📄Работа №20387
Тема: Динамические процессы многофазного асинхронного двигателя в пуско-тормозных режимах
Характеристики работы
Тип работы
Бакалаврская работа
Предмет
Технология машиностроения
Объем:
62 листов
Год:
2017
Просмотров:
957
4900
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Введение
1 Актуальность и устройство асинхронных электродвигателей с фазным ро¬тором 11
1.1 Устройство асинхронных электродвигателей с фазным ротором 11
1.2 Принцип работы. Вращающееся магнитное поле 13
1.3 Преобразование энергии 19
1.4 Подключение асинхронного двигателя. Звезда и треугольник 20
1.5 Управление асинхронным двигателем, прямое подключение к сети
питания 23
1.6 Частотное управление асинхронным электродвигателем 24
2 Математическое описание электропривода переменного тока 27
2.1 Математическое описание трехфазного асинхронного двигателя .... 27
2.2 Введение обобщённого пространственного комплекса 29
2.3 Описание асинхронной машины с короткозамкнутым ротором 33
3 Моделирование электромеханических систем в пакете SIMULINK системы
MATLAB 38
3.1 Краткие сведения о пакете динамического моделирования Simulink
системы MATLAB 38
3.2 Полезные советы при моделировании в Simulink системы
MATLAB 46
4 Моделирование асинхронного короткозамкнутого трехфазного двигателя в
собственной системе координат 49
Заключение 56
Список использованных источников 57
1 Актуальность и устройство асинхронных электродвигателей с фазным ро¬тором 11
1.1 Устройство асинхронных электродвигателей с фазным ротором 11
1.2 Принцип работы. Вращающееся магнитное поле 13
1.3 Преобразование энергии 19
1.4 Подключение асинхронного двигателя. Звезда и треугольник 20
1.5 Управление асинхронным двигателем, прямое подключение к сети
питания 23
1.6 Частотное управление асинхронным электродвигателем 24
2 Математическое описание электропривода переменного тока 27
2.1 Математическое описание трехфазного асинхронного двигателя .... 27
2.2 Введение обобщённого пространственного комплекса 29
2.3 Описание асинхронной машины с короткозамкнутым ротором 33
3 Моделирование электромеханических систем в пакете SIMULINK системы
MATLAB 38
3.1 Краткие сведения о пакете динамического моделирования Simulink
системы MATLAB 38
3.2 Полезные советы при моделировании в Simulink системы
MATLAB 46
4 Моделирование асинхронного короткозамкнутого трехфазного двигателя в
собственной системе координат 49
Заключение 56
Список использованных источников 57
📖 Введение
Асинхронная машина это электрическая машина переменного тока, частота вращения ротора которой не равна частоте вращения магнитного поля,
создаваемого током обмотки статора.
В некоторых странах к асинхронным машинам причисляют также коллекторные машины. Второе название асинхронных машин, индукционные
машины, это объясняется тем, что ток в обмотке ротора индуцируется вращающимся полем статора. Асинхронные машины сегодня составляют большую часть электрических машин, применяясь главным образом в качестве
электродвигателей и являются основными преобразователями электрической
энергии в механическую, в подавляющем большинстве это асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.
Достоинства асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором:
1. Простота изготовления.
2. Относительная дешевизна.
3. Высокая надѐжность в эксплуатации.
4. Невысокие эксплуатационные затраты.
5. Возможность включения в сеть без каких-либо преобразователей
(для нагрузок, не нуждающихся в регулировке скорости).
Все вышеперечисленные достоинства являются следствием отсутствия
механических коммутаторов в цепи ротора и привели к тому, что большинство электродвигателей, используемых в промышленности - это асинхронные
машины, в исполнении асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.
Недостатки асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором:
1. Небольшой пусковой момент.
2. Значительный пусковой ток.
3. Низкий коэффициент мощности.
4. Сложность регулирования скорости с необходимой точностью.
5. Максимальная скорость двигателя ограничена частотой сети (для
асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, питаемых
непосредственно от трѐхфазной сети 50 Гц - это 3000 об/мин).
6. Сильная зависимость (квадратичная) электромагнитного момента
от напряжения питающей сети (при изменении напряжения в 2
раза вращающий момент изменяется в 4 раза; у ДПТ вращающий
момент зависит от напряжения питания якоря в первой степени,
что более благоприятно).
Самый совершенный подход к устранению вышеуказанных недостатков - это питание двигателя через частотный преобразователь, в котором
управление производится по сложным алгоритмам.
Большой вклад в создание асинхронных двигателей внесли Галилео
Феррарис и Никола Тесла. В 1888 году Галилео опубликовал свои исследования в статье для Королевской академии наук в Турине (в том же году Никола Тесла получил патент США), в которой изложил теоретические основы асинхронного двигателя. Заслуга Феррариса в том, что, сделав ошибочный вывод
о небольшом КПД асинхронного двигателя и о нецелесообразности применения систем переменного тока, он привлек внимание многих инженеров к
проблеме совершенствования асинхронных машин. Статья Феррариса, опубликованная в журнале «Атти ди Турино», была перепечатана английским
журналом и в июле 1888 года попала на глаза выпускнику Дармштадтского
высшего технического училища, выходцу из Российской Империи Михаилу
Осиповичу Доливо-Добровольскому. Уже в 1889 году ДоливоДобровольский получил патент на трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором типа «беличье колесо» (германский патент №
51083 от 8 марта 1889 года под названием «Anker für Wechselstrommotoren»),
а в 1890-м - патенты в Англии № 20425 и Германии № 75361 на фазный ротор с кольцами и пусковыми устройствами. Это изобретение открыло эру
массового промышленного применения электрических машин. В настоящее
время асинхронный двигатель является самым распространенным электродвигателем.[1]
Асинхронная машина имеет статор и ротор, разделѐнные воздушным
зазором. Активными частями являются обмотки и магнитопровод (сердечник); все остальные части - конструктивные, обеспечивающие необходимую
прочность, жѐсткость, охлаждение, возможность вращения и т. п.
Обмотка статора представляет собой трѐхфазную (многофазную) обмотку, проводники которой равномерно распределены по окружности статора и пофазно уложены в пазах с угловым расстоянием 120. Фазы обмотки
статора соединяют по стандартным схемам «треугольник» или «звезда» и
подключают к сети трѐхфазного тока. Магнитопровод статора перемагничивается в процессе изменения тока в обмотке статора, поэтому его набирают
из пластин электротехнической стали для обеспечения минимальных магнитных потерь. Основным методом сборки магнитопровода в пакет является
шихтовка.
По конструкции ротора асинхронные машины подразделяют на два основных типа: с короткозамкнутым ротором и с фазным ротором. Оба типа
имеют одинаковую конструкцию статора и отличаются лишь исполнением
обмотки ротора. Магнитопровод ротора выполняется аналогично магнитопроводу статора - из пластин электротехнической стали.
создаваемого током обмотки статора.
В некоторых странах к асинхронным машинам причисляют также коллекторные машины. Второе название асинхронных машин, индукционные
машины, это объясняется тем, что ток в обмотке ротора индуцируется вращающимся полем статора. Асинхронные машины сегодня составляют большую часть электрических машин, применяясь главным образом в качестве
электродвигателей и являются основными преобразователями электрической
энергии в механическую, в подавляющем большинстве это асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.
Достоинства асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором:
1. Простота изготовления.
2. Относительная дешевизна.
3. Высокая надѐжность в эксплуатации.
4. Невысокие эксплуатационные затраты.
5. Возможность включения в сеть без каких-либо преобразователей
(для нагрузок, не нуждающихся в регулировке скорости).
Все вышеперечисленные достоинства являются следствием отсутствия
механических коммутаторов в цепи ротора и привели к тому, что большинство электродвигателей, используемых в промышленности - это асинхронные
машины, в исполнении асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.
Недостатки асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором:
1. Небольшой пусковой момент.
2. Значительный пусковой ток.
3. Низкий коэффициент мощности.
4. Сложность регулирования скорости с необходимой точностью.
5. Максимальная скорость двигателя ограничена частотой сети (для
асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, питаемых
непосредственно от трѐхфазной сети 50 Гц - это 3000 об/мин).
6. Сильная зависимость (квадратичная) электромагнитного момента
от напряжения питающей сети (при изменении напряжения в 2
раза вращающий момент изменяется в 4 раза; у ДПТ вращающий
момент зависит от напряжения питания якоря в первой степени,
что более благоприятно).
Самый совершенный подход к устранению вышеуказанных недостатков - это питание двигателя через частотный преобразователь, в котором
управление производится по сложным алгоритмам.
