Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Формирование пусковых характеристик электромеханических комплексов с синхронными двигателями Устинов Денис Анатольевич

Формирование пусковых характеристик электромеханических комплексов с синхронными двигателями
<
Формирование пусковых характеристик электромеханических комплексов с синхронными двигателями Формирование пусковых характеристик электромеханических комплексов с синхронными двигателями Формирование пусковых характеристик электромеханических комплексов с синхронными двигателями Формирование пусковых характеристик электромеханических комплексов с синхронными двигателями Формирование пусковых характеристик электромеханических комплексов с синхронными двигателями Формирование пусковых характеристик электромеханических комплексов с синхронными двигателями Формирование пусковых характеристик электромеханических комплексов с синхронными двигателями Формирование пусковых характеристик электромеханических комплексов с синхронными двигателями Формирование пусковых характеристик электромеханических комплексов с синхронными двигателями Формирование пусковых характеристик электромеханических комплексов с синхронными двигателями Формирование пусковых характеристик электромеханических комплексов с синхронными двигателями Формирование пусковых характеристик электромеханических комплексов с синхронными двигателями
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Устинов Денис Анатольевич. Формирование пусковых характеристик электромеханических комплексов с синхронными двигателями : Дис. ... канд. техн. наук : 05.09.03 : Санкт-Петербург, 2003 132 c. РГБ ОД, 61:04-5/105-7

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Ограничения, накладываемые на системы электроприводов стационарных установок 8

1.1. Режим изменения нагрузки вентиляторной установки 9

1.2. Режим пуска вентиляторной установки 10

1.3. Обеспечение самозапуска синхронных двигателей 22

1.4. Цель и задачи диссертационной работы 30

Глава 2. Математическое моделирование синхронной машины 32

2.1. Набор и проверка уравнений 33

2.2. Определение угла нагрузки 50

2.3. Определение угла между напряжением и током 54

2.4. Учет насыщения 62

Выводы к главе 2 64

Глава 3. Исследование повышения входного момента СМ при управлении режимом выходного напряжения ПДП 66

3.1. Определение углов регулирования 66

3.2. Исследование повышения входного момента СД 72

Выводы к главе 3 91

Глава 4. Повышение динамической устойчивости СД при внезапных перерывах питающего напряжения 92

Выводы к главе 4 101

Глава 5. Система возбуждения с двухсторонним преобразователем 102

5.1. Анализ систем возбуждения 102

5.2. Преобразователь с двухсторонней проводимостью в цепи обмотки возбуждения 103

Выводы к главе 5 110

Заключение 111

Список использованной литературы из

Приложение 1 123

Приложение 2 126

Акт внедрения результатов диссертационной работы 131

Введение к работе

Развитие горной промышленности неразрывно связано с концентрацией работ по добыче и переработке полезных ископаемых, техническим перевооружением на основе комплексной механизации и автоматизации производственных процессов. Современный этап развития горной промышленности с точки зрения энергопотребления характеризуется непрерывным увеличением электрических нагрузок как подземных, так и всего предприятия в целом. Это объясняется увеличением производственных мощностей шахт, рудников, карьеров, горнообогатительных фабрик и комбинатов; внедрением новых энергоемких процессов по добыче и переработке полезных ископаемых; увеличением глубины шахт и рудников.

Суммарная установленная мощность потребителей электроэнергии на угольных шахтах производительностью 1,2ч-2,4 млн. тонн в год при глубине 500-И200м. составляет 14- 40 МВА. При этом нагрузка подземной сети находится в пределах 5,6ч-16 МВА, общая мощность высоковольтных двигателей - 4,5- 23,5 МВт, в том числе мощность двигателей для приводов механизмов, не требующих непрерывного регулирования скорости при работе (привода переменного тока) - 2,5ч-16,5 МВт. С ростом глубины шахт при неизменной производительности в первую очередь возрастают мощности вентиляторных, подъемных, водоотливных и компрессорных установок. Мощности приводов вентиляторов главного проветривания достигают Зч-4 МВт. На горнообогатительных фабриках и комбинатах привода переменного тока средней и большой мощности (свыше 100 кВт) являются основными потребителями электроэнергии. Поэтому работы по совершенствованию систем приводов переменного тока средней и большой мощности для предприятий горной промышленности являются актуальными.

