Удк 621. 313 Проектирование электроприводов на основе совместного icon

Удк 621. 313 Проектирование электроприводов на основе совместного




Скачати 60.87 Kb.
НазваУдк 621. 313 Проектирование электроприводов на основе совместного
Дата10.10.2012
Розмір60.87 Kb.
ТипДокументи

ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНІ СИСТЕМИ ТА АВТОМАТИЗАЦІЯ



УДК 621.313

ПРОектирование электроприводов на основе совместного

анализа цепевых и полевых моделей

Качура А.В., Колычев С.В., Съянов А.М.

Днепродзержинский государственный технический университет


Введение. Одной из наиболее приоритетных задач в развитии металлургической и химической отраслей является широкая механизация трудоемких работ и автоматизация производственных процессов. В решении указанных задач значительная роль принадлежит подъемно-транспортному оборудованию и, в первую очередь, крановым механизмам, как основному средству внутрицехового транспорта. Надежность функционирования крановых установок напрямую зависит от качественных показателей электрооборудования, основными составляющими которого являются электрическая машина (ЭМ) и система регулирования. В настоящее время около 90% от общего числа электродвигателей в крановых электроприводах (ЭП) составляют трехфазные асинхронные двигатели (АД), которые, как правило, функционируют в динамических (затяжные пуски, реверсы, торможение) и повторно-кратковременных режимах при широком регулировании частоты вращения. Кроме того, АД крановых механизмов работают в условиях повышенной тряски и вибраций, а в ряде цехов могут подвергаться воздействию высокой температуры, агрессивных паров и газов. Таким образом, по своим техническим показателям и характеристикам крановые АД значительно отличаются от двигателей общепромышленного исполнения.

В условиях постоянно растущих требований к надежности и точности оборудования, а также с целью обеспечения необходимых режимов работы, на предприятиях широкое распространение получили крановые механизмы, в которых используются АД с фазным ротором и дополнительными активными сопротивлениями. Многолетний опыт эксплуатации подобных установок показывает, что применение открытых пусковых сопротивлений в таких ЭП приводит к целому ряду отрицательных последствий, среди которых: 1) необходимость использования большого количества пусковой аппаратуры; 2) наличие скользящих контактов исключает применение подобных установок в помещениях со взрывоопасной средой; 3) существенное увеличение массогабаритных показателей всей системы; 4) необходимость привлечения дополнительного персонала с целью обслуживания контактной аппаратуры и др. В результате этого длительные простои оборудования и многократные ремонты неизбежны.

В сложившейся ситуации повышение надежности и функциональности кранового оборудования является важной задачей, которая может быть решена путем использования новых подходов и решений. Одним из перспективных направлений в данной области является использование индукционных реостатов (ИР), включаемых в цепь фазного ротора АД. Данный подход позволяет резко снизить количество контактной аппаратуры, а при необходимости вообще избавиться от нее [1]. Кроме того, благодаря нелинейности электромагнитных параметров ИР позволяют обеспечить плавный пуск ЭП с заданным током, а возникающие при этом потери в роторной цепи выносятся за объем АД.

Таким образом, усовершенствование, оптимизация и разработка новых конструкций ИР является актуальной задачей, позволяющей достичь необходимого технического и экономического эффекта при проектировании крановых электроприводов.

Цель работы – разработка и создание универсального пакета прикладных программ для расчета крановых электроприводов на базе АД с ИР.

^ Материал и результаты исследований. Для расчета электромагнитных параметров ИР воспользуемся системой дифференциальных уравнений Максвелла для анизотропных нелинейных сред:

(1)

где - напряженность магнитного поля; - плотность электрического тока; - электрическая индукция; - напряженность электрического поля; - магнитная индукция;  - плотность электрического заряда.

Выполнив ряд математических преобразований [1], получим уравнение, записанное для ИР относительно векторного магнитного потенциала:

, (2)

где - оператор Набла; - векторный магнитный потенциал; - удельная электропроводность среды; - магнитное сопротивление материала.

Уравнение (2) записано в трехмерной полевой постановке. Для его приведения к двумерному виду принимаем следующие допущения:

- не учитываются контактные ЭДС, возникающие между соприкасающимися проводниками различного химического состава;

- не учитываются токи проводимости в диэлектриках;

- влияние механических напряжений на параметры и размеры ИР пренебрежимо мало;

- в статических и динамических режимах работы температура ИР изменяется незначительно и не влияет на параметры и размеры ИР.

Уравнение (2) с учетом допущений в цилиндрических координатах принимает вид:

, (3)

где - координата области; - радиус окружности.

Выражение (3) дополняем системой уравнений в матричной форме, описывающей процессы в АД [2]:

;

;, (4)

где - матрицы напряжений, сопротивлений и токов соответственно; - матрица индуктивностей фаз обмоток; - число пар полюсов; - геометрический угол поворота ротора и осей фаз обмотки; - частота вращения ротора; - электромагнитный момент на валу двигателя; - момент нагрузки; - суммарный момент инерции ротора и связанных с ним вращающихся масс.

Для исследования АД с ИР применяем метод конечных элементов. Общий алгоритм исследования включает следующие этапы:

- формирование геометрической модели;

- применение системы автоматической генерации СКЭ;

- расчет исследуемого объекта;

- обработка результатов.

