УЛУЧШЕНИЯ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В АСИНХРОННОМ ДВИГАТЕЛЕ С ПОМОЩЬЮ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ

ВВЕДЕНИЕ 3
1 ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА МОДЕРНИЗАЦИИ 7
1.1 Технические параметры асинхронной машины с короткозамкнутым ротором 7
1.2 Частотное регулирование асинхронного двигателя 13
2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДА 20
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 20
2.1 Математическое описание асинхронного двигателя 20
2.2 Преобразование координат 28
2.3 Асинхронная машина с короткозамкнутым ротором 29
2.4 Математическое описание асинхронного короткозамкнутого двигателя во вращающейся системе координат 30
3 ИССЛЕДОВАНИЕ МНОГОФАЗНОГО АСИНХРОННОГО 33
ДВИГАТЕЛЯ 33
3.1 Моделирование шестифазного асинхронного короткозамкнутого двигателя в собственной системе координат 33
3.2 Описание структурной схемы многофазного асинхронного двигателя 43
3.3 Параметры асинхронного двигателя для структурной схемы 44
4 ВОПРОСЫ ОХРАНЫ ТРУДА 48
4.1 Электробезопасность при эксплуатации электродвигателя 48
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 51
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 52

Весь текст будет доступен после покупки

Среди различных видов энергии, используемых человеком, особое место занимает наиболее универсальный из ее видов — электрическая энергия.
Широкое распространение электрическая энергия получила благодаря следующим ее свойствам:
- возможность получения практически из любых энергоресурсов при умеренных затратах;
- простоте трансформации в другие формы энергии (механическую, теп-ловую, звуковую, световую, химическую);
- способность сравнительно легко передаваться в значительных количе-ствах на большие расстояния с огромной скоростью и относительно небольшими потерями;
- возможность использования в устройствах, различающихся по мощно-сти, напряжению, частоте.

В эпоху индустриализации подавляющий объем электроэнергии выраба-тывается промышленным способом на электростанциях.
Современная энергетика базируется в основном на энергетическом топ-ливе: каменном угле, нефти и газе.
Принципиально существует три возможности улучшения показателей качества электроэнергии и обеспечения электромагнитной совместимости потребителей и электросистемы:
- уменьшение сопротивлений элементов системы электроснабжения;
- изменение напряжений симметричных составляющих;
- ограничение токов симметричных составляющих основной и высших гармонических частот в местах их возникновения.

Первая возможность заключается в использовании сдвоенных реакторов, установок продольной компенсации реактивной мощности, быстродействующих токоограничивающих устройств. Эти методы позволяют осуществить параметрическую стабилизацию режима напряжений, но не устраняют не симметрию и не синусоидальность токов и вызванные ими последствия (перегрузка обмоток вращающихся машин токами обратной последовательности, конденсаторных батарей токами высших гармоник, потери мощности и пр.).
Вторая возможность создание симметричной системы напряжений на за-жимах многофазного электроприемника, подключенного к несимметричной системе. Ее реализация, как правило, сопряжена со значительными затратами и ограничивается индивидуальными ЭП. При этом не симметрия входных токов и напряжений не устраняется. Такой путь может быть использован, например, при разработке устройств питания трехфазных потребителей от системы два провода–земля, рельс, труба от однофазной сети; для симметрирования напряжений сети, подключенной к неполнофазной линии электропередач; для стабилизации напряжения. При реализации этого способа из-за фильтров, симметричных составляющих возникают большие потери энергии, обусловленные активными элементами фильтра.
Третья возможность состоит в ограничении нагрузочных токов симмет-ричных составляющих до допустимых значений с помощью поперечно включаемых компенсирующих устройств. Принципиальное отличие этого метода от двух предыдущих заключается в том, что его использование устраняет причину возникновения не симметрии (токи), а не ее следствие (напряжение).
У механизмов с большим объёмом переходных режимов резко снижается производительность, т.к. снижается средняя скорость работы, возникают нежелательные перегрузки в приводе и передачах, которые могут привести к авариям, выделяются большие потери, т.к. переходные процессы связаны с возрастанием токов. Для решения этой проблемы актуально проводить работы с улучшением переходных процессов в электроэнергетической системе в общем и в асинхронных двигателях, в частности с помощью преобразователя.
Переходным процессом (переходным режимом) электропривода называ-ют протекающий во времени процесс перехода от одного установившегося ре-жима работы (или отключенного состояния) к другому установившемуся со-стоянию.
Нормальные переходные процессы сопровождают текущую эксплуата-цию системы. Эти процессы возникают при обычных эксплуатационных операциях:
- при отключениях и включениях элементов системы;
- при изменениях мощности нагрузок и генераторов;
- при действии автоматических регулирующих устройств.