Силовой электропривод является главным средством автоматизации рабочих машин и важнейшим элементом системы электроснабжения [83, 84, 86, 87]. Поэтому проектирование его необходимо производить с учетом требований рабочего механизма, узла нагрузки и всего промышленного предприятия. Условия работы приводов переменного тока средней и большой мощности в горной промышленности характеризуются наличием протяженных сетей, большим разнообразием нагрузочных диаграмм, мест установки и окружающих сред. Поэтому формирование заданных пусковых характеристик является одной из важнейших задач в электротехнических системах предприятий горной промышленности. В настоящее время в приводах переменного тока применяются как асинхронные, так и синхронные двигатели (СД), причем синхронные двигатели используются на поверхности шахт и рудников, в карьерах, на обогатительных фабриках и комбинатах. В подземных условиях основным приводным двигателем является асинхронный. Применение асинхронных двигателей, независимо от характера нагрузки, приводит к снижению естественного коэффициента мощности, повышенным колебаниям напряжения на зажимах потребителей, увеличению потерь энергии и зависимости производительности механизма от уровня питающего напряжения, а при резкопеременной нагрузке - к завышению установленной мощности и усугублению перечисленных недостатков. [17, 37, 40, 61, 69, 80, 81].

Исследования, проведенные И.А. Сыромятниковым, Л.В. Литваком и др., показали целесообразность применения синхронных двигателей в приводах переменного тока средней и большой мощности независимо от характера нагрузки [19, 53, 76, 77, 78]. Поэтому развитие приводов переменного тока мощностью свыше 100 кВт. должно быть направлено по пути совершенствования схем синхронного привода.

В работе приведен анализ различных способов пуска синхронных двигателей стационарных установок: пуск с ограничением пускового тока, частотный пуск и способы повышения входного момента. Показано, что в большинстве случаев для улучшения моментной характеристики и успешной синхронизации с питающей сетью достаточно применение знакопеременного возбуждения для увеличения входного момента. В работе показано, что регулирование величины эквивалентного активного пускового сопротивления в зависимости от скольжения (S) позволяет существенно улучшить асинхронную моментную характеристику двигателя при S 0.1. Разработан алгоритм управления выходным напряжением преобразователя с двухсторонней проводимостью при пуске, ресинхронизации и синхронном режиме электромеханического комплекса с СД. Приведены углы нагрузки, регулирование относительно которых выходным напряжением преобразователя с двухсторонней проводимостью ведет к максимальному увеличению входного момента СД.

Необходимо отметить, что повышение входного момента может быть успешно использовано не только для турбомеханизмов с вентиляторным моментом на валу, но и для стационарных установок с постоянным моментом сопротивления. В связи с тем, что наиболее тяжелые условия пуска имеют место у вентиляторов главного проветривания, поэтому в диссертационной работе подробно описаны условия работы этих стационарных установок. Также подробно изучены условия самозапуска механизмов с относительно небольшой инерционной постоянной времени Tj = 3-И 0 с.

Использование полученного в диссертации алгоритма повышения входного момента СД позволяет эффективно осуществлять пуск с ограничением пускового тока, например, осуществлять пуск при пониженном напряжении питающей сети или с использованием реактора.

Получены зависимости снижения напряжения от длительности короткого замыкания в питающей сети при различных значениях момента инерции механизма, позволяющие выявить границы статической устойчивости СД при разных значениях коэффициента загрузки. Показано, что использование разработанного алгоритма управления выходным напряжением преобразователя с двухсторонней проводимостью позволяет осуществлять ресинхронизацию СД без дополнительной разгрузки механизма (при допустимости осуществления самозапуска по условиям технологического процесса) [63].

