаде являются выражения 2.1.1.
,
,
Поэтому выбирается ранее использованный двигатель 4АНК250SB8У3.
Основные технические данные АД 4АНК250SB8У3:
,
,
;
;
,
;
, , , , ;
,
;
.
.
Для
приведения сопротивлений
,
,
,
к обмотке ротора необходимо разделить
их на коэффициент
(2.3.1)
(2.3.2)
(2.3.3)
Сопротивление рассеяния фазы двигателя рассчитывается по формуле
, (2.3.4)
.
Индуктивность фазы двигателя:
(2.3.5)
.
Выбор трансформатора
Среднее
напряжение на выходе выпрямительного
моста при максимальном скольжении
определяется по следующему выражению
, (2.3.6)
где
– линейное напряжение (на разомкнутых
кольцах) ротора АД при скольжении
;
(2.3.7)
.
Напряжение фазы трансформатора определяется по выражению:
, (2.3.8)
.
Линейное напряжение вторичной обмотки трансформатора
, (2.3.9)
.
Среднее значение выпрямленного тока
, (2.3.10)
.
Мощность трансформатора
, (2.3.11)
.
По
расчётным параметрам выбираем
трансформатор
с параметрами
,
,
,
,
,
.
Выбор сглаживающего дросселя
Напряжение вторичной обмотки трансформатора
(2.3.12)
.
Активное сопротивление фазы трансформатора
, (2.3.13)
где
фазный ток вторичной обмотки трансформатора,
,
(2.3.14)
;
.
Полное сопротивление фазы трансформатора
, (2.3.15)
.
Реактивное сопротивление фазы трансформатора
(2.3.16)
.
Индуктивность фазы трансформатора
(2.3.17)
.
Требуемое значение индуктивности цепи выпрямленного тока рассчитывается исходя из необходимости ограничения пульсаций выпрямленного тока
(2.3.18)
где
– амплитуда основной гармонической
составляющей выпрямленного напряжения,
для мостовой схемы определяется следующим
образом
; (2.3.19)
– кратность гармоник (для мостовой
схемы выпрямления
);
– кратность пульсаций,
;
– круговая частота питающего напряжения,
;
– допустимое действующее значение
основной гармоники тока, принимается
;
– номинальный выпрямленный ток
преобразователя.
Тогда, после подстановки (2.3.19) в (2.3.18), получаем
.
Требуемая индуктивность сглаживающего дросселя определяется в соответствии с соотношением
, (2.3.20)
Выбираем
сглаживающий дроссель
с параметрами
,
.
Рисунок 2.3.1 – Силовая схема установки
Механические характеристики АД в схеме асинхронно-вентильного каскада строятся по соотношению
, (2.3.21)
где
S0
– скольжение идеального холостого хода
(при
);
– угловая скорость поля статора,
;
– эквивалентное сопротивление идеального
холостого хода;
– эквивалентное сопротивление.
Скольжение
идеального холостого хода, пренебрегая
падением напряжения на вентилях
,
определяется по соотношению
(2.3.22)
где
– угол регулирования инвертора.
Эквивалентное сопротивление определяется по соотношению
(2.3.23)
Эквивалентное сопротивление идеального холостого хода
(2.3.24)
Выпрямленный ток асинхронно-вентильного каскада
, (2.3.25)
где
– суммарное падение напряжения в
вентилях выпрямительной и инверторной
групп, принимается
.
Рисунок 2.3.2 - Схематичное построение естественной механической характеристики и регулирования в системе асинхронно-вентильного каскада.
Вывод
На основании результатов работы делаем вывод – выбор способа регулирования неоднозначен. Каждый из рассмотренных вариантов имеет свои недостатки и преимущества.
Система с реостатным регулированием является неэкономичным вариантом, так как мощность скольжения рассеивается на реостатах, что приводит к уменьшению КПД. С другой стороны у такой системы есть достоинство: она является малогабаритным и наиболее простым вариантом по сравнению с остальными способами.
В схемах с тиристорным преобразователем и асинхронно-вентильным каскадом присутствуют помимо сопротивлений дополнительные элементы (мостовые схемы включения тиристоров и диодов в инверторе, сглаживающий дроссель, диоды). Это соответственно приводит к необходимости разработки системы управления, а следовательно и увеличению материальных затрат на установки.
Асинхронно-вентильный каскад имеет больший КПД и потребляет меньше активной мощности. С другой стороны, использование трансформатора значительно увеличивает расход реактивной энергии, что негативно сказывается на коэффициенте мощности.