WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Вторая глава посвящена исследованию энергетических потерь в двигателе постоянного тока последовательного возбуждения. Отмечены трудности решения системы дифференциальных уравнений из-за их нелинейности. Для решения задачи определения значения пусковых потерь предложено рассмотреть такие же подходы, как при исследовании ДНВ. Но разница состояла в том, что для ДНВ использовались аналитические методы и методы моделирования, а для ДПВ только методы моделирования на ПЭВМ.

Математическую модель ДПВ можно записать как систему дифференциальных уравнений в следующем виде:

(14)

В отличие от математических моделей ДНВ для ДПВ имеется нелинейное уравнение зависимости потока возбуждения от тока намагничивания. Величина магнитного потока входит в выражение как для момента двигателя, так и для э.д.с.

Таким образом, все уравнения системы (14) становятся нелинейными.

Результаты исследования представлены в таблице 1, в которой показаны режимы работы двигателей, законы изменения напряжения и значения пусковых потерь для ДПВ и ДНВ одинаковой мощности и частоты вращения.

Таблица 1

Пусковые потери в ДПВ и ДНВ при разных режимах работы двигателей

Закон изменения напряжения

питания

Mc=0

Mc=Mн

ДНВ

ДПВ

ДНВ

ДПВ

1-

1 пусковая ступень напряжения.

Дж

Дж

Дж

Дж

2-

4 пусковых ступени напряжения.

Дж

Дж

Дж

Дж

3-

Линейно-нарастаюшее напряжение с ограничением.

Дж

Дж

Дж

Дж

4-

регулирование скорости выше номинальной

Дж

Дж

Дж

Особенность для ДПВ при состояла в том, что разгон рассматривался только до номинальной скорости, потому что далее двигатель идет вразнос (при отсутствии момента сопротивления).

Данные, полученные в таблице, примечательны тем, что электрические потери при пуске для обоих типов электродвигателей достаточно близки для всех законов управления питающим напряжением.

Этого и следовало ожидать, поскольку для пусковых режимов ток возбуждения для ДПВ (номинальный ток возбуждения) и поскольку магнитная система двигателя находится в зоне насыщения, то поток двигателя изменяется незначительно и этим он соответствует режимам ДНВ в первой зоне регулирования.

Это дает основание утверждать, что и для электродвигателя последовательного возбуждения линейно нарастающий закон управления напряжением якоря является наилучшим для минимизации пусковых потерь при управлении в первой зоне и экспоненциальный закон изменения напряжения возбуждения при управлении магнитным потоком.

Третья глава посвящена исследованию энергетических потерь в системе ШИП – двигатель, в качестве последнего взят двигатель постоянного тока независимого возбуждения.

Изложена теория и принцип работы ШИП, его недостатки и преимущества. Рассмотрена возможность реализации предлагаемых законов

изменения напряжения питания электропривода постоянного тока с использованием ШИП.

Показано, что важнейшим требованием, предъявляемым к системе: преобразователь - двигатель постоянного тока, является требование максимального приближения потерь мощности в системе импульсного регулирования к потерям в системах непрерывного регулирования (идеальным законам).

Очевидно, что в случае работы двигателя постоянного тока от широтно-импульсного преобразователя потери мощности в цепи якоря несколько больше, чем потери мощности в случае работы непосредственно от регулируемого источника постоянного тока. Эти добавочные потери зависят от формы и амплитуды пульсирующего тока, протекающего по обмоткам цепи якоря, то есть, в конечном счете, от частоты и скважности импульсов питающего напряжения.

Таким образом, решающими факторами при определении оптимальной частоты ШИП являются потери в якоре и потери в силовых элементах ШИП.

В данной работе использована виртуальная модель широтно-импульсного преобразователя. Совместно с математической моделью электродвигателя она даёт возможность определить энергетические потери в электроприводе и в ШИП и определить пути их минимизации.

Рис.6. Графики напряжения на выходе ШИП, тока двигателя и скорости вращения.

На рис. 6 показаны графики переменных, полученных в результате моделирования – напряжения на выходе ШИП, тока двигателя и скорости вращения.

Кроме линейно нарастающего закона изменения напряжения, реализованного с помощью ШИП, эксперимент проводился и со ступенчатым законом.

Для того чтобы иметь ясное представление о соотношении между потерями в самом электродвигателе и преобразователе при разных законах управления и разных частотах ШИП, приведена таблица №2, из которой видно, что с ростом частоты растут потери в преобразователе, а в двигателе они немного снижаются.

Таблица 2

Энергетические потери в электродвигателе и преобразователе при разных законах управления и частотах ШИП

Частота, гц.

Лин. Закон

Ступен. Закон

(4-ступени)

В таблице №3 приведены значения потерь при “идеально” линейно нарастающем и ступенчатом законе управления. Они оказались меньше по сравнению с потерями при пуске с использованием ШИП.