Обеспечение самозапуска синхронных двигателей

При асинхронном ходе возбужденной машины наряду с асинхронным ускоряющим моментом, тормозящими моментами от нагрузки на валу и от потерь в статоре, присутствует и знакопеременный момент от принужденной составляющей тока возбуждения, изменяющийся с частотой скольжения. Следовательно, возбуждение способствует ускорению машины в течение половины проворота ротора относительно поля статора и торможению во вторую половину периода. Применение знакопеременного возбуждения не вызывало бы тормозного момента и способствовало бы увеличению входного момента СД.

В [1, 2, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 16, 30, 47, 90, 91] приведены сведения о работе двустороннего преобразователя на симисторах или встречно-параллельно включенных тиристорах в цепи обмотки возбуждения. Управление преобразователем с двухсторонней проводимостью осуществлено таким образом, чтобы при частоте вращения, меньшей частоты вращения, достаточной для синхронизации синхронной машины ПДП работал только в режиме инвертора. Это позволяет создать режим эквивалентный введению в цепь обмотки возбуждения нелинейного разрядного сопротивления, но не позволяет создать максимальный электромагнитный момент от обмотки возбуждения.

В [68] показан способ пуска и самозапуска синхронного электродвигателя с системой возбуждения с двухсторонним преобразователем, в котором дополнительно измеряют мгновенные значения токов в статоре, определяют знак производной тока в обмотке возбуждения, вычисляют мгновенные значения вращающего электромагнитного момента и фиксируют его максимальные и минимальные значения в течение каждого проворота ротора относительно поля статора. При этом обмотку возбуждения подключают к добавочному активному сопротивлению в моменты фиксации каждого максимального значения вращающего электромагнитного момента, а к возбудителю с форсированным напряжением, полярность которого выбирают совпадающей со знаком производной тока в обмотке возбуждения, подключают в моменты фиксации каждого минимального значения вращающего электромагнитного момента. Применение добавочного активного сопротивления в цепи обмотки возбуждения лишнее, так как при определенном управлении работой двухстороннего преобразователя возможно создание режима эквивалентного введению в цепь обмотки возбуждения активного сопротивления. Управление работой преобразователя с двухсторонней проводимостью в функции изменения электромагнитного момента не приводит к максимальному увеличению входного момента. В [67] показан способ пуска и ресинхронизации синхронной машины с системой возбуждения с двухсторонним преобразователем, в котором измеряют ток и напряжение статора и определяют мгновенные значения угла сдвига фаз между током и напряжением, знаки первых производных этого угла и тока в обмотке возбуждения. При скоростях вращения, меньших подсинхронной, производят циклическое управление преобразователем с двухсторонней проводимостью, переводя его из инверторного режима в выпрямительный в момент, когда знак первой производной угла сдвига фаз между током и напряжением статора становится положительным, и переводят указанный преобразователь в инверторный режим в момент, когда знак упомянутой производной становится отрицательным, при этом при переводе преобразователя с двухсторонней проводимостью при циклическом управлении в выпрямительный режим подачу напряжения в обмотку возбуждения синхронной машины осуществляют со знаком, совпадающим со знаком производной тока в обмотке возбуждения, при достижении ротором синхронной машины подсинхронной скорости вращения прекращают циклическое управление проводимостью преобразователя с двухчастотной проводимостью после очередного перевода его в выпрямительный режим. Недостатком данного способа является отключение как инверторного, так и выпрямительного режима преобразователя с двухсторонней проводимостью в момент включения выпрямительного режима, что снижает средний электромагнитный момент синхронной машины. Как следует из описания изобретения [67] включение выпрямительного режима осуществляется, например, при отрицательной первой производной тока возбуждения и положительном значении самого тока возбуждения. При этом выпрямительный режим должен обеспечивать отрицательное выходное напряжение преобразователя с двухсторонней проводимостью. Однако, выпрямительный режим возможен только в случае совпадения по направлению (знаку) тока и напряжения преобразователя с двухсторонней проводимостью. Поэтому включения выпрямительного режима не произойдет, а инверторный режим будет отключен. При этом преобразователь с двухсторонней проводимостью остается как без инверторного, так и без выпрямительного режима. На рис. 1.9. показано циклическое управление преобразователем с двухсторонней проводимостью, согласно способу, описанному в [67]. Значение угла ф нами вычисляется как разность фаз между напряжением и током (в прототипе значение угла ф вычисляется как разность фаз между током и напряжением). Исходя из того, что угол ф отстающего тока (например, индуктивного) обычно принимается положительным, изменяем соответственно знаки производных угла. Диаграмма, представленная на рис. 1.4, получена в результате работы математической модели, выполненной на компьютерной системе проведения инженерных и научных расчетов MatLAB, пакет SimuLink [29, 49].

