Исследование безредукторных электроприводов с частотно-управляемыми низкоскоростными асинхронными двигателями тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат технических наук Новиков, Сергей Евгеньевич

• Новиков, Сергей Евгеньевич
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Новиков, Сергей Евгеньевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Особенности определения параметров асинхронного двигателя при частотном управлении

1.2. Применение безредукторных электроприводов.

1.3. Цель и задачи исследования.

ГЛАВА 2. РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА С УЧЕТОМ ИЗМЕНЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИГАТЕЛЯ

2.1. Математическое описание асинхронного двигателя с учетом насыщения магнитной цепи

2.2. Экспериментальное определение кривых намагничивания при разных частотах.

2.3. Математическое описание асинхронного электропривода в основной схеме включения

2.4. Математическое описание асинхронного электропривода для схемы динамического торможения

2.5. Выводы по главе.

ГЛАВА 3. АНАЛИЗ И ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНОГО ЧИСЛА ВИТКОВ ОБМОТКИ СТАТОРА НИЗКОСКОРОСТНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

3.1. Расчет характеристик низкоскоростного асинхронного электропривода.

3.2. Определение числа витков обмотки статора по условию получения минимального тока статора.

3.3. Определение числа витков обмотки статора по условию получения наибольшего значения номинального момента

3.4. Выводы по главе.

ГЛАВА 4. ПРИМЕРЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ЛИФТОВЫХ МЕХАНИЗМОВ С НИЗКОСКОРОСТНЫМИ АСИНХРОННЫМИ

ДВИГАТЕЛЯМИ

4.1. Электропривод дверей кабины лифта.

4.2. Электропривод лебедки пассажирского лифта.

4.3. Электропривод лебедки грузового лифта.

4.4. Выводы по главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование безредукторных электроприводов с частотно-управляемыми низкоскоростными асинхронными двигателями»

Для получения низких частот вращения рабочих механизмов часто используются электроприводы, в которых двигатель передает движение исполнительному валу через редуктор. Редуктор обладает рядом недостатков, среди которых можно выделить: повышенные требования к качеству изготовления механических узлов и деталей, шум и вибрации при работе, необходимость в периодическом техническом обслуживании и дополнительные потери энергии.

В результате существенных достижений в развитии силовой и информационной электроники, а также прогресса в разработке систем регулируемого электропривода переменного тока, в настоящее время во многих областях промышленности наметилась тенденция перехода к безредукторным приводам, которые работают при низких частотах и не требуют наличия редукторов. В большинстве зарубежных стран в безредукторных приводах применяются синхронные машины с постоянными магнитами в режиме вентильного двигателя.

Важно отметить, что поскольку с каждым годом увеличиваются масштабы применения регулируемых электроприводов, выполненных по системе преобразователь частоты — асинхронный двигатель, большой интерес представляет исследование, разработка и использование безредукторных приводов с асинхронными двигателями, которые имеют преимущественное распространение в промышленности и, в частности, в лифтовых установках. Для безредукторного электропривода был разработан, имеющий повышенное число витков обмотки статора [78], отечественный низкоскоростной асинхронный двигатель, в исследованиях которого автор настоящей диссертации принимал участие. Разработанный низкоскоростной асинхронный двигатель имеет ряд существенных преимуществ перед импортными аналогами.

Низкоскоростной асинхронный двигатель работает при пониженных частотах. Для выполнения расчетов электропривода с этим двигателем необходимо разработать обоснованное математическое описание статических и динамических режимов его работы с учетом влияния на них различных факторов.

Вследствие того, что для ряда отраслей промышленности имеется большая потребность в использовании электроприводов, не содержащих редукторы, безредукторные электроприводы, выполненные по системе преобразователь частоты — низкоскоростной асинхронный двигатель, должны получить широкое применение, их исследование и разработка представляет значительный научный и практический интерес.

В соответствии со сказанным целью настоящей диссертационной работы является исследование и разработка способов, алгоритмов и программного обеспечения для математического описания частотно-управляемого электропривода с низкоскоростным асинхронным двигателем при учете и без учета насыщения его магнитной цепи, а также разработка методик по выбору рациональных параметров электропривода.

Заключение диссертации по теме «Электротехнические комплексы и системы», Новиков, Сергей Евгеньевич

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Установлено, что полученные в процессе экспериментальных исследований для асинхронных двигателей мощностью 1-^-55 кВт кривые намагничивания в относительных единицах близки друг к другу. По результатам экспериментальных исследований также установлено, что полученная в работе обобщенная кривая намагничивания позволяет выполнять расчеты статических и динамических характеристик асинхронного электропривода в широком диапазоне изменения мощностей (до 5СН-60 кВт) и частот (до 100 Гц).

2. Разработанное в диссертации математическое описание асинхронного электропривода (система дифференциальных уравнений и выражения для статических характеристик) позволяет с использованием стандартных программ для персонального компьютера (например, в математическом пакете МаШСас!) производить расчеты переходных процессов и установившихся режимов электропривода с учетом насыщения магнитной цепи как для типового, так и для низкоскоростного асинхронных двигателей.

3. Предложенные способы рационального выбора числа витков обмотки статора обеспечивают существенное снижение тока статора низкоскоростного асинхронного двигателя, что позволяет использовать для безредукторных электроприводов преобразователи частоты минимально возможной мощности.

4. Выявлено, что предложенные методики дают возможность определить число витков обмотки статора, при котором номинальный момент низкоскоростного асинхронного двигателя превышает номинальный момент базового двигателя.