Аварийные переходные процессы протекают при переходе элементов системы в аварийное состояние, их отключении и повторном включении.
При переходных процессах происходит изменение электромагнитного состояния элементов энергосистемы. Переходные процессы в энергетических системах делятся на электромагнитные и электромеханические.
Электромагнитные переходные процессы, обусловлены изменением энергии магнитного поля в индуктивностях элементов. Роторы генераторов не успевают изменить свои скорости и относительные положения. Выключатели под действием релейной защиты осуществляют отключение повреждённых элементов. Возможные последствия — механическое и/или термическое разрушение оборудования.
Электромеханический переходный процесс является завершающей стадией электромагнитного переходного процесса. Он характеризуется тем, что на электромагнитный процесс накладывается механический, возникающий вследствие изменения скоростей вращения роторов генераторов и их относительных положений. Наиболее опасные последствия: нарушение устойчивости и выпадение системы из синхронизма.
Переходные электромеханические процессы можно разделить на три ос-новных вида:
- переходные процессы при больших кратковременных возмущениях и малых изменениях частоты вращения ротора (динамическая устойчивость си-стемы, большие качания генераторов и др.);
- переходные процессы при больших возмущениях и больших изменениях частоты вращения ротора (работа синхронной машины при асинхронном режиме, процессы ресинхронизации после нарушения устойчивости, самосинхронизации генераторов, автоматическое повторное включение, асинхронный пуск двигателей и пр.);
- переходные процессы при малых возмущениях и малых изменениях частоты вращения ротора (статическая устойчивость электрических систем, выбор способов автоматического регулирования возбуждения генераторов, обеспечивающих устойчивую работу системы).

Характер протекания и длительность переходного процесса определяют производительность, особенно когда длительность рабочего цикла находится в диапазоне времени разгона и торможения. При классификации переходных процессов двигателя могут быть использованы различные признаки. К таким признакам можно отнести, например, исследуемый параметр (скорость), характер возмущения (сброс, наброс нагрузки), характер изменения исследуемого параметра (положительное или отрицательное ускорение) и многие другие.

Весь текст будет доступен после покупки

1 ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА МОДЕРНИЗАЦИИ


1.1 Технические параметры асинхронной машины с короткозамкнутым ротором

Асинхронной машиной называется двухобмоточная электрическая машина переменного тока, у которой только одна обмотка (первичная) получает питание от электрической сети с постоянной частотой f1, а вторая обмотка (вторичная) замыкается накоротко или на электрические сопротивления. Токи во вторичной обмотке появляются в результате электромагнитной индукции. Их частота f2 является функцией угловой скорости ротора ?, которая в свою очередь зависит от вращающего момента, приложенного к валу.

Наибольшее распространение получили асинхронные машины с трехфазной симметричной разноименнополюсной обмоткой на статоре, питаемой от сети переменного тока, и с трехфазной или многофазной симметричной разноименнополюсной обмоткой на роторе.
Машины такого исполнения называют просто «асинхронными машинами», в то время как асинхронные машины иных исполнений относятся к «специальным асинхронным машинам».
Асинхронные машины используются в основном как двигатели, в качестве генераторов они применяются редко.
Асинхронный двигатель является наиболее распространенным типом двигателя переменного тока.

Весь текст будет доступен после покупки

1. А90 Асинхронные электромеханические преобразователи: учеб. посо-бие / Сост. Ю.В. Зубков. – 2-е изд. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2013. – 146 с.: ил.
2. Кочетков, В.П. Основы электромеханики: учеб. пособие для студентов высш. учеб. заведений / В.П. Кочетков [и др.]; под ред. В.П. Кочеткова. – Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2010. – 624 с.
3. Усольцев, А.А. Частотное управление асинхронными двигателями: Учебное пособие. СПб: СПбГУ ИТМО, 2006, – 94 с.
4. Калачев Ю. Н. Векторное регулирование (заметки практика) 2013 г.
5. Кочетков, В.П. К вопросу о математической модели электромеханической системы [текст] / В.П. Кочетков, П.Э. Подборский // Сб. трудов XVII Межд. науч. конф. – Кострома: Изд-во Костромского гос. технол. ун-та, 2004. – С. 173–175.

Весь текст будет доступен после покупки