Определение угла между напряжением и током

Область применения регулируемых электроприводов переменного тока в нашей стране и за рубежом в значительной степени расширяется. Особое положение занимает синхронный электропривод мощных стационарных установок: вентиляторов главного и местного проветривания, рудомольных мельниц, компрессоров и т.д. Все эти стационарные установки объединяет большой момент инерции вращающихся масс. Например, у вентиляторов главного проветривания момент инерции, приводимых во вращение механизмов, может достигать (0.4-:-202)-10 кг-м , а мощность синхронного двигателя (СД) -2- 4 МВт, мощность СД шаровых рудомольных мельниц достигает 2 -f- 12 МВт. Данные обстоятельства предъявляют определенные требования к режиму пуска, торможения и регулирования частоты вращения: ограничение пускового тока статора в пределах допустимого значения, электродинамического момента, ускорения. Исследование вышеперечисленных режимов непосредственно на объекте не представляется возможным из-за ограничения числа пусков стационарных установок. Поэтому представляется необходимым описание СД стационарных установок различными математическими методами. Двигатель, как объект автоматического управления представляет собой сложную динамическую структуру, описываемую системой нелинейных дифференциальных уравнений высокого порядка. В задачах управления СМ использовали упрощенные линеаризованные варианты динамических моделей, которые давали лишь приближенное представление о поведении машины. Разработка математического описания электромагнитных и электромеханических процессов в синхронном электроприводе, учитывающих реальный характер нелинейных процессов в синхронном электродвигателе, а также использование такой структуры математического описания при разработке регулируемых синхронных электроприводов, при которой исследование модели стационарной установки было бы удобным и наглядным, представляется актуальной.

Вопросу моделирования всегда уделялось большое внимание: аналоговое моделирование [18, 70, 71, 73], создание физической модели [11, 12, 13, 14, 26, 46], цифроаналоговое моделирование [42, 97]. Однако аналоговое моделирование ограничено точностью вычислений и стоимостью набираемых элементов. Физическая модель наиболее точно описывает поведение реального объекта. Но физическая модель не позволяет произвести изменение параметров модели и создание самой модели очень дорого.

Наиболее эффективным решением является система проведения математических расчетов MatLAB, пакет SimuLink. Система MatLAB устраняет все недостатки вышеперечисленных методов. В данной системе уже сделана программная реализация математической модели синхронной машины (СМ). Однако использование данных готовых моделей делает затруднительным исследование промежуточных параметров режимов СМ из-за невозможности изменения параметров схемы готовой модели, невозможности изменения структуры и параметров сети и системы возбуждения, отличных от принятых, одновременного рассмотрения генераторного и двигательного режимов, что необходимо при моделировании пуска или при сбросе нагрузки [39, 82]. Кроме того, в готовых моделях применен примитивный учет насыщения - не учтено насыщение по оси «q». В то же время в связи с расширением области применения СД и повышением требований к их эксплуатации требуются уточненные модели. Наша цель - дать решение системы уравнений Парка-Горева в пакете MatLAB, позволяющее устранить указанные недостатки.

