Розділ 2

АНАЛІЗ СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПРИВОДА ТЕХНОЛОГІЧНОГО МЕХАНІЗМУ

2.1 Обґрунтування і вибір системи керування електроприводом

Порівняємо такі системи електровприводу як АВК, ПЧ-АД, ТП-Д.

Частотно-регульований асинхронний електропривод (ПЧ-АД)[3].

Основні переваги:

- плавність регулювання і висока жорсткості механічних характеристик, що дозволяє регулювати швидкість в широкому діапазоні;

- двигун працює з невеликими величинами абсолютного ковзання, і втрати в двигуні не перевищують номінальних.

Основні недоліки:

- висока вартість (особливо для приводів великої потужності) перетворювачів частоти;

- складність реалізації більшості схем.

Асинхронно-вентильний каскад (АВК)[4].

Основні переваги:

- високий ККД при знижених обертах;

- так як відсутня необхідність глибокого регулювання швидкості трансформатор та інвертор мають потужність в 2 рази меншу ніж потужність асинхронного двигуна, що зменшує вартість електроприводу;

- плавне регулювання швидкості і моменту,не вимагає великої кількості силової контактної апаратури.

Основні недоліки:

- перевантажувальна здатність асинхронного двигуна у схемі каскаду знижується на 17 % ;

- висока вартість і складність апаратури перетворювачів та додаткові втрати в них.

Тиристорний перетворювач-двигун (ТП-Д)[3].

Основні переваги:

- висока швидкодія (зберігається в широкому діапазоні значень потужності електроприводу) та точність керування;

- дозволяє використовувати малопотужні керуючі пристрої, простіше реалізувати складні закони керування.

Основні недоліки:

- мала перевантажувальна здатність та чутливість до механічних коливань;

- обмежений темп наростання струму і напруги;

- накопичення погіршення стану структури переходу при повторних перевантаженнях певної тривалості.

З урахуванням всіх переваг і недоліків вибираємо електропривод виконаний по схемі асинхронно-вентильного каскаду(АВК).

2.2 Функціональна схема електроприводу по системі авк

Рисунок 2.1-Функціональна схема асинхронно-вентильного каскаду (АВК)

Електропривод по системі АВК включає наступне електромеханічне обладнання:

ТГ - тахогенератор;ШДУ - станція управління;СУ - система управління агрегатом ; К1 і К2 - контактори станції керування;Т - трансформатор; В-випрямляч; І - інвертор; ДТ1 і ДТ2 - датчики струму.

2.3 Дослідження статичних режимів роботи електроприводу

2.3.1.Складання схеми заміщення електропривода і розрахунок необхідних параметрів

Рисунок 2.2 Схема заміщення електроприводу

Еквівалентний опір схеми заміщення [5]:

(2.1)

Складові еквівалентного пору : - індуктивний опір трансформатора; - активний опір фази ротора; - активний опір статора приведений до ротора; - активний опір згладжую чого дроселя; - активний опір трансформатора.

Номінальний струм статора:

(2.2)

Коефіцієнт приведення опорів:

(2.3)

Параметри схеми заміщення AД у відносних одиницях(в.о.):

- активний опір обмотки статора (2.4)

- реактивний опір обмотки статора (2.5)

- активний опір обмотки ротора (2.6)

- реактивний опір обмотки ротора (2.7)

- опір намагнічування (2.8)

Коефіцієнт трансформації АД:

(2.9)

Визначаємо опори:

(2.10)

(2.11)

(2.12)

(2.13)

(2.14)

(2.15)

(2.16)

Індуктивний опір фази АД приведені до ротора:

(2.17)

(2.18)

2.3.2.Побудова швидкісної характеристики двигуна

ЕРС холостого ходу інвертора при β=0 :

(2.19)

ЕРС холостого ходу ротора при S=1:

(2.21)

Еквівалентний опір, приведений до роторного колапри :

(2.22)

Еквівалентний опір, приведений до роторного колапри :

(2.23)

Струм у роторному колі:

(2.24)

Природна швидкісна характеристика зміні значення зображена на рис2.3.

Рисунок 2.3 Швидкісна характеристика АВК

2.3.3 Побудова механічної характеристики електроприводу

Критичне ковзання(як функція від додаткового опору):

(2.25)

Критичний момент:

(2.26)

Приймаємо статичний момент рівним номінальному моменту двигуна

Ковзання холостого ходу АВК (де β- кут керування інвертора):

(2.27)

Еквівалентний опір холостого ходу, приведений до роторного кола:

(2.28)

Вираження для моменту АВК:

(2.29)

Визначення кутів керування інвертора:

(2.30)

(2.31)

Для номінально їшвидкості роботи ВМ :

Режим роботи під навантаженням ВМ : ,

Граничні кути керування інвертора ,

Рисунок 2.4 Система механічних характеристик АВК при зміні кута керування

Для побудови графіка в залежності від швидкості необхідна формула:

(2.32)

Рисунок 2.5. Система механічних характеристик АВК при зміні ковзання

2.3.4 Енергетичні характеристики

В АВК ККД визначається за формулою:

(2.33)

- номінальний момент двигуна; - змінні втрати у системі.

Визначаємо коефіцієнти :

(2.34)

(2.35) (2.36)

(2.37)

Графік залежності ККД електроприводу від кутової швидкості по системі АВК має наступний вигляд рис2.6.

Рисунок 2.6- Залежність ККД системи АВК від кутової швидкості

2.3.5.Розрахунок коефіцієнта потужності

Визначається за формулою:

(2.38)

Активна потужність двигуна :

(2.39)

(2.40)

(2.41)

Активна потужність трансформатора:

№ докум.

(2.42)

Коефіцієнт потужності двигуна:

(2.43)

Реактивна потужність трансформатора:

(2.44)

Номінальний випрямлений струм ротора: ,

Індуктивний опір обмотки ротора

Реактивна потужність двигуна:

(2.45)

Коефіцієнт враховуючий викривлення форми кривих первинного струму двигуна і трансформатора

Отже,маємо:

(2.46)

Графік залежності зображено на рис. 2.7.

Рисунок 2.7- Залежність коефіцієнту потужності від кутової швидкості