Закрити

  Авторизація

Логін
Пароль
Запам'ятати на 2 тижні?

Забули пароль?
Якщо ви незареєстровані, пройдіть реєстрацію
Останні новини
Останні новини
Планують цілком перейти на «зелену енергетику»…
15.11.2018р.

Іспанський уряд оприлюднив законопроект, відповідно...

До 2030 року виробництво електроенергії на світових ГЕС збільшиться на 50%
15.11.2018р.

В той час як сонячна та вітрова енергетика постійно...

Енергохаб Литви, Польщі й України забезпечить незалежність від Росії
14.11.2018р.

Створення Східноєвропейського енергетичного хабу...

Представлено надзвичайний концептуальний електроспортбайк
14.11.2018р.

Тайванська фірма «Kymco», що випускає скутери,...

Обсяги виробництва на підприємстві «Південкабель» збільшились на 40%
13.11.2018р.

Продукція, яку випускає харківський завод,...

Опитування
Опитування

Вам подобається оновлений портал?

2283
26.10.2007р. |
Раціональні підходи до проектування регульованих асинхронних двигунів

Найбільший техніко-економічний ефект в електромеханічних системах досягається при максимальному наближенні експлуатаційних характеристик електромеханічних перетворювачів до вимог споживачів. У результаті адаптації асинхронних двигунів (АД) до умов експлуатації створюються електричні машини з більш високими енергетичними і масогабаритновартісними показниками порівняно з неадаптованими. Пошук більш економічних рішень сприяє енергозбереженню - одному з найбільш пріоритетних напрямків господарювання.
"Електротема" № 7 (63) 2005 року

Зокрема нині широко застосовується енергозбереження засобами регульованого ЕП. Повсюдне впровадження регульованого ЕП дає можливість також удосконалювати технологічні процеси, забезпечує комплексну механізацію й автоматизацію виробництва, сприяє підвищенню якості продукції, що випускається, зниженню її собівартості, зростанню продуктивності праці, підвищенню надійності і терміну служби устаткування.

Робота АД в регульованому ЕП характеризується істотними особливостями, що й визначають специфічні технічні вимоги, які до них ставляться. Ці особливості пов`язані зі змінними в заданих межах, а часто і за заданими закономірностями, значеннями частот обертання двигуна, величин частоти, напруги та струму живлення двигуна чи наявністю і необхідністю обліку часових вищих гармонійних складових. Отже специфічними є математичні моделі (ММ) електромагнітних, електромеханічних, енергетичних, тепловентиляційних процесів у сталих і перехідних режимах роботи двигунів, розрахунки додаткових магнітних втрат, механічних і віброакустичних показників, що побудовані на удосконалених розрахункових методиках.

Використання серійних АД в ЕП з напівпровідниковими перетворювачами (ПП) не є оптимальним за масогабаритними, енергетичними та іншими показниками. За деякими оцінками, використання звичайних серійних АД в частотному приводі знижує ККД і вимагає завищення їхньої встановленої потужності на 15–20% при роботі в сталих режимах і до 40-45% при роботі в динамічних режимах. Через вищі гармоніки напруги і струму на виході перетворювача частоти (ПЧ) втрати в двигуні зростають на 5–6%.

Також є потреба у проектуванні спеціальних регульованих асинхронних двигунів (РАД) з поліпшеними регулювальними, динамічними і віброакустичними властивостями. Застосування РАД, спроектованих з урахуванням специфіки їхньої роботи в умовах регульованого ЕП, замість загальпромислових АД дає можливість значно знизити масу, габарити і вартість електроприводів, поліпшити їхні функціональні показники. Якщо оптимально спроектувати двигун для частотного регулювання, можна одержати на 25% більшу потужність, ніж у загальпромислових АД того ж габариту, або зменшити об’єм при тій же потужності.