Уравнения, описывающие электромагнитные и электромеханические процессы в синхронном электроприводе, учитывающие нелинейный характер протекания процессов в двигателе приведены, например, в [23, 24, 26, 45]. Основным требованием, предъявляемым к создаваемой математической модели СД, является универсальность, т.е. возможность модели работать в режиме не только двигателя, но и генератора. Однако, во многих случаях при моделировании СМ знаки электромагнитного момента, угла нагрузки (0) и скольжения принимают отдельно для генераторного и двигательного режимов. Это делает невозможным одновременное рассмотрение этих режимов в одной модели. Для описания движения СМ во всех режимах (генераторном и двигательном) знаки моментов, действующих в направлении вращения примем положительными, угол нагрузки, возрастающий в направлении движения больше нуля и, соответственно, скольжение (S = —) - больше нуля при ускорении, растущем в направлении вращения [41].

Исследование повышения входного момента СД

Двухсторонний (реверсивный) преобразователь компонуется из двух групп вентилей, каждая из которых обладает проводимостью в одном направлении, благодаря чему создается эффект двусторонней проводимости преобразователя в целом [7, 8, 10]. Наиболее целесообразным принципом управления таким преобразователем является раздельное управление, так как в этом случае в системе возбуждения отсутствуют уравнительные дроссели и, как следствие, снижаются ее габариты [98].

При раздельном управлении система возбуждения может быть выполнена по нулевой или мостовой «т» - фазной, в частности трехфазной, схеме (рис. 5.1). На рис. 5.1. СИФУ-система импульсно-фазового управления, ДТ-датчик тока, необходимый для фиксирования момента прохождения тока обмотки возбуждения через ноль.

Преобразователь с двусторонней проводимостью может работать в режиме выпрямления и инвертирования для любого направления тока в цепи возбуждения, а при появлении в обмотке возбуждения индуктированной э.д.с, имеющей частоту скольжения, как непосредственный преобразователь частоты. Это позволяет осуществить свободный обмен энергией между сетью переменного тока и обмоткой возбуждения в обоих направлениях. Коммутация между вентилями во всех режимах производится под действием фазных э.д.с. силового трансформатора. В переходных режимах изменение направления проводимости преобразователя вынужденное и происходит в момент перехода тока возбуждения через нуль [12, 15]. Рассмотрим работу системы возбуждения при пуске синхронного двигателя. Для улучшения пусковых характеристик важно, чтобы преобразователь работал в инверторном режиме для обоих направлений тока возбуждения. При таком режиме энергия ротора передается в сеть, что эквивалентно введению в цепь обмотки возбуждения пускового сопротивления [8]. В момент, когда ток уменьшается до нуля, цепь обмотки возбуждения оказывается замкнутой на обратное сопротивление вентилей и сопротивление Rui _ Сш цепочек защиты от коммутационных перенапряжений (на рис 5.1. не показаны), включенных параллельно вентилям, что ограничивает скорость нарастания напряжения на зажимах обмотки возбуждения uf. Уровень напряжения uf используется для формирования сигнала на изменение проводимости преобразователя. Напряжение на зажимах обмотки возбуждения формируется как огибающая ряда отрезков кривых фазных (нулевая схема) или линейных (мостовая схема) напряжений вторичных обмоток трансформатора Т (рис. 5.2.). На рис. 5.2. а-угол регулирования, отсчитываемый от точки естественной коммутации неуправляемого выпрямителя [43, 64]; у-угол коммутации; 5 - угол, характеризующий восстановление запирающих свойств тиристора. В любых других переходных режимах, связанных с прохождением тока ротора через нуль, перенапряжений в схеме не возникает в связи с двусторонней проводимостью преобразователя [7, 9].

Осциллограмма тока и напряжения ротора, снятая при пуске синхронного двигателя СДН-15-49-6 мощностью 2 МВт, 1000 об/мин. с системой возбуждения с двухсторонним преобразователем показана на рис. 5.3. На рис. 5.3 обозначены Uf06P - обратное напряжение на вентилях; 1а, 1ь - токи фаз а и b во вторичной обмотке трансформатора, питающего систему возбуждения.

