Содержание к диссертации
Стр.
ВВЕДЕНИЕ __
1. ОБЗОР РЕГУЛИРУЕМЫХ ТИРИСТОРНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ
ДЛЯ КРАНОВЫХ МЕХАНИЗМОВ ПОДЪЕМА JO^
2. ИССЛЕДОВАНИЕ И АНАЛИЗ РАБОТЫ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРО
ПРИВОДА С ЧАСТОТНО-УПРАВЛЯЕМЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ В
ЦЕПИ РОТОРА 21
Асинхронный электропривод с частотно-управляемым сопротивлением в цепи ротора, содержащей контур из активного и емкостного сопротивлений
Асинхронный электропривод с частотно-управляемым сопротивлением в цепи ротора, содержащей контур из активного, емкостного и индуктивного сопротивлений
ВЫВОДЫ _
3. ИССЛШВАНИЕ ЭЛШРОМАГНИТНЫХ ПРОЦЕССОВ В ИНВЕРТОРЕ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ЧАСТОТНО-УПРАВЛЯЕМЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ В ЦЕПИ РОТОРА И АНАЛИЗ ЕГО РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК
3.1. Исследование квазиустановившихся электро
магнитных процессов в инверторе асинхрон
ного электропривода с частотно-управляемым
сопротивлением в цепи ротора, содержащей
RC контур 48
3.2. Анализ рабочих характеристик инвертора
асинхронного электропривода с частотно-
управляемым сопротивлением в цепи ротора,
содержащей RC контур 55
Исследование электромагнитных процессов в инверторе асинхронного электропривода с частотно-управляемым сопротивлением в цепи ротора, содержащей RC контур, с помощью аналоговой вычислительной машины 66
Исследование электромагнитных процессов в инверторе асинхронного электропривода с частотно-управляемым сопротивлением в цепи ротора, содержащей RLC контур 77
ВЫВОДЫ J^
4. МЕТОДИКА РАСЧЕТА МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК И
ПАРАМЕТРОВ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ЧАСТОТНО-
УПРАВЛЯЕМЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ В ЦЕПИ РОТОРА И СРАВНИ
ТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭТОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА С РЕГУЛИРУЕМЫМИ
ТИРИСТОРНИМИ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ 98
Методика расчета механических характеристик асинхронного электропривода с частотно-управляемым сопротивлением в цепи ротора
Методика расчета параметров элементов схемы и построение системы управления асинхронного электропривода с частотно-управляемым сопротивлением в цепи ротора
Сравнительный анализ систем управления и характеристик регулируемых электроприводов переменного тока для крановых механизмов подъема
ВЫВОДЫ I28
5. ПОСТРОЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАМКНУТЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ЧАСТОТНО-УПРАВЛЯИШ СОПРОТИВЛЕНИЕМ В ЦЕПИ РОТОРА Я
5.1. Замкнутая система асинхронного электропривода с частотно-управляемым сопротивлением в цепи ротора с суммирующим усилителем ЯЪ
5.І.І. Анализ и синтез статических характеристик ^3
5.1.2, Линеаризация уравнений 140
5.1.3. Переходные процессы /46
5.2. Замкнутая система асинхронного электропривода с частотно-управляемым сопротивлением в цепи ротора с подчиненным регулированием координат
выводы Jll_
6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АСИНХРОННОГО
ЭЛЕКТРОПРИВОД! С ЧАСТОТНО-УПРАВЛЯЕМЫМ СОПРО
ТИВЛЕНИЕМ В ЦЕПИ РОТОРА И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЕГО
ПРИМЕНЕНИЯ ДЛЯ КРАНОВЫХ МЕХАНИЗМОВ ПОДЪЕМА /73
/90
Экспериментальные исследования асинхронного электропривода с частотно-управляемым сопротивлением в цепи ротора в лабораторных условиях
Технико-экономическое обоснование эффективности применения асинхронного электропри -вода с частотно-управляемым сопротивлением в цепи ротора для крановых механизмов подъема
ВЫВОДЫ 200
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 201
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 204
ПРИЛОЖЕНИЕ I 209
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 216
Введение к работе
В Основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года, утверж -денных ШТ съездом КПСС, уделяется большое внимание внедрению комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, сокращению во всех отраслях численности работников, занятых ручным трудом, особенно на вспомогательных и подсобных рабо -тах [I ].
В связи с этим большое значение имеет дальнейшее развитие подъемно-транспортных машин и, в частности, их автоматизирован -ного электропривода.
Развитие современных автоматизированных крановых электроприводов ведется в основном в трех направлениях. Первое направ -ление связано с разработкой тиристорного электропривода постоянного тока, второе направление связано с созданием асинхронного электропривода с частотным управлением, а третье - с разработкой асинхронных электроприводов с тиристорним параметрическим управлением.
Асинхронные электроприводы с тиристорним параметрическим управлением отличаются от тиристорних электроприводов постоянного тока и от частотных асинхронных электроприводов своей простотой, надежностью и- низкой стоимостью.
Біли предложены различные схемы асинхронного электропривода с тиристорним параметрическим управлением, ряд которых нашли применение в электроприводах крановых механизмов [2,3,4] . Однако эти схемы не лишены недостатков, к числу которых можно отнести такие, как завышенная установленная мощность электро -двигателя, необходимость тахогенератора и т.д.
Был предложен также способ импульсного регулирования выпрямленного тока ротора асинхронного двигателя с фазным ротором
для крановых механизмов подъема [5] , схема которого относительно простая, а за счет применения обратной связи по э.д.с. (без тахогенератора) можно получить жесткие механические характеристики. Кроме того, наличие выпрямительного моста в роторной цепи позволяет простым путем применять режим динамического торможения с самовозбуждением при спуске груза, использование которого повышает надежность и экономичность электропривода.
