X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Центробежные насосы относятся к динамическим лопастным гидромашинам. За счет высокой надежности, конструктивной простоты, долговечности и дешевизной эти насосы получили широкое применение. Работа систем водоснабжения и водоотведения характеризуется большими затратами энергии по причине подачи больших объемов воды. Основное направление энергосбережения – это переход от нерегулируемого электропривода к регулируемому.

Основное преимущество в том, что насос может работать с максимальной производительностью, так как частота вращения двигателя регулируется.

Перед началом моделирования приведем справочные данные выбранного двигателя ВАО7А-560-LA-2У5.

Таблица 1. Справочные данные двигателя

Наименование параметра	Значение
Мощность, Р	800 кВт
Синхронная частота вращения, n0	3000 об/мин
КПД, η	95,5%
Коэффициент мощности, cosφ	0,92
Номинальное напряжение, Uн	6000 В
Отношение пускового тока к номинальному	7
Отношение пускового момента к номинальному	1,2
Отношение максимального момента к номинальному	2,8
Момент инерции, Jдв	13, кг∙м2
Режим работы двигателя	S1

Расчет недостающих обмоточных данных произведены по методике профессора Фащиленко В.Н., приведенной в [1, 70 с.].

Модель представляет собой принципиальную схему:

Рисунок 1. Модель двигателя

Подставляя рассчитанные параметры, получим следующие характеристики двигателя:

Рисунок 2. Осциллограмма скорости ротора и момента

Рисунок 3. Динамическая характеристика

Очень важно сделать правильный выбор преобразователя. От него будет зависеть эффективность и ресурс работы преобразователя частоты и всего электропривода в целом.

Выбор преобразователей частоты осуществляется по справочникам на основе номинальных данных выбранного двигателя:

где U_нл, I_н1 – номинальные линейное напряжение и фазный ток статора двигателя; U_нпч, I_нпч – номинальные линейное напряжение и ток нагрузки преобразователя частоты.

С учетом, что U_нл=6000 В, а I_н1=94 А выбираем высоковольтный частотный преобразователь SYN-OX-AV-06-0800-052BSF-IP30.

В таблице 2 приведены основные характеристики преобразователя частоты SYN-OX-AV-06-0800-052BSF-IP30.

Таблица 2. Технические характеристики ПЧ

Параметр	Значение
Напряжение, В	6000±10%
Номинальный ток, А	98
Частота, Гц	50±10%
Номинальная мощность / Полная мощность, кВт	800 / 1000
КПД, %	> 96-98
Габаритные размеры (ДхШхВ), мм	4300х1200х2555
Вес, кг	3850

Для обеспечения надежной и грамотной эксплуатации преобразователя в составе с ним должно применяться различное дополнительное оборудование: сетевые предохранители или автомат защиты, сетевые и моторные дроссели, радиочастотные фильтры, тормозные резисторы и др.

Соберем модель управления ПЧ-АД с помощью Matlab:

Рисунок 4. Структура модели асинхронного двигателя с векторным управлением

Рисунок 5. Структура блока асинхронного двигателя с векторным управлением

Введя требуемые параметры в соответствующие графы окна, получаем следующие характеристики системы:

Рисунок 6. Результаты моделирования системы ПЧ-АД

В результате моделирования были созданы модели с помощью программы Matlab прямого пуска асинхронного двигателя и системы асинхронный двигатель с векторным управлением.

Результаты эксперимента представлены в графиках. Система управления является простой, эффективной, энергосберегающей и отвечает всем требованиям.

Список литературы:

Фащиленко В.Н. Регулируемый электропривод насосных и вентиляторных установок горных предприятий: Учеб. пособие. – М.: Издательство «Горная книга», 2011. – 260. с.: ил.

Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в MatLab, SimPowerSystems и Simulink. – М.: ДМК Пресс; СПб.: Питер, 2008. – 288с.: ил.

Семёнов А.С. Программа MATLAB: Методические указания к лабораторным работам для студентов специальности 140211 – «Электроснабжение». М.: Издательство «Спутник +», 2012. – 40 с.

Семёнов А.С., Кугушева Н.Н., Хубиева В.М. Моделирование режимов работы электроприводов горного оборудования. Учеб. пособие. - Издательство LAP LAMBERT Academic Publishing, 2013. – 111 с.

Код для цитирования: Скопировать