автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Разработка и исследование автоматизированных электроприводов по системе ПЧ-АД для волочильных станов и намоточных устройств стальной проволоки

ольныи

На правах рукописи

ОМЕЛЬЧЕНКО Евгений Яковлевич

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПО СИСТЕМЕ ПЧ-АД ДЛЯ ВОЛОЧИЛЬНЫХ СТАНОВ И НАМОТОЧНЫХ УСТРОЙСТВ СТАЛЬНОЙ ПРОВОЛОКИ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

1 5 НОЯ 2012

Магнитогорск — 2012

005054901

005054901

Работа выполнена на кафедре Автоматизированного электропривода и мехатроники ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова», г. Магнитогорск

Научный консультант: Сарваров Анвар Сабулханович

доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова», г. Магнитогорск

Официальные оппоненты: Микитченко Анатолий Яковлевич

доктор технических наук, профессор, директор по научной работе ОАО «Рудоавтоматика» г. Железногорск.

Поляков Владимир Николаевич

доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н.Елыдана» г. Екатеринбург;

Шевырев Юрий Вадимович

доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Московский государственный горный университет» г. Москва.

Ведущая организация: Национальный исследовательский ЮжноУральский государственный университет (г. Челябинск)

Защита состоится 21 декабря 2012 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.111.04 при ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова» по адресу: 455000, Челябинская обл., г. Магнитогорск, пр. Ленина, 38, ауд 227.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова».

Автореферат разослан__2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета канд. техн. наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Производство стальной проволоки в России доходит до 10 млн. т. в год. Основные потребители, это оборонная и шинная промышленность, стройиндустрия, подъемно-транспортные машины и др. Основные способы производства, это прокатка в многовалковых калибрах и волочение через монолитные волоки. В Российской Федерации насчитывается более 2 тысяч станов грубого, среднего и тонкого волочения, электрооборудование каждого включает в себя главные привода, привода намоточных устройств и укладчиков проволоки. В рамках страны это можно считать массовым электроприводом. Прибавочная стоимость на тонну продукции полного цикла волочильного производства от катанки до тонкой проволоки в несколько раз превосходит этот показатель для доменного, сталеплавильного и прокатного производства, вместе взятых. Это объясняется большой долей ручного труда и большими энергетическими затратами при производстве проволоки.

Оборудование для метизной промышленности в СССР изготавливалось до 80-х годов XX столетия на Алма-атинском заводе тяжелого машиностроения (АЗТМ г. Алма-Ата, Казахстан) и на заводе «Грюна» (Германия). Перестройка, распад СССР, последующее развитие экономики России отрицательно отразилось на развитии метизной промышленности и почти не привело к исчезновению отрасли. Предприятие «Техника и технология метизного производства» (ТТМП, г. Орел) с 2000г. работало для предприятий России по модернизации существующего механического и электрического оборудования, и в 2009г. закрылось в связи с экономическим кризисом.

Анализ состояния электрооборудования метизной промышленности показал, что главные электроприводы волочильных станов (ВС) и намоточные устройства (НУ) стальной проволоки имеют износ до 80 %, а используемые системы электроприводов на базе асинхронных двигателей с фазным ротором и реостатным регулированием, асинхронных двигателей с к.з. ротором и электромагнитными муфтами скольжения характеризуются низкой производительностью, энергоэффективностью и надежностью. Применяемые системы «тиристорный преобразователь - двигатель постоянного тока» (ТП-Д) отличаются высокими капитальными, эксплуатационными затратами и низким коэффициентом мощности. Обозначилась отраслевая проблема - отсутствие современных волочильных станов с высокой производительностью, энергоэффективностью, надежностью и с малыми капитальными затратами. Поэтому повышение производительности оборудования и снижение энергозатрат в метизной промышленности является актуальной научно-технической задачей, решение которой связано с реконструкцией или заменой систем электроприводов (ЭП).

На современном этапе развития наиболее надежной и экономичной считается система электропривода «транзисторный преобразователь частоты - асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором» (ПЧ-АД). В создание и развитие теории и практики частотно-регулируемого асинхронного электропривода с векторным регулированием координат значительный вклад внесли выдающиеся российские и зарубежные ученые -И.Я.Браславский, А.В.Виноградов, В.А.Дартау, В.И.Ключев, В.Ф.Козаченко, А.Е.Козярук, АЛ.Микитченко, О.И.Осипов, В.Н.Остритов, Л.П.Попов, А.Д.Поздеев, В.Н.Поляков, В.В.Рудаков, А.С.Сандлер, Р.С.Сарбатов, М.М.Соколов, О.В.Слежановский, Г.Г.Соколовский, В.М.Терехов, Ю.С.Усынин, В.А.Шубенко, Р.Т. Шрейнер, И.И. Эпштейн, О.М.АБЬег, Р.В1азсЫсе, W.Floter, .Шокг, \V.Leonard, Т.А.МоуоШу и многие другие.

Однако много вопросов остаётся нерешенными. Нет общего подхода при разработке, анализе, исследовании и проектировании систем массового электропривода ПЧ-АД с учетом особенностей характеристик рабочих механизмов, асинхронных двигателей, преобразователей частоты и систем регулирования.

Недостаточно внимания уделено описанию установившихся процессов при векторном регулировании со стабилизацией главного потока или потока роторной обмотки. Необходима наглядная методика прямого расчета механических и скоростных характеристик системы электропривода с учетом кривой намагничивания, потерь в стали, исключающая итерационные методы расчета.

При исследованиях динамических процессов системы ПЧ-АД на математических моделях асинхронный двигатель представляется обобщенной двухфазной машиной. Однако при окончательной проверке работоспособности модели микропроцессорной системы необходимо математическую модель асинхронного двигателя представлять трехфазной с учетом конструкции обмоток статора и ротора, потерь в стали и кривой намагничивания.

За основу при замене и реконструкции необходимо принять систему ПЧ-АД с асинхронным короткозамкнутым двигателем с самовентиляцией и бездатчиковой системой векторного регулирования. Измерение угловой скорости, главного потока или потокосцепления ротора должно выполняется с помощью наблюдателей состояния, алгоритмы, структурные схемы и принципы работы которых должны характеризоваться высокой точностью восстановления наблюдаемых переменных и высоким быстродействием, отсутствием больших математических вычислений, наглядностью метода, его пониманием на основе исходных физических соотношений, минимальной чувствительностью к отклонению параметров объекта регулирования.

Для проверки двигателей по нагреву необходима разработка программ, учитывающих механические характеристики механизмов волочильного стана, особенностей формирования электромагнитного момента, тока статора, всех видов потерь в зависимости от способа векторного регулирования и зоны регулирования, кривой намагничивания двигателя и

потерь в стали от вихревых токов, текущее поведение температуры основных элементов двигателя, температуры окружающей среды. Для систем бездатчикового векторного регулирования при работе со сложными электромеханическими системами дополнительным возмущающим воздействием является изменение активных сопротивлений статорной и роторной обмоток при их нагревании в процессе работы. Необходимы дополнительные исследования по изучению взаимного поведения этих сопротивлений в рабочих режимах на тепловых многомассовых математических моделях.

Сложные электромеханические системы с переменивши моментами сопротивлений, моментами инерции, параметрами упругих систем, включающие в себя локальные микропроцессорные системы ЭП, требуют совместного управления, для реализации которого необходима разработка цифровых алгоритмов и структур локальных вычислительных сетей.

В связи с этим ставится цель и формируется актуальная научная проблема, решаемая в диссертации. Основная идея диссертационной работы заключается в разработке методологии анализа и синтеза систем электропривода ПЧ-АД для волочильных станов и намоточных устройств, включающая анализ и теоретическое обобщение, разработку расчетных соотношений, математических и имитационных моделей, алгоритмов управления, структурных и принципиальных электрических схем.

Работа выполнялась по государственному контракту № 232 от 23.07.09г. на выполнение поисковых научно-исследовательских работ по направлению «Создание энергосберегающих систем транспортировки, распределения и потребления тепла и электроэнергии» в рамках мероприятия 1.2.1 «Проведение научных исследований научными группами под руководством докторов наук», а также в соответствии с хозяйственными договорами на поставку электрооборудования между ЗАО «Уралкорд» (г. Магнитогорск) и ООО НТЦ «Приводная техника» (г. Челябинск) № 0310/2003 от 04.02.03, и между ОАО «НИИМетиз» (г. Магнитогорск) и ООО НТЦ «Приводная техника» (г. Челябинск) № 112-09-62-08 от 26.03.08.

Цель работы - разработка, исследование и внедрение электроприводов волочильных станов и намоточных устройств стальной проволоки по системе ПЧ-АД с микропроцессорным векторным регулированием, обеспечивающих увеличение производительности оборудования, снижение потребления электроэнергии, уменьшение капитальных затрат и отходов производства.

Для достижения этой цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

1. Разработка концепции исследования и проектирования электроприводов по системе ПЧ-АД с микропроцессорным векторным регулированием для сложных электромеханических систем на основе анализа патентных и литературных источников.

2. Анализ и разработка схем замещения асинхронного короткозамкнутого двигателя с учетом потерь на вихревые токи, кривой намагничивания и способов уравнения.

3. Разработка статических математических моделей ЭП по системе ПЧ-АД с векторным регулированием, позволяющие рассчитывать потери, рабочие и скоростные характеристики по механическим характеристикам механизма с учетом температуры обмоток, вихревых токов, кривой намагничивания и способов регулирования потокосцепления.

4. Разработка многомассовой тепловой математической модели асинхронного двигателя закрытого типа с самовентиляцией и методика расчета коэффициентов теплопередачи.

5. Разработка динамических математических моделей 3-х фазных асинхронных двигателей с учетом типа обмоток, потерь в стали и кривой намагничивания, позволяющих исследовать различные системы ЭП.

6. Разработка математической модели микропроцессорной системы векторного регулирования для ПЧ-АД с учетом ШИМ преобразователя частоты, дискретного управления по времени, структурных схем наблюдателей потокосцепления, контуров регулирования скорости, тока, систем регулирования потокосцепления и ориентации по потоку.

7. Частотный анализ характеристик контуров регулирования, исследование на модели работы систем векторного регулирования электроприводов волочильного стана с учетом упругих колебаний, гармонических возмущающих воздействий, изменения температуры обмоток и момента инерции намоточного устройства.

8. Разработка принципиальных электрических схем ЭП, экспериментальное исследование и внедрение системы ПЧ-АД для волочильных станов и намоточных устройств.

Методы исследований. Теоретические исследования выполнены с привлечением методов теории обобщенных электрических машин, теории автоматического управления в части непрерывных и дискретных систем, теории автоматизированного электропривода и корреляционного анализа, промышленные испытания разработанных систем. При разработке математических моделей и проведении имитационного моделирования использовались программные пакеты МаЛаЬ-БтшНпк и Ма1Сас1.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов, рекомендаций обеспечивается научно-обоснованной постановкой задачи исследования, корректным применением современных методов математического моделирования в системах автоматизированного электропривода и подтверждается справочными данными по электрооборудованию, результатами расчетов, а также допустимым расхождением результатов моделирования и экспериментальных данных, опытом длительной эксплуатации внедренного электрооборудования.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Концепция создания современных систем ПЧ-АД с микропроцессорным векторным регулированием для волочильных станов и намоточных устройств.

2. Схема замещения асинхронного короткозамкнутого двигателя, разработанная на основе нового математического описания с учетом потерь на вихревые токи, кривой намагничивания и способов регулирования.

3. Впервые предложенная методика расчета статических математических моделей ЭП по системе ПЧ-АД с векторным регулированием, учитывающая температуру обмоток, вихревые токи, кривую намагничивания, стабилизацию или регулирование магнитного потока и особенности механических характеристик.

4. Новые статические математические модели ЭП по системе ПЧ-АД с векторным регулированием для намоточных устройств и волочильных станов с учетом второй зоны регулирования и тепловой модели электродвигателя, динамической дискретной коррекцией натяжения, исключающие итерационные методы расчета.

5. Четырехмассовая тепловая математическая модель асинхронного двигателя с самовентиляцией, отличающаяся наличием четвертой тепловой массы, обеспечивающая расчет температуры обмоток статора и ротора при изменении скоростных режимов и потерь в АД, методика расчета коэффициентов теплопередачи.

6. Динамические математические модели асинхронных двигателей с фазным и короткозамкнутым ротором, впервые разработанные с учетом потерь на вихревые токи, кривой намагничивания и типа обмоток, позволяющие моделировать электроприводы по системам синхронизированный асинхронный двигатель, машина двойного питания, устройство плавного пуска - АД, ПЧ-АД, реостатное регулирование в роторной цепи.

7. Компьютерные модели системы ПЧ-АД с микропроцессорной векторной стабилизацией скорости, момента, отличающиеся новыми наблюдателем потокосцепления на основе линейного регулятора с ограничением, двойными регуляторами тока по осям с1 и ц, системой регулирования потокосцепления и ориентацией по потоку, регулятором скорости с регулируемым статизмом.

8. Впервые предложенная методика создания упрощенных математических моделей электромеханических систем для волочильных станов и намоточных устройств на основе частотного анализа контуров тока системы ПЧ-АД с микропроцессорным векторным регулированием .

9. Принципиальные электрические схемы ЭП, результаты экспериментальных исследований и внедрения разработанных положений для волочильных станов и намоточных устройств по системе ПЧ-АД.

Практическая ценность работы.

1. Разработанные компьютерные статические модели электроприводов намоточных устройств и волочильных станов с системами векторного регулирования ПЧ-АД позволяют выполнять проверочный расчет температур статорной и роторной обмоток асинхронных двигателей по нагрузочной диаграмме и тахограмме.

2. Разработанная методика расчета коэффициентов тепловой модели обеспечивает по каталожным данным выполнение расчета структурной схемы четырехмассовой компьютерной теплой модели асинхронного двигателя.

3. Разработанные динамические компьютерные модели трехфазных асинхронных двигателей позволяют моделировать динамические режимы в электроприводах по системам синхронизированный асинхронный двигатель, машина двойного питания, устройство плавного пуска - АД, ПЧ-АД.

4. Разработанные компьютерные модели микропроцессорных бездатчиковых систем регулирования электроприводов волочильных станов и намоточных устройств позволили выполнить исследования по оптимизации работы системы «волочильный стан - намоточное устройство» с учетом упругих колебаний в стальной проволоке и динамической коррекции натяжения.

5. Разработанные и рассчитанные принципиальные схемы электроприводов по системе ПЧ-АД для волочильных станов грубого, среднего и тонкого волочения обеспечили быстрый ввод в эксплуатацию и последующую надежную работу электрооборудования.

Реализация результатов. Статические математические модели по системе ПЧ-АД для намоточных устройств и волочильных станов, материалы для расчета и исследования четырехмассовой тепловой модели асинхронного двигателя, динамические математические модели асинхронных двигателей с фазным и короткозамкнутым ротором используются при разработке новых проектов ОАО «ЧелябГИПРОМЕЗ» (г. Челябинск), ООО «Кранрос» (г. Челябинск), в учебном процессе кафедрой Автоматизированного электропривода и мехатроники ФГБОУ ВПО МГТУ им. Г.И.Носова (г. Магнитогорск). Структурные схемы системы ПЧ-АД с микропроцессорной векторной стабилизацией скорости или момента внедрены в разработки отечественных преобразователей частоты ООО НТЦ «Приводная техника» (г. Челябинск). Автоматизированные электроприводы по системе ПЧ-АД главных электроприводов и намоточных устройств волочильных станов внедрены на ЗАО «Уралкорд» (г. Магнитогорск) и ОАО «НИИМетиз» (г. Магнитогорск).

Апробация работы. Основные положения и результаты докладывались и обсуждались на 13 научно-технических конференциях и семинарах, среди которых: IV Международная (XV Всероссийская) конференция по автоматизированному электроприводу «Автоматизированный электропривод в XXI веке: пути развития» (г. Магнитогорск, 2004 г.), Международная 14 научно-техническая конференция (г. Екатеринбург, 2007 г.), V Международная (XVI Всероссийская) конференция по автоматизированному электроприводу «АЭП-2007» (г. Санкт-Петербург, 2007 г.), VI Международная (XVII Всероссийская) конференция по автоматизированному электроприводу «АЭП-2010» (г. Тула, 2010 г.), Международная 15 научно-техническая конференция (г. Екатеринбург, 2012 г.), VII Международная (XVIII Всероссийская) конференция по автоматизированному электроприводу «АЭП-2012» (г. Иваново, 2012

г.),ежегодные научно-технические конференции ФГБОУ ВПО МГТУ им. Г.ИНосова (г. Магнитогорск, 2007-2012 г.г.).

Публикации по работе. Результаты работы опубликованы в 37 печатных работах. В том числе 1 монография, 15 статей в изданиях из перечня ВАК РФ, 3 свидетельства о гос. регистрации программ для ЭВМ, 8 докладов и тезисов конференций.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка использованных литературных источников из 172 наименований и 3 приложений на 24 страницах. Её содержание изложено на 364 страницах основного текста, проиллюстрировано 149 рисунками и 40 таблицами.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении дана краткая характеристика состояния проблемы, обоснована актуальность темы, сформулированы цель и основные решаемые задачи, основные научные положения и результаты, выносимые на защиту, кратко изложено содержание диссертации по главам.

В первой главе «Анализ электроприводов волочильных станов и намоточных устройств стальной проволоки» проанализированы системы электроприводов станов и намоточных устройств для грубого, среднего и тонкого волочения, рассмотрены станы, как объект ре1улирования, выполнен анализ цен электрооборудования для системы ПЧ-АД, проанализированы нагрузочные диаграммы, тахограммы работы, кратко оценено состояние вопросов по тепловым, статическим и динамическим моделям электродвигателей, системам векторного регулирования, сформулированы требования к электроприводам ВС и НУ [7, 9, 11, 13, 20, 27, 30]. Определены цель и задачи исследований.

На примере ЗАО «Уралкорд» (г. Магнитогорск) по данным 2003г. рассматривается механическое и электрическое оборудование волочильных станов. Системы электроприводов по количеству распределились следующим образом: системы ТП-Д - 53,8 %; системы АДФ-R - 17,8 %; системы АДК многоскоростные - 14,2 %; однофазные УПП - 9,2 %: системы АДКсЭМС-5%.

Системы ТП-Д при хороших регулировочных показателях имеют повышенное потребление реактивной мощности, существенное влияние на питающую сеть и высокие эксплуатационные затраты. Стоимость капитального ремонта двигателя постоянного тока соизмерима с его первоначальной ценой. Остальные применяемые системы переменного тока характеризуются плохими регулировочными показателями и низким КПД.

Экспериментальный анализ механических характеристик волочильных станов [13] показал наличие явно выраженного участка СВ с моментом трогания, доходящего до 120 % от номинального и основного участка характеристики ВА со спадающим моментом сопротивления от угловой скорости (рис.1). Главный ЭП волочильного стана должен обеспечивать регулирование скорости волочения в диапазоне 20:1, стабилизацию скорости

с точностью до 3 %, работать с постоянным моментом инерции в повторно-кратковременном режиме с циклом работы от 20 до 40 минут и остановками от 3 до 10 минут (ПВ от 67 до 93 %). Время пуско-тормозных режимов от 15 до 25 с. Диапазон мощностей применяемых двигателей от 75 до 18,5 кВт.

ЭП намоточного устройства [7] должен обеспечивать стабилизацию натяжения стальной проволоки в пуско-тормозном и установившемся режимах по заданному закону регулирования с точностью до 30 % от заданного при изменении заданного натяжения в диапазоне 4:1. Увеличение радиуса намотки происходит не более чем в 2 раза. Диапазон мощностей применяемых двигателей от 18,5 до 4 кВт. Диаметры наматываемой проволоки от 3,12 до 0,2 мм с изменением предела текучести от 75 до 290 кг/мм2. Скорость намотки на разных станах от 5,5 до 15 м/с и средним натяжением от 1500 до 45 Н при угловой скорости катушки от 28 до 300 рад/с. Увеличение суммарного момента инерции намоточного устройства в процессе намотки происходит в 9 раз.

sao

700

600

500 S400

300

200 100

0

40 50 60 70 80 90 100 110 120

М1Мп,%

Рис.1. Механические характеристики волочильного стана мокрого

волочения № 17 (труднодеформируемая сталь ст80)

При намотке проволоки на катушку действуют возмущающие воздействия в виде гармонического изменения длины наматываемой проволоки от работы механизма укладки, от эксцентриситета катушки, от возмущений при намотке на витки и при переходе от слоя к слою. Частота этих возмущений пропорциональна угловой частоте намотки, поэтому при постоянном диаметре упругой стальной проволоки и регулировании скорости волочения возможен режим проходящего параметрического резонанса.

Проведенный анализ цен преобразователей частоты и асинхронных двигателей на основе параболической корреляции показал, что удельные цены ПЧ с векторным управлением и двигателей с энкодерами и независимой вентиляцией практически сравнялись, и при Р>30 кВт

приблизились к 3,2 тыс.руб/кВт. Двигатели с самовентиляцией в среднем на 30 тыс.руб. дешевле. Поэтому за основу при реконструкции принята система электропривода ПЧ-АД с асинхронными короткозамкнутыми двигателями с самовентиляцией и бездатчиковой векторной системой регулирования.

Проведенный анализ энергетических характеристик асинхронных двигателей [5, 29] показал, что потери в стали составляют от 40 до 25 % от общих потерь при изменении нагрузки асинхронного двигателя от 0 до номинальной, а ток намагничивания может увеличиться в 2-2,5 раза при увеличении главного магнитного потока на 25-30 % от номинального. Существующие методики учета этих процессов достаточно сложные и ограничены в практическом применении, поэтому необходима разработка схемы замещения АД с учетом вихревых токов и кривой намагничивания, позволяющая рассчитывать действующие значения токов, напряжений! потерь для системы ПЧ-АД при скалярном и векторном регулировании частоты.

При разработке нового проекта или при замене старой системы электропривода выполняется проверка двигателя по нагреву [9]. Наиболее точным для асинхронного электропривода является метод эквивалентного тока, однако существующие методики расчета тока статора АД в зависимости от заданной угловой скорости и электромагнитного момента имеют итерационный характер и сложны в практическом применении. Электромагнитные переходные процессы в системе ПЧ-АД с векторным регулированием заканчиваются значительно быстрее по сравнению с механическими и тепловыми процессами. Целесообразно выполнить разработку статической математической модели ЭП (без учета электромагнитных переходных процессов) на основе системы ПЧ-АД с векторным регулированием, позволяющей рассчитывать потери, рабочие и скоростные характеристики по тахограммам и механическим характеристикам ЭП с учетом температуры обмоток, вихревых токов, кривой намагничивания, способа регулирования.

Электропривод, работающий в повторно-кратковременном режиме с переменной нагрузкой, характеризуется постоянным изменением температуры обмоток статора и ротора, что влияет в свою очередь на величину переменных потерь и изменение температурного режима двигателя. Для правильного решения этой задачи необходима разработка многомассовой термодинамической математической модели закрытого асинхронного двигателя с самовентиляцией, выполняющая по величине потерь расчет температур обмоток совместно со статической математической моделью ЭП, рассчитывающей в функции температуры обмоток токи статора и ротора, потери в двигателе.

Синтез систем регулирования электроприводов переменного тока строится на основе линеаризованной двухфазной обобщенной машины переменного тока. При этом выполняются структурные преобразования координат, относящиеся к изменению числа фаз и угловых скоростей в системе с преобразуемыми координатами. При этом очень сложно корректно

учесть нелинейные процессы, связанные с насыщением АД. Целесообразно выполнить разработку динамических математических моделей многофазных асинхронных двигателей с фазным или короткозамкнутым ротором с учетом реальной скорости вращения и частоты тока ротора, типа обмоток, потерь в стали и кривой намагничивания, позволяющих исследовать различные системы ЭП.

Современные системы ПЧ-АД с векторным регулированием строятся на основе транзисторного преобразователя частоты с ШИМ, управляемого от микропроцессорной системы управления (МПСУ), характеризующейся высокой надежностью и малыми габаритами, дискретизацией управляющих сигналов по времени и уровню, высоким быстродействием при цифровой обработке сигналов, большой памятью для хранения программ и базы данных. Большое количество иностранных и отечественных фирм участвуют в разработке управляющих программ для МПСУ систем ПЧ-АД, однако в научной и технической литературе нет подробных алгоритмов, описывающих программы. С увеличением мощности современных вычислительных устройств возникают дополнительные перспективы по разработке современных программ с улучшенными алгоритмами и принципами управления. Остается актуальным разработка математических моделей микропроцессорных систем векторного регулирования отечественного производства для ПЧ-АД с учетом дискретного управления по времени и уровню, структурных схем датчиков потокосцепления, контуров регулирования скорости и тока, систем регулирования потокосцепления и ориентации по потоку.

Система ПЧ-АД с векторным регулированием имеет большее быстродействие по сравнению с системой ТП-Д [2], т.к. частота ШИМ транзисторных преобразователей частоты превышает 2,5 кГц, а дискрета по времени, определяющая задержку в контуре регулирования, не превышает 0,2 мс. В связи с этим целесообразно снятие частотных характеристик контуров регулирования тока по осям (1 и ^ их анализ, выполнение исследований совместной работы систем векторного регулирования электроприводов волочильных станов с учетом динамической коррекции натяжения, упругих механических колебаний, гармонических возмущающих воздействий, изменения температуры обмоток и момента инерции намоточного устройства, и разработка рекомендаций по структуре и методике наладки систем векторного регулирования для волочильных станов.

Современные транзисторные преобразователи частота импортного и отечественного производства [4] в качестве внешних управляющих сигналов используют низковольтные дискретные и аналоговые входные и выходные сигналы напряжением от 5 до 24 В. В условиях современного цеха с мощными электроприемниками, являющимися источниками электромагнитных помех промышленной частота, для успешного внедрения системы ПЧ-АД актуальным является разработка типовых принципиальных

электрических схем, при достаточной электромагнитной совместимости обладающих высокой помехозащищенностью и надежностью.

В конце главы сформулированы требования к автоматизированным электроприводам ВС и НУ, представлены выводы по главе и определены задачи исследования

Во второй главе «Статические математические модели для электропривода по системе ПЧ-АД» разработана схема замещения асинхронного двигателя с учетом вихревых токов и кривой намагничивания, разработаны методики построения статических математических моделей электроприводов по системе ПЧ-АД, позволяющие рассчитывать скоростную и рабочие характеристики двигателя с учетом особенностей механических характеристик объекта регулирования и тепловой модели электродвигателя [5,6, 12, 18,21,29].

На основе схемы замещения [5] выполнен анализ поведения питающего напряжения, электромагнитного момента и тока статора в функции угловой частоты П, и угловой частоты роторной ЭДС П2 для системы ПЧ-АД со скалярным регулированием (и,Ю1=сопзО, со стабилизацией главного магнитного потока (векторное регулирование 1, Ет/Г2]=Тга=сопзО и стабилизацией магнитного потока ротора (векторное регулирование 2, Е2/П1=Ч,2=сопб^. Полученные результаты [6], впервые представленные в формате ЗВ для двух зон регулирования угловой скорости вращения (рис.2), полностью подтверждают выводы относительно особенностей поведения напряжения, момента и тока статора при скалярном и векторном регулировании, полученные другими исследователями. Это в свою очередь доказывает высокую достоверность разработанных методик расчета характеристик асинхронного двигателя в системе ПЧ-АД по предложенной схеме замещения.

Статическая математическая модель (СММ) электропривода включает в себя блок расчета нагрузочной диаграммы и тахограммы, блок расчета скоростной, рабочих характеристик и составляющих потерь в электродвигателе АР/, блок тепловой модели (рис.3), и предназначена для расчета перечисленных характеристик с учетом механических переходных процессов, особенностей работа механического оборудования, схемы замещения электродвигателя, законов управления преобразователем частоты, способа охлаждения двигателя, но без учета электромагнитных переходных процессов и упругих механических колебаний. Расчет скоростной и рабочих характеристик асинхронного двигателя для систем векторного регулирования выполняется в функции электромагнитного момента М и угловой скорости вращения со по системе уравнений [18]

До, =

_-3 í_.

м3я2

2 '

(1 зона)

Дш2 =

2МэКОБК2

(2 зона)

Рис.2.Эпюры относительных значений напряжений (а), электромагнитных моментов (б) и токов статора при скалярном регулировании, векторном регулировании 1 и векторном регулировании 2

б).

Q, = (to+Аа>)рп; Q2 = Aco/>n;

E2 = -,Em=E2 Vi + (Q2V^)2;

AUX = 1АП,Ц -JxR^AUy = IaR,

Ul=^(Em + AUr)2+AU2x; A = л/^Г^Г;cos q> = /,//,;

Дф = arcsin^f/^. /f/,);cos9, = cos(A9-f-arccos(coscp)),

где: п - показатель нелинейности для расчета вихревых токов (n=l>3-4,5); q - показатель нелинейности кривой намагничивания (q=0,37^0,4).

Технологические Режим сети Uc

требования 1

j I г'**"" ............ ' ........ 1 li. и,. Qtl Р,. Q,. Рпч (

Mc(t) ( 1 Скоростная j COSCp, 11

i Нафузочная ! и рабочие j

I диаграмма, МдО) , j хар-ки j ш(П Тепловая j

j тахограмма i Щш) ^ { модель ©i(t)

1 Потери ! ДР|Ю( АД Ни

i \ | j

jpm. Jcb ......t i"i. r2 ........f .......ft Q,M 9r2(t)

Исх. данные Исх. сопротивл.

Рис.3. Структурная схема статической математической модели ЭП

Энергетические параметры двигателя рассчитываются по формулам Р\ = ^,{/,7, соБср,;

АРШ =т^Я,-АР1и =т111Я1- АРТ = АРШ +Ы>1М + Д/>С +АРд; АРС =0,005/}; цэм(%) = т(Р,-АРъ)/Р,;

Ш =0.5Шы(\ + (ш/<й„)г);АРМЕХ = ДМш;

Г]м% = Ш(Р1-АР^-АРмех)/Р1.

Четырехмассовая тепловая модель двигателя в матричном виде описывается дифференциальным уравнением

ш

где: 0 - температура элементов модели, °С; С - диагональная матрица теплоемкостей элементов, Дж/°С; АР — тепловые потери двигателя,

выступающие в тепловой модели элементами теплогенерации, Вт; А -квадратная матрица коэффициентов теплопередачи, Дж/с/°С; 0О -температура окружающей среды, °С.

Тепловые элементы модели состоят из конструктивных элементов двигателя: ¡=1 - корпус, вал двигателя и магнитопровод статора (теплогенерация - потери в стали статора, механические потери); ¡=2 -обмотка статора (теплогенерация - потери в меди статора); \=Ъ - обмотка ротора (теплогенерация - потери в меди ротора); ¡=4 - магнитопровод ротора (теплогенерация - потери в стали ротора, добавочные потери) [12]. В предложенной тепловой модели удобно сочетается разбивка двигателя по конструктивным элементам и элементам теплогенерации. На основании этого разработана методика расчета коэффициентов модели, использующая весовые и тепловые характеристики конструктивных элементов, а также значения температур в установившихся тепловых режимах.

Среднеквадратичная ошибка расчета температуры статорной обмотки на модели и измеренной экспериментально не превышает 11 %, что является хорошим результатом для тепловых моделей.

Для примера на рис.4 представлены переходные процессы температур элементов <9, многомассовой тепловой модели при работе с номинальной

148

129

188

St

ее

Рис.4. Переходные процессы тепловой модели двигателя 4A160S4Y3 для длительного

режима работы S1, ПВ=100 % (а) и S3, ПВ=25 % (б)

нагрузкой и различными ПВ, и температуру ©п одномассовой тепловой модели асинхронного двигателя.. В длительном режиме работы обмотки статора и ротора нагреваются до 150 и 160 °С, соответственно. В повторно-кратковременном режиме при длительности цикла 10 мин. и ПВ=25 % максимумы температур равны 87 и 81 °С.

В третьей главе «Исследование электроприводов волочильных станов и намоточных устройств на основе статических математических моделей для системы ПЧ-АД» в программной среде Matlab-Simulink разработаны СММ для главных ЭП и намоточных устройств волочильных станов грубого, мокрого и тонкого волочения, выполнены расчеты пуско-тормозных, установившихся и циклических режимов работы [6, 15].

На СММ главных ЭП исследованы предельные характеристики при ограничении тока статора на уровне 1,51л для систем со стабилизацией потока ротора (рис.5.а) и систем с зависимым регулированием потока (рис.5.б).

Определено, что увеличение магнитного потока на 30 % от номинального приводит на низких частотах до 35 Гц к увеличению электромагнитного момента до 1,87МН. Ток намагничивания увеличивается в 2,35 раза, хотя общий ток не превышает 1,51к. Во второй зоне регулирования при увеличении угловой скорости в 2 раза ток намагничивания спадает до 19 % от номинального, предельный момент уменьшается до 0,8МК при увеличении питающего напряжения до 1,1 бим.

;ТШБпш ; .....

; : -• - —г " < : Em/Eimi

........:........-у*-у/ ........UK--- : \ i : i i

...... /У • : : ч^ :Im.-'Inui

i 1чона 2 зона :

¡ ¡ ¡ : j \\Шй

8 2 М

Рис.5.

в.6 os i

1.2 1.4 1.6 1!

Предельные характеристики электродвигателя 4A280S6

В пуско-тормозных режимах от задатчика интенсивности двигатель 4A280S6 75 кВт в системе со стабилизацией потока в момент трогания и в установившемся режиме имеет токи 200 и 117А. В системе с зависимым регулированием ток трогания снижается до 180А при увеличении тока намагничивания с 40 до 62А. Ток трогания уменьшается до 160А у двигателя с большим числом пар полюсов 4А280М8 75 кВт при установившемся токе 114 А.

При исследовании циклических режимов работы главных ЭП установлено, что взаимное динамическое изменение температур статора и ротора отличается от линейной зависимости из-за разных постоянных времени нагрева. Максимальное изменение сопротивления статора за цикл составляет 29%. Наибольшее отклонение сопротивления ротора не превышает 5,8% от линейной зависимости АВ (пунктирная линия, рис.6.6). Текущее активное сопротивление роторной обмотки достаточно рассчитывать в функции замеренного текущего активного сопротивления статарной обмотки по уравнению

д2=ад0/я,о), (i)

где 7?ю, /?2о — сопротивления обмоток холодного двигателя.

Относительная среднеквадратичная погрешность при этом равна 3,7 %.

Угловая скорость намоточного устройства пропорциональна линейной скорости и обратно пропорциональна радиусу намотки. Статический момент сопротивления НУ пропорционален усилию натяжения проволоки и радиусу намотки, который, в свою очередь, увеличивается пропорционально интегралу от угловой скорости намотки. Момент инерции наматываемой проволоки зависит от радиуса намотки в четвертой степени. Динамические моменты, необходимые для формирования требуемой тахограммы, зависят от суммарного момента инерции НУ и пропорциональны угловому ускорению ЭП НУ, а также от квадрата угловой скорости и скорости изменения момента инерции при намотке. Перечисленные зависимости учтены при разработке СММ электропривода НУ для системы ПЧ-АД.

Рис.6. Изменения сопротивлений статора и ротора в циклических режимах

Исследованы пуско-тормозные и установившиеся режимы работу НУ в первой и второй зонах регулирования с учетом увеличения суммарного момента инерции НУ в процессе намотки катушки для случаев стабилизации натяжения или стабилизации момента. Предложены варианты замены двигателей НУ с меньшей мощностью при работе во второй зоне регулирования [9].

