Застосування автономних інверторів напруги, асинхронних електродвигунів. Силова схема тягового електропривода локомотива, форми живлячої напруги. Розрахунок фазних струмів двофазної системи "автономний інвертор напруги - асинхронний електродвигун".
Аннотация к работе
Метою даної курсової роботи є вивчення особливостей застосування автономних інверторів напруги (АІН) і асинхронних електродвигунів (АД) у перспективних системах тягового автоматизованого електропривода та опанування уточного метода розрахунку фазних токів тягового блоку АІН - АД, базованого на методі двох реакцій. Темою курсової роботи є: "Розрахунок за методом двох складових миттєвих значень струму m-фазної системи АІД-АД в силовій схемі електротранспортного засобу".Діюче значення першої гармоніки фазної напруги Ud, В1 250 Активний опір ротора, приведений до опору статора , Ом 0,22 Реактивний опір намагнічуючого контуру ХОН, Ом 43,7Застосуємо у тяговому електроприводі локомотива замість машин постійного струму асинхронні тягові електродвигуни с короткозамкненим ротором, які в наш час знаходять все ширше застосування, в тому числі і на транспорті. Для регулювання частоти обертів ротора (у широкому діапазоні швидкостей) таких двигунів необхідно їх живити багатофазною (m1?2) зміною напругою регульованої частоти. На сучасних автономних локомотивах з електричною передачею в якості джерела електроенергії використовується синхронний генератор (СГ), напруга СГ попередньо перетворюється у постійну напругу величина якої може стабілізовано змінятися за необхідним законом. Згідно з теоретичними та експериментальними дослідженнями, суттєве поліпшення режимів роботи асинхронного тягового електроприводу з перетворювачами частоти може бути одержано при використанні в тяговому електроприводі двофазних асинхронних короткозамкнених електродвигунів.Слід відмітити, що у інверторном електроприводі загальне розповсюдження отримав традиційний трьохфазний асинхронний електродвигун з короткозамкненим ротором, і зусилля розроблювачів були направлені, в основному, на відпрацювання схемотехніки і режимів перетворювачів частоти при їхній сумісній роботі з трьохфазною машиною, на вдосконалення конструкції трьохфазного електродвигуна з ціллю зниження впливу високих гармонік струму, викликаних не синусоїдальністю живлячих напруг, на рішення питань електромагнітної сумісності перетворювача та двигуна в усьому полі працюючих режимах, на удосконалення методів керування. Найбільш раціональна система живлення двофазного асинхронного двигуна доводиться будувати на основі двох однофазних мостових інверторів з ізольованими обмотками статора (рисунок 3.1) інвертор напруга локомотив електродвигунПід оптимальною розуміється така форма кривої фазної напруги, яка має високий зміст першої гармоніки у загальному дійсному значенні, забезпечує умови електромагнітній сумісності АІН-АД у всіх робочих режимах, не приводить к ускладненню схемотехніки АІН. Цим умовам задовольняє такі криві фазної напруги, які формують годограф вектора магнітного поля у повітряному зазорі АД у вигляді правильного вписаного многокутника з числом сторін N. Якщо за основу прийняти двоступеневу на половинному значенні періоду загальну криву фазної напруги, показану на рисунку 3.3, можна отримати магнітне поле двофазного АД більше приближене до кругового (N=8 та N=12). Струм фази двофазної системи АІД - АД можна подати у вигляді двох складових: струму першої гармоніки , що залежить від частоти обертання ротора АД, і суми струмів усіх вищих гармонік , що практично не залежить від : = (4.1) Струм першої гармоніки на періоді 2? знаходимо за формулою: (4.11)Із порівняльного аналізу виходить, що перехід від колекторних до асинхронних двигунів дає можливість значно зменшити витрати міді, електротехнічної сталі та ізоляційних матеріалів, що в свою чергу зменшує масу асинхронного двигуна в 1,5 - 1,65 рази. Простота конструкції, відсутність колекторно-щіткового апарату сприя високій експлуатаційній надійності асинхронного двигуна при порівняно низькій вартості виготовлення та технічного обслуговування. Це найбільш ярко проявляється у зоні високих швидкостей, коли збільшується вирогідність появи кругового вогню на колекторі тягового двигуна, тобто має місце важкий аварійний режим, який викликає важкі пошкодження двигуна. Максимально ж допустима швидкість рухомого сладу з асинхронними тяговими двигунами ограничена величиною максимального моменту двигуна, причому збільшення критичного моменту не приводить до аварійних режимів з пошкодженням двигуна або перетворювача.