Реальные геометрические размеры образца с учетом симметрии представлены на рис. 1. Для создания дискретной модели объекта была применена разработанная автоматизированная система генерации конечных элементов (рис. 1). Полученная конечно-элементная модель впоследствии экспортируется в расчетный модуль.

В результате совместного решения уравнений (3) и (4) были получены рабочие характеристики исследуемого ЭП (рис. 2). На рис. 3 представлены графики распределения векторного магнитного потенциала и магнитной индукции при скольжении s=1.

Помимо процесса моделирования в лабораторных условиях были проведены экспериментальные исследования анализируемого объекта (рис. 4). На рис. 2 приведены результаты сравнения рабочих характеристик ЭП, полученных в результате моделирования, с экспериментальными данными.









а)

б))

в)


Рисунок 2 - Рабочие характеристики исследуемого ЭП







Выводы.

1. Разработанные алгоритмы и программы для ПВЭМ позволяют определить характеристики АД с ИР различных конструкций. Использование графического интерфейса дает наглядное представление электромагнитного поля в сечениях ИР, что позволяет оценить влияние конструктивных особенностей на электромагнитные параметры.

2. Проведен сравнительный анализ расчетных и экспериментальных данных, полученных в лабораторных условиях. Результаты сравнения позволяют сделать вывод о корректности созданных алгоритмов и программ, погрешность расчета которых не превышает 10%.

3. Созданный программный комплекс, основанный на МКЭ, позволяет выполнять моделирование электромагнитных процессов в различных электротехнических устройствах, что дает возможность получать характеристики объектов уже на стадии проектирования.

4. Выполненные расчеты позволили изготовить реальную установку и внедрить ее в условиях промышленного предприятия.


Литература

  1. Качура А.В., Съянов А.М. Модель линейного асинхронного двигателя/ Технічна електродинаміка, №2, 2002, С. 59-61.

  2. Вербовой П.Ф., Заболотный А.П., Съянов А.М. Асинхронные двигатели для тиристорного электропривода. – К.: Наукова думка, 1994 – 241 с.



Стаття надійшла 15.04.2006 р.

Рекомендовано до друку

д.т.н., проф. Родькіним Д.Й.

Вісник КДПУ. Випуск 3/2006 (39). Частина 1.


Схожі:

Удк 621. 313 Проектирование электроприводов на основе совместного iconУДк: 62-83: 621. 313 Асинхронные электроприводы с векторным
Днепродзержинского государственного технического университета по созданию глубоко регулируемых асинхронных электроприводов (аэп)...
Удк 621. 313 Проектирование электроприводов на основе совместного iconУдк 621. 313. 5/8 Оптимізація котушок неперехресних обмоток безпазових
В усіх випадках при розробці таких машин в першу чергу необхідно оптимізувати якірну обмотку
Удк 621. 313 Проектирование электроприводов на основе совместного iconУдк 621. 315. 592 Влагочувствительность керамики на основе оксида вольфрама с добавками ванадиево-фосфатного стекла
Керамика на основе оксида вольфрама используется для изготовления низковольтных нелинейых резисторов [1], а также проявляет газочувствительные...
Удк 621. 313 Проектирование электроприводов на основе совместного iconУдк 621. 313. 3 Процессы в индуктивности с насыщением
Это вносит погрешность в рассуждения и не в каждом случае возможно такое допущение. Поэтому, актуальна задача, состоящая в исследовании...
Удк 621. 313 Проектирование электроприводов на основе совместного iconУдк 621. 313 Микропроцессорный комплекс энергомониторинга качества
Поэтому экономически оправдана необходимость полного исчерпания ресурсных возможностей эд, что требует разработки систем объективного...
Удк 621. 313 Проектирование электроприводов на основе совместного iconУдк 621. 391 Метод защиты информации на основе каскадных кодовых конструкций кузнецов А. А
Кузнецов А. А., ктн, снс, Харьковский университет Воздушных Сил им. Ивана Кожедуба
Удк 621. 313 Проектирование электроприводов на основе совместного iconУдк 621. 038 Сжатие кодов с постоянным весом на основе биномиальных чисел
Сумский филиал Национального университета внутренних дел, e- mail chered ukr@ukr net
Удк 621. 313 Проектирование электроприводов на основе совместного iconУдк 621. 313 Віртуальний лабораторний комплекс для дослідження систем
Зрозуміло, що в умовах різкого скорочення фінансування навчальних закладів, у першу чергу страждають навчальні лабораторії, устаткування...
Удк 621. 313 Проектирование электроприводов на основе совместного iconУдк 621. 315. 592 Влияние параметров процесса отжига на плотность дислокаций в слитках арсенида галлия
Менения арсенида галлия (GaAs) являются системы мобильной связи и солнечная энергетика. GaAs позволяет создавать на его основе приборы,...
Удк 621. 313 Проектирование электроприводов на основе совместного iconУдк 621. 313 исследование качества преобразования энергии в системах электропривода с общей сетью
При этом речь идет не только о различных оммических сопротивлениях, но и сопротивлениях рассеяния, а также сопротивлениях взаимной...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи