5. Визначення параметрів розімкненої структурної схеми електропривода

Структурна схема вентильного двигуна для способу керування при подана на рисунку 5.

Рисунок 5.

Структурній схемі відповідають такі рівняння

де - середні значення ЕРС випрямляча та інвертора;

- стала двигуна;

- коефіцієнт передачі перетворювача;

- електромагнітна стала часу перетворювача;

- напруга керування перетворювача.

Еквівалентний опір кола перетворювача знаходять із схеми заміщення зображеної на рисунку 6.

Рисунок 6.

Еквівалентний опір кола перетворювача

Опір обмоток двигуна визначається за формулою

Опір тиристора у відкритому стані

де - - падіння напруги на тиристорі.

Еквівалентний опір, що враховує зменшення випрямленої напруги в період комутації вентилів :

де m=3 - число фаз перетворювача;

- індуктивний опір вторинної обмотки трансформатора;

- номінальні напруги і струм вторинної обмотки трансформатора (мережі);

- напруга короткого замикання трансформатора.

Еквівалентна індуктивність у колі перетворювача

Еквівалентна електромагнітна стала часу у колі перетворювача

Стала двигуна

Електромагнітна стала часу перетворювача приймається такою, що дорівнює половині періоду мережі живлення

Коефіцієнт передачі перетворювача визначається з залежності , що наводиться в каталогах, або будується (див. рисунку 7).

Коефіцієнт передачі перетворювача

Рисунок 7

6. ВИЗНАЧЕННЯ ВТРАТ ЕНЕРГІЇ У ВЕНТИЛЬНОМУ ДВИГУНІ ЗА ЦИКЛ РОБОТИ, ПРИ ПУСКУ І ГАЛЬМУВАННІ

Оскільки магнітний потік двигуна не змінюється, за відомими кратностями моменту можна знайти кратності струму в колі якоря на ділянках циклу

Номінальні змінні втрати потужності в перетворювачі і двигуні

Втрати енергії у вентильному двигуні за цикл роботи

Аналогічно визначаються втрати енергії при пуску і гальмуванні

7. РОЗРАХУНОК ККД ПРИВОДА ПРИ ЙОГО РОБОТІ У ЗАДАНОМУ ЦИКЛІ

Визначимо повні втрати потужності в номінальному режимі

_{Постійні втрати потужності:}

Приймаючи, що задані кратності струму і моменту визначаються кратністю потужності навантаження на валі, визначаємо ККД циклу двигуна

8. ШЛЯХИ ПІДВИЩЕННЯ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНОСТІ В ВЕНТИЛЬНИХ ДВИГУНАХ

ПЕРШИЙ ШЛЯХ стосується найпростішого некерованого масового електропривода і полягає в удосконаленні процедури вибору двигуна для конкретної технологічної устави з метою дотримання номінального теплового режиму двигуна при експлуатації.

Постановка задачі — двигун заниженої потужності швидко виходить з ладу, а двигун завищеної потужності перетворює енергію неефективно, тобто з високими питомими втратами в самому двигуні (низький ККД) і в мережі живлення (низький cos φ). Розв'язання задачі не завжди елементарне, часті помилки, а оскільки найпростіших електроприводів мільйони, то можливі великі збитки. У випадках, коли навантаження незмінне, помилки викликані лише низькою кваліфікацією проектувальників (двигун вибирали за діаметром вала). Коли навантаження змінюється, вибір виявляється значно складнішим, що додатково ускладнюється недостатністю вихідної інформації, паспортних і каталожних даних.

В окремих підгалузях промисловості аварійність електродвигунів коливається від 20 до 60 — 70 % на рік, причому зазначені показники відрізняються навіть у випадку однотипних підприємств чи виробництв. Характерно, що при загальному спаді виробництва кількість аварійних відмовлень машин не зменшується, а зростає.

З урахуванням недовантаження електричних машин у нормальному технологічному режимі на 20 — 25 % і зниженні продуктивності в 2,5 — 3 рази, витрати на ремонт двигунів (при наробки на відмову 4 000 годин) впритул наближаються до вартості електроенергії, що спожив би двигун за час експлуатації між двома ремонтами за умови, що ціна 1 кВт год знаходиться на рівні 0,13—0,15 грн. З урахуванням транспортних та інших витрат, пов'язаних з аварійним виходом двигунів з ладу, питомі витрати на ремонт наближаються до відповідного показника для нових заводських машин.

ДРУГИЙ ШЛЯХ підвищення економічності масового нерегульованого електропривода — перехід на енергозбережні двигуни і двигуни поліпшеної конструкції, спеціально призначені для роботи з регульованим електроприводом.

В енергозберігаючих двигунах за рахунок збільшення маси активних матеріалів (заліза і міді) підвищені номінальні значення ККД і cos . Енергозберігаючі двигуни використовуються, наприклад, у США, і дають ефект при постійному навантаженні. Доцільність застосування енергозберігаючих двигунів повинна оцінюватися з урахуванням додаткових витрат, оскільки невелике (до 5 %) підвищення номінальних ККД і cos φ досягається за рахунок збільшення маси заліза на 30—35 %, міді на 20—25 %, алюмінію на 10—15 % і в цілому двигуна на 25—30 % відносно звичайних двигунів.

Очікується зміна методик проектування двигунів, що відповідають їх застосуванню в складі саме регульованого електропривода. Насамперед це стосується асинхронного двигуна, для якого відмова від традиційних вимог фіксованої амплітуди і частоти мережі живлення, прямого вмикання в мережу живлення, забезпечення заданої перевантажувальної здатності призводить до істотної зміни конструкції і різкого поліпшення характеристик.