CC BY
173
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №11-3/2016 ISSN 2410-700Х_
УДК 62-368
Михеев Евгений Александрович
Магистр, группа 16ЭЭ(м)ЭКИ, ЭЭФ, ОГУ
Г. Оренбург, РФ E.mail: [email protected]
ЧАСТОТНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
Аннотация
В данной статье рассматриваются проблемы использования частотно-регулируемого электропривода. Приведена структурная схема. Показан принцип работы скалярного и векторного управления частотного регулирования. Статья содержит 4 страницы машинописного текста, в том числе 1 рисунок, 3 формулы, 3 использованных источника.
Ключевые слова
Электропривод, векторное, скалярное, регулирование, скорость, частота.
В настоящее время наблюдаются существенные изменения в теории электрического привода. Его использование становится актуальным начиная с мелких бытовых электроприборов, заканчивая гигантскими карьерными экскаваторами. Поэтому возникает необходимость использования современного электропривода, отвечающего всем требованиям, предъявляемым той или иной электроустановкой. В то же время в связи со сложившейся конкуренцией на современном рынке электропривод должен использоваться с минимальными потерями электроэнергии. На данный момент разработан и активно применяется частотно регулируемый электропривод.
Электрический привод - это электромеханическая система, состоящая из преобразовательного устройства, электрического двигателя, передаточного устройства, которые связаны с управляющим устройством.
На рисунке 1 отображённая структурная схема электрического привода, на которой в качестве преобразовательного устройства, используется преобразователь частоты, называется частотно регулируемый электропривод. С выхода преобразователя частоты двигатель получает питающее напряжение с переменной амплитудой и частотой.
При частотно регулируемом электроприводе используются двигатели переменного тока. К ним относятся синхронные и асинхронные двигатели. Двигатель преобразует электрическую энергию в механическую которая в свою очередь через передаточное устройство приводит во вращение рабочий орган механизма.
Рисунок 1
Регулирования скорости двигателей, обеспечивается благодаря возможности изменять частоту и напряжение питающей сети, по различным законам регулирования. Угловая частота вращения магнитного
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №11-3/2016 ISSN 2410-700Х_
поля статора двигателя определяется по формуле:
60 • f
т =-J-, (1)
Р
где f - частота питающей сети, Гц;
р - число пар полюсов двигателя [1, с 117].
Скорость двигателей измеряется в оборотах в минуту, переход от угловой скорости осуществляется по формуле:
30 -т
n =--(2)
ж
где 30 - коэффициент пересчета размерностей;
ж - математическая постоянная [1, с 117].
Как видно из формулы 1, 2 увеличение и уменьшение частоты питающей сети позволяет увеличивать или уменьшать скорость.
При частотном регулировании на базе асинхронного двигателя, применяются скалярное и векторное частотное управление.
Под скалярным методом управления понимается согласованное изменение напряжения питания при изменении частоты сети. При Вольт-Частотном способе управления U=F(f) момент развиваемый двигателем прямо пропорционален квадрату напряжения и обратно пропорционален частоте питающей сети. В случае если во время работы требуется поддерживать постоянный момент и мощность, отношение U/f=соnst поддерживается постоянным. В случае вентиляторной нагрузки, постоянство зависимости напряжения и частоты определяется как U/f2=const.
Синхронная частота асинхронного двигателя не будет равна частоте вращения ротора, скольжение, определяемое по формуле 3, зависит от нагрузки:
n - n
* =-1, (3)
n1
где n1 - скорость вращения ротора асинхронного двигателя, об/мин [1, с 117].
Использование датчика обратной связи в данной системе является обязательным, так как без контроля скорости при наличие нагрузки не может осуществляться компенсация скольжения. [2].
Скалярное управление применяется в частотно регулируемых электроприводах с диапазоном регулирования частоты вращения двигателя 1:40.
Использование векторного управления дает возможность увеличить диапазон регулирования, наиболее быстро и точно осуществлять управление электроприводом. «Векторное управление» - получило свое название из-за способа изменения вращающего момента. Для изменения момента требуется изменять фазу и амплитуду тока статора двигателя, то есть его вектор. Для изменения вектора тока и положения магнитного потока статора требуется иметь знания о положение ротора двигателя. Это положение определяется с помощью датчика обратной связи по скорости устанавливаемого на вал двигателя, либо с помощью направления тока и напряжения статора.
Векторное управление имеет значительное преимущество перед скалярным, а именно диапазон регулирования до 1:1000, регулирование скорости и моменту с погрешностью соответственно до 0,01% и 1 %.
Уже сегодня в нашей стране существует опыт внедрения и эксплуатации систем с частотным регулированием. Проработаны идеологические, организационные и схемотехнические аспекты их применения. Разработаны и апробированы различные методики по определению экономического эффекта от внедрения частотно регулируемых приводов, по расчету требуемой мощности преобразователя. Кроме того, на рынке России представлено огромное количество преобразователей частоты в самом широком диапазоне мощностей, организовано их обслуживание и техническое обучение. Как показывает статистика, с каждым годом количество внедряемых систем растет, и не только в центральных городах России [3].
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №11-3/2016 ISSN 2410-700Х
Список используемой литературы
1. Копылов И.П. Электрические машины: Учебник для вузов.-М.:Энергоатомиздат, 1986.-360 с.:ил. [формула 3.117]
2. Электронный ресурс «Scalar (V/f) Control of 3-Phase Induction Motors». - с 25. Режим доступа: http: //www .ti .com/lit/an/sprabq8/sprabq8.pdf
3. Официальный сайт журнала «Современные технологии автоматизации»- Режим доступа http://www.cta.ru/
© Михеев Е.А., 2016
УДК 629.735.33.016 + 621.45.015
Мозжорина Т.Ю., к.т.н.,
Россия, Москва, МГТУ им. Баумана. e-mail: [email protected].
Губарева Е.А., к.ф-м.н.
Россия, Москва, МГТУ им. Баумана.
e-mail: [email protected]
АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ АТМОСФЕРНЫХ УСЛОВИЙ НА ТОПЛИВНУЮ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПАССАЖИРСКОГО ДАЛЬНЕМАГИСТРАЛЬНОГО САМОЛЕТА
Аннотация
В данной работе исследуется влияние атмосферных условий, характерных для различных климатических зон, на результаты оптимизации программы полета (I III) дальнемагистрального пассажирского самолета.
Моделирование полета и характеристик силовой установки основано на современных традиционных подходах, используемых в задачах подобного рода. Оптимизация программы полета проводится по критерию минимума количества топлива, затраченного на полет при заданной дальности. Расчеты проведены для 6 стандартов изменения температуры воздуха по высоте (в зависимости от климатической зоны), как в случае оптимизации II для выбранной климатической зоны, так и при полете по II, полученной для условий Международной стандартной атмосферы (МСА). Проведен сравнительный анализ топливной эффективности дальнемагистрального самолета при различных атмосферных условиях.
Ключевые слова
Моделирование полета, моделирование ГТД, оптимизация программы полета пассажирских самолетов.
T.Yu. Mozzhorina, E.A.Gubareva
Bauman Moscow State Technical University, Moscow, 105005, Russia e-mail: [email protected], [email protected]
HOW CLIMATIC CONDITIONS INFLUENCE ONTO FUEL EFFICIENCY OF A LONG
DISTANCE PASSENGER AIRCRAFT
How atmospheric conditions typical to different climatic zones influence onto flight program optimization of a long distance passenger aircraft is examined.
The modern traditional approaches are used for simulating a flight and power plant performances. The flight program is optimized according to a criterion minimizing fuel consumption during flight under given flight range. The calculations are performed for six standards on measuring the air temperature over altitude (depending on climatic zone) both for the flight program for the chosen climatic zone and for the flight program obtained for the
