Введение к работе
Актуальность темы. Для судов технического флота, в том числе морских самоходных плавучих кранов, возросли требования к показателям маневренности, экономичности, качеству электроэнергии судовой электростанции. исполнение этих требований влечет за собой использование высокоэффективных механизмов и оборудования, обладаниях требуемыми качествами и характеристиками применения современных методов проектирования. Иепользованке' крыльчатьж дви-яителей (ВД) позволяет, исключая традиционнкЯ рулевой комплекс и активные подрулизашие устройства, повысить маневренность судна за счет особенности конструкции движителей.
Однако,применение крнльчатого движителя в условиях ограниченной по косности автономной судовой электростанции требует дополнительных мер по адаптации механической и электрической частей дви-жительной системы в целом. Прежде всего по сохранению требуемых параметров качества электроэнергии судового источника: коэффициента несинусоидальности кривой напряжения в судовой сети, а также времени и величины кратковременного провала напряжения при пуске гребного электродвигателя.
Б настоящее время для пуска гребного асинхронного электродвигателя в гребной электрической установке (ПЗУ) иорсг.аго самоходного плавучего крана применяется конденсаторно-реакториое пусковое устройство (КРПУ) реализующее параметрический способ запуска. Наличие специальных токоограничиваюаих средств (пусковой реактор, силовые трехфазные конденсаторы) накладывапт ограничения по эксплуатации, надежности к раз^егениа* електрооборудования на.объекте. Величина и длительность воздействия пускового тока на судовую электростанцию вызывает отклонения от нормы параметров качества электроэнергии. Одним кз вариантоз решения задачи пуска гребного электродвигателя с целью улучшения показателей качества электроэнергии, уменьпения стоимостных и весо-габариткых показателей электропривода рассматривается двухдвигатедьнаЗ асмпфогаай электропривод, где функции токоограничивашего реактора в момент пуска выполняют ста-торные обмотки одного из электродвигателей.
Известно, что а полной мере проблема пуска АД решается применением пускового устройства, реализушего частотный способ запуска с одновременным изменением двух параметров источника электроэнергии: напряжения к частоты по определенному закону.
В последнее время Еызываэт интерес квазичастотное управление
асинхронными электродвигателями и, прежде всего, за счет относительно простой реализации формирования на статорной обмотке напряжения такой формы, когда первая гармоническая составлявшая напряжения имеет частоту ниже сетевой. За счет этого удается получать пониженные частоты вращения ротора, т.е. осуществлять подобие частотного регулирования скоростью, что наиболее желательно для формирования пусковых режимов электродвигателя. Практический анализ электромагнитных процессов, протекавших по системе "тиристорний преобразователь частоты - электродвигатель" сатруднен определением угла закрытия тиристора в преобразователе с естественной коммутацией, ввиду наличия ЭДС вращения электродвигателя. В связи с этим исследования электромагнитных процессов, создание методик определения параметров переходных процессов приобретают важное значение. .
Цель работы. Совершенствование способов и устройств управления асинхронными электроприводами гребных электрических установок морских самоходных плавучих кранов, позволявших повысить показатели качества электроэнергии судовой сети.
В соответствии с этим в работе были поставлены и решались следующие задачи:
разработка математической модели ГЗУ с ВД;
выработка рекомендаций ло выбору приводного электродвигателя электропривода ИД;
разработка пускорегулируюшего устройства, реализующего параметрический способ пуска приводного электродвигателя;
разработка пускорегулируюшего устройства для квазичастот-ного управления пуском электродвигателя;
разработка на базе предложенной математической модели ГЭУ методики определения динамических характеристик пускового режима и параметров качества электроэнергии;
разработка рекомендаций по выбору основних элементов пуско-регулируших устройств;
экспериментальная проверка предложенных методик расчета и математической модели ГЭУ.
Методы исследования. Для решения постакіеншх задач использовались: метод гармонического анализа, матричный метод, операторное исчисление, цифровое и физическое моделирование, графоаналитический метод.
Научная новизна. Создано математическое описание взаимосвязанных систем "ВД-АЦ-ЩН" и "лД-ДД базирумюеся на:
математической модели "ВД-ДЦ", наиболее полно учитывавшей взаимосвязь электрической н миогокассовой механической системы с упругими связямп мевду элементами;
предлогенной, основанной на графоаналитическом методе, методики определения формы кривой напряжения на сгаторной обмотке
(АД) асинхронного двигателя при квазичастотном управлении пуском, учитывавшей ЭДС врасения электродвигателя;
полученных выражений коэффициентов їурье гармонического анализа кривой напрятания с учетом утла закрытия силоеых тиристоров преобразователя частоты;
сформулированных рекомендаций по выбору электродвигатель-ного устройства в зависимости от выявленных характерных особенностей крыльчатого движителя;
разработанных рекомендаций по построекгаэ управлявдего устройства электропривода с квазичастотным управлением пуска.
Практическая ценность диссертационной работа заключается в следушем:
показана работоспособность малоэлементного преобразователя частоты непосредственного типа в качестве пускового устройства электропривода крыльчатого движителя;
показана работоспособность двухдвигательного електропривода ЇЩ, реализующего параметрический способ пуска АД; -
разработаны методики инженерного расчета параметров переходкого процесса и выбора силовой части пусковых устройств;
разработана методика выбора основных элементов силовой цепи электропривода основанная ка уточнении зыраяения сопротивления нагрузки судовому источнику электроэнергии в кенденсаторко-реак-торном пусковом устройстве. .,
Публикации и'аїтообапия таботн. Основные положения работы отражены в 8 статьях, зааищекы авторсиш свидетельством, доложены и обсугдекы на научно-технических конференциях:
8 Всесоюзная научно-техническая конференция по судовым движителям, средствам активного управления и системам управления (Москва, I9S7 г.);
Всесосзкое совепаниз ар автоматизированному электроприводу (Ульяновск, 1989 г.);
I Всесоюзная научно-техническая конференция молодых ученых и специалистов (Севастополь, 1966 г.);
Научно-техническая конференция по проблемам энергосбережения л автономной энергетике (Севастополь, 1990 г.).
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глаз и приложения.содержание которых изложено на 123 страницах основного текста, проиляззстрированно 56 рисунками и 13 осциллограммами, 22 таблицами. Список литературы содержит 102. наименования.
