Введение к работе
Актуальность trmh. Энергосбережение з электропривода приобретает в современных услсяиях особое значение. Электропривод -основной потребитель электроэнергии: болео 60S всей производимой а России электроэнергии преобразуется в мзханичаскуа работу посредством электропривода. При этом возраставшая потребность общества в энергии может удовлетворяться как за счот увеличения производства энергии, так п за счет ее рационального использования.
Как отмечалось на XI Всесоюзной конференции по проблемам автоматизированного электропривода, развитие систем приводов для станков и роботов в стране и за рубежом вдэт з направлении создания « массового использования электроприводов переменного тока с вентильными двигатвляын (ВД). Интенсивное внедрение ВД в приводи механизмов технологического оборудования обусловлено совокупно-стыз их положительных свойств, таких как отсутствие коллекторно-цэточного узла, хорошая управляемость, энергоемкость и быстродействие. Следствием этого является высокая надежность и больвеи срок службы, отсутствие необходимости в периодическом обслуживании, высокие удельные показатели, весьма значительнее ускоренно, возможность работы з резкие о I j- S 8 с сучествошмми перегрузками по моменту.
Несмотря на то, что перспективность систем приводов с ВД обоснована и существуют сериЯкно приводи с требуемыми дшіаиичвспжга характеристиками, число разработок, посвященных исследований и пошжошда энергетических характеристик аеитнлыадх эл'актроарпво-дов (ВЭП), недостаточно, а область их применения ограничена ens-циальнши классами ВД. Ото обусловлено необходимость» разработки технических средств измерения и обработка парам-этроз элехтрспот-рчбления, учитывающих специфику электремвхаютгзенего преобразования энергии в ВД и на оскоге системного .подхода разработку я введение в систему управления ВД устройств оптимизации ротгомз электрспотрабленяя, характерных для систем приводов с ВД. Недостаточный объем исследования з отой области определяет актуальность теш данной работы.
Цель и задача работы. Цель работы состоит з комплексной исследовании энергетических характеристик систем приводов с ВД и разработке! методов и технических средств оптимизации параметров т'октрспотреблекия ВЭП с учетом механических нагрузок.
Для достижения поставленной цели сформулирована следующие подокошя научной задачи:
-
Исследование и уточнение моделей онзрготических характеристик систем приводов с ДД н определение способов повыизшш онерготкческих характеристик ВЭП с учетом механических нагрузок.
-
Разработка универсальных методик определения' параметров качества электропогроблоння ВЭП с учотоу особенностей коммутации
вд.
-
Разработка экспериментальных стендов для комплексного исследования энергетических характеристик и кска&ениИ ь сисгсии ВЭП, обэспечивао;",их качественные процессу цусі;&-тормо%сііш:~оита~ новь на ссем диапазоне регулировании частоты, вращении и нагрузка.
-
Разработка аппаратных и програ^ных средств нзідзронш;, регистрации.и обработки энергетических характеристик ВЭП ни базо персональной ЭВМ.
-
Обосноьанке к разработка технических средств оптимизации элактропотребаеник ВЭП.
-
Экспериментальный исследования параметров злеі;тропоїрзб-йоияя н технических еродеїз оптимизации ВЭИ.
Обдая метор*:;а исследований. Для решения поставленной научно?! задача используется системный подход, при котором иссяодоьыние энергетических характеристик ВЗП проводите» с учетом- всех ияеые-нтов силового н информационного каналов электропривода, а также системы электропитания. В работе используется аппарат обобщенней тзории электрических машин» методу исследования непрерывных и дискретных астматических систем, передаточных функций, метод иодсянревания. Достоверность результатов исследования иодтвора-дена зкскери«энтальниыи исследованиями параметров элехтроастреб-даная и технических средств повышения энергетических характери-стик ВЭП.
Основные положения, зацнщаецые автором.
-
Повышение энергетических характеристик систем приводов с ДД целесообразно проводить на основе комплексного исследования, паранетров элзхтропотребления в силовой канале ВЭП при различном характере механической нагрузки.
-
Исследование режимов электропотребления системи привода с ВД может выполняться на основе предлононноЛ математической модели d виде нелинейной динамической системы с переменными параметрами.
" ь - .
-
Технические средства измерения и регистрации энерге.тичос-и*-параиетров системы привода с ВД, обеспечивающие необходимую точность и эффективность измерения, могут быть реализовали на основе разработакзшх методик определения характеристик качества злектропотрзблення в ЕЭП.