Большой вклад в создание асинхронных двигателей внесли Галилео
Феррарис и Никола Тесла. В 1888 году Галилео опубликовал свои исследования в статье для Королевской академии наук в Турине (в том же году Никола Тесла получил патент США), в которой изложил теоретические основы асинхронного двигателя. Заслуга Феррариса в том, что, сделав ошибочный вывод
о небольшом КПД асинхронного двигателя и о нецелесообразности применения систем переменного тока, он привлек внимание многих инженеров к
проблеме совершенствования асинхронных машин. Статья Феррариса, опубликованная в журнале «Атти ди Турино», была перепечатана английским
журналом и в июле 1888 года попала на глаза выпускнику Дармштадтского
высшего технического училища, выходцу из Российской Империи Михаилу
Осиповичу Доливо-Добровольскому. Уже в 1889 году ДоливоДобровольский получил патент на трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором типа «беличье колесо» (германский патент №
51083 от 8 марта 1889 года под названием «Anker für Wechselstrommotoren»),
а в 1890-м - патенты в Англии № 20425 и Германии № 75361 на фазный ротор с кольцами и пусковыми устройствами. Это изобретение открыло эру
массового промышленного применения электрических машин. В настоящее
время асинхронный двигатель является самым распространенным электродвигателем.[1]
Асинхронная машина имеет статор и ротор, разделѐнные воздушным
зазором. Активными частями являются обмотки и магнитопровод (сердечник); все остальные части - конструктивные, обеспечивающие необходимую
прочность, жѐсткость, охлаждение, возможность вращения и т. п.
Обмотка статора представляет собой трѐхфазную (многофазную) обмотку, проводники которой равномерно распределены по окружности статора и пофазно уложены в пазах с угловым расстоянием 120. Фазы обмотки
статора соединяют по стандартным схемам «треугольник» или «звезда» и
подключают к сети трѐхфазного тока. Магнитопровод статора перемагничивается в процессе изменения тока в обмотке статора, поэтому его набирают
из пластин электротехнической стали для обеспечения минимальных магнитных потерь. Основным методом сборки магнитопровода в пакет является
шихтовка.
По конструкции ротора асинхронные машины подразделяют на два основных типа: с короткозамкнутым ротором и с фазным ротором. Оба типа
имеют одинаковую конструкцию статора и отличаются лишь исполнением
обмотки ротора. Магнитопровод ротора выполняется аналогично магнитопроводу статора - из пластин электротехнической стали.
✅ Заключение
Асинхронные трехфазные двигатели широко используют в народном
хозяйстве, например, станки и оборудование, автоматика, телемеханика и
т.д.. Также асинхронные двигатели применяются в промышленности, например, для приводов крановых установок общепромышленного назначения,
различных грузовых лебедок и других устройств, необходимых в производстве. Электродвигатели переменного тока имеют огромное значение для
большинства видов промышленности.
На сегодняшний момент асинхронные электродвигатели прочно вошли
в современную промышленность. От их надежности и качества зависит все
производство. Не важно, стиральная машина или ткацкий станок, складское
оборудование или система вентиляции - работа многих машин невозможна
без исправной работы электромотора.
Изучен принципы работы и подключения асинхронных двигателей.
Составлено математическое описание трехфазного асинхронного двигателя на примере обобщенной асинхронной машины. На основе составленного математического описания была исследована работа асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
Разработана компьютерная модель асинхронного короткозамкнутого
трехфазного двигателя в собственной системе координат, в среде MATLAB
Simulink.
В данной выпускной квалификационной работе разработана программа
в блоке MATLABFunction, для двигателей мощностью 55кВт и 4 кВт. Получены осциллограммы переходных процессов для данных двигателей, а также
их динамические механические характеристики в относительных единицах.
В результате сделан вывод, что моделирование асинхронного двигателя
в трехфазной системе координат даѐт меньшую погрешность. Этот метод так
же позволяет исследовать динамику многофазных асинхронных двигателей.
хозяйстве, например, станки и оборудование, автоматика, телемеханика и
т.д.. Также асинхронные двигатели применяются в промышленности, например, для приводов крановых установок общепромышленного назначения,
различных грузовых лебедок и других устройств, необходимых в производстве. Электродвигатели переменного тока имеют огромное значение для
большинства видов промышленности.
На сегодняшний момент асинхронные электродвигатели прочно вошли
в современную промышленность. От их надежности и качества зависит все
производство. Не важно, стиральная машина или ткацкий станок, складское
оборудование или система вентиляции - работа многих машин невозможна
без исправной работы электромотора.
Изучен принципы работы и подключения асинхронных двигателей.
Составлено математическое описание трехфазного асинхронного двигателя на примере обобщенной асинхронной машины. На основе составленного математического описания была исследована работа асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
Разработана компьютерная модель асинхронного короткозамкнутого
трехфазного двигателя в собственной системе координат, в среде MATLAB
Simulink.
В данной выпускной квалификационной работе разработана программа
в блоке MATLABFunction, для двигателей мощностью 55кВт и 4 кВт. Получены осциллограммы переходных процессов для данных двигателей, а также
их динамические механические характеристики в относительных единицах.
В результате сделан вывод, что моделирование асинхронного двигателя
в трехфазной системе координат даѐт меньшую погрешность. Этот метод так
же позволяет исследовать динамику многофазных асинхронных двигателей.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.