Режим стабилизации натяжения с использованием датчиков натяжения [10, 12] для массовых электроприводов сложен в реализации. Режим стабилизации момента имеет большие ошибки по натяжению в пуско-тормозных режимах. В работе для электроприводов волочильных станов по системе ПЧ-АД предложен способ управления режимом стабилизации момента НУ с дискретной динамической компенсацией, заключающийся в добавлении к заданию момента в пуско-тормозных режимах дискретной составляющей, равной динамическому моменту при половинной длине наматываемой проволоки. Знак дискретного сигнала определяется знаком ускорения главного электропривода волочильного стана. В этом случае при намотке на пустую катушку колебания натяжения не превышают 0.3 Тм. При намотке в средине диапазона колебания натяжения полностью компенсируются, а в конце намотки колебания натяжения не превышают 0.15

Тм. При пуске в режиме подмотки на полную катушку достаточно значение момента 1.3 Мм.

Анализ температурных режимов при циклической работе в режиме стабилизации натяжения и момента показал максимальное изменение температуры статорной обмотки на 19 и 13 %, соответственно. Максимальная динамическая ошибка от линейной зависимости (1) у сопротивления ротора не превышает 2 %. Относительная среднеквадратичная погрешность равна 1,78 %.

В четвертой главе «Динамическая математическая модель трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором» в программной среде МаНаЬ-БшщИпк разработана математическая модель асинхронного двигателя с фазным ротором, позволяющая рассчитывать электромагнитные и механические переходные процессы с учетом конструкции обмоток, кривой намагничивания и вихревых токов в стали статора и ротора [3, 10, 22, 25, 29, 31,34].

Построение модели строится на основе относительных пространственных обмоточных функций статора и ротора, которые рассчитываются как интеграл относительной плотности тока по длине полюсного деления. На основе пространственных обмоточных функций для многофазных обмоток и синусоидальных фазных токах рассчитаны и построены в формате ЗБ пространственно-временные магнитодвижущие силы обмоток (рис.7), показывающие, что несинусоидальные магнитодвижущие силы каждой обмотки приводят к существенным искажениям результирующих магнитодвижущих сил (МДС). Так, для двухфазной однослойной обмотки искажения МДС имеют четырехкратную частоту и амплитуду до 40% [10]. Трехфазные обмотки имеют шестикратную частоту искажения с амплитудой до 15,5% у однослойных и 4% у двухслойных. Эти искажения влияют через кривую намагничивания на колебаниях индукции в пазах двигателя, на высокочастотные колебания потокосцепления, ЭДС и тока обмотки.

Суммарная магнитодвижущая сила в любом пазе зависит от тока и пространственной обмоточной функции каждой обмотки статора и ротора и их взаимного пространственного расположения. Электромагнитный момент ротора рассчитывается по закону Ампера как сумма по всем пазам полюсного деления произведений индукции паза на ток и число витков обмотки паза с учетом числа пар полюсов, длины и среднего диаметра заложения обмотки.

С помощью разработанной модели возможно снятие рабочих характеристик и исследование переходных процессов всех переменных асинхронного двигателя с фазным ротором в системах электропривода АДФ - реостатное регулирование, машина двойного питания, синхронизированный асинхронный двигатель, прямой пуск двигателя, асинхронно-вентильный каскад.

Рис.7. Пространственно-временные магнитодвижущие силы двухфазной однослойной (а) и трехфазной двухслойной укороченной (б) обмоток.

Адекватность разработанной модели реальному двигателю определялась погрешностью проводимых расчетов по сравнению с известными режимами и характеристиками. Количественно погрешность расчетов оценивалась по критическому моменту и номинальным данным двигателя и не превысила 4%. Качественно адекватность оценивалась для режима прямого пуска. Рассчитанные переходные процессы по динамическим показателям аналогичны процессам, полученным другими исследователями.

В пятой главе «Динамическая математическая модель трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором» в программной среде МаЙаЬ-ЗтшНпк разработана математическая модель асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, позволяющая рассчитывать электромагнитные и механические переходные процессы с учетом кривой намагничивания, конструкции обмотки и вихревых токов в стали статора, вытеснения тока и конструкции обмотки ротора [8,24].

Динамическая математическая модели АД с к.з.р. разработана на основе математической модели АД с ф.р., однако основное отличие заключается в принципиально других электромагнитных процессах, происходящих в беличьей клетке ротора. На основе интерполяционных функций Лагранжа выведено уравнение для расчета потокосцепления соседних стержней, разработано цепочечное уравнение для расчета тока в стержнях и кольцах ротора. Активные и индуктивные сопротивления роторной обмотки зависят от частоты роторной ЭДС. Магнитодвижущие сипы беличьей клетки рассчитываются как интеграл от токов стержней по длине ротора [1]. Электромагнитный момент определяется как сумма по всем пазам произведений индукции паза на ток стержня с учетом длины стержня и диаметра его заложения.

Для оценки работы программы представлены переходные процессы момента, угловой скорости, модулей токов статора и ротора (рис.8,9) в относительных единицах при прямом пуске АДК и разных моментах включения фазных обмоток статора. Полученные результаты доказали

качественную адекватность модели АДК, т.к. рассчитанные переходные процессы аналогичны процессам, полученным на других моделях.

Исследованный на модели пуск при скалярном регулировании в системе ПЧ-АД не отличается высоким качеством переходных процессов и быстродействием (рис.10). Скорость нарастания момента не более 10 Мн/с. Явно выражена большая колебательность главного магнитного потока Рт.

1 /у у

\

гоо 250

Рис.8. Переходные процессы пуска АДК без задержки (а) и с задержкой включения по фазам.

б)

X У Р1о1 X У РЫ

Рис.9. Динамические механические характеристики.

Разработанная динамическая математическая модель АД с к.з.р. достоверно отражает многие особенности процессов, происходящих в электрических машинах переменного тока и может быть использована при исследовании замкнутых систем электропривода, конкретно в системе ПЧ-АД с векторным регулированием.

В шестой главе «Микропроцессорные системы векторного управления ПЧ-АД» разработаны структурные схемы систем датчикового и бездатчикового векторного регулирования, отличающиеся двойными регуляторами токов, регулятором скорости с регулируемым статизмом, регулятором ориентации по потокосцеплению, а также математической

моделью для МПСУ с новым наблюдателем потока на основе линейного регулятора с ограничением .В программной среде Ма^аЬ-БтиНпк разработана динамическая математическая модель системы ПЧ-АД с векторным регулированием и исследованы переходные процессы в системах датчикового и бездатчикового векторного регулирования при различных настройках регулятора скорости. Определены минимальные диапазоны регулирования скорости [2, 14, 17, 19].

§.5 9

1.5 1

6.5

а

51 В

-58

8 180 200 388 500 S81 70« 880 900

Рис. 10. Переходные процессы пуска при скалярном регулировании ПЧ-АД (U/f=const)

В динамическую математическую модель системы ПЧ-АД с векторным регулированием кроме динамической модели асинхронного двигателя с к.з. ротором и модели преобразователя частоты входит цифровая микропроцессорная система векторного управления, состоягцяя из системы векторного регулирования (СВР), вюпочающаяя в себя регуляторы векторных переменных, цифровой модели асинхронного двигателя, в которой рассчитываются промежуточные переменные для СВР, цепей управления с датчиками обратных связей, программы диагностики и других вспомогательных программ. Система векторного регулирования (рис.11) включает в себя задатчик интенсивности ЗИ, регулятор скорости с регулируемым статизмом PC, ПИ-регулятор потока РП, блок ограничения

ое А ....

ЮС

/ j

; i i

тока БОТ, регуляторы токов по осям dq PTd и PTq, регулятор ориентации по потоку РОП, блок деления БД, блоки задания потока, расчета скольжения и расчета напряжения управления БЗП, БРС и БРН.

Блок задания потока БЗП формирует сигнал задания потока *¥z в соответствии с сигналами задания угловой скорости coZi и задания момента М3 для усиления потока на низких скоростях в режиме зависимого регулирования потока и ослабления потока во второй зоне регулирования.

Рис. 11. Структурная схема системы векторного регулирования

При разработке регуляторов тока за основу взят аналоговый двойной регулятор тока реверсивного тиристорного преобразователя типа ЭКТ (ХЭМЗ, Харьков), хорошо зарекомендовавший себя при работе в зоне прерывистого тока. В цифровом варианте для СВР внутренний П-регулятор за счет большого коэффициента усиления снижает до требуемого минимума инерционность внутреннего контура со статорной обмоткой, а внешний И-регулятор делает контур регулирования тока астатическим по заданию с заданным качеством переходного процесса. Проведенный анализ переходных процессов и ЛАЧХ известных регуляторов тока при возмущающих воздействиях показал, что двойной регулятор тока имеет одни из лучших характеристик [14].

Блок расчета напряжения управления БРН компенсирует отрицательную связь по противоЭДС статорной обмотки Е,„ и с помощью сигналов развертки С/Б2 пересчитывает сигналы управления иус/, 1/уд из

вращающейся системы координат d,q в сигналы Uya, Uyß неподвижной системы координат а,р.

На вход регулятора ориентации по вектору потокосцепления ротора РОП поступают сигналы угловой скорости cûzi и скорости изменения doo/dt, угловой частоты скольжения П2, гармонические сигналы с векторного фильтра C/Sb и по ним формируется заданная частота fin и угол управления ПЧ, определяется электрический угол между вектором потокосцепления и заданным углом управления, за счет интегрального регулятора доводится этот угол до минимума, рассчитываются гармонические сигналы развертки C/S2 для БРН. С помощью ключа К1 переключается работа из датчиковой системы СВР с отрицательной обратной связью по скорости со, в

бездатчиковую (СВБР) со связью по наблюдаемой скорости И.

Угловая скорость вращения двигателя вычисляется по скорректированной частоте управления и частоте скольжения ¿ = (П,-П2)/Рл.

Угловая частота скольжения iî2 = 2MR2 /(3 ряТ22га ) зависит прямо пропорционально от электромагнитного момента и сопротивления роторной обмотки, и обратно пропорционально от квадрата модуля потокосцепления ротора, т.е. точность расчета ш на низких скоростях зависит от точности работы датчиков момента и потока, а также от точности определения активного сопротивления ротора.

Использование в качестве сигналов по моменту и потоку их заданных значений при расчете Ci2Z = 2MZ}\ приводит к формированию

положительной обратной связи в контуре регулирования скорости. В этом случае для пропорционального коэффициента усиления PC должно соблюдаться условие

к - JI ЗУгРя

гс 2(27; + TS) 2 Я2 '

а постоянная времени фильтра в цепи обратной связи по скорости должна быть не менее Ts > JLR21{У¥1р2п) - Диапазон регулирования скорости с П-РС может быть рассчитан по формуле

ЛЯ=ГИ/(2(2ТЦ + Г,))

где: Ти = Jj.q>NIMN - инерционная постоянная времени электропривода, с; Тц — минимальная постоянная времени, с.

Для МПСУ разработана цифровая математическая модель двигателя, которая рассчитывает внутренние переменные: по трехфазным входным сигналам напряжения и тока статора UXahc, Iubc в неподвижной системе координат abc рассчитываются напряжения и токи C/i0ß, /iap в неподвижной системе координат aß; на их основе с помощью наблюдателя рассчитываются главный поток Ч'шар и ЭДС главного потока Е„,ар, потокосцепление роторной обмотки Т2ар, электромагнитный момент

двигателя М, гармонические сигналы развертки С/5ьтоки статора Ixdq во вращающейся системе координат dq и активные сопротивления статора и

ротора Rx,R2.

Расчет активных сопротивлений Rt,R2 выполняется с помощью компьютерной тепловой модели на основе системы дифференциальных и алгебраических уравнений

+©OK4o-©i(04o).

Я, =Älw(l + a(0,(r)-0N)),

R2~Rl(R2 N/R1N)>

где RlN,R1N - каталожные значения сопротивлений статора и ротора при температуре 0W .

При разработке наблюдателя потока ротора за основу взят наблюдатель потока ротора Козаченко В.Ф. Дроздова A.B., Шеломковой Л.В., построенный на основе релейного элемента, работающего в скользящем режиме. Разработанный в диссертации наблюдатель главного магнитного потока и потокосцепления ротора [17] (рис.12) состоит из входного фильтра

l__r«— ljr,R1 T(r<-1)

2(2-1) A3

L2 А7

Ку -FFm+FFm А5

A1 HoldAlO A4

Т. 1-z1

TtTj.-Tjz-1 Т.

Discrete Filterl AB

-KU)

Erna

Рис.12. Структурная схема наблюдателя потокосцепления ротора

первого порядка А1, пропорциональных элементов А2, А4 и А7, интегратора АЗ, линейного регулятора с ограничением А5, блока дифференцирования с фильтром А6, блока цифрового дифференцирования А8, блока перемножения А11 и элементов суммирования А12-А14.

Основным элементом структурной схемы наблюдателя потока является линейный элемент А5, в известных работах изменяющий структуру системы регулирования и переводящий её в скользящий режим, характеризующийся высокочастотным автоколебательным процессом. В диссертационной работе

релейный регулятор взят за основу и заменен на элемент с линейным режимом, состоящий из пропорционального усилителя с коэффициентом Кр и звена ограничения. На вход А5 подается разность сигналов тока вычисляемого I, и тока измеренного /,. Коэффициент усиления К? в статических режимах влияет на ошибку вычисления тока, а в динамических на быстродействие и качество переходного процесса. В реальных системах величину статической ошибки вычисления /, достаточно задать на уровне 0,1% от номинального тока. В этом случае достигается необходимая устойчивость, качество и быстродействие, исключается автоколебательный режим. На выходе А5. получается наблюдаемый сигнал главного потока . Наблюдаемое значение потокосцепления ротора вычисляется по формуле

= -/,¿2, где ¿2 - индуктивность рассеяния роторной обмотки, Гн.

Вычисление тока /, выполняется с помощью апериодического звена первого порядка, состоящего из блоков А2, A3, All, А12 и имеющего постоянную времени, равную электромагнитной постоянной времени статорной обмотки Тх = Ц / Д. На вход апериодического звена подается после фильтрации через блок А1 сигнал фазного напряжения статора Ux и после дифференцирования с фильтром через блок А6 сигнал главного потока . Восстановление быстродействия после фильтрации в схеме наблюдателя выполняется с помощью блока А4.

Структурная схема наблюдателя кроме блока А1 реализована в МПСУ программными средствами. С помощью блока А1 выполняется фильтрация выходного сигнала фазного напряжения ГТЧ, гальваническая развязка от силовых цепей, преобразование аналогового сигнала в цифровой с заданной дискретой по времени и нормализация его к заданному значению. Фактически в блок А1 входят элементы фильтра, датчик напряжения, канал аналого-цифрового преобразования (АЦП) МПСУ и программный нормализатор сигнала.

Фильтрация выходного напряжения ПЧ с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) необходима для точного

воспроизведения сигнала в цифровом виде по каналу АЦП. В диссертационной работе представлены три варианта реализации фильтра, отличающиеся требуемой тактовой частотой и быстродействием МПСУ. Для аналогового фильтра в силовой цепи достаточно, чтобы частота модуляции АЦП была в 2 раза больше частоты ШИМ и синхронизирована с максимумами сигналов развертки ШИМ. Для цифровой фильтрации тактовая частота должна быть не менее 300 кГц.

Структурные схемы двойных регуляторов тока [14], регулятора скорости с регулируемым статизмом, регулятора ориентации по потокосцеплению [19] и наблюдателя потока на основе линейного регулятора с ограничением [17] внедрены в программу МПСУ отечественного преобразователя частоты разработки и изготовления ООО НТЦ «Приводная техника» (г.Челябинск) [4].

В программной среде МайаЬ-БтиНпк разработана компьютерная модель системы ПЧ-АД с векторным регулированием, включающая в себя динамическую модель асинхронного двигателя, модель преобразователя частоты и систему векторного регулирования. На рис.13 представлены переходные процессы пуска и наброса нагрузки в СВР (а) и СВБР (б) при коэффициенте коррекции жесткости механической характеристики Кк=5.

Дм»

ME 1......ii....í.....

Í мс ;......L¡..... Hr

.....

_ :......: ■

vrl

. f '

•J vra Itt(

50 55 S0 65 70 75

а)

wl........=.......

200 258

358 488 458

мс ;./..... ~

мн

Ж

ill ,

i-J

тщт

б)

1»« 1« ' °° ц^ 500 550 £00 556 700

Рис. 13. Переходные процессы пуска (а, в) и наброса нагрузки (б, г) в датчиковой (а, в) и бездатчиковой (б, г) СВР

Определены показатели переходных процессов основных динамических режимов, рассчитанных с помощью компьютерной модели микропроцессорной системы в САР с обратной связью по скорости (рис. 13.а, в): скорость нарастания момента до 400 Мн/с; время восстановления скорости при пуске и набросе нагрузки до 10 мс; динамическая и статическая

просадки скорости при набросе Мн 0,214 и 0,186 1/с. Показатели переходных процессов в бездатчиковой системе (рис. 13.б, г) с фильтром в цепи обратной связи 4 мс: скорость нарастания момента до 65 Мн/с, время восстановления скорости при пуске и набросе нагрузки до 80 мс; динамическая и статическая просадки скорости при набросе Мн 5,7 и 2,87 1/с.

На верхних графиках рис. 13.а представлены переходные процессы заданного электромагнитного момента М3 с выхода регулятора скорости и расчетные (наблюдаемые) моменты, рассчитанные по формулам

мп2= ЗрлК21^2п/2.

Моменты МпХ и Мп2 практически одинаковые, что доказывает хорошую ориентацию токов и напряжений статора по отношению к вектору потокосцепления ротора. Моменты М„, и Мп2 незначительно отстают во времени от момента М3. Это говорит о высоком быстродействии контуров регулирования тока.

Время нарастания модуля потокосцепления ротора Ч^т до номинального значения при двойной форсировке тока 1а равно 40 мс. При задании частоты напряжения статорной обмотки от 1 до 100 Гц наблюдатель потока по отношению к исходному потоку вносит постоянную задержку не более 0,4 мс.

Снятые амплитудночастотные и фазочастотные характеристики показали, что при частоте ШИМ 2,5 кГц и дискрете по времени 0,2 мс частота пропускания контуров тока по осям dq не менее 3450 рад/с или 549 Гц, и соответствуют колебательному звену второго порядка с постоянной времени Т0 = 0,29 мс, декрементом затухания £ = 0,82 и дискретной передаточной функцией

Wч{z-l)=Iq{z-x)IIчzS2'x) = {2,\0252-2 -6,585*-' +5,4825)"'. (2)

В седьмой главе «Исследование режимов работы и внедрение микропроцессорных систем ПЧ-АД для волочильных станов и намоточных устройств» на основе СВБР разработаны упрощенные структурные схемы электроприводов волочильных станов и намоточных устройств, позволяющие достоверно выполнить исследование динамических режимов многомассовых электромеханических устройств с учетом электромагнитных и механических переходных процессов. Разработаны структуры систем управления, эффективно демпфирующие и ограничивающие механические колебания натяжения в установившихся и пуско-тормозных режимах. Представлены результаты внедрения системы ПЧ-АД для ВС и НУ [4, 15, 16, 23, 26, 28, 30, 32, 33, 36, 37].

Сложность анализа электроприводов на базе МПСУ заключается в том, что электромагнитные и механические переходные процессы в

электрических и механических частях электропривода описываются непрерывными дифференциальными уравнениями, а процессы, происходящие в системе регулирования, решаются на основе г-преобразований в дискретные моменты времени. В предыдущей главе доказано, что контуры регулирования тока, включающие в себя цифровые регуляторы, транзисторный преобразователь частоты и статорные обмотки АД, могут быть описаны колебательными звеньями второго. Контур регулирования потока при больших сигналах задания имеет ограниченное быстродействие из-за малого запаса форсировки по току В связи с этим в быстродействующих системах нельзя реализовать зависимое регулирование потока в функции заданного электромагнитного момента. Однако увеличение пускового момента возможно за счет предварительного усиления магнитного потока и тока намагничивания при низких заданных угловых скоростях с дальнейшим снижением потока до номинального при заданных входных частотах ПЧ более 35 Гц [15]. В этом случае быстродействие контура регулирования потока не влияет на быстродействие формирования электромагнитного момента, а величина потока и форма кривой намагничивания влияют в статорной обмотке только на соотношение токов намагничивания и активного. Поэтому эквивалентный контур регулирования электромагнитного момента, включающий в себя контуры регулирования потока ротора Ч'гт, Тока намагничивания активного тока 1Ч,

преобразователь частоты и статорные обмотки АД, может быть описан дискретной передаточной функцией IVк,(г-1) = А/(г~')/М3(:~'), аналогичной (2).

Разработана структурная схема бездатчиковой системы векторного регулирования электропривода волочильного стана и намоточного устройства (рис.14). За основу при разработке электромеханической системы взята структурная схема упругодиссипативных звеньев второго рода. В объединенную МПСУ станом входят (выделены темным тоном) задатчик интенсивности скорости ЗИС, регулятор скорости с регулируемым статизмом РС, эквивалентный контур регулирования момента привода волочения Б1 с передаточной функцией Ямв(г) (2), датчики (наблюдатели) угловых скоростей вращения Б2 и Б16, задатчик интенсивности момента ЗИМ, эквивалентный контур регулирования момента намоточного устройства Б8 с передаточной функцией ЯмН(г) (2), блок Б17, рассчитывающий гибкую связь по усилию натяжения, блок перемножения БП для расчета непрерывной динамической компенсации натяжения и экстраполяторы нулевого порядка О, установленные на входе цифровой системы. Непрерывная часть структурной схемы включает в себя интеграторы БЗ и Б9, рассчитывающие по динамическим моментам угловые скорости двигателей волочения и НУ, нелинейные элементы Б4 и Б10, определяющие моменты холостого хода волочения и НУ, блок нелинейности Б5, определяющий статический момент волочения в функции от угловой скорости, пропорциональные блока Б6 и Б11, пересчитывающие угловые скорости двигателей волочения и НУ в линейные скорости движения проволоки, пропорциональные блока Б7 и Б12,

пересчитывающие усилие натяжения Тн в моменты сопротивлений для двигателей волочения и НУ, блок интегрирования Б13, пересчитывающий линейные скорости в абсолютное удлинение проволоки, пропорциональный блок Б14, пересчитывающий удлинение в упругое натяжение проволоки, блок Б15, формирующий гармонические возмущения в функции от угловой скорости вращения катушки НУ и блок Б18, рассчитывающий относительное удлинение проволоки.

и намоточного устройства

На основе приведенной структурной схемы в программной среде MatlabSimulink разработана компьютерная модель CAPSTAN, позволяющая для трех типов волочильных станов выполнить исследования:

- анализ частоты упругих колебаний проволоки в зависимости от её диаметра и момента инерции катушки НУ;

- степень демпфирования упругих колебаний в зависимости от жесткости механической характеристики привода волочения, момента инерции катушки НУ и структуры системы регулирования;

- влияние дискретной и непрерывной динамической коррекции на натяжение проволоки в пуско-тормозных режимах;

- наличие проходящего параметрического резонанса и определение запрещенных скоростей волочения.

С помощью компьютерной модели волочильного стана установлено (рис.15), что для снижения упругих усилий в начале формирования натяжения необходимо снизить скорость нарастания задания момента НУ до 30 Мн/с. Для эффективного демпфирования механических колебаний в стальной проволоке должна быть мягкая механическая характеристика главного электропривода ВС (не жестче естественной механической характеристики), а в канале задания момента НУ должен присутствовать сигнал, пропорциональный первой производной усилия натяжения. Для стабилизации натяжения в пуско-тормозньгх режимах необходима дискретная или непрерывная динамическая компенсация натяжения для НУ. Для надежного пуска стана должна быть Б-образная характеристика ЗИ скорости. Перестроенная система (рис. 15.6) обеспечивает эффективное демпфирование упругих колебаний и стабилизацию натяжения в установившихся и пуско-тормозньгх режимах.

