Speciální nastavitelné asynchronní motory vznikají jako výsledek přizpůsobení obecných průmyslových asynchronních motorů jejich provozním podmínkám v řízených elektropohonech, které mají v konečném důsledku vyšší energetické a hmotnostní a rozměrové a nákladové ukazatele oproti neadaptovaným.
Provoz asynchronního motoru v řízeném elektrickém pohonu (ED) se vyznačuje významnými znaky, které určují konkrétní technické požadavky na ně kladené. Tyto vlastnosti jsou spojeny s hodnotami otáček motoru, hodnotami a frekvencemi napětí nebo proudu napájejícího motor, přítomností a nutností zohlednit dočasné vyšší harmonické složky, které se mění ve stanovených mezích. a často podle stanovených zákonů. Z tohoto důvodu vznikly matematické modely (MM) elektromagnetických, elektromechanických, energetických, tepelně-ventilačních procesů v ustálených a přechodných provozních režimech motorů, výpočty přídavných magnetických ztrát, mechanické a vibroakustické indikátory, které jsou postaveny na vylepšených metodách výpočtu, jsou specifické.
Použití sériových asynchronních motorů (AM) v elektrických pohonech s polovodičovými měniči (SC) není optimální z hlediska hmotnosti, velikosti, energie a dalších ukazatelů. Podle některých odhadů použití konvenčního sériového IM ve frekvenčním měniči snižuje účinnost a vyžaduje zvýšení jejich instalovaného výkonu o 15-20 % při provozu v ustálených režimech a až o 40-45 % při provozu v dynamických režimech. . Vlivem vyšších harmonických napětí a proudu na výstupu frekvenčního měniče se ztráty v motoru zvyšují o 5-6%.
Je nutné navrhnout speciální řízené indukční motory (RAM) se zlepšenými řídicími, dynamickými a vibroakustickými vlastnostmi. Použití RAD navržených s ohledem na specifika jejich provozu v řízeném elektrickém poli namísto obecných průmyslových IM umožňuje výrazně snížit hmotnost, rozměry a cenu elektrických pohonů a zlepšit jejich funkční výkon. Pokud optimálně navrhnete motor pro řízení frekvence, můžete získat o 25 % vyšší výkon než u běžného průmyslového IM stejné velikosti nebo snížit hlasitost při stejném výkonu.
Technické předpoklady, které poskytují výhody přizpůsobených variabilních motorů oproti sériovým strojům, jsou:
Hlavní principy a metodika pro navrhování RAD by měly být založeny na systematickém přístupu a měly by být stanoveny s ohledem na základní specifika jejich provozu jako součásti EP, a to jak v ustáleném stavu, tak v dynamických režimech. Systémový přístup umožňuje zohlednění RAD v interakci s dalšími prvky EP: částí měniče výkonu, řídicím a regulačním systémem, výkonným orgánem pracovního stroje. Efektivita systematického přístupu při návrhu RAD je založena na zohlednění vlastností jednotlivých komponent ES, charakteru vztahů a vazeb mezi těmito komponentami. Díky tomu se výrazně zvyšuje přiměřenost MM a tím i kvalita syntézy návrhu RAD. Použití systematického přístupu umožňuje realizovat komplexní analýzu navrženého RAD, na základě které jsou zváženy všechny aspekty návrhu a provozu RAD, které jsou pro návrh syntézy nejdůležitější.
Systematický přístup umožňuje provádět:
Na základě systematického přístupu jsou určena specifická návrhová kritéria a omezení, která se používají při návrhu RAD.
