Экспериментальные исследования стенда асинхронных электроприводов при малых нагрузках на скорости вращения близкой к номинальной
|
Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 5
1 ОБЗОР ЗАДАЧИ 7
1.1 Обзор установки электроцентробежного насоса на нефтедобыче 8
1.2 Проблема энергоэффективности нефтедобывающей установки 10
1.3 Технические данные и требования, предъявляемые к электроприводу
и системе управления 14
1.4 Методы управления электродвигателя 15
1.4 Методы управления электродвигателя 18
1.6 Методы управления электродвигателя 19
1.6.1 Скалярные методы управления 21
1.6.2 Векторные методы управления 22
1.6.3 Обзор наличия трансформатора на выходе ПЧ 26
2 ОПИСАНИЕ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ УСТАНОВКИ 29
2.1 Разработка функциональной схемы стенда 32
2.2 Выбор элементов системы 33
2.2.1 Выбор исследуемой и нагрузочной машин 33
2.2.2 Выбор преобразователей частоты 35
2.2.3 Выбор энкодера 42
2.3 Разработка принципиальной схемы стенда 46
3 СНЯТИЕ ХАРАКТЕРИСТИК, АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ 47
3.1 Исследования при скалярном управлении без трансформатора 49
3.2 Исследования при скалярном управлении с трансформатором 52
3.3 О качестве скалярного регулирования при наличии и отсутствии
трансформатора 54
3.4 Исследования при векторном управлении по напряжению 55
3.5 Исследования при векторном управлении по току 58
3.6 Исследования при векторном управлении с трансформатором 60
3.7 О качестве векторного регулирования при наличии и отсутствии
трансформатора 62
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 63
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 65
ВВЕДЕНИЕ 5
1 ОБЗОР ЗАДАЧИ 7
1.1 Обзор установки электроцентробежного насоса на нефтедобыче 8
1.2 Проблема энергоэффективности нефтедобывающей установки 10
1.3 Технические данные и требования, предъявляемые к электроприводу
и системе управления 14
1.4 Методы управления электродвигателя 15
1.4 Методы управления электродвигателя 18
1.6 Методы управления электродвигателя 19
1.6.1 Скалярные методы управления 21
1.6.2 Векторные методы управления 22
1.6.3 Обзор наличия трансформатора на выходе ПЧ 26
2 ОПИСАНИЕ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ УСТАНОВКИ 29
2.1 Разработка функциональной схемы стенда 32
2.2 Выбор элементов системы 33
2.2.1 Выбор исследуемой и нагрузочной машин 33
2.2.2 Выбор преобразователей частоты 35
2.2.3 Выбор энкодера 42
2.3 Разработка принципиальной схемы стенда 46
3 СНЯТИЕ ХАРАКТЕРИСТИК, АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ 47
3.1 Исследования при скалярном управлении без трансформатора 49
3.2 Исследования при скалярном управлении с трансформатором 52
3.3 О качестве скалярного регулирования при наличии и отсутствии
трансформатора 54
3.4 Исследования при векторном управлении по напряжению 55
3.5 Исследования при векторном управлении по току 58
3.6 Исследования при векторном управлении с трансформатором 60
3.7 О качестве векторного регулирования при наличии и отсутствии
трансформатора 62
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 63
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 65
Современные технологии электроприводов играют ключевую роль в промышленности и бытовой сфере, обеспечивая эффективную и точную передачу механической энергии. Асинхронные электроприводы широко применяются благодаря своей надежности, простоте в эксплуатации и хорошей адаптивности к различным условиям работы.
Целью настоящего исследования является проведение экспериментального анализа стенда асинхронных электроприводов при малых нагрузках на скоростях вращения, близких к их номинальным значениям, при наличии и отсутствии трансформатора на выходе частотного преобразователя, а также изучение особенностей работы электроприводов в этом диапазоне и оценка их производительности и эффективности.
Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:
1. Изучить теоретический материал, связанный с асинхронными электроприводами, их принципами работы и характеристиками при различных нагрузках и скоростях вращения.
2. Разработать методику проведения эксперимента, включающую выбор оборудования, параметров эксперимента и методов сбора данных.
3. Провести экспериментальные исследования на специально подготовленном стенде асинхронных электроприводов при малых нагрузках на скоростях вращения, близких к номинальным значениям.
4. Анализировать и интерпретировать полученные данные, сравнивая их с предыдущими исследованиями и выводить соответствующие результаты.
5. Сформулировать выводы и рекомендации для дальнейших исследований в данной области.