"1 1 1.2

81

......» ЕмоГ"^"

—----- 82

1—•:

88 тгиу \*иу

ак { : 1......;

84 «Ьп:

82 г - .....- -V"

8 .......;......

Ж

? " '4-

11111}

ое Г" *

/

'/ 'г......ТУ * <| :

/ - .г - И -

I >

Тну. н

|ч ■Д 1 ■ • мс

а)

'Л;

1Г

5883 сева 7008

б)

Рис.15. Переходные процессы пуска и торможения в исходной (а) и перестроенной (б) системе управления волочильным станом

Для реализащш высокой демпфирующей способности упругих механических колебаний и непрерывной динамической компенсации натяжения необходим расчет корректирующих сигналов, построенный на совместной информации угловых скоростей и электромагнитных моментов

ВС и НУ. В диссертации представлены три типа локальных сетей, которые обеспечивают в реальном времени обмен данными между микропроцессорными системами электроприводов и расчет корректирующих сигналов, отличающихся типами преобразователей частоты (ACS800, Unidrive SP, Commander SK), дополнительными вычислительными устройствами и способами реализации обмена данными.

На основании вышеизложенного и с учетом требований к электроприводам ВС и НУ разработаны программное обеспечение и принципиальные электрические схемы волочильных станов грубого, среднего и тонкого волочения. С помощью разработанных и внедренных схем обеспечивает раздельное и совместное управление электроприводами ВС и НУ, толчковый режим работы (заправка), задание скорости волочения и момента (натяжения) намотки, рабочее торможение по задатчику интенсивности, аварийное торможение ВС и НУ при обрыве проволоки или открытии ограждения НУ, сигнализацию и контроль основных режимов работы. С помощью дискретных, аналоговых сигналов и промежуточных реле выполняется дискретная динамическая коррекция натяжения за счет дополнительного изменения момента по отношению к заданному.

Дополнительно разработаны программное обеспечение и принципиальные схемы трех типов локальных вычислительных сетей для пар ПЧ ACS 800-ACS 800 (ABB), Unidrive SP-Commander SK, Commander SK-Commander SK (Control Techniques), обеспечивающие цифровую динамическую коррекцию натяжения, расчет радиуса намотки, момента инерции катушки и эффективное демпфирование упругих колебаний.

В таблицу сведены результаты внедрения электроприводов волочильных станов и намоточных устройств по системе ПЧ-АД на ЗАО «Уралкорд» (участки грубого, мокрого и тонкого волочения). При внедрении использовались транзисторные преобразователи частоты 380 В мощностью от 4 до 75 кВт фирм ABB (Швеция, Швейцария), Control Techniques (Англия), Omron (Япония), Schneider Electric (Франция) и др. По результатам внедрения на конец 2011г. системы электроприводов по количеству распределились следующим образом (из 281 шт.): системы ТП-Д — 14,2 %; системы АДФ-R — 2,5 %; системы АДК многоскоростные — 0 %; однофазные УПП - 0 %; системы АДК с ЭМС - 0 %; трехфазные УПП - 22,8 %; система ПЧ-АД — 60,5 %. Автоматизированные электроприводы волочильных станов и намоточных устройств по системе ПЧ-АД внедрены на ЗАО «Уралкорд» (г.Магнитогорск) и ОАО «НИИМетиз» (г.Магнитогорск), всего 179 штук на общую установленную мощность 3208 кВт.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ

В диссертационной работе на основании выполненных автором исследований решена научно-практическая проблема разработки и внедрения автоматизированных электроприводов по системе ПЧ-АД. В ней изложены научно-обоснованные технические решения, обеспечивающие увеличение

Результаты внедрения системы ПЧ-АД на ЗАО «Уралкорд»

№ стана Наименование Производитель Кол. эл.дв. Рн, кВт Скорость, об/мин Тип привода

1 Семиблочный стан грубого волочения в/с 2500/7 ГДР 7 55 1500 АДФ-Я (3 ступени) (ПЧ-САД)

2-8 Семиблочный стан грубого волочения в/с 2500/7 ГДР 1*1 55 1500 УПП-АДК

Намоточное устройство в комплекте с в/с 2500/7 ГДР 8 15 1500 1500 ПЧ-АДК

10-24 В/с мокрого волочения 650/12 АЗТМ 15 75 1000 ПЧ-АДК

Намоточное устройство в комплекте с в/с 650/12 АЗТМ 15 7,5 1500 ПЧ-АДК

25-28 12-блочный стан тонкого волочения ШгБАТ 632/12 ГДР 12 3*12 18,5 18,5 750/1000 1500 ПЧ-АДК (28) УПП-АДК (25-27)

Намоточное устройство в комплекте с в/с ГДР 4 7,5 1500 ПЧ-АДК

43-70 94-107 В/с тонкого волочения 80/21 1ГОг\УОТ 80/21 ГДР 40 30 1500 ПЧ-АДК

Намоточное устройство в комплекте с в/с ГДР 40 3,2 1000/2000 РТП-ДПТ (ПЧ-АД)

ГА5 Термо-травильно-гальванический агрегат ТТГА 24/500 (НУ) АЗТМ 28 4 1500 ПЧ-АДК

ГА7 Термо-травильно-гальванический агрегат ТТГА 24/500 (НУ) АЗТМ 28 4 1500 ПЧ-АДК

ГА7 Термо-травильно-гальванический агрегат ТТГА 24/500 (НУ) АЗТМ 20 4 1500 ПЧ-АДК

Электродвигатели гл.привода 67 2547 ПЧ-АДК

Электродвигатели НУ 103 566,5 ПЧ-АДК

производительности оборудования, снижение потребления электроэнергии и уменьшение отходов производства для волочильных станов и намоточных устройств, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие страны и повышение конкурентоспособности продукции отечественных предприятий. Основные научные и практические результаты выполненной работы заключаются в следующем:

1. Разработана концепция создания системы ПЧ-АД с микропроцессорным векторным регулированием, объединяющая в себе расчет рабочих и скоростных характеристик, теплового состояния асинхронного двигателя, исследование на динамических математических моделях работы асинхронных двигателей в различных системах электропривода, а также в замкнутой микропроцессорной системе с датчиками скорости или в бездатчиковой системе с наблюдателями скорости.

2. Разработана схема замещения асинхронного короткозамкнутого двигателя, учитывающая потери на вихревые токи в магнитопроводах статора и ротора, кривую намагничивания. На основе разработанной схемы получены уравнения по расчету переменных в схеме замещения в зависимости от способа регулирования ПЧ.

3. Разработана методика расчета статических математических моделей ЭП по системе ПЧ-АД с регулированием главного магнитного потока или потокосцепления ротора в первой и второй зонах регулирования с учетом температуры обмоток, вихревых токов, кривой намагничивания и особенностей механических характеристик рабочего механизма.

4. В среде инженерного проектирования МАТЬАВ разработана четырехмассовая тепловая математическая модель закрытого асинхронного двигателя с самовентиляцией, позволяющая рассчитывать температуры обмоток статора и ротора при изменении потерь и скоростных режимов АД. Разработана методика расчета коэффициентов теплопередачи по каталожным данным двигателя.

5. Разработаны статические математические модели ЭП по системе ПЧ-АД для стабилизации или регулирования потокосцепления ротора для намоточных устройств и волочильных станов с учетом второй зоны регулирования и четырехмассовой тепловой модели электродвигателя, позволяющих по заданным механическим или временным характеристикам рассчитывать рабочие характеристики и температуру обмоток электродвигателей для длительного и повторно-кратковременного режимов работы. При исследовании работы статических моделей даны рекомендации по снижению установленной мощности двигателей.

6. Разработаны в среде МАТЬАВ и исследованы динамические математические модели асинхронных двигателей, учитывающие потери на вихревые токи, кривую намагничивания и тип обмоток, позволяющие моделировать электроприводы по распространенным системам: синхронизированный асинхронный двигатель; машина двойного питания; устройство плавного пуска - АД; ПЧ-АД.

7. На основе динамической математической модели асинхронного двигателя с к.з. ротором разработана и расчитана цифровая математическая модель микропроцессорной векторной системы регулирования для ПЧ-АД со стабилизацией скорости или момента, включающей в себя датчик ЭДС и потокосцепления на основе линейного регулятора с ограничением, двойные регуляторы тока по осям (1 и ц, систему регулирования потокосцепления и ориентацию по потоку, регулятор скорости с регулируемым статизмом. Выполнены исследования с датчиковой и бездатчиковой системой регулирования, показавшие требуемые режимы работы.

8. На основе частотного анализа характеристик микропроцессорной векторной системы разработана математическая модель микропроцессорной векторной системы ПЧ-АД волочильного стана и намоточного устройства с учетом упругой связи через стальную проволоку. Разработаны рекомендации по снижению динамических нагрузок в намоточных устройствах.

9. Разработанные принципиальные схемы автоматизированных электроприводов волочильных станов и намоточных устройств по системе ПЧ-АД. введены в промышленную эксплуатацию. Проведенные исследования экспериментально подтвердили достоверность полученных теоретических результатов и адекватность разработанных математических моделей. При многолетней эксплуатации внедренных систем электропривода документально подтверждено увеличение производительности оборудования в среднем на 4,6 %, снижение расхода электроэнергии на 10,7 %, снижение обрывов проволоки при последующей размотке, что привело к снижению отходов производства на 8 %. Экономический эффект от внедрения результатов работы составляет 9882 тыс.руб. в год.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях

Монография

1. Омельченко Е.Я. Динамические математические модели асинхронных двигателей: монография / Омельченко Е.Я.: ФГБОУ ВПО «Магнигогорк. гос. техн. ун-т». - Магнитогорск, 2012. 157 с. - Деп. в ВИНИТИ 22.03.2012, № 104-В2012.

Статьи в научных изданиях из перечня ВАК РФ

2. Омельченко Е.Я. Модернизация электропривода четырехклетьевого плющильного стана / ЕЛ.Омельченко, А.В.Фадеев, С.В.Чесноков // Вестник. Магнитогорск: МГТУ.- 2006.- №2(14). -С.59-65.

3. Омельченко Е.Я. Математическая модель трехфазного асинхронного электродвигателя с фазным ротором / Е.Я.Омельченко // Электротехника. -2007, -№ 11,-С. 19-24.

4. Омельченко Е.Я. Двухканальный транзисторный высоковольтный инвертор для управления тяговым асинхронным двигателем / С.А.Чупин,

В.Я.Слепнев, ЕЛ.Омельченко и др. // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 3: в 5 ч. Тула: Изд-во ТулГУ, -2010,- Ч. 2. С.197-203.

5. Омельченко Е.Я. Методика расчета потерь в стали при анализе электромагнитных процессов в асинхронных машинах / А.С.Сарваров, Е.Я.Омельченко // Известия вузов. Проблемы энергетики. КГЭУ.- 2011. -№ 1,2.-С. 101-108.

6. Омельченко Е.Я. Статическая математическая модель электропривода по системе «преобразователь частоты - асинхронный двигатель» / Е.Я.Омельченко // Электромеханика. Новочеркасск- 2011.- № 4. -С. 65-69.

7. Омельченко Е.Я. Намоточный аппарат стальной проволоки как объект регулирования / Е.Я. Омельченко, А.А.Радионов, В.А.Бондаренко // Электромеханика. Новочеркасск- 2011.- № 4. -С. 58-64.

8. Омельченко Е.Я. Математическая модель трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором / Е.Я.Омельченко // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика».—2011 .-№15.-С. 49-53.

9. Омельченко Е.Я. Перевод электроприводов намоточных устройств волочильных станов на систему «преобразователь частоты - асинхронный двигатель» / А.С.Сарваров, Е.Я.Омельченко // Известия вузов. Проблемы энергетики. КГЭУ,- 2011. -№ 5,6.-С. 104-113.

10. Омельченко Е.Я. Магнитодвижущие силы двухфазных обмоток асинхронных двигателей / Е.Я.Омельченко // Вестник. Магнитогорск: МГТУ.- 2011,- №4(36). -С. 84-87.

11. Омельченко Е.Я. Электромеханические свойства асинхронных двигателей / И.А.Селиванов, Е.Я.Омельченко // Вестник. Магнитогорск: МГТУ.- 2011,- №3(35). -С. 35-38.