-
Предложенные и реализованные блоки и устройства управления угла опережения вкляченнп (УОЗ) обеспечивают реальное расширение диапазона регулирования и високую помехоустойчивость, близкий к оптимальному режим элзктропотребления системи привода с ВД.
Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие лагио научные результаты:
-
Определены энергетические характеристики ЗЭП, учитывающие зеновныз реглицц элоктропотроблення и нх зависимость от характера цеханической нагрузки на валу ВД.
-
На основе анализа электромеханического преобразования знергии в ВД получены математические иодели ЕЭП, соответствующие гістерезисному и гаиротно-импульенсыу регулированию тока в ВЭП и учитывающие влияние УОВ.
-
Разработаны универсальные методики измерения энергетических' іараметров ВЭП в силовой цепи переменного и постоянного тока, депускаэцив измерение и обработку информации средствами ПЭВМ.
-
Разработан новый способ определения зависимости уровня ис-сяяений в системе электропитания ВЭП и их спектрального состава эт характера механических нагрузок на волу и рзлиыа работы системы ЗЭП.
-
Получеки экспериментальные результаты исследований пара-іетроп качества электроротрсбления ВЭП.
-
Разработаны, практически реализованы и исследованы новые юмехоустойчцвце устройства регулирования УОВ, обеспечивающие -тверсивный рэякм работы ВЭП, качественные процессы пуска-тор-
і ожения.
Практическая ценность. Разработанные универсальные методики ізмерения позволяют целенаправленно решать задачу улучення па-аметроз электропотребления ВЭП при любом виде системи управления и. силовой цепи с учетом влияния ВЭП на систему элептроппта-;ия. Решение данной задачи обеспечивает высокое качество и ми-іимальние потери электроэнергии в силовом канале ВЭП.
Применение разработанных устройств регулирования УОВ повыша-
- 4 -от надекно"ть, помехоустойчивость и энергосбережение системі* управлення ВД.
Реализация рэзультятов. Разработанные автоматизированная система измерения, методики оцзнки параметров электропотребления системы привода с ВД, устройства регулирования УОВ внедрены на НПО "Магнетон" ( г.'ВладіширІ.на стенде для испытания электрспри-водов и исследования ішиїнип магнитных свойств п механических нагрузок ротороп на энергетические характеристики. ВД.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных итоговых научно-технических конференциях Владимирского политехнического института с І9Є8 - 1992 гг.;.
. на Всесоюзном научно-тэхничоехом совещании "Аьтоаатиэашш проектирования и производства г. электромашиностроении" в 1969г. (г. Суздаль);
на Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы теории чувствительности измерительных датчиков, електронних и электромеханических систем" в 1983г. (г. Москва);
на научно-технической конференции "Позышмше эффективности электроснабжения на промышленных продприитиях" о 1990г. (г. Москва);
на IX Всесоюзной научно-технической конференции "Электродвигатели переменного тока среднэй и малой мощности" в 1990г. (г. Суздаль);
на XI Всесоюзной научно-технической конференции по проблемам автоматизированного электропривода в 1991г. (г. Москва);
на X Всесоюзной научно-технической нонфор^чции "Интеллекту-лльпые электродвигатели и экономия электроэнергии" в 1991г. (г. Владимир);
на Международной научно-технической конференции "Состояние и перспективи развития г-локгротехнолегии" {У Бенапдосопски.; чтония) в 1991г. (г. Иваново);
на Международном .симпозиумв-конфорэнаии "Ъ.ект^од.п!: :-.тел;:: проиэводстоо, энергосбережение, П0рСіі9!:ї-ЦВ&" » 1993г. (г. ;!': І-анмир).
''.пссчргация одобрена на совместном 'тучіп-г».'сі<и'к.",.ч("и мура кафедр автоматики и управлении в технических "исі"'г; )оров точной механики и робототехники Влпя?''іиг :;:.;: ;<.-чго института в 1993г.
Публикации. Огнсьнаэ полохання диссертации опубликованы в 10 печатных работах, полуцэио I авторское свидетельство и I пояоеи-Рзтьпое решение по заявко на изобретение.
Объс» работ-;. Диссертационная работа состоит из евздошія, пяти глаа, 2.;зодо5 я приложений. Список использованной литзраі*ур« содержит 145 наименований. Об^ий объем 229 с, 61 рис.