Технічними передумовами, що забезпечують переваги адаптованих регульованих двигунів над серійними машинами, є:

- усунення вимог до пускових характеристик (не ставиться завдання забезпечення кратностей пускового і максимального моментів), у зв`язку з чим може бути застосована відповідна форма паза ротора (відмова від глибоких пазів), що забезпечує мінімальний активний опір обмотки ротора і меншу індуктивність розсіювання;

- необхідну частоту обертання виробничого механізму, обумовлену частотою живлення двигуна, числом полюсів обмотки статора АД і передаточним числом редуктора, можна забезпечити при різних сполученнях цих трьох величин;

- можливість деякого зниження перевантажувальної здатності АД, оскільки система привода відстежує параметри напруги чи струму живлення двигуна;

- використання ефективних систем само- і, за потреби, примусового охолодження;

- можливість вибору оптимального, відмінного від базового, співвідношення нестандартних значень напруги і частоти проектованого двигуна, і погоджених з номінальними значеннями перетворювача, що дозволяє знизити масу і габарити;

- посилення електроізоляції витків обмотки статора з метою захисту від імпульсних перенапруг;

- використання відповідних підшипників з врахуванням як високих швидкостей обертання, так і появи паразитних струмів від високочастотної комутації.

Основні принципи і методологія проектування РАД повинні базуватися на системному підході і визначатися з урахуванням істотної специфіки їхньої роботи в складі ЕП як у сталих, так і в динамічних режимах. Системний підхід передбачає розгляд РАД у взаємодії з іншими елементами ЕП: силовою перетворювальною частиною, системою керування і регулювання, виконавчим органом робочої машини. Ефективність системного підходу при проектуванні РАД ґрунтується на обліку особливостей окремих складових ЕП, характері відносин і зв`язків між цими складовими. Завдяки цьому значно підвищуються адекватність ММ і, відповідно, якість проектного синтезу РАД. Використання системного підходу дозволяє реалізовувати комплексний аналіз проектованого РАД, на основі якого розглядаються чимраз важливіші для проектного синтезу аспекти конструкції і функціонування РАД. Системний підхід дає можливість здійснити:

- комплексний облік усієї необхідної сукупності проектних факторів у їхньому взаємозв`язку і взаємовпливі;

- розробку і застосування адекватних ММ, що враховують зміну параметрів у всьому діапазоні регулювання, та інші особливості роботи РАД у регульованому ЕП;

- обґрунтування і застосування раціональної декомпозиції проектної ММ і моделі об`єкта проектування, процесів проектного синтезу й оптимізації;

- реалізацію ефективних методів оптимізації;

- системну організацію технології процесу проектного синтезу РАД.

Виходячи із системного підходу, визначаються специфічні проектні критерії й обмеження, використовувані при проектуванні РАД.

Проектні ММ на основі принципу декомпозиції можуть бути складені з використанням моделей окремих компонентів ЕП, у тому числі й моделі об`єкта проектування – РАД. Модель РАД повинна враховувати полігармонійний склад напруги живлення, її змінні величини і частоти, зміну параметрів двигуна в процесі регулювання і ряд інших проектних особливостей. Напівпровідникові перетворювачі, що відрізняються типами, силовими схемами, видами регулювання, законами керування тощо, представлені різними ММ. Навантаження ЕП мають різні закони змін моментів опорів від частоти обертання і різні рівні. Вони можуть бути безупинної чи циклічної дії. Усе це повинно знайти відображення в ММ навантажень.

Робота АД в системах із ПП має істотну специфіку, що є причиною появи нових вимог до параметрів і техніко-економічних показників РАД, у результаті чого задача розробки машин для зазначених систем переросла в самостійну проблему, що включає і коло питань, пов`язаних з визначенням оптимальних параметрів двигунів. Для розв’язку задач проектного синтезу й оптимізації таких двигунів не можуть бути застосовані стандартні методи і програмне забезпечення, розроблені для АД загальпромислового призначення.

При проектуванні РАД враховуються такі особливості й вимоги:

– необхідність використання в системі розрахункового проектування комплексних ММ, що включають у себе моделі усіх взаємодіючих компонентів ЕП, а не тільки моделі двигуна, як це робиться при проектуванні загальпромислових АД;

– виконання проектування на визначений діапазон частот обертання, що вимагає проведення великого обсягу пошукових і перевірочних розрахунків;

– формування набору специфічних критеріїв оптимальності.

При проектуванні РАД для приводів із ПП, як і при виборі серійних АД для цих приводів, можуть використовуватися також такі критерії, як маса, габарити, вартість двигуна чи діапазонні критерії – енергетичні показники двигуна і приведені затрати. Особливі діапазонні критерії оптимальності зумовлюють специфіку їхнього визначення. Зокрема, енергетичні показники – ККД і коефіцієнт потужності, приведені витрати повинні розглядатися у вигляді еквівалентних усереднених значень для всього діапазону регулювання. За потреби до складу критеріїв включаються аналогічні критерії приводів загалом. У ряді випадків може застосовуватися узагальнений критерій, що являє собою скалярну згортку вищевказаних критеріїв з різними коефіцієнтами їхньої значимості.