Návrh MM na principu dekompozice lze sestavit pomocí modelů jednotlivých komponent EP, včetně modelu designového objektu - RAD. Model RAD by měl zohledňovat polyharmonické složení napájecího napětí proměnné velikosti a frekvence, změny parametrů motoru při regulaci a řadu dalších konstrukčních vlastností. Polovodičové měniče, které se liší typy, výkonovými obvody, typy regulace, regulačními zákony atd., jsou reprezentovány různými MM. Zatížení EP mají různé zákony změn momentů odporu od rychlosti otáčení a různé úrovně. Mohou být kontinuální nebo cyklické. To vše by se mělo promítnout do zatížení MM. Provoz asynchronních motorů v systémech s PP má významná specifika, což je důvodem vzniku nových požadavků na parametry a technicko-ekonomické ukazatele RIM, v důsledku čehož úkol vývoje strojů pro tyto systémy přerostl v samostatný problém zahrnující řadu otázek souvisejících s určováním optimálních parametrů motorů . Pro řešení problémů syntézy návrhu a optimalizace takových motorů nelze použít standardní metody a software vyvinutý pro obecné průmyslové IM.
Při navrhování RAD se berou v úvahu následující vlastnosti a požadavky:
Při navrhování RIM pro pohony s SR, stejně jako při výběru sériového IM pro tyto pohony, lze také použít kritéria jako hmotnost, rozměry, náklady na motor nebo dojezdová kritéria – ukazatele energie motoru a snížené náklady. Speciální kritéria optimality rozsahu určují specifika jejich definice. Zejména energetické ukazatele - účinnost a účiník, snížené náklady by měly být považovány za ekvivalentní průměrné hodnoty pro celý rozsah regulace. V případě potřeby jsou do kritérií zahrnuta podobná kritéria pro pohony obecně. V některých případech lze použít zobecněné kritérium, které je skalární konvolucí výše uvedených kritérií s různými koeficienty jejich významnosti. V ustálených režimech spočívá specifičnost provozu RAD především v tom, že v každém pracovním bodě je motor napájen polyharmonickým napětím určeným kvalitativním a kvantitativním složením v závislosti na typu, typu. regulace, zákon řízení měniče, a obecně pracuje s určitým zatěžovacím momentem. V různých pracovních bodech regulačního rozsahu se hodnoty parametrů ekvivalentních obvodů motoru liší. Jsou určeny s přihlédnutím k posunu proudů ve vinutí a nasycení magnetického obvodu stroje. Tyto vlastnosti tvoří základ optimalizačních a vyhledávacích výpočtů.
Úloha přizpůsobení elektrické strojní části řízeného ED konkrétním provozním podmínkám je řešena jako problém strukturální a parametrické optimalizace RAD. Složitost konstrukčního problému je dána nejen potřebou vytvořit sadu racionálních struktur RAD, ale také potřebou vyřešit problém parametrické optimalizace pro každou vygenerovanou strukturu. Úlohy strukturní syntézy lze podle jejich zaměření rozdělit na vnitřní (související s IM) a vnější (související s pohonným systémem). Úkolem parametrické optimalizace je určit takový soubor hodnot řízených veličin nějaké vytvořené struktury elektrického pohonu a v něm obsaženého RAD, ve kterém má účelová funkce nejlepší hodnotu. Zároveň jsou splněny všechny požadavky a omezení uvedené v projekční úloze. Soubor struktur RAD s optimalizovanými parametry je informačním základem pro výběr optimální varianty RAD.
Systémový přístup počítá se zvážením všech aspektů fungování RAD. Proto se v návrhové syntéze RAD používá řada subsystémů, s jejichž pomocí se provádějí ověřovací výpočty. Patří mezi ně výpočty mechanických a vibroakustických indikátorů, nestabilních provozních režimů. Návrhové MM subsystémů, stejně jako modely optimalizačních a vyhledávacích výpočtů, jsou komplexní, skládají se z MM prvků obsažených v pohonu a berou v úvahu výše uvažovaná specifika. Pokud zadání pro návrh RAD obsahuje aktivní omezení, která přímo nesouvisejí s elektromagnetickými, elektromechanickými, tepelnými procesy, je problém podmíněné optimalizace řešen na základě kombinace metod ústupků pomocí kritérií a uvolnění omezení.
Využití informačních technologií pro automatizovanou syntézu návrhu, aplikovanou matematiku a software umožňuje implementovat následující možnosti: