Индивидуальные студенческие работы


Преобразователь частоты для асинхронного двигателя курсовая

Сообщите промокод во время разговора с менеджером. Промокод можно применить один раз при первом заказе. Тип работы промокода - "дипломная работа". Коротко о частотно-регулируемом приводе Тиристорные преобразователи частоты: Коротко о частотно-регулируемом приводе Введение Современный частотно регулируемый электропривод состоит из асинхронного или синхронного электрического двигателя и преобразователя частоты см.

Электрический двигатель преобразует электрическую энергию в механическую энергию и приводит в движение исполнительный орган технологического механизма.

Преобразователь частоты управляет электрическим двигателем и представляет собой электронное статическое устройство. На выходе преобразователя формируется электрическое напряжение с переменными амплитудой и частотой.

На протяжении последних 10 —15 лет в мире наблюдается широкое и успешное внедрение частотно регулируемого электропривода для решения различных технологических задач преобразователь частоты для асинхронного двигателя курсовая многие отрасли экономики.

Это объясняется в первую очередь разработкой и созданием преобразователей частоты на принципиально новой элементной базе, главным образом на биполярных транзисторах с изолированным затвором IGBT. В настоящей статье коротко описаны известные сегодня типы преобразователей частоты, применяемые в частотно регулируемом электроприводе, реализованные в них методы управления, их особенности и характеристики.

Преобразователи частоты для управления асинхронного двигателя

При дальнейших рассуждениях будем говорить о трехфазном частотно регулируемом электроприводе, так как он имеет наибольшее промышленное применение. О методах управления В синхронном электрическом двигателе частота вращения ротора в установившемся режиме равна частоте вращения магнитного поля статора В асинхронном электрическом двигателе частота вращения ротора в установившемся режиме преобразователь частоты для асинхронного двигателя курсовая от частоты вращения на величину скольжения.

Частота вращения магнитного поля зависит от частоты напряжения питания. При питании обмотки статора электрического двигателя трехфазным напряжением с частотой создается вращающееся магнитное поле. Таким образом, частота вращения ротора синхронного и асинхронного двигателей зависит от частоты напряжения питания. На этой зависимости и основан метод частотного регулирования. Изменяя с помощью преобразователя частоту на входе двигателя, мы регулируем частоту вращения ротора.

Преобразователи частоты.

В наиболее распространенном частотно регулируемом приводе на основе асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором применяются скалярное и векторное частотное управление. При скалярном управлении по определенному закону изменяют амплитуду и частоту приложенного к двигателю напряжения. Изменение частоты питающего напряжения приводит к отклонению от расчетных значений максимального и пускового моментов двигателя.

Поэтому для поддержания требуемых рабочих характеристик двигателя необходимо с изменением частоты одновременно соответственно изменять и амплитуду напряжения. В существующих преобразователях частоты при скалярном управлении чаще всего поддерживается постоянным отношение максимального момента двигателя к моменту сопротивления на валу.

То есть при изменении частоты амплитуда напряжения изменяется таким образом, что отношение максимального момента двигателя к текущему моменту нагрузки остается неизменным. Это отношение называется перегрузочная способность двигателя. При постоянстве перегрузочной способности номинальные коэффициент мощности и. Поэтому зависимость напряжения питания от частоты определяется характером нагрузки на валу электрического двигателя. Характер зависимости напряжения питания от частоты для случая с постоянным моментом нагрузки изображен на рис.

Угол наклона прямой на графике зависит от величин момента сопротивления и максимального крутящего момента двигателя. Вместе с тем на малых частотах, начиная с некоторого значения частоты, максимальный момент двигателя начинает падать.

Для компенсации этого и для увеличения пускового момента используется повышение уровня преобразователь частоты для асинхронного двигателя курсовая питания.

Характер зависимости напряжения питания от частоты для этого случая показан на рис. При регулировании в области малых частот максимальный момент также уменьшается, но для данного типа нагрузки это преобразователь частоты для асинхронного двигателя курсовая. Используя зависимость максимального крутящего момента от напряжения и частоты, можно построить график U от f для любого типа нагрузки.

Преобразователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока.