Однако основным недостатком указанного способа регулирования выпрямленного тока ротора импульсным методом является узкий диапазон регулирования двигателя по моменту, который зависит от допустимого напряжения на элементах схемы. Максимальное значение напряжения на силовых элементах схемы в процессе регулирования скорости электропривода прямо пропорционально отношению максимального значения выпрямленного тока к минимальному. Это является одной из причин ограничения области применения указанного способа.
Поэтому усовершенствование указанных выше схемных решений или разработка новых схем асинхронных электроприводов с тирис -торным параметрическим управлением для крановых механизмов, является актуальной задачей.
Настоящая диссертационная работа посвящена разработке и исследованию регулируемого асинхронного электропривода с частотно-управляемым сопротивлением в цепи ротора, отличающегося лучшими технико-экономическими показателями, применительно для крановых механизмов подъема.
Целью диссертационной работы является разработка регулируемого асинхронного электропривода с частотно-управляемым со -противлением в цепи ротора, исследование его статических и динамических режимов и целесообразности использования его для привода крановых механизмов подъема, а также проведение сопостави -тельного анализа разработанного электропривода с другими извест-
7 ными системами электроприводов.
Поставленная цель определяет решение следующих основных задач:
разработка асинхронного электропривода с частотно-управляемым сопротивлением в цепи ротора и анализ его работы;
исследование электромагнитных процессов в инверторе асинхронного электропривода с частотно-управляемым сопротивлением в цепи ротора;
исследование статических и динамических режимов электропривода в замкнутой системе;
разработка методики расчета элементов схемы, сопоставление работы разработанной системы с известными электроприводами;
разработка схемы и исследование ее работы применительно для крановых механизмов подъема.
Методика исследований включает теоретические исследования переходных электромагнитных процессов в инверторе на основе математического моделирования на АВМ с применением дифференциальных и логических уравнений, статических и квазиустановившихся режимов в системе электропривода аналитическим путем на основе дифференциальных уравнений, динамических режимов электропривода методом математического моделирования на ЦВМ на базе дифферен -циальных уравнений, а также экспериментальные исследования работы автоматизированного электропривода в стендовых и промышленных условиях на действующем мостовом кране. При решении вопроса, связанного с оптимальным управлением разработанного электропривода, применен математический аппарат теории планирования эксперимента.
В настоящей диссертационной работе автор защищает:
разработанную схему асинхронного электропривода с частотно-управляемым сопротивлением в цепи ротора;
необходимость учета влияния эквивалентного сопротивле-
8 ния двигателя на рабочие характеристики инвертора;
схему, которая позволяет путем математического моделирования на АВМ исследовать электромагнитные цроцессы в инверторе, содержащем контур из активного, индуктивного и емкостного сопротивлений;
методику выбора и расчета параметров схем асинхронного электропривода с частотно-управляемым сопротивлением в цепи ротора;
целесообразность применения асинхронного электропривода с частотно-управляемым сопротивлением в цепи ротора для крановых механизмов подъема.
Содержание диссертации изложено в 6 главах.
В первой главе дается обзор известных тиристорних электроприводов постоянного и переменного тока для крановых механизмов подъема. Анализируется область применения, а также положи -тельные и отрицательные стороны этих электроприводов.
Во второй главе исследуется работа асинхронного электропривода с частотно-управляемым сопротивлением в цепи ротора методом первой гармоники для двух вариантов схем. Получены выражения, позволяющие анализировать работу электропривода в первом приближении и необходимые при инженерных расчетах.
В третьей главе исследуются электромагнитные процессы и рабочие характеристики инвертора асинхронного электропривода с частотно-управляемым сопротивлением в цепи ротора. Для расчета электромагнитных процессов применяются аналитические методы и методы математического моделирования на АВМ.
В четвертой главе дается методика расчета механических характеристик, а также методика расчета параметров элементов схем асинхронного электропривода с частотно-управляемым сопро -тивлением в цепи ротора. Сравниваются характеристики и система
управления разработанного электропривода с известными регулируе-
9 мыми тиристорними асинхронными электроприводами.
В пятой главе рассматриваются вопросы, связанные с замкнутой системой автоматического управления асинхронного электропривода с частотно-управляемым сопротивлением в цепи ротора; рассматриваются два варианта замкнутой системы: с суммирующим усилителем и с подчиненным регулированием координат. Исследуются статические и динамические характеристики электропривода в замкнутой системе. Рассматривается вопрос об оптимальном управлении разработанного электропривода. Исследования динамических режимов, а также расчеты процессов оптимального управления вы -полнены методом математического моделирования на ЦВМ.
Шестая глава посвящена экспериментальному исследованию асинхронного электропривода с частотно-управляемым сопротивле -ниєм в цепи ротора. Приведены кривые статических и динамических режимов разработанного электропривода, снятые на экспериментальных установках. Приводятся результаты испытаний, приведенных в промышленных условиях на действующем мостовом кране. В этой главе также приводится расчет экономической эффективности асинхронного электропривода с частотно-управляемым сопротивлением в цепи ротора и обосновывается целесообразность применения его в крановых механизмах подъема.
В приложениях даются расчетные значения параметров асинхронного электропривода, программа расчета переходных процессов, составленная на алгоритмическом языке ФОРТРАН-IV * а также представлены материалы, подтверждающие внедрение в народном хозяйстве разработанного электропривода.