5. Предложена формула для определения диаметра шкива, при котором в безредукторном электроприводе дверей кабины лифта с асинхронным двигателем небольшой мощности отсутствует тормозной резистор. Также установлено, что в безредукторных асинхронных электроприводах мощность тормозных резисторов значительно меньше, чем в редукторных.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Новиков, Сергей Евгеньевич, 2011 год

1. Архангельский А.Я. Программирование в Delphi 2006. М.: Издательство БИНОМ, 2006. - 1152 с.

2. Архангельский Г.Г. Современные тенденции и перспективы развития лифтостроения // Стройпрофиль №7, 2008. С. 94-96.

3. Архангельский Г.Г., Вайнсон A.A., Ионов A.A. Эксплуатация и расчет лифтовых установок. М.: МИСИ, 1980. 128 с.

4. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник / А.Э. Кравчик, М.М. Шлаф, В.И. Афонин, Е.А.Соболенская. -М.: Энергоиздат, 1982 504С.

5. Афонин И.В. К вопросу о безредукторных приводах лифтов // Лифт №6, 2009.-С. 53-57.

6. Афонин И.В., Родионов Р.В. Моделирование работы безредукторного электропривода лифта // Лифт № 2, 2009. С. 42-46.

7. Богородицкий М.Д. и др. Привод раздвижных дверей кабины лифта. Авторское свидетельство № 1648877. Заявка №4694818. Приоритет изобретения 5 апреля 1989.

8. Бозорт P.M. Ферромагнетизм. Пер. с англ. Под ред. Е.И. Кондорского и Б.Г. Лифшица. М.: Изд. иностр. лит., 1956. 784 с.

9. Бродский М.Г., Вишневецкий И.М., Грейман Ю.В. Безопасная эксплуатация лифтов. М.: Недра, 1975. 124 с.

10. Бутырин П.А. и др. Элекротехника. Книга 2: Элекрические машины. Промышленная электроника. Теория автоматического управления. Челябинск-Москва Издательство ЮУрГУ, 2004. — 711 с.

11. Вешеневский С.Н. Характеристики двигателей в электроприводе. — М.: Энергия, 1977.-432 с.

12. Виноградов А.Б. Векторное управление электроприводами переменного тока // ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». Иваново, 2008. -298 с.

13. Виноградов H.B. Обмотки электрических машин. JL: Государственное энергетическое издательство, 1946. 110 с.

14. Волков Д.П., Ионов A.A., Чутчиков П.И. Атлас конструкций лифтов. М.: Машиностроение, 1984. 60 с.

15. Волков Д.П., Чутчиков П.И., Прокофьев А.К. Диагностирование узлов и подсистем лифтов. М.: Стройиздат, 1981. 128 с.

16. Вольдек А.И. Электрические машины. JL: Энергия, 1974. 832 с.

17. Вольдек А.И., Попов В.В. Электрические машины. Машины переменного тока. Учебник для вузов. Санкт-Петербург: Питер, 2008. — 350 с.

18. Вонсовский C.B., Шур Я.С. Ферромагнетизм. М. Л.: Гостехиздат, 1948.-816с.

19. Выгорский М.Я. Справочник по высшей математике. М.: Изд-во ACT, 2006.-991 с.

20. Ганзбург Л.Б., Федотов А.И. Проектирование электромагнитных и магнитных механизмов: Справочник. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1980.-364 с.

21. Гольдберг О.Д. Испытания электрических машин. М.: Высшая школа, 2000.-255 с.

22. Гольдберг О.Д., Свириденко И.С. Проектирование электрических машин. Изд 3, переработанное М.: Высшая школа, 2006. — 431 с.

23. ГОСТ 13109-97. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Введен 01.01.2001.

24. ГОСТ 22011-95. Лифты пассажирские и грузовые. Технические условия. Введен 01.01.1997.

25. ГОСТ Р 51631-2000. Лифты пассажирские. Технические требования доступности для инвалидов. Введен 01.07.2001.

26. ГОСТ Р 53388-2009. Лифты. Устройства управления, сигнализации и дополнительное оборудование. Введен 01.07.2010.

27. ГОСТ Р 53780-2010. Лифты. Общие требования безопасности к устройству и установке. Введен 14.10.2010.

28. Данилевич Я.Б., Домбровский В.В., Казовский Е.Я. Параметры электрических машин переменного тока. Л.: Наука, 1965. - 340 с.

29. Дворак Н.М., Голиков С.П. Моделирование режимов работы установок отбора мощности при пониженной частоте вращения вала приводного двигателя. Електротехшчш та комп'ютерш системи №56, 2001.

30. Дмитриев В.Н. Проектирование и исследование асинхронных двигателей малой мощности. Ульяновск: УлГТУ, 2006. 92с.

31. Ермишкин В.Г. Техническое обслуживание лифтов. М.: Недра, 1977. — 326 с.

32. Жолудев И.С., Макаров Л.Н., Масандилов Л.Б., Фумм Г.Я. Безредукторный лифтовый привод // Лифтинформ, 2008. № 10 (133). С. 75 79.

33. Зимин В.И. и др. Обмотки электрических машин. Изд. 6-е, переработ, и доп. Л.: Энергия, 1970. — 472 с.

34. Иванов-Смоленский А. В. Электрические машины. В 2-х т.: учебник для вузов. // А. В. Иванов-Смоленский. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательство МЭИ, 2004. - 532с.

35. Ивашков И.И., Бовин Г.М. и др. Подъемники. М.: Машгиз, 1957.-312 с.

36. Ильинский Н.Ф. Основы электропривода. Учебное пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Издательство МЭИ, 2003. - 224 с.

37. Ильинский Н.Ф. Регулируемый привод сегодня. Регулируемый электропривод. Опыт и перспективы применения // Доклады научно-практического семинара, 2 февр. 2006 г. М.: Издательство МЭИ, 2006.39