12. Омельченко Е.Я. Термодинамическая модель асинхронного двигателя / Е.Я.Омельченко, Е.Б.Агапитов, В.О.Моисеев // Вестник. Магнитогорск: МГТУ.- 2012,- №1(37). -С. 67-70.

13. Омельченко Е.Я. Методика экспериментального определения момента сопротивления и момента инерции механизма / Е.Я.Омельченко, В.О.Моисеев // Вестник. Магнитогорск: МГТУ.- 2012,- №2(38). -С. 74-76.

14. Омельченко Е.Я. Анализ работы регуляторов тока / Е.Я.Омельченко,

B.О.Моисеев, O.A. Тележкин // Вестник. Магнитогорск: МГТУ.- 2012.-№3(39). -С. 81-85.

15. Омельченко Е.Я. Математическая модель системы «Преобразователь частоты-асинхронный двигатель» с улучшенным пусковым моментом. / Е.Я. Омельченко, В.О. Моисеев, O.A. Тележкин. // АЭП 2012: Труды VII Международной (XVIII Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу. - Иваново, 2012. -С.169-172.

16. Омельченко Е.Я. Автоматизированные электроприводы волочильных станов по системе ПЧ-АД. / Е.Я. Омельченко, В.О. Моисеев, O.A. Тележкин. // АЭП 2012: Труды VII Международной (XVIII Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу. - Иваново, 2012. -

C.545-548.

Авторские свидетельства, патенты, программы для ЭВМ

17. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №

2012615849. Наблюдатель потокосцепления ротора / Омельченко Е.Я., Линьков С.А., Якимов H.A., Моисеев В.О. // ОБПБТ.-2012.-№ 3(80).-С. 42.

18. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №

2012615850. Расчет рабочих и скоростных характеристик асинхронного двигателя при питании от преобразователя частоты с векторным регулированием / Омельченко Е.Я., Линьков С.А., Моисеев В.О., Тележкин О.А // ОБПБТ.-2012.-№ 3(80).-С. 42.

19. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №

2012615851. Регулятор ориентации по вектору потокосцепления ротора / Омельченко Е.Я., Линьков С.А., Якимов И.А., Тележкин О.А // ОБПБТ.-2012.-№ 3(80).-С. 42.

Статьи в других научных изданиях

20. Омельченко Е.Я. Моделирование на ЭВМ переходных процессов в асинхронном электроприводе / Е.Я.Омельченко, A.B. Харламов // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. 4. Магнитогорск, МГТУ.-1998.- С. 36-42.

21. Омельченко ЕЛ. Характеристики двигателей в электроприводе: Учебное пособие. Магнитогорск: МГТУ, 2004. 120 с.

22. Омельченко Е.Я. Математическая модель асинхронного электродвигателя с фазным ротором / Е.Я.Омельченко // Электротехнические системы и комплексы: Межвузовский сб. науч. тр. Вып. 12; под ред. С.И. Лукьянова. Магнитогорск: ГОУ ВПО МГТУ.- 2006. -С. 100-108.

23. Омельченко Е.Я. Электропривод намоточного устройства волочильного стана 80/19 / Е.Я.Омельченко А.В.Фадеев // Электротехнические системы и комплексы: Межвузовский сб. науч. тр. Вып. 13; под ред. С.И. Лукьянова. Магнитогорск: ГОУ ВПО МГТУ. -2006. -С. 133-140.

24. Омельченко Е.Я. Разработка алгоритмов управления устройств плавного пуска / Е.Я.Омельченко // Оптимизация режимов работы электротехнических систем: Межвуз. сб. науч. тр. Красноярск: ИПЦ КГТУ.- 2006,- С. 61-66.

25. Омельченко Е.Я. Расчет коэффициентов математической модели трехфазного асинхронного электродвигателя / Е.Я.Омельченко, Б.Я.Омельченко // Приложение математики в экономических и технических исследованиях: Сборник науч. тр.; под ред. Бушмановой М.В. Вып. 1. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ».-2007. -С.148-155.

26. Омельченко Е.Я. Модернизация электропривода намоточного устройства волочильного стана 80/19 / Е.Я.Омельченко, А.В.Фадеев, В.В.Бакаржи, Е.Г.Голицин // Электротехнические системы и комплексы: Межвузовский сб. науч. тр. Вып. 14; под ред. Сарварова A.C. Магнитогорск: ГОУ ВПО МГТУ.- 2007,- С.65-69.

27. Омельченко Е.Я. Мощность при переходных процессах в трехфазной LR-цепи / Е.Я.Омельченко // Электрика. -2008. -№ 7.- С. 34-38.

28. Омельченко ЕЛ. Модернизация намоточного устройства волочильного стана 160/21 / А.А.Радионов, В.А.Бондаренко, Е.Я.Омельченко, В.В.Бакаржи // Электротехнические системы и комплексы: Межвузовский сб. науч. тр. Вып. 15. -Магнитогорск: ГОУ ВПО МГТУ.-2008. -С. 119-126.

29. Омельченко Е.Я. Учет потерь в стали при анализе электромагнитных процессов в асинхронных машинах / А.С.Сарваров, Е.Я.Омельченко // Электротехнические системы и комплексы: Межвузовский сб. науч. тр. Вып. 17. Магнитогорск: ГОУ ВПО МГТУ.-2009. -С. 24-29.

30. Омельченко Е.Я. Исследование электромеханической системы намоточного аппарата проволочного волочильного стана / Е.Я.Омельченко,

A.А.Радионов, В.А.Бондаренко // Электротехнические системы и комплексы: Межвузовский сб. науч. тр. Вып. 18. Магнитогорск: ГОУ ВПО МГТУ.-2010.-С. 9-27.

31. Омельченко Е.Я. Динамическая математическая модель асинхронного двигателя с фазным ротором / Е.Я.Омельченко // Математическое и программное обеспечение систем в промышленной и социальной сферах: междунар. сб. науч. трудов. — Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск, гос. техн. ун-та им. Г.И.Носова, 2011. - ЧII - С. 118-125.

32. Омельченко Е.Я. Исследование характеристик электропривода намоточного устройства агрегата бронзирования стальной проволоки / Омельченко Е.Я., Моисеев В.О.: ФГБОУ ВПО «Магнитогорк. гос. техн. унта. - Магнитогорск, 2012. 8 с. - Деп. в ВИНИТИ 21.03.2012, № 98-В2012.

Доклады и тезисы конференций

33. Омельченко Е.Я. Стабилизация линейной скорости и натяжения намоточных устройств на основе преобразователей частоты / Е.Я.Омельченко, Е.Г.Голицин, О.А.Спиридонов, Д.М.Игнатьев // Труды IV Международной (XV Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу «Автоматизированный электропривод в XXI веке: пути развития». Магнитогорск.-2004,-С. 184-187.

34. Омельченко Е.Я. Математическая модель трехфазного асинхронного электродвигателя с фазным ротором / Е.Я.Омельченко // Электроприводы переменного тока: Труды международной 14 научно-технической конференции. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ.-2007.- С. 185-188.

35. Омельченко Е.Я. Модульные преобразователи частоты для комплексных электроприводов переменного тока / Е.Я.Омельченко, С.А.Чупин,

B.Я.Слепнев и др. // Электроприводы переменного тока: Труды международной 14 научно-технической конференции. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ.- 2007,- С. 47-50.

36. Омельченко Е.Я. Модернизация электроприводов намоточных устройств волочильных станов / Е.Я.Омельченко, А.В.Фадеев, В.В.Бакаржи и др. // Труды V международной (XVI Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу «АЭП-2007»: Санкт-Петербург.- 2007. -С.341-344.

37. Омельченко Е.Я. Двухдвигательные электроприводы намоточных устройств стальной проволоки по системе ПЧ-АД / Е.Я. Омельченко, В.О. Моисеев // Электроприводы переменного тока: Труды международной 15 научно-технической конференции. Екатеринбург: ФБГОУ ВПО УГТУ-УПИ.-2012,- С. 301-304.

Личный вклад автора. Работы [1, 3, 6, 8, 10, 21, 22, 24, 27, 31, 34] написаны автором лично. В написанных в соавторстве работах [5, 9, 11, 18, 19, 29, 33, 36] автору принадлежат основная идея, постановка задачи, вывод основных формул; в работах [2, 12, 15-17, 20] - разработка математических моделей и расчет переходных процессов; в работах [7, 13, 23, 26] — обоснование выбора и расчет основных параметров; в работах [4, 14, 25, 28, 30, 32,35, 37] - обобщение и анализ полученных результатов.

Подписано в печать 19.10.2012. Формат 60x84/16. Бумага тип. № 1.

Плоская печать. Усл.печ.л. 2,00. Тираж 100 экз. Заказ 656

455000, Магнитогорск, пр. Ленина, 38 Полиграфический участок ФГБОУ ВПО «МГТУ»

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «МАГНИТОГОРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Г.И. НОСОВА»

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПО СИСТЕМЕ ПЧ-АД ДЛЯ ВОЛОЧИЛЬНЫХ СТАНОВ И НАМОТОЧНЫХ УСТРОЙСТВ СТАЛЬНОЙ ПРОВОЛОКИ

Специаг ектротехнические комплексы и системы

На правах рукописи

05201350325

Омельченко Евгений Яковлевич

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

Научный консультант: доктор технических наук, профессор Сарваров А. С.

Магнитогорск - 2012

СОДЕРЖАНИЕ

Введение............................................................................................ 8

Глава 1. АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ВОЛОЧИЛЬНЫХ СТАНОВ И НАМОТОЧНЫХ УСТРОЙСТВ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.................................................................. 19

1.1. Основы теории волочения. Особенности волочильных станов..... 20

1.2. Анализ электромеханических систем волочильных станов и намоточных устройств............................................................ 26

1.3. Регулирование скорости волочения......................................... 29

1.4. Цены на электрооборудование по системе ПЧ-АД...................... 31

1.5. Механические характеристики волочильных станов................... 35

1.6. Технические характеристики намоточных устройств.................. 39

1.7. Асинхронный двигатель как объект регулирования.................... 51

1.7.1. Электромеханические свойства асинхронных

двигателей в многофазных сетях.................................... 51

1.7.2. Двухфазная обобщенная электрическая машина. Исходные уравнения..................................................... 57

1.7.3. Описание электромагнитных процессов в системе вращающихся координат............................................... 60

1.7.4. Структурная схема АД, ориентированная по вектору напряжения статора...................................................... 62

1.8. Микропроцессорные системы управления ПЧ....................... 64

1.9. Технологические требования к электроприводам волочильных станов и намоточных устройств....................... 65

1.10. Выводы. Постановка задачи исследования.......................... 67

Глава 2. СТАТИЧЕСКИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПО СИСТЕМЕ ПЧ-АД.......................................................... 72

2.1. Требования к статической математической модели электропривода..................................................................... 72

2.2. Схема замещения асинхронного двигателя.............................. 74

2.2.1. Расчет эквивалентных сопротивлений.............................. 77

2.2.2. Потери в стали............................................................. 79

2.2.3. Векторная диаграмма с ориентацией по вектору напряжения.................................................................. 83

2.2.4. Векторная диаграмма с ориентацией по вектору

главного магнитного потока............................................ 85

2.2.5. Векторная диаграмма с ориентацией по вектору потокосцепления ротора................................................ 86

2.2.6. Учет тока от потерь в стали и тока намагничивания .......... 87

2.3. Расчет статических характеристик АД...................................... 87

2.3.1. Расчет естественных и искусственных характеристик........ 88

2.3.2. Методика расчета характеристик АД при

скалярном управлении................................................. 89

2.3.3. Примеры расчета характеристик при скалярном

управлении................................................................ 91

2.3.4. Методика расчета характеристик АД при векторном

управлении и стабилизации главного магнитного

потока........................................................................ 95

2.3.5. Пример расчета характеристик при векторном

управлении и стабилизации главного магнитного потока...................................................................... 97

2.3.6. Методика расчета характеристик АД при векторном управлении и стабилизациимагнитного потока ротора..... 100

2.3.7. Пример расчета характеристик при векторном управлении и стабилизации магнитного потока ротора ... 101

2.3.8. Методика расчета характеристик АД при оптимальном управлении магнитным потоком ротора......................... 104

2.3.9. Пример расчета характеристик АД при оптимальном

управлении магнитным потоком ротора....................... 105

2.4. Расчет скоростных характеристик по механическим

характеристикам рабочего механизма.................................... 110

2.4.1. Методика расчета скоростных характеристик при

векторном управлении 1 .............................................. 111

2.4.2. Методика расчета скоростных характеристик при

векторном управлении 2.............................................. 113

2.5. Тепловые переходные процессы асинхронных двигателей...... 114

2.6. Выводы............................................................................ 122

Глава 3. СТАТИЧЕСКИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ВОЛОЧИЛЬНЫХ СТАНОВ И НАМОТОЧНЫХ УСТРОЙСТВ

ПО СИСТЕМЕ ПЧ-АД....................................................................... 124

3.1 Разработка статической модели главного электропривода

волочильного стана......................................................... 125

3.1.1 Тахограмма и нагрузочная диаграмма............................ 126

3.1.2 Скоростные и рабочие характеристики........................... 130

3.1.3 Тепловая модель электродвигателя............................... 136

3.1.4 Исследование работы статической модели..................... 137

3.1.4.1. Исследование предельных характеристик электропривода.......................................................... 138

3.1.4.2. Исследование характеристик двигателей в пуско-тормозных режимах.................................................... 142

3.1.4.3. Исследование циклических режимов работы...... 144

3.2 Разработка статической модели электропривода намоточного устройства....................................................................... 148

3.2.1. Тахограмма и нагрузочная диаграмма.......................... 148

3.2.2 Скоростные и рабочие характеристики.......................... 152

3.2.3 Тепловая модель электродвигателя.............................. 153

3.2.4 Исследование работы статической модели.................... 154

3.2.4.1 Исследование работы электропривода НУ

в режиме стабилизации натяжения.............................. 156

3.2.4.2 Исследование работы электропривода НУ

в режиме стабилизации момента................................. 162

3.2.4.3 Исследование работы электропривода НУ

в циклических режимах............................................... 167

3.3 Выводы ............................................................................. 173

Глава 4. ДИНАМИЧЕСКАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ..................175

4.1. Постановка задачи........................................................................................................................175

4.2. Исходные уравнения....................................................................................................................178

4.2.1. Электрические переходные процессы в обмотках........................178

4.2.2. Электромагнитные процессы................................................................................180

4.2.3. Нелинейные магнитные процессы..................................................................193

4.2.4. Магнитоэлектрические процессы....................................................................196

4.2.5. Потери в стали......................................................................................................................198

4.2.6. Электромагнитный момент......................................................................................200

4.2.7. Механические переходные процессы..........................................................202

4.3. Структурная схема модели..................................................................................................202

4.4. Исследование работы математической модели AMF180................211

4.4.1. Прямой пуск асинхронного двигателя с фазным ротором ... 212

4.4.2. Рабочие характеристики АДФ..............................................................................216

4.4.3. Синхронизированный асинхронный двигатель................................217

4.4.4. Машина двойного питания......................................................................................220

4.5. Выводы......................................................................................................................................................224

Глава 5. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО

ДВИГАТЕЛЯ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ............................................................225

5.1. Постановка задачи........................................................................................................................225

5.2. Исходные уравнения....................................................................................................................227

5.2.1. Электрические переходные процессы в стержнях ротора .. 227

5.2.2. Электромагнитные процессы................................................................................230

5.2.3. Результирующие намагничивающие силы............................................231

5.2.4. Электродвижущие силы в роторной обмотке....................................232

5.2.5. Электромагнитный момент ротора................................................................232

5.3. Структурная схема модели..................................................................................................233

5.4. Исследование работы математической модели /ADK180 ..................239

5.4.1. Прямой пуск асинхронного двигателя........................................................239

5.4.2. Управление двигателем от устройства плавного пуска..........253

5.4.2.А. Моделирование работы УПП..............................................................254

5.4.2.Б. Исследование работы системы «УПП-АД»............ 258

5.4.3. Система «преобразователь частоты - асинхронный двигатель»................................................................... 269

5.5 Выводы............................................................................. 274

Глава 6. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СИСТЕМ ВЕКТОРНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ............................................................................ 275

6.1. Структурная схема АД, ориентированная по вектору потокосцепления ротора.................................................. 275

6.2. Микропроцессорная система векторного регулирования ...... 279

6.2.1. Оценка возмущающих воздействий в контурах тока..... 280

6.2.2. Цифровой регулятор угловой скорости с регулируемым статизмом....................................................................... 286

6.2.3. Регулирование потокосцеплением ротора.................. 290

6.3. Наблюдаемые переменные в системах векторного регулирования................................................................... 292

6.3.1. Наблюдатели ЭДС и потокосцепления ротора.............. 292

6.3.2. Наблюдатели активных сопротивлений статора

и ротора........................................................................... 298

6.3.3. Наблюдатель угловой скорости................................... 302

6.3.4. Регулятор ориентации по вектору потокосцепления Ротора............................................................................. 303

6.3.5. Блок расчета переменных.......................................... 305

6.4. Исследование работы систем векторного регулирования........ 307

6.5. Исследование работы контуров регулирования тока............... 313

6.6. Выводы............................................................................ 316

Глава 7. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ И ВНЕДРЕНИЕ

СИСТЕМ ПЧ-АД С МПСУ ДЛЯ ВОЛОЧИЛЬНЫХ СТАНОВ И

НАМОТОЧНЫХ УСТРОЙСТВ............................................................ 318

7.1. Исследование на модели режимов работы

электроприводов волочильных станов и намоточных

устройств по системе ПЧ-АД..................................................... 318

7.1.1. Разработка математической модели электропривода

__волочильного стана........................................................777 320

7.1.2. Разработка математической модели электромеханической системы «волочильный стан -намоточное устройство»............................................................................................................322

7.1.3. Исследование работы электромеханической системы............325

7.2. Внедрение автоматизированных электроприводов по

системе ПЧ-АД для волочильных станах и намоточных

устройствах........................................................................................................................................330

7.2.1. Электропривод волочильного стана мокрого Волочения..........................................................................................................................................330

7.2.2. Намоточные устройства линии бронзирования........................331

7.2.3. Итоги внедрения............................................................................................................333

7.3. Перспективы развития автоматизированных электроприводов волочильных станов......................................................................................................335

7.3.1 .Преобразователи частоты ACS 800..........................................................335

7.3.2..Преобразователи частоты Unidrive SP и

Commander SK..................................................................................................................................338

7.3.3. Преобразователи частоты Commander SK......................................340

7.4. Выводы........................................................................................................................................................343

ЗАКЛЮЧЕНИЕ..................................................................................................................................................................345

ЛИТЕРАТУРА....................................................................................................................................................................348

ПРИЛОЖЕНИЯ..................................................................................365

Приложение П1. Магнитодвижущие силы многофазных обмоток .... 366

Приложение П2. Расчет интерполяционных функций......................376

Приложение ПЗ. Акты внедрения диссертационной работы....................386

ВВЕДЕНИЕ

АктУальность темы. Производство стальной проволоки в России доходит до 10 млн. т. в год. Основные потребители, это оборонная и шинная промышленность, строй индустрия, подъемно-транспортные машины и др. Основные способы производства, это прокатка в многовалковых калибрах и волочение через монолитные волоки. В Российской Федерации насчитывается более 2 тысяч станов грубого, среднего и тонкого волочения, электрооборудование каждого включает в себя главные привода, привода намоточных устройств и укладчиков проволоки. В рамках страны это можно считать массовым электроприводом. Прибавочная стоимость на тонну продукции полного цикла волочильного производства от катанки до тонкой проволоки в несколько раз превосходит этот показатель для доменного, сталеплавильного и прокатного производства, вместе взятых. Это объясняется большой долей ручного труда и большими энергетическими затратами при производстве проволоки [7, 8].

Оборудование для метизной промышленности в СССР изготавливалось до 80-х годов XX столетия на Алма-атинском заводе тяжелого машиностроения (АЗТМ г. Алма-Ата, Казахстан) и на заводе «Грюна» (Германия) [1-5]. Перестройка, распад СССР, последующее развитие экономики России отрицательно отразилось на развитии метизной промышленности и почти не привело к исчезновению отрасли. Предприятие «Техника и технология метизного производства» (ТТМП, г. Орел) с 2000г. работало для предприятий России по модернизации существующего механического и электрического оборудования, и в 2009г. закрылось в связи с экономическим кризисом.

Анализ состояния электрооборудования метизной промышленности показал, что главные электроприводы волочильных станов (ВС) и намоточные устройства (НУ) стальной проволоки имеют износ до 80 % [10], а используемые системы электроприводов на базе асинхронных двигателей с фазным ротором и реостатным регулированием, асинхронных двигателей с к.з. ротором и электромагнитными муфтами скольжения [9, 12, 13]

характеризуются низкой энергоэффективностью и надежностью, применяемые—системы—«-тириеторный—п реоб разовате л ь : двигатель постоянного тока» (ТП-Д) отличаются высокими эксплуатационными затратами и низким коэффициентом мощности. Поэтому повышение производительности труда и снижение энергозатрат в метизной промышленности является актуальной научно-технической задачей, решение которой связано с реконструкцией или заменой систем электроприводов.

На современном этапе развития наиболее надежной и экономичной считается система электропривода «транзисторный преобразователь частоты - асинхронный двигатель с к.з. ротором» (ПЧ-АД) [24-28]. В создание и развитие теории и практики частотно-регулируемого асинхронного электропривода с векторным регулированием координат значительный вклад внесли выдающиеся российские и зарубежные ученые [32-38, 41, 42, 44-53] - И.Я.Браславский, А.В.Виноградов, В.А.Дартау, В.И.Ключев, В.Ф.Козаченко, А.Е.Козярук, А.Я.Микитченко, О.И.Осипов, В.Н.Остритов, Л.П.Попов, А.Д.Поздеев, В.Н.Поляков, В.В.Рудаков, А.С.Сандлер, Р.С.Сарбатов, М.М.Соколов, О.В.Слежановский, Г.Г.Соколовский, В.М.Терехов, Ю.С.Усынин, В.А.Шубенко, Р.Т. Шрейнер, И.И. Эпштейн, К.Ковач, И.Рац, G.M.Asher, F.BIaschke, W.FIoter, J.Holtz, W.Leonard, T.Novotny и многие другие.

Однако много вопросов остаётся нерешенными.

Различные схемы замещения асинхронных двигателей широко применяется для описания установившихся процессов в регулируемом электроприводе при скалярном регулировании [36, 78-87], однако недостаточно внимания уделено описанию установившихся процессов при векторном регулировании со стабилизацией главного потока или потока роторной обмотки. Необходима наглядная методика расчета механических и скоростных характеристик системы электропривода с учетом кривой намагничивания, потерь в стали, исключающая итерационные методы расчета.

При исследованиях динамических процессов системы ПЧ-АД на математических—моделях—асинхронный—двигатель представляется обобщенной двухфазной машиной, описываемой линейной системой дифференциальных уравнений. При ориентации системы координат по выбранному вектору объекта регулирования и определению регулирующих векторов формируются соответствующие структурные схемы АД, закладываемые в структуры систем микропроцессорного регулирования. Обычно САР векторного регулирования строятся по принципу подчиненного регулирования координат [54-73]. Однако при окончательной проверке работоспособности модели микропроцессорной системы необходимо математическую модель асинхронного двигателя представлять трехфазной с учетом конструкции обмоток статора и ротора, потерь в стали и кривой намагничивания.

Применение замкнутой системы векторного регулирования с инкрементным энкодером в качестве датчика обратной связи по скорости обеспечивает высокое быстродействие и хорошую управляемость электропривода [49-53, 60, 124]. Непосредственное измерение составляющих потока в многофазном АД с помощью датчиков Холла [73], устанавливаемых в зазоре на статорной обмотке, обеспечивает замер индукии в точке заложения датчика, а не