WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Для решения системы дифференциальных уравнений (3-12) в среде MatLab Simulink, создана модель, представленная на рис. 4.

Как известно, во время пуска в стержнях ротора возникают значительные пусковые токи, которые изменяют распределение плотности тока по сечению стержня. В результате активное сопротивление ротора увеличивается, а индуктивное уменьшается. Изменение этих сопротивлений в модели учитывается с помощью коэффициентов Kr и Kx, которые являются функциями угловой частоты вращения ротора r.

Также в модели учитывается влияние насыщения на индуктивность цепи намагничивания М, для чего в систему вводится нелинейная зависимость М от основного потока m, т.е. М=f(m). Некоторые результаты расчета электромеханических переходных процессов приведены в табл.1-2. Так результаты расчетов пускового режима представлены в табл.1, а результаты расчетов установившегося режима даны в табл.2.

Рис. 4.Математическая модель АД в осях а,b,c(,)

Сравнение показателей пускового режима Таблица. 1

f, [Гц]

25

50

75

1-я

модель

2-я

модель

1-я

модель

2-я

модель

1-я

модель

2-я

модель

, [o.e]

1,62

1,52

3,49

3,6

5,08

5,9

, [o.e]

3,057

3,33

5,94

6,239

8,57

9,1

Ps, [Вт]

1145,5

1224

3007,6

2938

5838

5385

Qs, [Вт]

1127,2

1457

3358

3470

6778

6404

, [Вт]

30,6

13,59

471,1

78,7

2094

193

, [%]

49,5

44

50

51

44

48

, [o.e]

0,71

0,64

0,66

0,64

0,65

0,64

Cравнение показателей установившегося режима Таблица. 2

f, [Гц]

25

50

75

1-я

2-я

1-я

2-я

1-я

2-я

модель

модель

модель

, [A]

3,63

4,64

3,85

3,9

4,69

3,9

, [%]

70,1

61

80,3

81,3

75

83

, [o.e]

0,8

0,68

0,74

0,72

0,66

0,72

,[Вт]

6,29

17,5

93,39

105,71

413,5

258,8

,[1/с]

44,97

43,1

99,08

99,07

151,6

151,9

P2, [Вт]

677,86

650,59

1515,4

1519

2333

2339

, [c]

0,12

3,42

0,24

6,77

0,17

10,2

Из таблицы 1 следует, что обе модели дают примерно одинаковые результаты расчетов пускового режима. Однако потери в стали за время пуска, рассчитанные по первому варианту модели значительно превышают аналогичные потери второго варианта. С другой стороны компьютерное время расчета по второму варианту в десять раз превышает время расчета первого варианта. На нас взгляд, более адекватно описывает переходные процессы математическая модель второго варианта. Это необходимо учитывать при выборе моделей для разработки быстродействующих систем векторного управления регулируемых асинхронных двигателей. Данная модель позволяет также определять как электрические потери в обмотках статора и ротора, так и магнитные потери за время пуска.

В третьей главе анализируются методы теплового расчета. В настоящее

время для исследования нагрева асинхронных машин применяются три основных метода расчета: метод греющих потерь, метод температурного поля и метод эквивалентных тепловых схем (ЭТС).

Нагрев частотно - регулируемых электродвигателей происходит по более сложным законам, нежели двигателей, работающих при постоянных параметрах питания: напряжении и частоте. Это обусловлено следующими факторами:

-Потери в отдельных частях двигателя зависят не только от нагрузки на валу, но и от изменяющихся параметров источника питания;

-Конвективные сопротивления, обдуваемых поверхностей электродвигателя изменяются с изменением частоты вращения ротора, причем по различным законам;

-Из-за изменения величины потерь, а также сопротивлений передачи тепла от одного тела к другому изменяется и влияние отдельных составляющих потерь на нагрев обмотки статора.

-Для расчетов потерь создана компьютерная программа, позволяющая рассчитать электрические потери в обмотках статора и ротора, магнитные и добавочные потери. Блок схема программа показана на рис. 5. Для определения потерь в данной программе разработана методика расчета потерь на основе разложения несинусоидального напряжения в гармонический ряд ФУРЬЕ и использования для этих гармоник соответствующих схем замещения.

Это программа позволяет рассчитать потери для заданного закона управления и требуемого диапазона регулирования скорости. Результаты расчета потерь по этой программе для АД мощностью P2=2.2 кВт приведены на рис.6.

На основе метода эквивалентных тепловых схем (ЭТС) разработана упрощенная математическая модель нагрева частотно - регулируемых асинхронных двигателей. Тепловые параметры ЭТС определяются, исходя из геометрических размеров АД, теплофизических параметров среды и материалов, а потери мощности - из электрических, магнитных и механических параметров. Тепловая схема АД для нестационарного режима представлена на рис.7.

Рис.5. Программа расчета потерь асинхронных частотно-регулируемых двигателей

Рис 6. Зависимости потерь от частоты

Система дифференциальный уравнений в матричных символах для тепловой схемы (рис.7), имеет вид

(13)

Здесь i- средние температуры соответствующих тел, Рi- потери выделяемые в элементах, Сi- полные теплоемкости элементов ЭТС, i-тепловые проводимости между элементами. Решением системы (13) является выражение

(14)

где n - число элементов ЭТС, i- собственные значения матрицы ; ui-находят из решения системы линейных алгебраических уравнений

(15)

Сj - определяют из системы H*C= о- u, о= (t=0); H=[1, 2, 3…. n] матрица собственных векторов матрицы. Полученное выражение (13) позволяет судить о ходе процесса нагрева основных частей двигателя от начала работы до любого интересующего момента времени. Для более полного анализа влияния тепловых проводимостей и потерь на значения установившихся температур составлена программа, которая позволяет определить расчетные коэффициенты и температуры для выражения (13).

В результате получены аналитические выражения для экспоненциальных кривых нагрева основных элементов тепловой схемы замещения АД с номинальной мощностью Р2=2,2 кВт. В табл.3 приведены коэффициенты греющих потерь данного двигателя, и эквивалентные тепловые сопротивления лобовой части обмотки для частот 20 и 50 Гц.

Таблица 3

Частота

f =50 Гц

Rл=0,0364

град/Вт

Номер узла

1

2

3

4

5

6

Температура нагрева

л=80,95 град С

1

0,647

0,35

0,382

0,352

0,0303

Частота

f =20 Гц

Rл=0,046

град/Вт

Температура нагрева л=99,3 град С

1

0,65

0,312

0,373

0,38

0,0448

Из табл. 3 следует, что тепловое сопротивление лобовой части не зависит от частоты питания. Коэффициенты греющих потерь также не зависят от частоты за исключением коэффициента, учитывающего влияние потерь ротора на нагрев обмотки, который несколько возрастает, что связанно с ухудшением охлаждения ротора. Кривые нагрева лобовой части обмотки для двух частот 20 и 50 Гц приведены на рис.8.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |






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