Разработка системы управления групповым электроприводом нагружающего устройства

• Автор: Цыков, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Липецк
• Количество страниц: 168 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. НАГРУЖАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

1.1. Классификация нагружающих устройств

1.2. Электроприводы с полной рекуперацией энергии

1.3. Анализ действующих государственных стандартов, регламентирующих испытания электрических машин

1.4. Сравнительный анализ электроприводов

ВЫВОДЫ

2. ВЫБОР БАЗОВОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ НАГРУЖАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

2.1. Требования, предъявляемые к системе управления нагружающего устройства

2.2. Описание транзисторного преобразователя частоты
2.3. Математическая модель и векторное управление асинхронным двигателем
2.4. Управление нагружающей машиной в системе координат, ориентированной по вектору потокосцепления ротора
2.5. Расчет регуляторов системы подчиненного регулирования
ВЫВОДЫ
3. РАЗРАБОТКА НАГРУЖАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА НА БАЗЕ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА
3.1. Общее описание системы
3.2. Схема включения инверторов с общим звеном постоянного тока
3.3. Расчет нагрузок и методика выбора силового оборудования группового электропривода нагружающего устройства
3.4. Регулирование потокосцепления ротора нагружающей машины

3.5. Регулирование скорости вращения нагружающей машины
3.6. Моделирование переходных процессов нагружающего устройства
ВЫВОДЫ
4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ НАГРУЖАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА. ИССЛЕДОВАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА
4.1. Технические средства лабораторного стенда
4.2. Описание программного продукта
4.3. Определение универсальных зависимостей кривой намагничивания двигателей серии 5А на примере испытываемой машины
4.4. Исследование работы стенда в режиме нагружения
4.5. Исследование работы нагружающей машины в режиме энергосбережения при малых значениях коэффициента загрузки
4.6. Исследование работы регулятора скорости нагружающей машины
4.7. Проведение контрольных испытаний на стенде
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Фрагменты математической модели нагружающего
устройства в VisSim
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Г рафики переходных процессов математической
модели нагружающего устройства
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Листинг программы управления лабораторным
стендом, выполненной в Microsoft Visual Basic
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Фотографии лабораторного стенда
ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Практическое применение результатов диссертационной работы
ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Для предотвращения простоев в работе производственных агрегатов, вызванных выходом из строя электрических машин, на крупных предприятиях существуют подразделения или службы, занимающиеся их ремонтом. Наибольшее распространение среди низковольтных электромашин получили асинхронные двигатели, отличающиеся своей простотой и надежностью. Несмотря на высокую стоимость диагностики и ремонта электрических машин (особенно капитального ремонта), работа электроремонтных цехов или служб на предприятиях не только позволяет контролировать состояние электрических машин, но и обеспечивает поддержание их работоспособности в течение всего периода эксплуатации.
Главной причиной выхода из строя электрических машин является ухудшение качества изоляции обмоток под действием высоких значений ее температуры и напряженности электрического поля, которые приводят к пробою изоляции. Тяжелые условия работы асинхронных двигателей на металлургических предприятиях значительно сокращают срок службы изоляции, поэтому для снижения риска выхода из строя во время работы электрические машины требуют плановой диагностики состояния и частого капитального ремонта.
После ремонта или во время диагностики в электроремонтном подразделении каждый асинхронный двигатель проходит обязательные сертификационные испытания на контрольно-испытательном стенде. Цель контрольных испытаний - проверка электрической машины на соответствие ее технического состояния требованиям государственных стандартов и технических условий, принятие решения о дальнейшем ее использовании на производстве. Недостаточно полная программа испытаний может не выявить брак в отремонтированных машинах, что приведет к авариям и дополнительным простоям на производстве. Поэтому для повышения надежности требуется полная программа контрольных испытаний, регламентируемая государственными стандартами.

Низкие помехи в сети создают преобразователи частоты со звеном постоянного тока, выпрямитель в которых может быть как регулируемым, так и нерегулируемым (диодный выпрямитель с мостовой схемой). Нерегулируемый выпрямитель потребляет из сети несинусоидальный ток, что при значительной мощности оборудования делает предпочтительным использование транзисторного выпрямителя [55].
Специфика работы электроремонтного цеха заключается в разнообразии типов и параметров испытываемых машин, что требует применения универсальных нагружающих устройств. Использование нагружающих устройств на базе машин двойного питания, имеющих высокие энергетические показатели при работе в узком диапазоне регулирования скорости, не рентабельно из-за необходимости большого количества нагружающих устройств, так как максимальный диапазон регулирования скорости такой установки составляет 2:1 [41]. При расширении рабочего диапазона скоростей машины двойного питания значительно снижается КПД установки и увеличивается влияние тиристорного преобразователя частоты на сеть.
На основании сказанного можно заключить, что в качестве электропривода нагружающего устройства целесообразно использовать асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, управляемый транзисторным преобразователем частоты.
2.2. Описание транзисторного преобразователя частоты
Сегодня асинхронный частотно-реіулируемьій электропривод является главным типом регулируемого промышленного электропривода, выпускаемого серийно как зарубежными, так и отечественными электротехническими компаниями [30]. Высокие регулировочные и энергетические показатели обеспечивают вытеснение им нерегулируемых электроприводов переменного тока.