Применение рассматриваемой системы возбуждения позволяет, наряду с ограничением перенапряжений, осуществить регулирование величины и характера вводимого в цепь обмотки возбуждения эквивалентного пускового сопротивления изменением амплитуды первой гармонической напряжения uf и угла ее сдвига относительно тока if. Подача возбуждения может быть осуществлена в любой момент времени изменением угла регулирования.

Система возбуждения с двусторонним преобразователем обеспечивает форсированное гашение поля двигателя путем перевода преобразователя в режим инвертирования, а при снижении тока в цепи возбуждения до нуля - в режим выпрямления с обратной полярностью.

Такой способ гашения не требует введения специальных устройств (разрядного сопротивления, дугогасительной решетки и т.п.) и коммутационных аппаратов и по быстродействию является одним из самых эффективных, особенно для машин с мощными демпферными контурами (турбодвигатели, двигатели с массивными полюсами), поле которых невозможно погасить достаточно быстро иными средствами. ограничить напряжение на зажимах обмотки возбуждения в период пуска и других переходных режимах практически амплитудой э.д.с. вторичной обмотки силового трансформатора или напряжением сети в бестрансформаторных схемах без применения специальных защитных устройств; исключить пусковое сопротивление; создать режим, эквивалентный включению пускового сопротивления, а также регулировать величину и характер изменения эквивалентного пускового сопротивления; осуществить подачу возбуждения при синхронизации в наиболее благоприятный момент; обеспечить быстрое гашение поля при нормальных и аварийных отключениях двигателя. Функциональные схемы устройств управления преобразователем с двухсторонней проводимостью в цепи обмотки возбуждения показаны на рис. 5.4. и рис. 5.5. Устройство на рис. 5.4. состоит из измерительного блока 1, блока 2 вычисления угла нагрузки, устройства формирования сигнала управления 3, преобразователя с двухсторонней проводимостью 4, синхронной машины 5.

С выходов измерительного блока 1 на блок 2 вычисления угла нагрузки (0) поступают значения напряжения и тока статора синхронной машины. Также на блок 2 поступают значения выходного напряжения преобразователя с двухсторонней проводимостью (Uf) и тока возбуждения синхронной машины (If). На выходе блока 2 формируется сигнал пропорциональный углу нагрузки (0). Этот сигнал поступает на вход устройства формирования сигнала управления 3, которое выдает серии импульсов для управления преобразователем с двухсторонней проводимостью 4.

Устройство на рис. 5.5. отличается от устройства на рис. 5.4. тем, что вместо измерительного блока 1 и блока 2 вычисления угла нагрузки (0), вводится датчик положения ротора 6 для прямого измерения угла нагрузки (0). Данный способ позволяет также осуществить автоматическую ресинхронизацию синхронной машины после кратковременных перерывов питания (нарушений электроснабжения), вызванных короткими замыканиями и глубокими понижениями напряжения.

Преобразователь с двухсторонней проводимостью в цепи обмотки возбуждения

Функциональные схемы устройств управления преобразователем с двухсторонней проводимостью в цепи обмотки возбуждения показаны на рис. 5.4. и рис. 5.5. Устройство на рис. 5.4. состоит из измерительного блока 1, блока 2 вычисления угла нагрузки, устройства формирования сигнала управления 3, преобразователя с двухсторонней проводимостью 4, синхронной машины 5.

С выходов измерительного блока 1 на блок 2 вычисления угла нагрузки (0) поступают значения напряжения и тока статора синхронной машины. Также на блок 2 поступают значения выходного напряжения преобразователя с двухсторонней проводимостью (Uf) и тока возбуждения синхронной машины (If). На выходе блока 2 формируется сигнал пропорциональный углу нагрузки (0). Этот сигнал поступает на вход устройства формирования сигнала управления 3, которое выдает серии импульсов для управления преобразователем с двухсторонней проводимостью 4.

