Разработка системы векторного управления асинхронным двигателем

ВВЕДЕНИЕ 7
1 АНАЛИЗ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ 9
1.1 Скалярное управление асинхронным двигателем 10
1.2 Частотно-токовое управление асинхронным двигателем 12
1.2.1 Векторное частотно-токовое управление 13
1.3 Векторное управление асинхронного двигателя с постоянной величиной потокосцепления 14
2 РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ 20
2.1 Векторное управление асинхронного двигателя с оптимальным потокосцеплением 20
2.2 Моделирование системы автоматического регулирования скорости асинхронного двигателя с переменными ?r - is с контуром потока 26
3 РАЗРАБОТКА ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ 34
4 АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ 47
5 БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА ПРИ ОБСЛУЖИВАНИИ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ 49
5.1 Общие требования 49
5.2 Требования охраны труда перед началом работы 50
5.3 Требования охраны труда во время работы 51
5.4 Требования охраны труда в аварийных ситуациях 53
5.5 Требования охраны труда после окончания работы 54
5.6 Меры пожарной безопасности 54
5.6.1 Помощь пострадавшим при пожаре 56
5.7 Меры электробезопасности 59
5.7.1 Помощь пострадавшим от поражения электрическим током 60
6 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ 64
6.1 Описание системы векторного управления асинхронного двигателя 64
6.1.1 Недостаток системы векторного управления асинхронного двигателя 65
6.1.2 Предложение по совершенствованию системы управления асинхронного двигателя 66
6.2 Определение затрат на техническое решение 68
6.2.1 Определение затрат на приобретение оборудования 68
6.2.2 Определение расходов на оплату труда 69
6.2.3 Определение суммарных затрат 69
6.3 Расчет экономического эффекта 70
6.4 Определение дополнительных текущих затрат 72
6.5 Определение целесообразности применения технического решения 73
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 75

Весь текст будет доступен после покупки

На данный момент железнодорожный транспорт выполняет огромную роль в перевозочных процессах не только населения, но и различной «сырой» и готовой продукции, как внутри страны, так и за рубеж. Для обеспечения большей пропускаемой способности на железной дороге применяют различные технические решения, которые неоднократно подвергаются проверкам и только после этого вводятся в эксплуатацию. Для достижения данной цели для Российских железных дорог с недавних времен стали использовать длинные, тяжеловесные составы, которые в свою очередь позволяют провести намного больше груза за один раз. Чтобы обеспечить передвижение таких составов ежегодно локомотивостроительные заводы выпускают электровозы, которые отвечают всем современным требованиям и обеспечивают постоянную, бесперебойную работу всей сети железных дорог.
Главную роль в современных электровозах играет тяговый электродвигатель, который имеет различные свойства, характеристики, техническое исполнение, но все они с каждым годом становятся более мощными, что подразумевает за собой более большее потребление энергетических ресурсов и сложность их систем управления. Но для того, чтобы обеспечить всю сеть железных дорог странны постоянным электроснабжением для более современных тяговых электродвигателей, которые подвергаются более большим нагрузкам из-за увеличения общей массы состава и потерям внутри систем управления, потребуется частичная модернизация устройств передачи энергии, что в свою очередь несет за собой большие экономические потери. Также для более правильного ведения поезда, вся система управления электродвигателем должна обеспечивать высокое быстродействие, точность регулирования параметров.

Весь текст будет доступен после покупки

1 АНАЛИЗ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ
В настоящее время на железнодорожном транспорте, а также в различных отраслях военного и промышленного производства широко применятся асинхронный электропривод. В сравнении со своими конкурентами асинхронный электропривод имеет более низкую стоимость изготовления, лучшие показатели, как энергетической, так и эксплуатационной составляющей. Для продолжительной эксплуатации без частого технического обслуживания, надежной и безотказной работы с высокими технико-экономическими показателями, использую асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, которые в техническом исполнении имеют меньшие габариты и массу, а также имеют большую перегрузочную способность.
Управление асинхронным двигателем получило быстрое развитие в XX веке. Первым этапом стало создание электроприводов с частотным управлением, описанным основным законом частотного управления, который создал советский электротехник М.П. Костенко. Одно из разновидностей скалярного управления было создано в 60-е годы XX века и получило название частотно-токового управления. Практически в это же время изобретают способ векторного управления, а также векторные системы частотно-токового управления, которые впоследствии стали использоваться, как в отечественном производстве, так и за рубежом. В 1971 году был сформулирован принцип управления, на который фирма «Siemens» получила патент. В основе данного принципа лежат математические уравнения электромагнитных процессов в асинхронном двигателе в векторной форме, представленные в системе координат ориентированной по направлению магнитного поля, который получил название трансвекторного управления.
Появление более мощных электронных элементов, элементов обработки и вычислений, быстродействующих ключей, микроконтроллеров и преобразователей, послужило быстрому развитию, как векторного управления асинхронного двигателя, так и модернизации сложных систем управления в целом. Следующим этапом в развитии векторного управления стала система прямого управления моментом, в котором реализован принцип регулирования с косвенной ориентацией по полю.
В настоящее время можно выделить основные типы систем управления, которые являются более перспективными и актуальными:
а) скалярное управление;
б) частотно-токовое управление (скалярное и векторное);
в) векторное управление с постоянной величиной потокосцепления (классическое векторное управление);
г) векторное управление с различной величиной потокосцепления (прямое управление моментом).

Весь текст будет доступен после покупки

1. Мигдалёнок А.А. Моделирование электропривода на ЭВМ: учебно-методическое пособие для студентов специальности «Автоматизированные электроприводы»: в 2 ч. / А.А. Мигдалёнок. – Минск: Изд-во БНТУ, 2010. – 94 с.
2. Терёхин В.Б. Моделирование систем электропривода в Simulink (MatLab 7.0.1): учебное пособие / В.Б. Терёхин. – Томск: ТПУ, 2008. – 320 с.
3. Система управления и диагностики электровоза ЭП10 / под ред. С.В. Покровского. М.: Интекст, 2009. 356 с.
4. EshkabilovS. Beginning MATLAB and Simulink: From Novice to Professional. New York: Apress, 2019. 544 p.
5. Kulinich Yu.M., Shukharev S.A. Application of an Extreme Control System to Operate the Reactive Power Compensator of an Electric Locomotive // Russian Electrical Engineering. 2016. Vol. 2. No. 87. P. 84–86.
6. Усольцев А.А. Частотное управление асинхронным двигателем: учебное пособие.: Изд-во Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики, 2006. 94 с.
7. Калачёв Ю.Н. SimInTex: моделирование в электроприводе. – М.: ДМК Пресс, 2019. – 98 с.
8. Ben Hamed M. A Digital Phase Locked Loop Speed Control of Three Phase Induction Motor Drive: Performances Analysis, International Journal of Energy and Power Engineering / M. Ben Hamed, L. Sbita // EPE Journal. – Brussel, 2011. – № 3.
Р. 61–68.
9. Коршунов А. И. Математическая модель асинхронного короткозамкнутого двигателя, управляемого токами статора // Силовая электроника. 2019. № 2.
10. Колпахчьян П.Г. Адаптивное управление асинхронным тяговым приводом магистральных электровозов. – Ростов н/Д: Изд-во журн. «Изв. вузов. Сев. Кавк. регион, 2006. – 131 с.

Весь текст будет доступен после покупки