Главная страница Случайная страница Разделы сайта АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Рекомендації щодо виконання. Для обґрунтування вибору системи регульованого ЕП турбомеханизму, що працює паралельно з іншими нерегульованими агрегатами
Для обґрунтування вибору системи регульованого ЕП турбомеханизму, що працює паралельно з іншими нерегульованими агрегатами, необхідно вміти оцінити вплив типу перетворювального пристрою на загальні втрати електричної енергії, що включають втрати в електродвигуні (ЕД) і втрати в перетворювальному пристрої. Розглянемо два варіанти регульованого ЕП турбомашини: частотно-регульований ЕП і з фазовим керуванням напруги живлення ЕП. Під статичними законами регулювання напруги і частоти, або, скорочено, законами частотного керування розуміють співвідношення між частотою і напругою, подаваними на статор асинхронного двигуна, що забезпечують відповідність характеристик двигуна характеристикам статичного навантаження. Оптимальні статичні закони забезпечують, крім того, мінімальні втрати у двигуні. Конкретний вид статичного закону визначається характером навантаження і вимогами до характеристик двигуна [1, 17]. Для надійної роботи електропривода необхідно, щоб максимальний момент двигуна завжди був більше ніж момент навантаження, тобто двигун мав достатню перевантажувальну здатність. Тому статичний закон частотного керування звичайно виводять з умови збереження перевантажувальної здатності за будь-якої швидкості або стосовно поточного значення моменту навантаження, або стосовно граничного розрахункового моменту. Закон частотного керування з умови збереження перевантажувальної здатності при синусоїдальній формі напруги для ідеалізованого двигуна встановлений М. П. Костенком: де М и Мн – електромагнітний та номінальний моменти двигуна; – напруга живлення при частоті мережі ; – напруга живлення при частоті мережі . Відомі його окремі випадки для регулювання за граничним моментом: а) під час постійного моменту навантаження ; б) під час навантаження з постійною потужністю ; в) під час вентиляторного навантаження . Фазове керування є різновидом параметричного, у цьому випадку амплітудного, що дозволяє змінити величину прикладеної до двигуна змінної напруги, яка є одним з параметрів, що визначають вид механічних характеристик [1]. Визначальними для асинхронної машини є втрати у міді статора і ротора, втрати в сталі статора від гістерезису і вихрових струмів, а також механічні втрати. Основними втратами у сталі ротора можна знехтувати, тому що під час абсолютному ковзанні, яке не перевищує номінального (що має місце у сталому режимі при частотному керуванні), вони малі [18]. Загальні втрати в асинхронному двигуні (АД) – сума втрат у міді, сталі й механічні втрати [18]. Під час використання нерегульованого електропривода маємо наступний розподіл втрат: , (2.1) де – втрати двигуна в міді статора; – втрати двигуна у сталі статора; – втрати двигуна у міді ротора; – втрати двигуна у сталі ротора; – механічні втрати. Для номінального режиму досліджуваного двигуна: . (2.2) Втрати у міді двигуна: , причому . (2.3) Втрати у сталі двигуна: , де через малість , маємо . (2.4) Використовуючи [10], запишемо: , , , , (2.5) де – коефіцієнти, що залежать від конструкції двигуна і не залежні від способу регулювання його швидкості. При цьому для двигунів середньої та великої потужності ; ; [9, 10]. Втрати у міді двигуна визначимо з виразу: , (2.6) де – струм намагнічування двигуна. Під час регулювання швидкості двигуна зміною живильної напруги, що підведено до обмотки статора, момент обертання двигуна пропорційний до квадрата напруги: , (2.7) де – фазна напруга статора; – активний опір статора, активний приведений опір ротора, індуктивний опір розсіювання статора і ротора відповідно; – ковзання двигуна; – відносна частота обертання АД. У статичному режимі справедлива рівність моментів на валу: , або . (2.8) З останнього виразу знайдемо залежність фазної напруги статора від статичного навантаження і швидкості обертання двигуна : . (2.9) Залежність приведеного струму ротора під час роботи з навантаженням: . (2.10) Підставляючи рівняння (2.9), (2.10) до виразу (2.6) для , а також з огляду на те, що струм намагнічування прямо пропорційний до зміни фазної напруги , одержимо: (2.11) Підставляючи рівняння (2.9), (2.10) до виразу (2.6) для маємо: . (2.12) Під час роботи двигуна зі змінною частотою залежно від закону частотного керування вирази для і будуть мати різний вигляд: - при : ; ; . (2.13) - при : ; ; . (2.14) Робота електропривода вигідна за того варіанта керування, де відсутнє перевантаження АД за гріючими втратами. Приклад виконання самостійної роботи Для асинхронного двигуна з параметрами: - номінальна потужність двигуна – 800 кВт; - ККД – 0, 95; - лінійна напруга – 6 кВ; - синхронна частота обертання – 1000 об/хв; - номінальне ковзання – 1, 4 %; - струм статора номінальний – 94, 5 А; - активний опір статора – 0, 512 Ом; - активний приведений опір ротора – 1, 08 Ом; - індуктивний опір розсіювання – 6, 735 Ом, визначити сумарні гріючі втрати потужності у системі асинхронного регульованого електропривода турбомеханізму з механічною характеристикою вигляду (де – коефіцієнт завантаження електричної машини; – номінальний момент турбомеханізму; – відносна поточна частота обертання; – відносна критична частота обертання двигуна регульованого турбомеханізму, що визначає крайню нижню межу необхідного діапазону регулювання) для різних варіантів керування – частотного керування із законами ; і фазового керування зміною величини подаваної напруги до статорних затискачів ЕД. Втрати в сталі та механічні втрати вважати незмінними. Розрахунок зробити для значень відносної частоти обертання , і nk=0.91. Виконати обґрунтування доцільності застосування тієї чи іншої схеми реґульованого ЕП турбомеханізму.
|