Устройство на рис. 5.5. отличается от устройства на рис. 5.4. тем, что вместо измерительного блока 1 и блока 2 вычисления угла нагрузки (0), вводится датчик положения ротора 6 для прямого измерения угла нагрузки (0). Данный способ позволяет также осуществить автоматическую ресинхронизацию синхронной машины после кратковременных перерывов питания (нарушений электроснабжения), вызванных короткими замыканиями и глубокими понижениями напряжения.

Показано, что задача снижения напряжения на силовых вентилях и улучшения асинхронных моментных характеристик привода может быть решена при использовании системы возбуждения с двухсторонним преобразователем, собранным, например, на симметричных управляемых вентилях или встречно-параллельно включенных тиристорах.

Предложены функциональные схемы устройства управления преобразователем с двухсторонней проводимостью в цепи обмотки возбуждения, выполненные на основе блока вычисления угла нагрузки (0) и датчика положения ротора.

В диссертационной работе содержится научно обоснованное техническое решение актуальной задачи по повышению эффективности электромеханических комплексов с синхронными двигателями и улучшению их моментных характеристик, имеющей существенное значение для повышения динамической устойчивости электромеханических систем. Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем: 1. Разработана специализированная программа на базе системы проведения математических расчетов MatLAB, пакет SimuLink для исследования пусковых режимов электромеханических комплексов с СД и ПДП, позволяющая оценить влияние параметров системы возбуждения с ПДП на величину входного момента. Модель позволяет проверить и исследовать различные режимы СД: синхронный и асинхронный режимы, проверить влияние демпферной обмотки и обмотки возбуждения на переходный процесс при различном задании входных параметров как самого СД, так и питающей сети и т.д. 2. Выявлены факторы, влияющие на асинхронную моментную характеристику СД в области малых скольжений, и определена степень их влияния на увеличение входного момента и динамической устойчивости. 3. Установлено, что для максимального увеличения входного момента СД необходимо управлять выходным напряжением ПДП в функции угла нагрузки с учетом параметров электромеханического комплекса. Выявлены зависимости изменения момента СД в области малых скольжений от амплитуды первой гармонической составляющей выходного напряжения ПДП и ее фазы относительно ЭДС, индуктированной электромагнитным полем статора. Показано, что смещение меандра знакопеременного Uf от функции угла нагрузки с учетом электромеханической постоянной времени СД т на угол а приводит к уменьшению входного момента СД. Для повышения входного момента СД в данном случае необходимо увеличить Uf пропорционально модулю угла а. 4. Разработан алгоритм управления выходным напряжением ПДП при пуске и самозапуске электромеханического комплекса с СД и системой возбуждения, содержащей ПДП, при котором обеспечивается максимальное повышение входного момента СД. Управление выходным напряжением ПДП по полученному алгоритму позволяет повысить входной момент СД в области малых скольжений на 20 -т- 30%. 5. Получены зависимости потерь напряжения в питающей сети от длительности к.з. для СД с различными значениями переходной постоянной времени т;, при различных значениях механической постоянной времени вращающихся масс, коэффициенте загрузки и форсировке напряжения возбуждения. Из анализа полученных зависимостей можно определить максимальную величину потери напряжения питания, при которой СД не выпадает из синхронизма. 6. Выполнен анализ систем возбуждения, используемых на предприятиях горной промышленности и нефтегазового комплекса. Показано, что задача улучшения асинхронных моментных характеристик СД может быть решена при использовании системы возбуждения с двухсторонним преобразователем. Предложен комплекс технических средств для реализации алгоритма, при котором входной момент СД будет максимальным и будет обеспечиваться динамическая устойчивость СД при возмущениях как со стороны приводимого в движение механизма, так и со стороны системы электроснабжения. Показано, что использование СД с системой возбуждения с ПДП и управление выходным напряжением ПДП согласно полученному алгоритму при возникновении к.з. в питающей сети, приводит к успешной синхронизации при потере напряжения в системе электроснабжения на 20%.

Похожие диссертации на Формирование пусковых характеристик электромеханических комплексов с синхронными двигателями