Исследование электромеханических переходных процессов в асинхронном электроприводе, работающем от однофазной сети

• Автор: Кружков, Вадим Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 145 с.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В АСИНХРОННОМ ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
1.1.Область применения электропривода малой мощности и конструкции асинхронных двигателей, работающих от однофазной сети
1.2.Краткий обзор теоретических исследований переходных процессов и методов их расчета
1.3.Расчет статических механических характеристик однофазных АД методами симметричных составляющих и вращающихся полей
Выводы и постановка задачи
2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРОПРИВОДА С КОНДЕНСАТОРНЫМ АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ
2.1. Осн овные допущения
2.2.Система относительных единиц
2.3.Уравнения электропривода с конденсаторным АД в фазовой (естественной) системе координат
2.4.Параметры конденсаторного АД
2.5.Методика исследования переходных процессов на основе численного интегрирования нелинейных систем дифференциальных уравнений
Выводы
3. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ПУСКЕ И РЕВЕРСЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДА С КОНДЕНСАТОРНЫМ АД
3.1. Преобразование уравнений электропривода с КАД в системе координат а, В
3.2. Применение персональной ЭВМ при расчете переходных электромеханических процессов
3.3. Методика расчета статических пусковых характеристик.
3.4. Влияние вида нагрузки и параметров источника напряжения на динамические характеристики электропривода
3.5. Влияние параметров двигателя и нагрузки на процессы пуска и реверса
3.5.1. Формирование динамических характеристик электропривода при пуске с различными начальными условиями
3.5.2. Влияние параметров на процессы пуска
3.6. Анализ формы магнитного поля в конденсаторном АД и неравномерности скорости вращения электропривода
Выводы
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1. Опытное определение параметров АД, работающих от однофазной сети
4.2. Сравнение расчетных и экспериментальных характеристик
4.3. Рекомендации по проектированию
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Программа расчета переходных процессов электропривода с конденсаторным АД
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Программа расчета переходных процессов электропривода с однофазным АД
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Программа расчета статической механической характеристики электропривода
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Акты о внедрении

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В различных устройствах, работающих от однофазной сети, наряду с другим, применяется асинхронный электропривод. Широкое распространение асинхронного электропривода, работающего от однофазной сети переменного тока обуславливает необходимость изучения физических явлений, возникающих в процессе работы асинхронного двигателя, являющегося основным элементом электрического привода. При этом основным является изучение свойств и характеристик двигателя, определяющих его динамическое взаимодействие с остальными элементами электромеханической системы.
Однофазные асинхронные двигатели (ОАД) относятся к несимметричным машинам. Нееимметрия имеет место со стороны статорной цепи, ротор, как правило, симметричный, короткозамкнутый. Реальные режимы работы таких двигателей - динамические. В связи с этим, современные требования к асинхронному электроприводу связаны с высокой частотой включения двигателя, импульсными режимами работы, частыми реверсами, различными видами торможения. Во время этих режимов нагрузка ОАД не остается постоянной, а имеет периодический (компрессоры холодильных машин), случайный (стиральные машины), нелинейный (электронасосы), пульсирующий или другой характер. При этом ОАД развивает в переходных процессах значительные по величине электромагнитные моменты, в несколько раз превышающие номинальный момент или даже критический. Эти моменты являются причиной возникновения опасных механических напряжений в элементах кинематической цепи системы электропривода, следовательно, их необходимо учитывать при оценке надежности работы электропривода в целом. Также условия протекания электромеханических переходных процессов в ОАД оказывают значительное влияние на длительность этих процессов, что определяет точность отработки различных команд.
С расширением областей применения ОАД возникает необходимость в создании электроприводов с заданными характеристиками, предназначен ны-

Тогда напряжения 0Г, и /А будут равны
/ Г _ ' / /
Ь1 7Гиа>
2, +
V..'
ч+22 °
(1.8)
При расчете сопротивлений 2, и 2: необходимо использовать схемы замещения трехфазного асинхронного двигателя при обтекании обмотки статора токами прямой 1 ;и обратной 12 последовательностями [106].
Так как при применении метода вращающихся полей эквивалентная модель рассматриваемого двигателя та же, что в методе симметричных составляющих, то и формулы для расчета электромагнитных моментов имеют вид (1.2) и (1.3). В эти формулы подставляются модули действующих значений напряжений. При определении составляющей электромагнитного момента от токов прямой последовательности М1 воспользуемся формулой (1.2), подставляя в нее модуль напряжения II2, а при расчете составляющей момента оттоков обратной последовательности М2 воспользуемся формулой (1.3) и модулем напряжения II2.
Используя рассмотренные выше методы, рассчитаем результирующий электромагнитный момент и его составляющие для трехфазного асинхронного двигателя 4А50В4 при обрыве одной фазы. Номинальные данные и параметры схемы замещения двигателя равны; ; Р?н=90 Вт; С/ =380/220 В; /„—0,45 А; пн =1370 об/мин; соз(рн— 0,6; !п 1 п— 2,5; Мт Мн— 2,2; Мп— 0,82 Н м; г;=56,1 Ом; г] =78 Ом; х;=69 Ом; дА-64,8 Ом; хт =587 Ом;
СI ~ I + XI Х,п “1,1 лэ.
Результаты расчетов приведены в таблице 1.3. Здесь составляющие моментов, рассчитанные методом вращающихся полей, имеют дополнительный индекс "ВП”, а методом симметричных составляющих - "СС".
Из приведенных в таблице данных следует, что результаты расчета обоими методами совпадают только при 5 =1. Это объясняется тем, что