Важным достоинством скалярного метода является возможность одновременного управления группой электродвигателей. Скалярное управление достаточно для большинства практических случаев применения частотно регулируемого электропривода с диапазоном регулирования частоты вращения двигателя до 1: Векторное управление позволяет существенно увеличить диапазон управления, точность регулирования, повысить быстродействие электропривода.

Этот метод обеспечивает непосредственное преобразователь частоты для асинхронного двигателя курсовая вращающим моментом двигателя.

Вращающий момент определяется током статора, который создает возбуждающее магнитное поле. При непосредственном управлении моментом необходимо изменять кроме амплитуды и фазу статорного тока, то есть вектор тока. Для управления вектором тока, а, следовательно, положением магнитного потока статора относительно вращающегося ротора требуется знать точное положение ротора в любой момент времени.

Сколько стоит написать твою работу?

Задача решается либо с помощью выносного датчика положения ротора, либо определением преобразователь частоты для асинхронного двигателя курсовая ротора путем вычислений по другим параметрам преобразователь частоты для асинхронного двигателя курсовая. В качестве этих параметров используются токи и напряжения статорных обмоток. Менее дорогим является частотно регулируемый электропривод с векторным управлением без датчика обратной связи скорости, однако векторное управление при этом требует большого объема и высокой скорости вычислений от преобразователя частоты.

Кроме того, для непосредственного управления моментом при малых, близких к нулевым скоростям вращения работа частотно регулируемого электропривода без обратной связи по скорости невозможна. Векторное управление с датчиком обратной связи скорости обеспечивает диапазон регулирования до 1: В синхронном частотно регулируемом приводе применяются те же методы управления, что и в асинхронном.

Однако в чистом виде частотное регулирование частоты вращения синхронных двигателей применяется только при малых мощностях, когда нагрузочные моменты невелики, и мала инерция приводного механизма. При больших мощностях этим условиям полностью отвечает лишь привод с вентиляторной нагрузкой. В случаях с другими типами нагрузки двигатель может выпасть из синхронизма.

Для синхронных электроприводов большой мощности применяется метод частотного управления с самосинхронизацией, который исключает выпадение двигателя из синхронизма. Особенность метода состоит в том, что управление преобразователем частоты осуществляется в строгом соответствии с положением ротора двигателя. О преобразователях частоты Преобразователь частоты — это устройство, предназначенное для преобразования переменного тока напряжения одной частоты в переменный ток напряжение другой частоты.

Выходная частота в современных преобразователях может изменяться в широком диапазоне и быть как выше, так и ниже частоты преобразователь частоты для асинхронного двигателя курсовая сети. Схема любого преобразователя частоты состоит из силовой и управляющей частей.

Силовая часть преобразователей обычно выполнена на тиристорах или транзисторах, которые работают в режиме электронных ключей. Управляющая часть выполняется на цифровых микропроцессорах и обеспечивает управление силовыми электронными ключами, а также решение большого количества вспомогательных задач контроль, диагностика, защита. Преобразователи частоты, применяемые в регулируемом электроприводе, в зависимости от структуры и принципа работы силовой части разделяются на два класса: Преобразователи частоты с явно выраженным промежуточным звеном постоянного тока.

Преобразователи частоты с непосредственной связью без промежуточного звена постоянного тока. Каждый из существующих классов преобразователей имеет свои достоинства и недостатки, которые определяют область рационального применения каждого из.

  • Схема является наиболее распространенной для высоковольтных преобразователей большой мощности;
  • Однако условия функционирования часто требуют снижения расхода.

Исторически первыми появились преобразователи с непосредственной связью рис. Система управления поочередно отпирает группы тиристотров и подключает статорные обмотки двигателя к питающей сети. На входе преобразователя действует трехфазное синусоидальное напряжение uа, uв, uс. Из рисунка видно, что частота выходного напряжения не может быть равна или выше частоты питающей сети.

Она находится в диапазоне от 0 до 30 Гц. Как следствие малый диапазон управления частоты вращения двигателя не более 1: Это ограничение не позволяет применять такие преобразователи в современных частотно регулируемых приводах с широким диапазоном регулирования технологических параметров.

Использование не запираемых тиристоров требует относительно сложных систем управления, которые увеличивают стоимость преобразователя. Применение компенсирующих устройств приводит к повышению стоимости, массы, габаритов, понижению.

Наряду с перечисленными недостатками преобразователей с непосредственной связью, они имеют определенные достоинства.

Подобные схемы преобразователей используются в старых приводах и новые конструкции их практически не разрабатываются. Наиболее широкое применение в современных частотно регулируемых приводах находят преобразователи с явно выраженным звеном постоянного тока рис.

В преобразователях этого класса используется двойное преобразование электрической энергии: Двойное преобразование энергии приводит к снижению. Для формирования синусоидального переменного напряжения используются автономные инверторы напряжения и автономные инверторы тока. Главным достоинством тиристорных преобразователей частоты, как и в схеме с непосредственной связью, является способность работать с большими токами и напряжениями, выдерживая при этом продолжительную нагрузку импульсные воздействия.

Преобразователи преобразователь частоты для асинхронного двигателя курсовая на тиристорах в настоящее время занимают доминирующее положение в высоковольтном приводе в диапазоне мощностей от сотен киловатт и до десятков мегаватт с выходным напряжением 3 - 10 кВ и выше. Однако их цена на один кВт выходной мощности самая большая в классе высоковольтных преобразователей. До недавнего прошлого преобразователи частоты на GTO составляли основную долю и в низковольтном частотно регулируемом приводе.

Тиристор является полууправляемым приборам: Для этого в тиристорном преобразователе частоты требуется сложная и громоздкая система управления. Биполярные транзисторы с изолированным затвором IGBT отличают от тиристоров полная управляемость, простая неэнергоемкая система управления, самая высокая рабочая частота Вследствие этого преобразователи частоты на IGBT позволяют расширить диапазон управления скорости вращения двигателя, повысить быстродействие привода в целом.

Для асинхронного электропривода с векторным управлением преобразователи на IGBT позволяют работать на низких скоростях без датчика обратной связи.

Применение IGBT с более высокой частотой переключения в совокупности с микропроцессорной системой управления в преобразователях частоты снижает уровень высших гармоник, характерных для тиристорных преобразователей. Снижаются потери в трансформаторах, конденсаторных батареях, увеличивается их срок службы изоляции проводов, уменьшаются количество ложных срабатываний устройств защиты и погрешности индукционных измерительных приборов.

Преобразователи на транзисторах IGBT по сравнению с тиристорными преобразователями при одинаковой выходной мощности отличаются меньшими габаритами, массой, повышенной надежностью в силу модульного исполнения электронных ключей, лучшего теплоотвода с преобразователь частоты для асинхронного двигателя курсовая модуля и меньшего количества конструктивных элементов.

Они позволяют преобразователь частоты для асинхронного двигателя курсовая более полную защиту от бросков тока и от перенапряжения, что существенно снижает вероятность отказов и повреждений электропривода.

На настоящий момент низковольтные преобразователи на IGBT имеют более высокую цену на единицу выходной мощности, вследствие относительной сложности производства транзисторных модулей.

Главным препятствием на пути их использования в высоковольтном приводе с прямым преобразованием частоты и при мощностях выше 1 — 2 МВт на настоящий момент являются технологические ограничения. Увеличение коммутируемого напряжения и рабочего тока приводит к увеличению размеров транзисторного модуля, а также требует более эффективного отвода тепла от кремниевого кристалла.

Новые технологии производства биполярных транзисторов направлены на преодоление этих ограничений, и перспективность применения IGBT очень высока также и в высоковольтном приводе. В настоящее время IGBT транзисторы применяются в высоковольтных преобразователях в виде преобразователь частоты для асинхронного двигателя курсовая соединенных нескольких единичных модулей. Структура и принцип работы низковольтного преобразователя частоты на IGBT транзисторах Типовая схема низковольтного преобразователя частоты представлена на рис.

В нижней части рисунка изображены графики напряжений и токов на выходе каждого элемента преобразователя. Переменное напряжение питающей сети uвх. Для сглаживания преобразователь частоты для асинхронного двигателя курсовая выпрямленного напряжения uвыпр.

Выпрямитель и емкостный фильтр 2 образуют звено постоянного тока. С выхода фильтра постоянное напряжение ud поступает на вход автономного импульсного инвертора 3.

VK
OK
MR
GP