Исследование влияния режима управления приводом на энергетическую эффективность аэрометрической установки.

Потребление электроэнергии с каждым годом увеличивается, что требует поиска новых путей повышения эффективности потребителей, особенно в энергоемкой промышленности, такой как металлургия, добыча и переработка руды и т.д. Для достижения эффективной работы всего предприятия необходимо минимизировать потребление электроэнергии в отдельных его составляющих.

В подземных выработках шахт скапливаются вредные газы, такие, как метан, которые могут нанести вред здоровью работников. Для предотвращения подобного рода ущерба шахты подлежат постоянному проветриванию. С целью решения проблемы своевременного регулирования параметров (например, объем выводимого воздуха) проветривания шахты была разработана аэрометрическая установка в лаборатории средств аэрологического контроля МГГУ, использующаяся для моделирования воздушных потоков.

Объектом исследования является асинхронный двигатель, применяемый в данной установке, который должен соответствовать таким требованиям, как низкий порог трогания для получения малых скоростей потока воздуха и правильность задания оборотов.

Для выявления эффективного режима работы асинхронного привода была создана модель, состоящая из асинхронного двигателя и преобразователя частоты с нерегулируемым звеном постоянного тока и инвертором на IGBT. Исследования проводились с регулированием частоты в диапазоне от 0 до 60 Гц, с изменением момента двигателя от 0,2 до 1,6 Н·м и с изменением частоты ШИМ от 3 до 16 кГц.

По результатам исследований и расчетов были сделаны следующие выводы:

1. При увеличении нагрузки коэффициент мощности привода растет до частоты 50 Гц. Далее идет спад, так как начинает расти индуктивное сопротивление в роторе за счет увеличения скольжения. При снижении нагрузки двигателя коэффициент мощности резко падает из-за  потребления двигателем реактивной мощности. По мере увеличения нагрузки увеличивается коэффициент мощности из-за потребления двигателем активную мощность.
2. КПД с увеличением частоты ШИМ двигателя уменьшается. При значительном увеличении частоты модуляции растут потери в двигателе.

В дальнейшем предполагается исследование привода в замкнутой системе (с обратной связью по скорости) для изучения влияния на его энергетические характеристики.     

Научный руководитель – к.т.н., доц. Фединцев В. Е.