У сталих режимах специфіка роботи РАД полягає, насамперед, у тім, що в кожній робочій точці двигун живиться визначеною за якісно-кількісним складом полігармонійною напругою, що залежить від типу, виду регулювання, закону керування перетворювача і працює в загальному випадку з визначеним навантажувальним моментом. У різних робочих точках діапазону регулювання значення параметрів схем заміщення двигуна різні. Вони визначаються з урахуванням витиснення струмів в обмотках і насичення магнітного кола машини. Ці особливості покладені в основу оптимізаційно-пошукових розрахунків.

Задача адаптації електромашинної частини регульованих ЕП до специфічних умов роботи є задачею структурно-параметричної оптимізації РАД. Трудомісткість задачі проектування зумовлена не тільки необхідністю формування безлічі раціональних структур РАД, але й необхідністю розв’язки задачі параметричної оптимізації для кожної сформованої структури. За своєю спрямованістю задачі структурного синтезу можна поділити на внутрішні (щодо АД) і зовнішні (щодо системи привода). Задачею параметричної оптимізації є визначення такого набору значень керованих змінних деякої сформованої структури електропривода і його складової частини - РАД, при якому цільова функція має найкраще значення. При цьому виконуються усі вимоги й обмеження, застережені в завданні на проектування. Безліч структур РАД з оптимізованими параметрами є інформаційним базисом для вибору оптимального варіанту РАД.

Системний підхід передбачає розгляд всіх аспектів функціонування РАД. Тому при проектному синтезі РАД використовується ряд підсистем, за допомогою яких здійснюються перевірні розрахунки. До них належать розрахунки механічних і віброакустичних показників, несталих режимів роботи. Проектні ММ підсистем так само, як і моделі оптимізаційно-пошукових розрахунків, є комплексними, складеними з ММ елементів привода, і в них враховано розглянуту вище специфіку. За наявності в технічному завданні на проектування РАД активних обмежень, безпосередньо не пов`язаних з електромагнітними, електромеханічними, тепловими процесами, задача умовної оптимізації розв’язується на основі сполучення методів поступок за критеріями і релаксацією обмежень.

Використання інформаційних технологій автоматизованого проектного синтезу, прикладного математичного і програмного забезпечення дозволяє реалізувати такі варіанти:

- проектування і виробництво серій РАД на основі ретельного аналізу ринку споживання;

- розробка РАД для використання в регульованих ЕП конкретних електромеханічних систем;

- редизайн АД, що використовується нині у певних регульованих ЕП з метою їхньої адаптації до специфічних умов роботи.

Петрушин В. С.,

д. т. н., проф., зав. каф. електричних машин

Одеського національного політехнічного університету

Теги та ключові фрази
fusion pps уколы для похудения, підходів до проектування, підхід до проектування, петрушин Проектування електромеханічних перетворювачів, вимоги до керування электропривода ПЧ-АД, "число пар полюсів", складові частини еквівалентного опору ЄП, Що таке параметрична оптимізація, Проблеми вибору оптимальних критеріїв проектної ефективності, забезпечення мінімального струму АД при зміні навантаження на регулювання напруги на статорі


Поділіться цією інформацією в соцмережах, дякуємо за популяризацію порталу:
Також Ви можете:

Додати до закладок Підписатись Версія для друку




Інші статті
17.11.2010р.

Електричні щити 2

Електричний щит - це початок всієї електричної частини будівлі, і не важливо, що це - величезний завод у мегаполісі або скромний будиночок у селі. Скрізь є електричні щити

18.08.2010р.

Пристрій для плавного пуску електродвигуна

Одним із самих головних недоліків асинхронних електродвигунів з короткозамкненим ротором є наявність у них великих пускових струмів. І якщо теоретично методи їх зниження були добре розроблені вже досить давно, то ось практично всі ці розробки застосовувалися дуже в рідкісних випадках

Більше статей за тегами
При використанні матеріалів посилання на www.proelectro.info (для інтернет ресурсів з гіперссилкою) обов'язкове.