Проектирование электрического двигателя для вентилятора
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
ухзвенную структуру. На первой ступени происходит выпрямление переменного тока питающей сети в постоянный, на выходе неуправляемого выпрямителя (Rectifier). Силовой фильтр, состоящий из дросселя L и конденсатора C, уменьшает пульсации выпрямленного напряжения и ограничивает скорость изменения тока di/dt в аварийных режимах. На второй ступени с помощью трехфазного мостового автономного инвертора напряжения (Inverter) постоянное напряжение преобразуется в переменное, требуемой частоты и амплитуды. Управление силовыми (IGBT) - модулями автономного инвертора осуществляется методом широтно-импульсной модуляции блоком (PWM Generator). К входу и выходу преобразователя подключены фильтры (Series), уменьшающие его влияние на питающую сеть и асинхронный двигатель.
Вводимыми параметрами в модели каждого блока являются паспортные данные источника питания, трансформатора, фильтра, типа исследуемой машины, величины сопротивлений элементов системы. Описание элементов виртуальной модели приведено в табл.1.
Расчет параметров (R1, R2, R3), являющихся соответственно эквивалентным сопротивлениям трансформатора, выпрямительной и инверторной групп преобразователя частоты, осуществляется согласно методике. Расчет активного сопротивления ротора R4 и статора R5 асинхронного двигателя проводится согласно общепринятой методике. Коэффициент полезного действия электропривода определяется отношением механической мощности Р2, на валу асинхронной машины, к сумме механической мощности Р2 и суммарным потерям sP.
Рис.1. Схема виртуальной модели системы ПЧ-АД
Описание элементов виртуальной модели. Таблица 1
ЭлементНаименование и функцииВводимые параметрыSourceИсточник трехфазного синусоидального напряженияАмплитуда, фазовый угол и частота фазного напряжения, внутреннее активное и реактивное сопротивлениеTransformerТрехфазный силовой трансформаторНоминальные частота и полная мощность, параметры цепейSeriesФильтр преобразователя частотыАктивное сопротивление и индуктивностьRectifierТрехфазный силовой неуправляемый выпрямительТип моста, тип силового элемента, динамическое сопротивление диода, пороговое напряжение, параметры цепейLИндуктивный элементВеличина индуктивностиCЕмкостной элементВеличина емкостиInverterТрехфазный мостовой инвертор напряжения (силовой элемент - IGBT-транзистор) Тип моста, тип силового элемента, параметры демпфирующих цепей, динамическое сопротивление, пороговое напряжение, постоянные времениPWMGeneratorБлок управления автономным инвертором (генератор ШИМ-сигнала) Несущая частота, коэффициент модуляции, модулирующая частота, начальная фаза модулирующего напряженияАМАсинхронный двигательТип ротора, номинальные мощность, напряжение и частота, параметры статора и ротора, момент инерцииAM demuxБлок вывода переменных асинхронного двигателяТип исследуемой машины, указание о выводе требуемых переменныхRMSБлок определения действующего значения периодической величиныЗначение основной частотыProductБлок определения алгебраического произведения сигналовЧисло входов, тип сигналаScope, MultimeterБлоки визуализации исследуемых параметровЧисло входов, параметры отображения координат
В результате исследования модели получены временные зависимости токов статора, угловой частоты вращения ротора, электромагнитного момента и значения к. п. д. всей системы, показанные на рис.2.
Рис.6. Временные зависимости энергетических показателей системы ПЧ-АД
Как видно из графиков характер зависимостей отражает физическую картину изменения энергетических характеристик во времени, что существенно для анализа и оптимизации в требуемых режимах работы. Кроме того, модель позволяет определить долевые потери энергии на каждом участке системы.
Разработанная виртуальная модель может быть использована в процессе выбора и проектирования энергосберегающих электроприводов как в учебном процессе подготовки специалистов электротехнических специальностей, так и на производстве.
Выводы: в данном разделе была построена математическая модель двигателя в программном пакете MatLab. Вычислены необходимые коэффициенты модели для исследования динамических характеристик. Построены графики изменения скорости, момента, токов статора и ротора от времени t при Мс=0 и при Мс=Мн.
Заключение
Энергосбережение, увеличение производительности, повышение конкурентоспособности не возможно без применения современного комплектного автоматизированного электропривода.
В настоящее время основным потребителем электроэнергии, порядка 80% от вырабатываемой электроэнергии, является электропривод.
Доля асинхронного электропривода, в приводе машин и механизмов, составляет порядка 75 % с тенденцией к постоянному увеличению.
Такая тенденция связана с тем, что с одной стороны, применение современных электропроводящих и изоляционных материалов в производстве асинхронных двигателей, позволяет повышать его энергетические характеристики, тем самым, обеспечивая экономию электроэнергии в традиционных областях применения асинхронных двигателей.
С другой стороны, современный уровень развития электроники, обеспечивший производство недорогих, надежных, быстродействующих, простых в эксплуатации преобразователей частоты, стал основой для внедрения регулируемого электропривода, позволяющего экономить электроэнергию, за счет более точного учета особенностей работы исполните