Разработка и исследование систем асинхронного и синхронизированного частотного электропривода на базе инвертора тока

• Автор: Башлыков, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Липецк
• Количество страниц: 189 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА НА ОСНОВЕ ВЕНТИЛЬНЫХ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ В ЦЕПЯХ СТАТОРА И РОТОРА
1.1 Обзор вентильных систем асинхронного и синхронизированного электропривода
1.2 Синхронизированный режим машины двойного питания и
наиболее близкие аналоги
1.3 Анализ классов механизмов и области применения синхронизированных
приводов
Выводы
2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМ СИНХРОНИЗИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА НА ОСНОВЕ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ
2.1 Обоснование выбора математической модели асинхронного двигателя с фазным ротором и системы координатных осей
2.2 Определение оптимальных режимов работы асинхронного электропривода
2.3 Частотное управление асинхронного двигателя с оптимальным возбуждением
2.4 Соотношение между токами статора и ротора в схемах синхронизации
асинхронного двигателя с фазным ротором
Выводы
3 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЧАСТОТНО-ТОКОВОГО УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ
3.1 Разработка принципиальной схемы частотного управления асинхронным двигателем на базе инвертора тока с релейным регулятором тока
3.2 Совершенствование конструкции инвертора тока с релейным регулятором тока
3.3 Математическое моделирование работы инвертора тока с релейным регулятором тока
3.4 Анализ нелинейных искажений в системе преобразователь частоты-
асинхронный двигатель
Выводы
4 УПРАВЛЕНИЕ РАБОТОЙ СИНХРОНИЗИРОВАННОЙ МАШИНЫ
4.1 Разработка системы управления синхронизированным электроприводом на базе автономного инвертора тока с релейным регулятором тока и последовательным подсоединением ротора
4.2 Разработка корректирующих контуров системы скалярного управления синхронизированным асинхронным двигателем
4.3 Анализ устойчивости синхронизированного электропривода
4.4 Сравнение энергетических показателей в синхронном и асинхронном режимах методами компьютерного моделирования и подтверждение полученных результатов на опытной установке
4.5 Анализ целесообразности применения синхронизированного и асинхронного электропривода на шаровой мельнице и рекомендации по модернизации
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Существующие схемы подключения машин двойного питания работающих в синхронном режиме
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Технические данные металлургического асинхронного
двигателя с фазным ротором типа МТМ
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Расчет параметров обмоток статора и ротора для металлургического двигателя типа МТМ
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Графики зависимостей ДРм = /1т) при фиксированных значениях потокосцеплений, и изменении момента двигателя
ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Поиск оптимальных значений потокосцеплений по экстремуму функции электромагнитных потерь
ПРИЛОЖЕНИЕ 6 Компьютерное моделирование
ПРИЛОЖЕНИЕ 7 Результаты экспериментальных исследований
ПРИЛОЖЕНИЕ 8 Характеристика объекта внедрения
ПРИЛОЖЕНИЕ 9 Акты об использовании результатов диссертации
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы определяется переходом современного промышленного производства на новые энергосберегающие и энергоэффективные технологии. Эту задачу принято решать внедрением систем регулируемого электропривода, построенного на базе асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором (АДКЗ) и с питанием от преобразователя частоты (ПЧ), работающего в режиме автономного инвертора напряжения (АИН). Эта система электропривода имеет ряд недостатков, а именно при любом законе управления в двигателе выделяется энергия скольжения, и ток ротора имеет размагничивающую составляющую, выходное напряжение инвертора имеет импульсный характер с крутыми фронтами нарастания и спада импульса напряжения, что неблагоприятно сказывается на изоляции двигателя и ведет к ее преждевременному старению.
На механизмах с большими моментами инерции и тяжелыми условиями пуска широкое применение нашли асинхронные двигатели с фазным ротором (АДФР) с параметрическим управлением по цепи ротора. Параметрическое управление приводит к повышенным потерям энергии, как в режиме пуска, так и при регулировании скорости. Модернизация таких агрегатов с учетом возможностей современной преобразовательной техники может быть произведена с использованием классических ПЧ или применением новых схемотехнических решений. Так как эти двигатели имеют низкий класс изоляции и не предназначены для питания импульсным напряжением, то даже при применении фильтров на выходе преобразователя с АИН они нередко выходят из строя из-за пробоя изоляции статорных обмоток. Для снижения электромагнитных потерь в ротор энергию целесообразно подавать напрямую, либо ограничить величину передаваемой через воздушный зазор энергии скольжения. По такому принципу работают асинхронно вентильные каскады, путем введения дополнительного напряжения в роторную цепь увеличивают скольжение, а энергию скольжения возвращают в сеть, при этом ток ротора становится более активным - уменьшается размагничивание.
Устранение указанных выше недостатков возможно в электроприводе на базе машины двойного питания (МДП) с раздельным питанием обмоток статора и

В помольном отделении ОАО «Липецкий завод изделий домостроения» Шаровая мельница мокрого помола оснащена устройством плавного пуска УПРФ-400М. Это устройство было внедрено при модернизации установки в 2007 году и обеспечивает:
- пуск асинхронного фазного двигателя с переключением секций пускового сопротивления в функции времени; шунтирование первых ступеней производится тиристорами; шунтирование последней ступени и одновременно шунтирование роторной обмотки в конце пуска производится контактами контактора;
- начало отсчета времени очередной ступени производится автоматически после замыкания контактов предыдущего реле времени; включение рел» времени первой ступени происходит при включении двигателя;
- минимальный интервал между пусками 20 минут.
К недостаткам существующей системы электропривода можно отнести:
- не возможность регулирования производительности механизма;
- высокие потери при пуске на вводимых в роторную цепь сопротивлениях.
Технические характеристики некоторых шаровых мельниц приведены в
таблице 1.2.
Рисунок 1.8 — Шаровая мельница мокрого помола