Электропривод по схеме преобразователей частоты - асинхронный двигатель

рис.12 Экспоненциальный закон изменения напряжения при частотном пуске АД 

 

На рис.13 и 14 показаны зависимости скорости ω(t) и момента Te(t), а также графики токов статора is(t) и ротора ir(t) при частотном пуске.

 

Рис. 13  Графики угловой скорости ω(t) и момента Te(t) при частотном пуске

Рис. 14  Графики токов статора is(t) и ротора ir(t)

 

Промоделируем систему без наброса нагрузки чтобы оценить параметры переходного процесса по скорости(рис 15):

 

рис.15 график угловой скорости ω(t) без наброса нагрузки

 

Установившася скорость ω_уст=157,5

Время 1го согласования t₁=0.59c

Время переходного процесса τ_р=1,03с

Перерегулирование

 

 

Изменяя параметры модели, проследим  их влияние пусковые параметры, такие  как время пуска и пусковые броски тока и момента.

Увеличив в полтора раза момент нагрузки и момент инерции, моделируя  тем самым незапланированный  наброс дополнительной нагрузки на вал двигателя проследим переходные процессы скорости ω(t) и момента Te(t), а также графики токов статора is(t) и ротора ir(t) при частотном пуске(рис16, 17). 

рис.16 Графики угловой скорости ω(t) и момента Te(t) при повышенной нагрузке

Рис. 17  Графики токов статора is(t) и ротора ir(t)

при повышенной нагрузке 

Из графиков(рис16, 17) видно, что повышение момента инерции и величины нагрузки негативно влияют на пульсацию, и амплитуду роторных и статорных токов, а так же увеличивает время переходных процессов. Однако выбранный двигатель справляется с нагрузкой. Таким образом можно считать допустимым не продолжительное увеличение нагрузки. Так как амплитуда тока превышает ток теплового расцепления автомата, длительная работа в данном режиме не предусмотрена.

 

Обычно несколько лучшие результаты (с точки зрения сокращения времени  пуска при допустимых бросках  тока и момента) получаются, если скорость возрастания напряжения немного  больше скорости возрастания частоты. По этому в исходной модели увеличим скорость изменения напряжения на 50%(рис.18, 19, 20) и проанализируем основные параметры пуска(рис.21, 22)

 

а) б)

Рис. 18 а)параметры блока Fcn (U(t)) б) параметры блока Fcn1 (f(t))

рис. 19 Экспоненциальный закон изменения частоты

рис. 20 Экспоненциальный закон изменения напряжения  

рис.21 Графики угловой скорости ω(t) и момента Te(t) при увеличенной скорости изменения U(t)

Рис. 22  Графики токов статора is(t) и ротора ir(t) при увеличенной скорости изменения U(t)

 

Промоделируем систему без наброса нагрузки чтобы оценить параметры переходного процесса по скорости(рис 23):

рис.23 график угловой скорости ω(t) без наброса нагрузки

 

Установившася скорость ω_уст=157,5

Время 1го согласования t₁=0.43c

Время переходного процесса τ_р=1,04с

Перерегулирование

 

Таким образом при увеличении скорости изменения напряжения мы значительно уменьшаем время первого согласования по скорости и время пусковых токов статора и ротора. Следовательно мы можем уменьшить время наброса нагрузки с 1 до 0,6с. При этом значение перерегулирования по скорости не превышает 20%, а величина пусковых токов не превышает номинальные, что положительно сказывается на эксплуатационных характеристиках двигателя. 

8. Вывод

Мы приобрели навыки для  решения инженерных задач по расчету  и проектированию систем автоматизированного  электропривода в статических и  динамических режимах, а так же навыков  расчета параметров в программном  пакете Mathcad и моделирования в программном пакете Matlab Simulink системы электропривода «преобразователь частоты-асинхронный двигатель».

В ходе разработки электропривода мы достигли диапазона регулирования скорости от 30 до 300 рад/с.

В процессе моделирования  при разных параметрах системы мы проследили переходные процессы и дали им характеристику. Мы так же сделали следующие выводы:

• Повышение момента инерции и величины нагрузки негативно влияют на пульсацию, и амплитуду роторных и статорных токов, а так же увеличивает время переходных процессов. Однако выбранный двигатель справляется с нагрузкой. Таким образом можно считать допустимым не продолжительное увеличение нагрузки. Так как амплитуда тока превышает ток теплового расцепления автомата, длительная работа в данном режиме не предусмотрена.
• При увеличении скорости изменения напряжения мы значительно уменьшаем время первого согласования по скорости и время пусковых токов статора и ротора. Следовательно мы можем уменьшить время наброса нагрузки с 1 до 0,6с. При этом значение перерегулирования по скорости не превышает 20%, а величина пусковых токов не превышает номинальные, что положительно сказывается на эксплуатационных характеристиках двигателя.

Для достижения минимального времени пуска нужно увеличивать  скорость изменения частоты и  напряжения и уменьшить момент инерции. При этом необходимо следить за пульсацией и амплитудами токов статора  и ротора. 

9.Список литературы

 

1. Методические указания к курсовому проекту «Электропривод по схеме преобразовательчастоты - асинхронный двигатель»
2. Конспект лекций по курсу «Элементы и системы автоматизированного управления»
3. Методические указания к лабораторным работам по курсу «Элементы и системы автоматизированного управления»