Särskilda justerbara asynkronmotorer skapas som ett resultat av anpassning av allmänna industriella asynkronmotorer till deras driftsförhållanden i kontrollerade elektriska drivningar, som i slutändan har högre energi och vikt och storleks- och kostnadsindikatorer jämfört med icke-anpassade.
Driften av en asynkronmotor i en kontrollerad elektrisk drivning (ED) kännetecknas av betydande egenskaper som bestämmer de specifika tekniska krav som ställs på dem. Dessa funktioner är förknippade med värdena för motorvarvtalet, värdena och frekvenserna för spänningen eller strömmen som försörjer motorn, närvaron och behovet av att ta hänsyn till tillfälliga högre övertonskomponenter som ändras inom de specificerade gränserna , och ofta enligt de angivna lagarna. På grund av detta, matematiska modeller (MM) av elektromagnetiska, elektromekaniska, energi-, värmeventilationsprocesser i stationära och transienta driftlägen för motorer, beräkningar av ytterligare magnetiska förluster, mekaniska och vibroakustiska indikatorer, som bygger på förbättrade beräkningsmetoder, är specifika.
Användningen av seriella asynkronmotorer (AM) i elektriska enheter med halvledaromvandlare (SC) är inte optimal när det gäller vikt, storlek, energi och andra indikatorer. Enligt vissa uppskattningar minskar användningen av konventionell seriell IM i en frekvensomformare effektiviteten och kräver en ökning av deras installerade effekt med 15-20 % vid drift i stationära lägen och upp till 40-45 % vid drift i dynamiska lägen . På grund av de högre övertonerna av spänning och ström vid utgången av frekvensomformaren ökar förlusterna i motorn med 5-6%.
Det är nödvändigt att designa speciella styrda induktionsmotorer (RAM) med förbättrad kontroll, dynamiska och vibroakustiska egenskaper. Användningen av RAD:er utformade med hänsyn till särdragen för deras drift i ett kontrollerat elektriskt fält, istället för allmänna industriella IM, gör det möjligt att avsevärt minska vikten, dimensionerna och kostnaderna för elektriska enheter och förbättra deras funktionella prestanda. Om du designar en motor optimalt för frekvensstyrning kan du få 25 % mer effekt än den för allmän industriell IM av samma storlek, eller minska volymen vid samma effekt.
De tekniska förutsättningarna som ger fördelarna med anpassade variabla motorer framför seriemaskiner är:
Huvudprinciperna och metoderna för att utforma RAD:er bör baseras på ett systematiskt tillvägagångssätt och fastställas med beaktande av de väsentliga specifikationerna för deras funktion som en del av en EP, både i stationärt tillstånd och i dynamiskt läge. Systemtillvägagångssättet ger hänsyn till RAD i samverkan med andra delar av EP: strömomvandlardelen, styr- och reglersystemet, arbetsmaskinens verkställande organ. Effektiviteten av ett systematiskt tillvägagångssätt vid utformningen av RAD bygger på att man tar hänsyn till egenskaperna hos individuella komponenter i ES, arten av relationer och samband mellan dessa komponenter. På grund av detta ökar lämpligheten hos MM och följaktligen kvaliteten på designsyntesen för RAD avsevärt. Användningen av ett systematiskt tillvägagångssätt gör det möjligt att implementera en omfattande analys av den designade RAD, på basis av vilken alla aspekter av RAD-designen och driften som är viktigast för designsyntesen beaktas.
Ett systematiskt tillvägagångssätt gör det möjligt att utföra:
Baserat på ett systematiskt tillvägagångssätt bestäms specifika designkriterier och begränsningar som används vid utformningen av RAD.
