Исследование электромагнитных и электромеханических переходных процессов в асинхронном электроприводе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат технических наук Федоров, Владимир Валентинович

  • Федоров, Владимир Валентинович
  • кандидат технических науккандидат технических наук
  • 1998, Липецк
  • Специальность ВАК РФ05.09.03
  • Количество страниц 163
Федоров, Владимир Валентинович. Исследование электромагнитных и электромеханических переходных процессов в асинхронном электроприводе: дис. кандидат технических наук: 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы. Липецк. 1998. 163 с.

Оглавление диссертации кандидат технических наук Федоров, Владимир Валентинович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В СИСТЕМАХ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

1Л. Предисловие

1.2. Обзор существующих систем асинхронного электропривода

1.3. Возможности современных ЭВМ для моделирования автоматических систем управления электроприводами

1.4. Методы образования математических

моделей электромеханических систем

1.5. Пакет прикладных программ "СИАМ"

1.6. Выводы

ГЛАВА 2. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В АСИНХРОННОМ ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ

2.1. Предисловие

2.2. Асинхронный двигатель — как объект управления

2.3. Моделирование асинхронного двигателя

в системе координат х,у

2.4. Моделирование асинхронного двигателя

в естественной системе координат

2.5. Выводы

ГЛАВА 3.

ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В КАСКАДНЫХ СИСТЕМАХ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

3.1. Предисловие

3.2. Моделирование асинхронно-вентильных каскадов

3.3. Асинхронно-вентильный каскад с последовательным возбуждением двигателя

3.4. Асинхронно-вентильный каскад с инвертором

в цепи статора и общим звеном постоянного тока

3.5. Моделирование асинхронно-вентильного

каскада с инвертором в цепи статора

3.6. Выводы

ГЛАВА 4.

КАСКАДНЫЕ СИСТЕМЫ ДВУХДВИГАТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

4.1. Предисловие

4.2. Двухдвигательный каскадный

электропривод

4.3. Моделирование двухдвигательного

каскадного электропривода

4.4. Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ПРИЛОЖЕНИЯ

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Электротехнические комплексы и системы», 05.09.03 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование электромагнитных и электромеханических переходных процессов в асинхронном электроприводе»

ВВЕДЕНИЕ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ.

Исследование переходных процессов в электрических машинах и электроэнергетических системах приобретает все большее значение. Однако расчет и исследование переходных процессов значительно сложнее, чем установившихся.

Установившиеся и переходные процессы в электрических машинах изучаются уже длительное время у нас и за рубежом. По мере развития типов и конструкций машин возрастает число публикаций.

Наилучшие и наиболее достоверные результаты можно получить, если использовать в сочетании аналитические и экспериментальные методы исследования, а также математическое моделирование.

Актуальность темы исследования — определяется широким использованием асинхронных двигателей с фазным ротором на металлургических промышленных предприятиях, необходимостью повышения коэффициента мощности каскадных электроприводов. В условиях интенсификации производства, важное значение приобретает повышение работоспособности электрооборудования каскадных систем, синхронизация скоростей двухдвигательного электропривода. Используемые в настоящее время системы каскадных электроприводов с асинхронным двигателем с фазным ротором не обеспечивают надежного ограничения динамических нагрузок оборудования и требуют совершенствования.

Одним из направлений совершенствования в двухдвигательном электроприводе является последовательное соединение обмоток статора и ротора двигателя через вентильные элементы в общую электрическую цепь.

Таким образом, решение актуальной проблемы повышения работоспособности и улучшения динамических свойств каскадных схем воз-

можно на основе создания новых систем асинхронного электропривода.

Работа выполнена на кафедре электропривода Липецкого государственного технического университета в рамках программы "Создание новых систем электропривода переменного тока".

ОБЪЕКТОМ ИССЛЕДОВАНИЯ являются каскадные системы асинхронного электропривода.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Разработка и исследование динамических характеристик двухдвигательного электропривода.

ЗАДАЧИ, которые ставились и решались при выполнении работы.

— моделирование асинхронного двигателя как объекта управления в каскадных системах асинхронного элелектропривода;

— моделирование и исследование каскадных систем асинхронного электропривода;

— моделирование и исследование двухдвигательного электропривода;

— экспериментальные исследования каскадных систем управления асинхронным двигателем с фазным ротором.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. В работе использованы: математическое моделирование с помощью пакета прикладных программ "СиАм" (система автоматизированного моделирования), программирование с помощью традиционных языков, а также эксперименты на испытательных стендах.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. В работе получены следующие научные результаты:

— осуществлено моделирование динамических процессов в каскадных однодвигательных, двухдвигательных электроприводах, с учетом электромагнитных и электромеханических процессов;

— методами математического моделирования доказано, что использо-

вание инверторно-каскадных систем в двухдвигательном электроприводе повышает синхронизацию скоростей двигателей.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ:

— методика моделирования, с учетом электромагнитных и электромеханических процессов может использоваться в учебном процессе;

— разработанная двухдвигательная система асинхронного электропривода может использоваться в общепромышленных механизмах.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ.

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на:

— Всероссийской научно-технической конференции, посвященной 40-летию Липецкого государственного технического университета. (Липецк)

— 3-й Украинской конференции "Автоматика-96" (Севастополь, 1996)

— Международном симпозиуме "Энергосберегающие технологии, добыча, транспортировка и переработка твердых, жидких и газообразных полезных ископаемых" (Санкт-Петербург, 1996)

— научно-техническом семинаре "75 лет отечественной школы электропривода" (Санкт-Петербург, 1997)

— научно-практической конференции "Актуальные проблемы науки в АПК" (Кострома, 1996)

— II Международной (XIII Всероссийской) конференции "Проблемы автоматизированного электропривода" (Ульяновск, 1998).

ПУБЛИКАЦИИ.

По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, списка используемой литературы. Объем работы - 157 с. основного текста, 56 - рисунков, 7 - таблиц, библиографических названий - 70.

Похожие диссертационные работы по специальности «Электротехнические комплексы и системы», 05.09.03 шифр ВАК

Заключение диссертации по теме «Электротехнические комплексы и системы», Федоров, Владимир Валентинович

4.6. Выводы

1. Методами математического моделирования доказано, что использование инверторно-каскадных систем в двухдвигательном электроприводе повышает синхронизацию скоростей двигателей.

2. Программу исследования двухдвигательного каскадного электропривода возможно применять при исследовании систем многодвигательного электропривода.

3. Двухдвигательный каскадный электропривод возможно применять в общепромышленных механизмах, так как при этом повышается синхронная работа двигателей, улучшаются энергетические показатели системы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований решены актуальные задачи анализа и синтеза нелинейных электромеханических систем с асинхронным двигателем с фазным ротором. Разработаны и исследованы новые системы каскадного двухдвигательного асинхронного электропривода.

Материалы диссертации позволяют сформулировать следующие основные выводы:

1. Исследование электромагнитных и электромеханических свойств асинхронного двигателя с фазным ротором, как объекта управления в каскадных системах, выполнено с помощью векторной модели в прямоугольной системе координат. Нелинейная модель асинхронного двигателя исследована методом математического моделирования с использованием ЭВМ. Разработана модель асинхронного двигателя в трехфазной системе координат, позволяющая исследовать каскадные системы управления.

2. Разработана векторная модель инверторно-каскадной системы управления на основе двухфазной системы Х-У, позволяющая анализировать электромагнитные процессы, проходящие в асинхронном электродвигателе.

3. Разработана структурная схема двухдвигательного инверторно-каскадного электропривода. Составлена модель данного электропривода, позволяющая проанализировать электромагнитные процессы.

4. Анализ систем каскадного двухдвигательного электропривода выполнен на основании исследования электромагнитных электромеханических свойств асинхронного двигателя. В системе повышается синхронная работа двигателей электропривода, поэтому возможно использование ее в общепромышленных механизмах.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Федоров, Владимир Валентинович, 1998 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Барский С. 3. Конструктивная мощность и критерии применения асинхронно-вентильных каскадов// Электротехника, 1968, № 8. - С. 15.

2. В. Д. Барышников, Г. Г. Соколовский, В. А. Новиков, В. М. Шес-таков. Построение систем автоматизированного электропривода. ЛДНТП, 1968, 38 с.

