Симуляційні та експериментальні дослідження системи плавного пуску асинхронного електропривода
Автор: Корольчук Євгеній Олександрович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2022-2023 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: В різноманітних електроприводах за використання асинхронних двигунів широко використовуються електронні пристрої плавного пуску. Дані пристрої використовується для плавного пуску (зупинки) електродвигунів з різним невеликим пусковим моментом робочої машини. Пристрої плавного пуску забезпечують: плавний розгін; плавну зупинку; зменшення пускового струму; узгодження крутного моменту двигуна з моментом навантаження. Під час пуску крутний момент електродвигуна за долі секунди часто досягає 150—200 % від номінального значення, що може призвести до виходу з ладу механічної частини приводу. При цьому пусковий струм може бути в 6-8 разів більший за номінальний, через це в місцевій електричній мережі падає напруга. Падіння напруги може створювати проблеми для інших споживачів мережі, а якщо падіння напруги дуже велике, то може не запуститися і сам двигун. Застосування пристроїв плавного пуску [1,2,3,4] забезпечує обмеження швидкості наростання та максимального значення пускового струму протягом заданого часу (після встановлення такого пристрою значення пускового струму зменшується до 3-4 номінальних). В електронних пристроях плавного пуску обмеження струму досягається шляхом плавного підвищення напруги на обмотках електродвигуна. Це дозволяє під час пуску утримувати параметри електродвигуна (струм, напругу тощо) у безпечних межах, що знижує ймовірність перегріву обмоток та усуває ривки в механічній частині приводу, а також ймовірність виникнення гідравлічних ударів у трубах та засувках у момент пуску та зупинки. Зрештою правильно обраний і налаштований пристрій плавного пуску підвищує показники довговічності та безвідмовності електродвигуна та його приводу. Найкраще підбирати пристрій плавного пуску на основі зробленої моделі. В першому розділі пояснювальної записки розглянуті переваги застосування пристроїв плавного пуску. Особлива увага приділена їх технічним характеристикам і схемам вмикання. Об’єкт дослідження – процеси регулювання напруги асинхронного електропривода. Предмет дослідження – перехідні процеси в асинхронному електроприводі при старті і гальмуванні у випадку регулювання напруги в трьох фазах за допомогою тиристорів. Мета дослідження: Проаналізувати пристрої плавного пуску, які використовуються для плавного пуску та зупинки трифазних асинхронних двигунів з короткозамкненими роторами. Проаналізувати переваги використання даних пристроїв. Проаналізовані переваги використання регулювання напруги в двох та трьох фазах. Розробити модель електроприводу плавного пуску асинхронного двигуна в MATLAB Simulink. Повести дослідження розробленої моделі приводу в різних режимах роботи, а саме запуск електроприводу з різними напругами живлення, моментами навантаження, фіксованим та плавним кутом відкривання тиристорів ?. Проведений порівняльний аналіз механічних характеристик отриманих експериментальним та симуляційним шдляхом. В другому розділі розглянуті пристрої плавного пуску для складних електроприводів, зокрема проаналізована лінійка пристроїв плавного пуску фірми АВВ для різних завдань та сфери застосування таких пристроїв. В третьому розділі розглянутий основи теоретичного моделювання асинхронних машин при застосуванні пакету SimPowerSystems. В четвертому розділі здійснено покрокову реалізацію моделі електроприводу плавного пуску з асинхронним двигуном та показані можливості кожного нового етапу побудови моделі в MATLAB Simulink. В п’ятому розділі здійснено дослідження моделі електроприводу плавного пуску з асинхронним двигуном а саме запуск електроприводу з різними напругами живлення, моментами навантаження, фіксованим та плавним кутом відкривання тиристорів ? та здійснено порівняння симуляціних результатів з експериментальними. Ключові слова: асинхронний двигун, пристрій плавного пуску, автоматизація, електропривід, математична модель, пуск, гальмування. Перелік використаних літературних джерел: 1. T. C. Mallick, S. Dhar and J. Khan, "Artificial neural network based soft-starter for induction motor," 2015 2nd International Conference on Electrical Information and Communication Technologies (EICT), 2015, pp. 228-233. 2. Zhijun Jiang, Xiaoling Huang and Na Lin, "Simulation study of heavy motor soft starter based on discrete variable frequency," 2009 4th International Conference on Computer Science & Education, 2009, pp. 560-563. 3. A. M. Zyuzev, D. P. Stepanyuk and M. V. Bubnov, "Application of passive power filter with induction motor soft starter," 2016 2nd International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM), 2016, pp. 1-4. 4. M. Rashevskaya, S. Yanchenko and S. Tsyruk, "Assessment of non-stationary harmonic distortion related to adjustable speed induction motor and soft starters," 2018 20th International Symposium on Electrical Apparatus and Technologies (SIELA), 2018, pp. 1-4. Korolchuk J.J., Kopchak B.L. (supervisor). Simulation and experimental investigation of a smooth start system of induction drive. Master’s thesis. - Lviv Polytechnic National University, Lviv, 2022.