Таблица 3

Энергетические потери при идеальном линейно – нарастающем и

ступенчатом законах управления напряжением

Частота, гц.

Лин. Закон (ШИП)

Идеальн. Лин. Закон

Ступ. Закон (ШИП)

Идеальн. Ступен. Закон

Энергетические потери для двигателя типа 2ПФ250МУХВ4 при управлении с помощью ШИП, рассчитанные по кривым рис.6, составили 22%. Потери же при пуске с “идеальным” линейно – нарастающим напряжением составили 17% от потерь при резисторном управлении (). Отсюда видно, что потери при пуске с ШИП несколько больше, это объясняется потерями в самом ШИП и дополнительными потерями в самом двигателе.

Четвертая глава посвящена исследованию и минимизации пусковых энергетических потерь в электроприводах такого транспортного средства, как трамвай.

Для расчета потерь при пуске, торможении и установившемся движении предлагается использовать:

- Рекомендации по энергосбережению в пусковых режимах, где необходимо знать моменты трогания транспортного средства и моменты сопротивления во время установившегося движения.

- Статистические данные по удельным затратам энергии данного вида транспорта.

Для применения рекомендаций по энергосбережению в пусковых режимах необходимо знать моменты трогания транспортного средства и моменты сопротивления во время установившегося движения.

Поэтому здесь встает дополнительная задача, связанная с определением величины момента трогания. Для ее решения нами выдвинута следующая гипотеза: величины момента сопротивления трогания и момента сопротивления в начале движения достаточно близки и последний на малой скорости изменяется незначительно.

При таких допущениях можно на начальном этапе движения сформировать закон управления напряжением таким образом, чтобы оценить величины момента сопротивления. Один из возможных способов для этого показан на рис.7, где устройство формирует линейно - нарастающий во времени закон изменения напряжения до момента трогания транспортного средства. После этого, то же устройство (участок -2) оставляет напряжение постоянным, и транспортное средство разгоняется до некоторой установившейся скорости. Длительность по времени участков 1 и 2 составляет 2,5 - 3 сек. В управляющее устройство (контроллер) от датчиков поступает информация о токе двигателей. Для такого режима ток двигателя идет только на преодоление сопротивления движению и или. На основе измеренной величины установившегося тока может быть рассчитан момент сопротивления в виде:

(15)

где: - статический ток; - коэффициент, определяемый конструктивными данными двигателей.

Рис.7. Графики предлагаемого управления напряжением
и пускового тока трамвая.

После определения момента трогания целесообразно прогнозировать момент сопротивления во время движения.

По данным значениям сопротивления движению, моментам двигателя при разных загрузках трамвая и при номинальной скорости его движения 35км/ч. построены кривые рис.8, которые отражают зависимости момента сопротивления трамвая от скорости его движения.

Рис.8. Графики зависимости момента сопротивления трамвая
от скорости его движения.

Из графиков зависимости момента от скорости трамвая можно определить приближенно значения среднего момента трогания:

, (16)

где, - это угол наклона прямых характеристики от горизонтали.

, (17)

Величина используется для определения закона нарастания напряжения при последующем разгоне транспортного средства.

После определения и прогнозирования последующего поведения момента сопротивления в качестве наиболее вероятной установлена скорость 30-35 км/час. Поэтому далее контроллер рассчитывает график нарастания напряжения питания электродвигателя, минимизирующего пусковые потери с учетом величины момента сопротивления по соотношению:

(18)

где - напряжение, приложенное к якорю;

- напряжение питания двигателя;

- число,1,2,3,4,5…...;

- электромеханическая постоянная времени;

- время нарастания напряжения.

Для реализации предлагаемого порядка определения момента сопротивления было принято предположение о том, что закон изменения напряжения реализуется с помощью ШИП.

При пуске по такому алгоритму с использованием идеальных законов изменения напряжения, пусковые потери составили (23%) от потерь при традиционном методе запуска.

В представленной работе использована виртуальная модель широтно-импульсного преобразователя.

Энергетические потери при управлении по предлагаемому алгоритму составили (27%) от потерь при резисторном управлении.

Весьма интересным и достаточно точным методом для оценки пусковых потерь в электроприводах транспортных средств является метод, основанный на использовании статистических данных об удельных энергетических затратах на тоннокилометр (). В настоящей работе с использованием этого метода произведена оценка энергетических потерь в электроприводах того же трамвая.

Расчеты показали, что при разгоне с резисторным управлением до установившейся скорости необходимо затратить, а на весь перегон. При этом пусковые потери составят и столько же составляет кинетическая энергия ().

Скоростной режим в зависимости от пути выглядит следующим образом, рис.9:

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»