Design MM baserat på principen om nedbrytning kan sammanställas med hjälp av modeller av enskilda komponenter i EP, inklusive modellen av designobjektet - RAD. RAD-modellen bör ta hänsyn till den polyharmoniska sammansättningen av matningsspänningen av variabel storlek och frekvens, förändringar i motorparametrar under reglering och ett antal andra designegenskaper. Halvledaromvandlare som skiljer sig åt i typer, kraftkretsar, regleringstyper, styrlagar etc. representeras av olika MM. EP-laster har olika lagar för förändringar i motståndsmomenten från rotationshastigheten och olika nivåer. De kan vara kontinuerliga eller cykliska. Allt detta bör återspeglas i MM-belastningarna. Driften av induktionsmotorer i system med PP har betydande särdrag, vilket är anledningen till uppkomsten av nya krav på parametrarna och tekniska och ekonomiska indikatorer för RIM, som ett resultat av vilket uppgiften att utveckla maskiner för dessa system har vuxit till ett oberoende problem, inklusive en rad frågor relaterade till att bestämma de optimala parametrarna för motorer. För att lösa problemen med designsyntes och optimering av sådana motorer kan standardmetoder och mjukvara utvecklad för allmän industriell IM inte tillämpas.
Vid design av RAD beaktas följande egenskaper och krav:
Vid konstruktion av RIM för frekvensomriktare med SR, såväl som vid val av seriell IM för dessa frekvensomriktare, kan t.ex. kriterier som massa, dimensioner, motorkostnad eller räckviddskriterier - motorenergiindikatorer och reducerade kostnader också användas. Speciella intervalloptimeringskriterier bestämmer detaljerna i deras definition. I synnerhet energiindikatorer - effektivitet och effektfaktor, de minskade kostnaderna bör betraktas som likvärdiga medelvärden för hela kontrollområdet. Vid behov ingår liknande kriterier för drivningar i allmänhet i kriterierna. I vissa fall kan ett generaliserat kriterium användas, vilket är en skalär faltning av ovanstående kriterier med olika koefficienter för deras betydelse. I stationära lägen ligger specificiteten för driften av RAD först och främst i det faktum att motorn vid varje driftpunkt matas med en polyharmonisk spänning som bestäms av den kvalitativa och kvantitativa sammansättningen, beroende på typ, typ reglering, omvandlarens kontrolllag, och arbetar i allmänhet med ett visst lastmoment. Vid olika driftspunkter i kontrollområdet är värdena för parametrarna för motorekvivalenta kretsar olika. De bestäms med hänsyn till förskjutningen av strömmar i lindningarna och mättnaden av maskinens magnetiska krets. Dessa funktioner ligger till grund för optimering och sökberäkningar.
Uppgiften att anpassa den elektriska maskindelen av kontrollerad ED till specifika driftsförhållanden löses som ett problem med strukturell och parametrisk optimering av RAD. Komplexiteten i designproblemet beror inte bara på behovet av att bilda en uppsättning rationella RAD-strukturer, utan också på behovet av att lösa det parametriska optimeringsproblemet för varje genererad struktur. Enligt deras orientering kan uppgifterna för struktursyntes delas in i intern (relaterad till IM) och extern (relaterad till drivsystemet). Uppgiften med parametrisk optimering är att bestämma en sådan uppsättning värden av kontrollerade variabler av någon formad struktur av den elektriska drivenheten och RAD som ingår i den, där objektivfunktionen har det bästa värdet. Samtidigt uppfylls alla krav och begränsningar som anges i designuppgiften. Uppsättningen av RAD-strukturer med optimerade parametrar är informationsbasen för att välja den optimala RAD-varianten.
Systemansatsen innebär att alla aspekter av RAD:s funktion beaktas. Därför används i designsyntesen av RAD ett antal delsystem, med hjälp av vilka verifieringsberäkningar utförs. Dessa inkluderar beräkningar av mekaniska och vibroakustiska indikatorer, ostadiga driftlägen. Utformningen av MM av delsystem, såväl som modellerna för optimering och sökberäkningar, är komplexa, sammansatta av MM av elementen som ingår i enheten, och de tar hänsyn till ovanstående detaljer. Om referensvillkoren för utformningen av RAD innehåller aktiva begränsningar som inte är direkt relaterade till elektromagnetiska, elektromekaniska, termiska processer, löses problemet med villkorlig optimering baserat på en kombination av metoder för eftergifter genom kriterier och uppmjukning av begränsningar.
Användningen av informationsteknik för automatiserad designsyntes, tillämpad matematisk och mjukvara låter dig implementera följande alternativ: