В системе ДПЧ с неуправляемым выпрямителем

Потребляемая активная энергия

W_a = (4390 + 7170 + 4800)/(0,887·0,8) = 23100 Дж.

Коэффициент полезного действия привода в пусковом режиме

η = 7170/23100·100 = 31 %.

    В системе НПЧ

Активная энергия, потребляемая приводом

W _а = (4390 +7170 + 4800)/0,8 = 20500 Дж

Активная средняя мощность, потребляемая из сети

Р_1.ср = 20500/1,1 = 18700 Вт.

Средняя реактивная мощность равна

Q _1,ср = 18700·((1/0,283² – 1))^1/2 = 6340 В·Ар

Коэффициент полезного действия

η = 7170/20500·100 = 35 %.

 

4.4 Расчёт энергетических показателей привода в установившемся режиме работы

Мощность потерь в двигателе согласно [4] можно определить из выражения

.

В системе ДПЧ-АД с неуправляемым выпрямителем потребляемая активная энергия равна

.

В системах других структур потребляемая активная энергия

.

 

4.5 Расчет энергетических показателей электропривода при регулировании частоты питания статора (система ПЧ – АД)

 

4.5.1 Потери энергии в установившимся режиме работы

Данные механизма:

статический момент нагрузки, Н · м 133;

установившаяся скорость, с^-1 98;

продолжительность установившегося режима, с 10.

коэффициент полезного действия преобразователя, % 80;

 

Мощность потерь в двигателе составит

 

Δр_сум = 650·1² + 133·(104,7 – 98)·(1 + 0,363/0,597) = 2080 Вт.

Полезная мощность равна

Р₂ = 133 · 98 = 13000 Вт.

В системе с неуправляемым выпрямителем

Коэффициент мощности в установившемся режиме К_м = 0,815.

Мощность, потребляемая из сети

Р₁ = (2080 + 13000)/(0,815·0,8) = 23000 Вт.

Коэффициент полезного действия привода

η = 13000/23000·100 = 56,5 %.

В системе НПЧ

Коэффициент мощности равен

k _т = (0,2 + (0,81 – 0,6)·(133/133))·(0,6 +0,8) = 0,588.

Активная мощность, потребляемая приводом

Р₁ = (13000 + 2080)/0,8 = 18900 Вт.

Средняя реактивная мощность

Q _1.ср = 18700·(1/0,588² – 1)^1/2 = 27000 В·Ар.

Коэффициент полезного действия

η = 13000/18900·100 = 70%.

 

 

4.6 Расчет энергетических показателей при торможении

Для ряда систем ПЧ-АД способ торможения асинхронного двигателя определяется однозначно в пользу рекуперативного как наиболее эффективного и просто реализуемого. К ним относятся системы с НПЧ и ДНЧ на базе АИТ. Эти системы ПЧ-АД для реализации рекуперативного торможения не требуют дополнительных устройств в силовой части ПЧ. Перевод АД из двигательного режима в тормозной с рекуперацией энергии в сеть осуществляется системой управления ПЧ.

В ПЧ с АИТ для обмена энергией между АД и сетью не требуется реверсивный управляемый выпрямитель (УВ). Это объясняется тем, что направление тока не изменяется, а изменяется лишь полярность напряжения в звене постоянного тока путем перевода УВ в режим ведомого сетью инвертора. Благодаря этому создаются условия для рекуперации энергии торможения в питающую сеть.

При разработке ПЧ на базе АИН выбор способа торможения асинхронного двигателя не может решаться однозначно в пользу рекуперативного. Выбирая рациональный способ торможения, необходимо учитывать не только технологические требования, предъявляемые к приводу со стороны механизма, но и силовую схему АИН и экономическую целесообразность, так как в большинстве случаев для реализации рекуперации энергии требуются дополнительные устройства.

В любом случае кинетическая энергия вращающихся масс частично расходуется на преодоление моментов инерции и трения, а частично преобразовывается в электрическую энергию

.

При возможности рекуперировать энергию в сеть потери в двигателе определяются по формуле

а отданная в сеть энергия находится из выражения.

.

В противном случае вся электрическая энергия преобразуется в тепловую, выделяющуюся на активных сопротивлениях статора и ротора двигателя, а также преобразователя частоты.

 

4.7 Расчет энергетических показателей электропривода при регулировании частоты питания статора (система ПЧ – АД)

Потери энергии в режиме торможения

Данные механизма:

статический момент нагрузки, Н · м 133;

начальная скорость, с^-1 98;

конечная скорость, с^-1 0;

продолжительность торможения, с 0.225.

коэффициент полезного действия преобразователя, % 80.

 

Средний момент двигателя

М_ср.д = 1·98/0,225 – 133 = 303 Н·м.

