“Энергосбережение в технологических машинах и комплексах средствами современных электроприводных систем

Федеральное Агентство по Образованию

Санкт-Петербургский  государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» 
 

Кафедра робототехники и  автоматизации производственных систем 
 
 
 
 
 
 
 

“Энергосбережение в технологических машинах и комплексах средствами современных электроприводных систем” 

Вариант 3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                                                Работу выполнил: Трещенко А.В.

                                                                                                Группа 3071 ОФ

                                                                                                Работу проверил: Латышко В.Д. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Санкт-Петербург

2009 г. 

Задание 
 
 
 
 

                                                                       Таблица 1

 
 

    Требуется :

1. Выбрать напряжение трехфазной сети и схему выпрямителя. Составить схему включения.
2. Определить полную суммарную мощность и по фазам (S), Cosφ суммарный и по фазам, ΔU% при пуске двигателя, падение напряжения от гармоник (u_k, k=nm±1).
3. Проверить соответствие рассчитанных параметров стандартам и принять меры по удовлетворению этим требованиям.
4. Обеспечить Cosφ_Σ 0,95.

 

    Выбор напряжения трехфазной сети и схемы выпрямителя 

    Основываясь на данных, приведенных в таблице 1,  выберем питающую сеть с напряжением 380/220В. Для обеспечения требуемых параметров выпрямленного напряжения возьмём трёхфазный мостовой выпрямитель с комбинированной коммутацией вентилей. На входе выпрямителя ставим токоограничивающие реакторы.

Принципиальная  схема включения устройств приведена  на рис. 1. 
 
 
 

 
 

Рис.1 Схема включения  устройств 
 

Определение полной суммарной мощности и полной мощности по фазам 

    Определим активные и реактивные мощности всех устройств (двигатель, однофазная нагрузка, трехфазная нагрузка, выпрямитель), подключенных к сети. 

    Расчет  мощностей двигателя 

    Ток двигателя в номинальном режиме и при пуске 

    

 

    

    Рассчитаем  составляющие мощности двигателя по фазам: 

    - активная

    

    - реактивная

    

 

    Рассчитаем  полную мощность двигателя:

    

 
 
 
 
 

    Расчет  мощностей однофазной нагрузки 

    Определим ток нагрузки

    

,

    где  

    Рассчитаем  составляющие мощности однофазной нагрузки по фазам А и В: 

    - активная 

    

    

    - реактивная 

    

    

 

    Рассчитаем полную и реактивную мощности однофазной нагрузки: 

    

 

    

 

    Расчет  мощностей преобразователя 

    Рассчитаем  максимальное значение выпрямленного напряжения ( ) при :

    

,

    где - число пульсаций схемы выпрямителя; - линейное напряжение сети. 

Определим угол регулирования α2 (при α1=0) из соотношения:

 

Отсюда вычислим мощности преобразователя :

 

Ток, потребляемый преобразователем и его  : 

 
 

    Расчет  мощностей трехфазной симметричной нагрузки 

    Определим ток нагрузки: 

    

 

    Рассчитаем  мощность трехфазной нагрузки: 

    - реактивную 

    

 

    - полную 

    

 
 

    Расчет  полной мощности и  распределения мощностей  по фазам 

    Рассчитаем значения суммарного и по фазам, для этого рассчитаем значения активных, реактивных и вычислим величины полных мощностей. 

    Активные  мощности – суммарная и по фазам 

    

    

    

    

 
 
 
 

    Вычислим  реактивную мощность 

 

    Вычислим  загруженность каждой фазы  

    

    

    

    

 

    Тогда суммарный и по фазам

    

    

    

    

 

    Определение падения напряжения

при пуске двигателя 

    Определим падение напряжения при пуске двигателя, рассчитав для этого значение номинального тока трансформатора 

    

    

,

    где - реактивная составляющая пускового тока двигателя. Поскольку величина падения напряжения менее 10%, оговоренных ГОСТом, то нет необходимости принимать дополнительные меры по ее уменьшению. 
 
 
 
 

    При учёте допущения (ток пусковой чисто  реактивный) 

    

 

    Тогда в этом случае если величина падения напряжения более 10%, оговоренных ГОСТом, то необходимо принять дополнительные меры, например, применить устройство плавного пуска двигателя, переключать обмотку статора с треугольника на звезду как показано на рисунке 2 (в этом случае пусковой ток уменьшится в три раза и соответственно момент уменьшится в три раза, но для нашего случая это не значимо, так как двигатель запускается без нагрузки. 
 

    

     

    Рис.2 Переключение питания двигателя с «треугольника» на «звезду»

     . 

    При использовании устройства плавного пуска – можно также выставить ограничения тока в три номинала (использую пуск через УПП). 

    

 

    Вычисление значения падения напряжения в результате действия высших гармоник 

    Для этого рассчитаем сопротивление  фазы трансформатора для различных гармоник

    

 

    

 

    Определим полный ток первой гармоники: 

    

 

    Зная  величину тока первой гармоники, определим значения токов пятой и седьмой гармоник ( для ), но так как выпрямитель является пол управляемый, то будет влияние схемы с , тогда необходимо определить значения токов для второй, четвёртой, восьмой, десятой гармоник:  

    

    

    

    

    

    

 
 
 

    Откуда  падение напряжения от гармоник: 
 

    

 

    Что в процентном отношении относительно фазного напряжения 

    

 
 

    Т.к. падение напряжения от гармоник 2, 5, 7 удовлетворяет требованиям ГОСТа, а падение напряжения от гармоник 4, 8, 10 не удовлетворяет требованиям ГОСТа, то на входе преобразователя надо ставить фильтр гармоник. 

    Рассчитаем  частоту 4-ой гармоники тока:

    

    Выберем необходимые элементы фильтра из условия, что

    

 

    Фильтр  для 4-й гармоники