Частотное управление асинхронными электродвигателями (2500,00 руб.)

Стр.3

Стр.4

Стр.5

Стр.6

УДК 621.313.333.072.6.62-5:681.5.0 ББК 31.291-01 Н73 Рецензент: д-р техн. наук, профессор М.Г. Бычков Н73 Новиков, Г. В. Частотное управление асинхронными электродвигателями / Г. В. Новиков. — 2-е изд. — Москва : Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018. — 498, [6] с. : ил. ISBN 978-5-7038-4901-9 Книга посвящена одному из видов электрических приводов — частотно-управляемому с асинхронными электродвигателями, наиболее сложному и широко распространенному в современной технике. Рассмотрены проблемы теории и практики частотного управления асинхронными электродвигателями. Подробно изложены вопросы расчета статических характеристик, проанализированы режимы работы и управления частотно-управляемыми приводами. Теория работы частотно-управляемого привода рассмотрена применительно ко всем возможным приложениям, а особенности его работы, основные примеры и расчеты — к тяговому приводу. Для специалистов по электроприводам, а также студентов и аспирантов вузов. Предполагается знание читателем основ теории электротехники, электрических машин, преобразовательной техники, электроприводов и автоматического управления. Издается в авторской редакции. УДК 621.313.333.072.6.62-5:681.5.0 ББК 31.291-01 ISBN 978-5-7038-4901-9  Новиков Г.В., 2016  Оформление. Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016

Стр.3

Оглавление Оглавление Предисловие .................................................................................................................. 6 Основные обозначения ................................................................................................. 12 Список сокращений ...................................................................................................... 15 Терминология ................................................................................................................ 17 Введение ........................................................................................................................ 21 Глава 1. Асинхронный электродвигатель при частотном управлении ......... 30 1.1. Асинхронный электродвигатель ..................................................................... 30 1.2. Управление скоростью вращения электродвигателя .................................... 37 1.3. Управление магнитным потоком электродвигателя ..................................... 41 1.4. Частотное управление асинхронными электродвигателями ........................ 43 Глава 2. Математическое описание параметров нагрузки асинхронных электродвигателей при частотном управлении .................................................... 46 2.1. Асинхронный электродвигатель как объект расчета характеристик ........... 46 2.2. Общие соотношения ......................................................................................... 53 2.3. Аналитические соотношения параметров нагрузки асинхронного электродвигателя Хi (U) ........................................................................................... 60 2.4. Расчетные формулы привода ........................................................................... 70 2.5. Экстремальные значения параметров нагрузки АД при известных значениях напряжения Хi(U)экстр ............................................................................... 72 2.6. Выражения взаимных зависимостей параметров нагрузки Xi(Xj) ............... 79 2.7. Выражения параметров нагрузки при известном значении магнитного потока Xi(Ф)....................................................................................................... 88 2.8. Экстремальные значения параметров нагрузки АД при известных значениях магнитного потока — Хi(Ф) .................................................................... 93 2.9. Выражения зависимостей напряжения от параметров нагрузки U(Xi) ........ 95 2.10. Режим минимума тока статора ..................................................................... 97 Глава 3. Промежуточные параметры нагрузки и регулирования асинхронного электродвигателя ....................................................................................... 101 3.1. Общие положения ............................................................................................ 101 3.2. Режим заданного коэффициента cos φ1 .......................................................... 102 3.3. Режим максимального коэффициента мощности cos φ1 ............................... 104 3.4. Режим заданного или граничного λ ................................................................ 106 3.5. Режимы с заданной нагрузкой при известном напряжении β(Xi, U) ............ 108 3.6. Режимы с заданной нагрузкой при известном магнитном потоке β(Xi, Ф) ...... 113 Глава 4. Частотное управление режимами торможения асинхронного двигателя ............................................................................................................................. 119 4.1. Тормозные режимы асинхронного электродвигателя ................................... 119 4.2. Виды генераторного торможения в асинхронном приводе .......................... 131 3

Стр.4

Оглавление 4.3. Рекуперативное торможение ........................................................................... 134 4.4. Реостатное торможение ................................................................................... 138 4.5. Предельные режимы генераторного торможения ......................................... 154 Глава 5. Законы регулирования напряжения при частотном управлении ...... 165 5.1. Регулирование напряжения на асинхронных двигателях ............................. 165 5.2. Законы регулирования напряжения ................................................................ 166 5.3. Оптимальное регулирование напряжения на асинхронном двигателе ........ 168 5.4. Оптимальное регулирование напряжения в тяговом приводе ..................... 171 5.5. Условные законы регулирования напряжения .............................................. 197 Глава 6. Расчет характеристик асинхронных электродвигателей и частотно-регулируемых электроприводов ................................................................. 199 6.1. Естественные характеристики асинхронного электродвигателя ................ 199 6.2. Характеристики асинхронного двигателя при частотном управлении ....... 202 6.3. Виды характеристик привода ......................................................................... 206 6.4. Законы регулирования напряжения ................................................................ 235 6.5. Учет насыщения асинхронного электродвигателя ........................................ 238 6.6. Расчетное определение оптимального закона регулирования ..................... 246 6.7. Расчет и построение диаграмм энергоэффективности .................................. 253 6.8. Содержание и порядок расчетов характеристик ............................................ 255 6.9. Точность и достоверность анализа и расчетов .............................................. 258 Глава 7. Средства управления частотой и напряжением ................................. 260 7.1. Преобразователи частоты ............................................................................... 260 7.2. Силовые схемы преобразователей частоты ................................................... 264 7.3. Энергетика преобразователей частоты ........................................................... 272 7.4. Характеристики преобразователей частоты ................................................... 273 7.5. Система управления преобразователя частоты ............................................. 283 7.6. Управление частотой на выходе инвертора ................................................... 289 7.7. Управление напряжением на выходе инвертора ........................................... 292 7.8. Управление торможением ............................................................................... 302 7.9. Встроенное автоматическое управление ........................................................ 303 7.10. Электромагнитная совместимость ПЧ с двигателем ................................... 309 7.11. Преобразователи частоты как мехатронные агрегаты ................................ 312 Глава 8. Особенности работы и проектирования двигателей для частотного управления ......................................................................................................... 315 8.1. Работа асинхронного двигателя при частотном управлении ........................ 315 8.2. Оптимизация асинхронного двигателя в процессе проектирования .......... 320 8.3. Энергоэффективные электродвигатели .......................................................... 323 8.4. Особые условия и трудности работы двигателя ............................................ 325 8.5. Выбор двигателей для привода ....................................................................... 327 Глава 9. Управление асинхронными электродвигателями при частотном регулировании .............................................................................................................. 335 9.1. Терминология управления ............................................................................... 335 9.2. Асинхронный двигатель как объект управления .......................................... 336 9.3. Задачи управления асинхронным электродвигателем ................................. 339 9.4. Каналы управления асинхронным электродвигателем ................................. 342 9.5. Управление в частотно-регулируемом приводе ........................................... 351 9.6. Ручное и автоматическое управление ............................................................. 359 4

Стр.5

Оглавление 9.7. Особенности элементного состава систем автоматического управления асинхронных двигателей .................................................................................. 365 9.8. Скалярное управление асинхронными двигателями ..................................... 392 9.9. Векторное управление асинхронными двигателями ..................................... 405 9.10. Автоматическое регулирование в частотно-управляемом приводе ........... 419 9.11. Мехатронные частотно-управляемые асинхронные приводы .................... 423 Глава 10. Асинхронный частотно-управляемый электропривод....................... 425 10.1. Терминология.................................................................................................. 425 10.2. Классификация электрических приводов ..................................................... 428 10.3. Частотно-управляемый асинхронный электропривод ................................ 430 10.4. Частотно-управляемый тяговый электропривод ......................................... 434 10.5. Гибридный тяговый привод ........................................................................... 442 10.6. Управление и автоматическое регулирование приводов ............................ 448 10.7. Мехатронные частотно-управляемые асинхронные приводы .................... 450 Глава 11. Система электропривода ДВС — СГ — АД ..................................... 453 11.1. Построение и особенности привода .............................................................. 453 11.2. Момент сопротивления электрической трансмиссии СГ — АД ................ 457 11.3. Анализ режимов работы привода .................................................................. 467 11.4. Турбоэлектротрактор ТЭТ-800 ...................................................................... 482 Заключение .................................................................................................................... 486 Литература ..................................................................................................................... 488 Приложения ................................................................................................................... 490 5

Стр.6