3. Бесекерский В. А., Попов Е. П. Теория систем автоматического регулирования. - М.: Наука, 1966, - 992 с.

4. Богрый В. С., Русских А. А. Математическое моделирование ти-ристорных преобразователей. - М.: Энергия, 1972. - 184 с.

5. Булгаков А. А. Основы динамики управляемых вентильных систем. -М.: Изд-во АН СССР, 1963. -220 с.

6. В. П. Бычков, П. И. Чурсин, А. А. Ильяшенко и др. Методика расчетов параметров корректирующих обратных связей регулятора скорости электропривода клетей непрерывных станов// Труды МЭИ: Электромеханика, 1971. Вып. 86, ч. 1, - С. 32-37.

7. Важнов А. И. Основы теории переходных процессов синхронных машин. -М.-Л.: Госэнергоиздат, 1960. -312 с.

8. А. Д. Гильдебранд, Н. И. Зенкин, В. М. Кирпичников, Н. И. Тома-шевский. Выбор схем электронной модели асинхронного двигателя при переменной скорости вращения// Изв. вузов: Электромеханика, 1967, №2. - С. 131-137.

9. Дацковский Л. X., Тарасенко Л. М. Выбор структурных схем асинхронного двигателя для систем подчиненного регулирования парамет-

ров// Электротехническая промышленность: Электропривод, 1974, вып. 2 [28]. - С. 3-6.

10. JI. X. Дацковский, Jl. М. Тарасенко, И. Л. Локтева, И. С. Кузнецов. Подчиненное регулирование параметров в машине двойного питания// Электротехническая промышленность: Электропривод, 1974, вып. 6 [32]. - С. 10-14.

11. Каган В. Г. Нелинейная дискретная коррекция для систем авторегулирования вентильными преобразователями// Автоматика и телемеханика, 1964, т. 25, №11. - С. 1597-1602.

12. Казовский Е. Я. Переходные процессы в электрических ма-ши-нах переменного тока. - М.: Изд-во АН СССР, 1962. - 624 с.

13. Кирпичников В. М., Мельчеков В. Д. К математическому и аналоговому моделированию асинхронного двигателя с тиристорным управлением в роторных цепях// Асинхронный тиристорный электропривод. - Свердловск: УПИ, 1971. - С. 85-88.

14. Ключев В. И. Ограничение динамических нагрузок электропривода. -М.: Энергия, 1971.- 320 с.

15. Ковач К. П., Рац И. Переходные процессы в машинах переменного тока. -М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963. -743 с.

16. Корн Г., Корн Т. Электронные аналоговые и аналого-цифровые вычислительные машины. Ч. 2. - М.: Мир, 1968, - 311 с.

17. Е. Д. Лебедев, В. Е. Неймарк, М. Я. Пистрак, О. В. Слежановс-кий. Управление вентильными электроприводами постоянного тока. -М.: Энергия, 1970, - 200 с.

18. Молостов И. В., Мазо Б. Л. Механические характеристики асинхронно-вентильного каскада в режиме динамического торможения.-

// Некоторые вопросы производства и применения средств силовой преобразовательной техники в народном хозяйстве. Ч. 1.: -М.: Информэ-лектро, 1970. - 19-29 с.

19. Онищенко Г. Б. Асинхронный вентильный каскад. - М.: Энергия, 1967. - 150 с.

20. Онищенко Г. Б., Воробьев Б. Н. Электропривод установок для испытания ответственных редукторов// Электротехническая промышленность. Электропривод: -М.: Информстандартэлектро, 1969, вып. 2. -51-55 с.

21. Онищенко Г. Б., Тарасенко JI. М. Автоматическое управление рекуперативно-динамическим торможением в вентильном каскаде//

Электротехническая промышленность. Электропривод: - М.: Инфор-

*

мэлектро, 1971, вып. 6. - 20-23 с.

22. J1. П. Петров, В. А. Ладензон, М. П. Обуховский, Р, Г. Подзолов. Асинхронный электропривод с тиристорными коммутаторами. - М.: Энергия, 1970. - 128 с.

23. Попов Е. П., Пальтов И. П. Приближенные методы исследования нелинейных автоматических систем. - М.: Физматгиз, 1960. - 792 с.