Данное исследование является важным шагом в понимании особенностей работы асинхронных электроприводов при малых нагрузках на скоростях вращения, близких к номинальным значениям. Результаты и выводы данного проекта будут полезными для проектирования и оптимизации электроприводов в различных промышленных и бытовых приложениях.
Кроме того, рассмотрение работы асинхронных электроприводов при малых нагрузках и скоростях вращения близких к номинальным является актуальной задачей с точки зрения энергоэффективности и экономии ресурсов. Оптимизация работы электроприводов при небольших нагрузках может привести к существенному снижению энергопотребления и повышению эффективности работы систем.
В настоящее время существует недостаток исследований, уделяющих должное внимание асинхронным электроприводам при малых нагрузках. Большинство исследований фокусируются на работе электроприводов при номинальных условиях или высоких нагрузках, тогда как их поведение при небольших нагрузках и номинальных скоростях остается малоизученным.
Таким образом, целью данного исследования является устранение пробелов в текущих знаниях и экспериментальное исследование работы асинхронных электроприводов при малых нагрузках на скоростях вращения, близких к номинальным значениям. Благодаря этому, мы получим более глубокое понимание их характеристик, эффективности и производительности в данном режиме работы. В настоящее время, оптимизация работы промышленных объектов стала важной задачей в свете стремления к улучшению экологической обстановки во всем мире. Одной из основных проблем является необусловленное потребление энергии на промышленных объектах, что приводит к негативным выбросам в окружающую среду. Кроме того, снижение экономических издержек производства и улучшение общей экономики государств также становятся важными факторами.
В следующем разделе будет представлен теоретический обзор, включающий основные принципы работы асинхронных электроприводов и физические процессы, происходящие при малых нагрузках и скоростях вращения, близких к
номинальным.
Целью настоящего исследования является проведение экспериментального анализа стенда асинхронных электроприводов при малых нагрузках на скоростях вращения, близких к их номинальным значениям, при наличии и отсутствии трансформатора на выходе частотного преобразователя, а также изучение особенностей работы электроприводов в этом диапазоне и оценка их производительности и эффективности.
Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:
1. Изучить теоретический материал, связанный с асинхронными электроприводами, их принципами работы и характеристиками при различных нагрузках и скоростях вращения.
2. Разработать методику проведения эксперимента, включающую выбор оборудования, параметров эксперимента и методов сбора данных.
3. Провести экспериментальные исследования на специально подготовленном стенде асинхронных электроприводов при малых нагрузках на скоростях вращения, близких к номинальным значениям.
4. Анализировать и интерпретировать полученные данные, сравнивая их с предыдущими исследованиями и выводить соответствующие результаты.
5. Сформулировать выводы и рекомендации для дальнейших исследований в данной области.
Данное исследование является важным шагом в понимании особенностей работы асинхронных электроприводов при малых нагрузках на скоростях вращения, близких к номинальным значениям. Результаты и выводы данного проекта будут полезными для проектирования и оптимизации электроприводов в различных промышленных и бытовых приложениях.
Кроме того, рассмотрение работы асинхронных электроприводов при малых нагрузках и скоростях вращения близких к номинальным является актуальной задачей с точки зрения энергоэффективности и экономии ресурсов. Оптимизация работы электроприводов при небольших нагрузках может привести к существенному снижению энергопотребления и повышению эффективности работы систем.
В настоящее время существует недостаток исследований, уделяющих должное внимание асинхронным электроприводам при малых нагрузках. Большинство исследований фокусируются на работе электроприводов при номинальных условиях или высоких нагрузках, тогда как их поведение при небольших нагрузках и номинальных скоростях остается малоизученным.
Таким образом, целью данного исследования является устранение пробелов в текущих знаниях и экспериментальное исследование работы асинхронных электроприводов при малых нагрузках на скоростях вращения, близких к номинальным значениям. Благодаря этому, мы получим более глубокое понимание их характеристик, эффективности и производительности в данном режиме работы. В настоящее время, оптимизация работы промышленных объектов стала важной задачей в свете стремления к улучшению экологической обстановки во всем мире. Одной из основных проблем является необусловленное потребление энергии на промышленных объектах, что приводит к негативным выбросам в окружающую среду. Кроме того, снижение экономических издержек производства и улучшение общей экономики государств также становятся важными факторами.
В следующем разделе будет представлен теоретический обзор, включающий основные принципы работы асинхронных электроприводов и физические процессы, происходящие при малых нагрузках и скоростях вращения, близких к
номинальным.
В данной работе была выполнена доработка исследовательского стенда, а также проведены эксперименты по структурной оптимизации асинхронного электропривода в нефтедобывающей сфере, где использовался повышающий трансформатор на выходе преобразователя частоты (ПЧ). Отмечается, что данное решение приводит к низкой энергоэффективности электроцентробежного насоса.
В ходе обзора литературы были рассмотрены причины снижения энергоэффективности нефтедобывающих установок и предложены способы их решения. Также были приведены примеры структурной оптимизации асинхронных электроприводов.
Были получены данные о том, что скалярное управление выглядит выигрышнее всего, так как токи ротора, в сравнении со скалярным режимом (12,т = 0,85), вырастают, как у векторного режима по напряжению (/2.т = 0,95), так и у векторного по току (12.т = 1.127).
Показатели скольжения при прочих равных также гораздо хуже у векторного по току (S= 0.152), напряжению (S= 0,131), чем у скалярного (S= 0,095).
При увеличении нагрузки до 15гц, тенденция сохраняется, и наихудшие показатели показывает векторное управление по току (12.т = 1,8; S= 0.253), по напряжению (12.т = 1,48; S= 0.201), в то время как скалярное работает практически в номинале тока статора нагрузочной машины:
(И, A =1,2; l2.m = 1,2; S= 0.147).
Особое внимание уделено схеме управления установкой электроцентробежного насоса (УЭЦН) и использованию повышающего трансформатора между ПЧ и насосом. Были рассмотрены наиболее распространенные методы управления частотно-регулируемым электроприводом. Отмечается проблема несовместимости векторного управления с трансформатором, что стало причиной проведения экспериментальных исследований.
Была разработана электрическая функциональная схема стенда, использованного для выбора элементов системы. В работе использовались асинхронный двигатель типа АИР63В4, преобразователи частоты ATV71HU30M3, а также датчики тока ACS712 и энкодер TRD-S500V для измерений и управления.
На стенде были проведены исследования статических характеристик асинхронного электропривода в зависимости от напряжения, частоты, способа управления и наличия трансформатора.
Однако для более точных результатов требуется усовершенствование программной части и дальнейшее тестирование на реальной установке электроцентробежного насоса.
В ходе обзора литературы были рассмотрены причины снижения энергоэффективности нефтедобывающих установок и предложены способы их решения. Также были приведены примеры структурной оптимизации асинхронных электроприводов.
Были получены данные о том, что скалярное управление выглядит выигрышнее всего, так как токи ротора, в сравнении со скалярным режимом (12,т = 0,85), вырастают, как у векторного режима по напряжению (/2.т = 0,95), так и у векторного по току (12.т = 1.127).
Показатели скольжения при прочих равных также гораздо хуже у векторного по току (S= 0.152), напряжению (S= 0,131), чем у скалярного (S= 0,095).
При увеличении нагрузки до 15гц, тенденция сохраняется, и наихудшие показатели показывает векторное управление по току (12.т = 1,8; S= 0.253), по напряжению (12.т = 1,48; S= 0.201), в то время как скалярное работает практически в номинале тока статора нагрузочной машины:
(И, A =1,2; l2.m = 1,2; S= 0.147).
Особое внимание уделено схеме управления установкой электроцентробежного насоса (УЭЦН) и использованию повышающего трансформатора между ПЧ и насосом. Были рассмотрены наиболее распространенные методы управления частотно-регулируемым электроприводом. Отмечается проблема несовместимости векторного управления с трансформатором, что стало причиной проведения экспериментальных исследований.
Была разработана электрическая функциональная схема стенда, использованного для выбора элементов системы. В работе использовались асинхронный двигатель типа АИР63В4, преобразователи частоты ATV71HU30M3, а также датчики тока ACS712 и энкодер TRD-S500V для измерений и управления.
На стенде были проведены исследования статических характеристик асинхронного электропривода в зависимости от напряжения, частоты, способа управления и наличия трансформатора.
Однако для более точных результатов требуется усовершенствование программной части и дальнейшее тестирование на реальной установке электроцентробежного насоса.
Подобные работы
- Экспериментальные исследования стенда асинхронных электроприводов, подтверждающие оптимизацию энергопотребления на скоростях вращения, близких к номинальным
Дипломные работы, ВКР, электротехника. Язык работы: Русский. Цена: 4530 р. Год сдачи: 2023 - РАЗРАБОТКА ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОГО СИНХРОННОГО РЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ
Диссертации (РГБ), электротехника. Язык работы: Русский. Цена: 4265 р. Год сдачи: 2016 - Исследование методов синхронизации скоростей вращения частотно-
регулируемых электроприводов
Дипломные работы, ВКР, Электроснабжение и элктротехника. Язык работы: Русский. Цена: 4700 р. Год сдачи: 2018