Потери энергии при торможении составляют

ΔА = 303²/2080·104,7·(1+0,363/0,597)·0,225 = 1670 Дж.

Электрическая энергия равна

А₁ = 1·98²·303/(2 (303 + 133)) = 3340 Дж.

Энергия, отдаваемая приводом в сеть

А₂ = (3340 –1670) · 0,8 = 1340 Дж.

Коэффициент полезного действия привода

η = 1340/3340·100 = 40 %.

5 Сравнительный анализ режимов работы ЭП при различных способах регулирования

Графики зависимости коэффициента полезного действия, коэффициента мощности и потерь при пуске представлены на рис. 5.1, в установившемся режиме на рис. 5.2 при торможении на рис. 5.3.

Рисунок 5.1– Энергетические показатели электропривода при пуске

 

Рисунок 5.2 – Энергетические показатели электропривода в установившемся режиме работы

 

 

 

Рисунок 5.3– Энергетические показатели электропривода при торможении

 

                                           

   ЗАДАНИЕ НА ВЫПОЛНЕНИЕ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Перед выполнением контрольной работы необходимо изучить соотве-

ствующие разделы рекомендованной литературы и разобраться в пред-

ставленых методических указаниях примерах.

   Для варианта задания, взятого из таблицы1, выполнить следующее:

1. Составить схему замещения асинхронного двигателя

2. Рассчитать параметры схемы замещения

3. Построить механическую характеристику

4. Рассчитать энергетические характеристики для пуска

5.Рассчитать энергетические характеристики для установившегося режима

6.Построить энергетическую диаграмму

7.Составить функциональную схему системы

 

Таблица 1 Варианты заданий

 

№ вари- анта	Тип электродвигателя	Время установ. движ.tу;сек	Статич.  момент Мс/Мн	Момент инерции JΣ/Jд	Режим работы
1	4АК160S4У3	10	1	1.2	АД АД ФР
2	АИР160S4	15	1	1.25	АД ТРН-АД
3	АИР160М4	20	1	1.5	АД ПЧ-АД
4	АИР225М12/6	10	0.9	1.75	АД рп АД р>рп
5	4АК180М4У3	15	0.9	2.0	АД АД ФР
6	АИР180S4	20	0.9	2.25	АД ТРН-АД
7	АИР180М4	10	0.8	2.5	АД ПЧ-АД
8	АИР112МВ12/6	15	0.8	1.2	АД рп АД р>рп
9	4АК180М4У3	20	0.8	1.25	АД АД ФР
10	АИР200М4	10	1	1.5	АД ТРН-АД
11	АИР200S4	15	1	1.75	АД ПЧ-АД
12	АИР160S12/6	20	1	2.0	АД рп АД р>рп
13	4АК200М4У3	10	17	2.25	АД АД ФР
14	АИР225М4	15	1	2.5	АД ТРН-АД
15	АИР225S4	20	0.9	1.2	АД ПЧ-АД
16	АИР160М12/6	10	0.9	1.5	АД рп АД р>рп
17	4АК200L4У3	15	0.9	2.0	АД АД ФР
18	АИР225М4	20	0.9	2.25	АД ПЧ-АД
19	АИР250S4	10	0.9	1.5	АД ТРН-АД
20	АИР250М4	15	1	2.0	АД ПЧ-АД

 

Список использованных источников

   1. Электрический привод: учебник для студ. высш. учеб. заведений./ Г.Б. Онищенко. - М.: Издательский центр «Академия», 2006. - 288с.

   2.Электрический привод: учебник для студ. высш. учеб. заведений / В.В. Москаленко. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 368с.

3. Онищенко Г.Б., Аксенов М.И., Грехов В.П., Зарицкий М.Н., Куприков А.В., Нитиевская А.И. (под общей редакцией Г.Б. Онищенко). Автоматизированный электропривод промышленных установок. – М.: РАСХН – 2001.

  4. Алиев И.И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию: Учеб. пособие для вузов – 2-е изд., доп. – М.: Высш. шк., 2000.

  5. Терехов В.М. Системы управления электроприводов: учебник для студ. высш. учеб. Заведений / В.М. Терехов,О.И. Осипов; под ред. В.М. Терехова- 2-е изд. Стер. – М.: Издательский центр «Академия»;2006-304 с.

  6. Электротехника: учебное пособие для вузов. – В 3-х книгах. Книга III. Электроприводы. Электроснабжение/ под ред. П.А. Бутырина, Р.Х. Гафиятуллина, А.Л.Шестакова. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2005 – 639 с.

  7. Романов А.В., Фролов Ю.М. Расчет энергетических показателей асинхронных электроприводов: электронное учебное пособие для студентов специальности 180400 “Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов” по дисциплинам “Автоматизированное проектирование электроприводов” и “Теория электропривода”.- Воронеж: Воронежский государственный технический университет, 2002.