24. Применение аналоговых вычислительных машин в энергетических системах. Под ред. Н. И. Соколова. - М.: Энергия, 1970. - 400 с.

25. Размадзе Ш. М. Преобразовательные схемы и системы. - М.: Высшая школа, 1967. - 528 с.

26. В. В. Рудаков, Р. П. Мартикайнен, Г. В. Оранский и др. Системы непрерывного управления электроприводами.- Л.: Наука, 1968. - 116 с.

27. Сандлер А. С. Регулирование скорости вращения мощных асинхронных двигателей. - М.: Энергия, 1966. - 320 с.

28. Сандлер А. С., Тарасенко Л. М. Принципы построения замкнутых систем вентильного каскада// Труды МЭИ: Электромеханика, 1971, вып. 86, ч. 1. - С. 87-95.

29. Сандлер А. С., Тарасенко Л. М. Синтез технически оптимальных систем управления вентильным каскадом// Асинхронный тиристорный электропривод. - Свердловск: УПИ, 1971. - С. 83-85.

30. Сергеев П. С., Виноградов Н. В., Горяинов Ф. А. Проектирование электрических машин. - М.: Энергия, 1969. - 632 с.

31. М. М. Соколов, Л. П. Петров, Л. Б. Масандилов, В. А. Ладензон. Электромагнитные переходные процессы в асинхронном элек-тропри-воде. - М.: Энергия, 1967. - 200 с.

32. Страхов С. В. Переходные процессы в электрических цепях, содержащих машины переменного тока. -М. - Л.: Госэнергоиздат, 1960. - 246 с.

33. Танатар А. И. Методы регулирования скорости асинхронных двигателей. - Киев: Техшка, 1968. - 158 с.

34. Тарасенко Л. М. Последовательная коррекция в каскадной схеме электропривода// Электротехническая промышленность. Электропривод: -М.: Информэлектро, 1970, вып. 2. - С.13-16.

35. Тарасенко Л. М. Вентильный каскад с обратной связью по э. д. с. ротора// Электротехническая промышленность. Электропривод: -М.: Информэлектро, 1971, вып. 7. - С. 19-21.

36. Трещев И. И. Методы исследования электромагнитных процессов в машинах переменного тока. - Л.: Энергия, 1969. - 230 с.

37. Уайт Д. Вудсон Г. Электромеханическое преобразование энергии. -М.-Л.: Энергия, 1964. - 528 с.

38. Шипилло В. П. Автоматизированный вентильный электропривод. - М.: Энергия, 1969. - 400 с.

39. Башарин A.B., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами. - Л.: Энергоиздат, 1982. - 392 с.

40. Башарин A.B., Постников Ю.В. Примеры расчета автоматизированного электропривода на ЭВМ. - Л.: Энергоиздат, 1990. - 512 с.

41. Борцов Ю.А., Соколовский Г.Г. Автоматизированный электропривод с упругими связями. - СПб.: Энергоиздат. СПб отд., 1992. - 288 с.

42. Браславский И .Я. Асинхронный полупроводниковый электропривод с параметрическим управлением. - М.: Энергоиздат, 1988. - 224 с.

43. Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах. - М.: Энергоиздат, 1983. - 616 с.

44. Егоров В.Н., Шестаков В.М. Динамика систем электропривода. -Л.: Энергоатомиздат, 1983. - 216 с.

45. Ильинский Н.Ф., Рожанковский Ю.В., Горнов А.О. Энергосбережение в электроприводе. - М.: Высшая школа, 1989. - 126 с.

46. Рудаков В.В., Столяров И.М., Дартау В.А. Асинхронные электроприводы с векторным управлением. - Л.: Энергоатомиздат, 1987. -136 с.

47. Справочник по автоматизированному электроприводу / Под ред. В.А. Елисеева, A.B. Шинянского. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 616 с.

48. Ямамура С. Спирально-векторная теория электрических цепей и машин переменного тока. 4.1., 4.2. - СПб. 1993.

49.Ямамура С. Спирально-векторная теория электрических машин переменного тока// Электротехника, 1996, №10, - С. 7-15.

ных многодвигательных электроприводов механизмов передвижения кранов с электрической связью по цепи выпрямленного тока ротора// Электротехн. пром. сер. Электропривод, 1981, №4/93, - С. 12-15.

51. Яуре А.Г., Шафиров З.Е. Применение асинхронных короткозам-кнутых двигателей для механизмов передвижения грузоподьемных кранов// Электротехника, 1984, №8, - С. 29-31.

52. В.Н. Мещеряков, В.В. Федоров. Асинхронно-вентильный каскад в цепи статора и общим звеном постоянного тока// ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. № 6.1998 г., - С. 47-50.

53. Патент 2076450. РФ. Способ регулирования частоты вращения двигателя двойного питания и устройство для его осуществления/ В.Н.Мещеряков // Открытия. Изобретения. 1997, №9, МКИ Н02Р 7/36.

54. Патент 2099850. РФ. Способ управления асинхронным двигателем с фазным ротором/ В.Н.Мещеряков // Открытия. Изобретения. 1997, №35, МКИ Н02Р 7/63.

55. Сабинин Ю.А., Грузов В.Л. Частотно-регулируемый асинхронный электропривод. - Л.: Энергоатомиздат, 1985. - 128с.

56. Сандлер A.C., Сарбатов P.C. Автоматическое частотное управление асинхронными двигателями. - М.: Энергия, 1974. - 328с.

57. Сандлер A.C., Тарасенко Л.М. Динамика каскадных асинхронных электроприводов. - М.: Энергия, 1976. -198 с.

58. Соколов М.М., Масандилов Л.Б., Фесенко Ю.И. и др. Динамика и демпфирование колебаний при работе электроприводов механизма перемещения // Электричество. 1976. №5. - С.23-27.

59. Тищенко В Н., Шамардина В.Н. Динамика многодвигательных асинхронных электроприводов грузоподъемных кранов при нарушении сцепления приводных колес с рельсами // Электротехн.пром.Элек-тропривод. 1983. №9/119. - С.13-16.

60. Унгру С., Иордан Г. Системы согласованного вращения асин-

хронных электродвигателей. Л.: Энергия, 1971. 182 с.

61. Усманходжаев И.М., Сагитов П.И. Система согласованного вращения асинхронных двигателей // Электротехника. 1976. №2. - С. 46-51.

62. Хватов С.В., Грязнов В.И., Крюков О.В. и др. Асинхронные вентильные каскады с микропроцессорным управлением. - М.: Электро-тех. Пром. Сер. Электропривод. 1990. - 52 с.

62. Хватов С.В., Титов В.Г., Поскробко A.A. и др. Асинхронно-вентильные нагружающие устройства.- М.: Энергоатомиздат, 1986.

- 144 с.

63. Чиликин М.Г., Ключев В.И., Сандлер A.C. Теория автоматизированного электропривода. - М.: Энергия, 1979. - 614 с.

64. Шулаков Н.В., Медведев E.H. Асинхронный вентильный каскад с последовательным возбуждением двигателя // Изв. Вузов. Электромеханика, 1988. - С. 47-54.

65. Авторское свидетельство СССР № 904171// МКИ Н02Р 5/46 13.06.80..

66. Mikulaschek F. Die Ortskurven der untersynchronen Strom-richter-kaskade// AEG-Mitteilungen, 1962, № 5/6. - S. 210-219.

67. Polasek H. Ermittiung der Auswirkungen von NetzstSrungen auf die Lauferspaiinung einer Stromrichterkaskade// ELIN - Zeitschrift, 1971, H. 1.

- S. 10-47.

68. Schonfeld R. Die Pendelmomente der untersyncronen Stromrichterkaskade// Wiss. Z. Elektrotechn. 1967, Bd. 9, № 4. - S. 237-256.

69. Schonfeld R. Die untersynchrone Stromrichterkaskade als Regelantrieb// Mitteilung aus dem Institut fiir elektrische Maschinun und Antriebe der: Technischen Universitate Dresden, 1967, H. II. - S. 411-417.

70. Schmidf I., Dementiev J.N. Hajevszki F. Controlled supersunchronous cascad driv// 5th Power Electron Conf: - Budapest, 1985. Vol.2. - P.283-284.

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.