План
Зміст
Вступ
1. Вихідні дані
2. Вибір та обгрунтування силової схеми тягового електропривода локомотива
3. Вибір та обгрунтування силової схеми автономного інвертора напруги та форми живлячої напруги
3.1 Вибір та обгрунтування схеми автономного інвертора напруги
3.2 Вибір форми напруги для живлення автономного інвертора напруги
Використання в сучасних умовах тягового привода з асинхронними тяговими електродвигунами є доцільним, оскільки колекторні двигуни вичерпали свої можливості та потребують значних експлуатаційних витрат при їх використанні.
Із порівняльного аналізу виходить, що перехід від колекторних до асинхронних двигунів дає можливість значно зменшити витрати міді, електротехнічної сталі та ізоляційних матеріалів, що в свою чергу зменшує масу асинхронного двигуна в 1,5 - 1,65 рази.
Важливим показником ефективності впровадження асинхронного тягового приводу являється зниження затрат на утримання електровозу в умовах експлуатації.
Простота конструкції, відсутність колекторно-щіткового апарату сприя високій експлуатаційній надійності асинхронного двигуна при порівняно низькій вартості виготовлення та технічного обслуговування. За своїми регулювальними можливостями асинхронні двигуни також кращі, ніж двигуни постійного струму з послідовним збудженням. Це найбільш ярко проявляється у зоні високих швидкостей, коли збільшується вирогідність появи кругового вогню на колекторі тягового двигуна, тобто має місце важкий аварійний режим, який викликає важкі пошкодження двигуна. Максимально ж допустима швидкість рухомого сладу з асинхронними тяговими двигунами ограничена величиною максимального моменту двигуна, причому збільшення критичного моменту не приводить до аварійних режимів з пошкодженням двигуна або перетворювача.
Порівняльний аналіз колекторних та асинхронних тягових двигунів для діапазона потужностей от 100 до 1500 КВТ по ряду показників дозволяє виявити наступне: · тангенціальна сила, віднесена до одиниці площі поверхності ротора, для АТД в 1,5 - 2 рази більше, ніж для колекторних тягових двигунів, і досягає 5 Н/см2;
· потужність, віднесена до одиниці площі поверхні ротора, для АТД в 2 рази більше і досягає 0,25 - 0,3 КВТ/см2;
· лінійна швидкість ротора АТД може досягати 80 - 90 м/с, що перевищує допустимі значення лінійної швидкості для колекторних машин;
· при збереженні частоти обертання ротора АТД на рівні частоти обертання якоря колекторного двигуна можливе збільшення момента АТД приблизно на 50 %;
· по відносній потужності АТД в 2 - 2,5 рази перевищує колекторні тягові двигуни, а його КПД на 1,5 - 2 % вище КПД колекторних.
АТД можуть бути виконані з потужністю в 1,5 - 2 рази вище, ніж колекторні двигуни, при одночасному зниженні маси на 30 - 50 %.
Підвищення надійності асинхронних тягових двигунів із-за усунення колекторно-щіточного вузла повністю визначається самою конструкцією асинхронной машини. Як відомо, асинхронний двигун з короткозамкненим ротором має тільки одну обмотку статора, виконану з ізоляцією. Тому АТД не потребує періодичних оглядів кваліфікованими слюсарями-мотористами. Його обслуговування зводиться тільки до заприсовки змазки в підшипниках. Це дозволяє розвязати важливу соціологічну задачу, яка заключається в ліквідації важких умов праці слюсарів-мотористів.
Перелік використаної літератури
1. Бурков А.Т. Электронная техника и преобразователи: Учебн. для ВУЗОВ ж. - д. трансп. - М.: Транспорт, 1999. - 464 с.
3. Электроподвижной состав с асинхронными тяговыми двигателями. /Н.А. Ротанов, А.С. Курбасов, Ю.Г. Быков, В.В. Литовченко. - М.: Транспорт, 1991. - 336 с.
4. Розрахунок фазних струмів двофазної системи "Автономний інвертор напруги - Асинхронний двигун" // Гусевський Ю.І., Пасько О.В., Шаповал В. П, Збірник наукових праць, УКРДАЗТ, №44, 2000. - 59
5. Розробка, макетування та дослідження раціональних структур асинхронного тягового електроприводу для електрорухомого складу // Гусевський Ю.И., Шпіка Н.И. та інш., Звіт про науково-дослідну роботу, ХАРДАЗТ, кафедра СЕТ, 1997. - 35