Исследование конденсаторного реверса асинхронных двигателей

Дмитриев Владимир Николаевич; Лейбель Сергей Евгеньевич; Игнатов Сергей Семёнович

Окончание табл. 1

Вибратор Синхронная машина

2Н -вибрационная нагрузка Я - эксцентриситет дебаланса вт - угол, характеризующий нагрузку вибратора (рт - угол между векторами силы и вибросмещением, характеризующий коэффициент мощности вибратора 2Э - электрическая нагрузка /у-ток возбуждения 9 - угол, характеризующий нагрузку синхронной машины (р - угол между векторами напряжения и тока, характеризующий коэффициент мощности синхронной машины

Отсюда так же можно заключить, что если мощность синхронных машин увеличивается пропорционально частоте вращения, то мощность вибраторов растёт в третьей степени. Последнее и определяет значительную неравномерность загрузки вибродвигателей при их частотном управлении с постоянной величиной эксцентриситета дебалансов и вызывает необходимость разработки управляемых дебапансных вибровозбудителей.

БИБЖОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Блехман, И. И. Синхронизация динамических систем / И. И. Блехман. - М. : Наука, 1971.-С. 435.

УДК 621.313.333

Дмитриев Владимир Николаевич, доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Электропривод и автоматизация промышленных установок» УлГТУ.

Горбунов Алексей Александрович, аспирант кафедры «Электропривод и автоматизация промышленных установок» УлГТУ.

В. Н. ДМИТРИЕВ, С. Е. ЛЕЙБЕ ЛЬ, С. С. ИГНАТОВ

4

ИССЛЕДОВАНИЕ КОНДЕНСАТОРНОГО РЕВЕРСА АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Приводятся результаты расчета режимов реверса асинхронного двигателя путем перевода его от нормального трехфазного режима к конденсаторному включению с обратным порядком чередования фаз. Установлено, что наиболее приемлемым является вариант изменения емкости конденсатора в процессе реверса.

Ключевые слова: асинхронный двигатель, режимы

Задача повышения эффективности и улучшения технико-экономических показателей реверса является актуальной для большинства асинхронных электроприводов с динамическими режимами работы [1]. Наиболее изученной является классическая схема реверса, содержащая четыре коммутационных элемента со схемами управления, в том числе с блоком задержки времени между моментами переключения двух пар коммутирующих элементов с целью исключения короткого замыкания фаз сети, которая

усложняет и снижает быстродействие электропривода. Повышение надёжности асинхронного электропривода может быть достигнуто за счёт сокращения количества силовых элементов (си-мисторов). Наиболее простой и надёжной является схема (рис. 1) с конденсаторным реверсом [2]. В этой схеме при открытом симисторе создается симметричный прямой режим, конденсатор Ск подключен параллельно фазам сети и не влияет на работу АД. Когда симистор заперт, АД переходит в режим однофазного конденсаторного двигателя, причем для реверса необходимо, чтобы симистор был включён в отстающую фазу относительно той, с которой он соединён через конденсатор.

в

Ск

Рис. 1. Схема реверса АД

На рис. 2 приведены графики изменения скорости и электромагнитного момента в переходных и установившихся режимах АД при различной величине емкости фазосдвигающего конденсатора.

Запись дифференциальных уравнений проводилась в фазовой системе координат, что позволяло исследовать переходные процессы с учётом предвключённых элементов в статорные обмотки [3].

м, Н.м ш, с'

1 - 50

С - 0

-I - -50

-2 - 100

м, Н.м р, С-'

1 50

0 • 0

-I -50

-2- - 100

М

м,

Н.м 1

С -1 -2

- »И» V» -

\

СО

7~ \ \

М

Ск = 9 мкФ

• •••шмаам»

•"НИ Н <1 ••••••• I •••••!••••<• II I • .

Ск=Ю мкФ

V

\

б

С 1С = 15 мкФ

В

м.

II.м I

03,

С"1

11 / л /

/

Ск = 20мкФ

50

(I- О

-I

-50

-2 - 100

м

ч.

—.........................I

М« Н.м

1

О -1

-50

-2 - 100

М

I »>■ ■ -••Щ) НИ

•«• •••

1 ступень Ск = 20 мкФ

2 ступень Ск= 10 мкФ

.'»И»......... »>1 •»»% ■■ <•«»•

_________I

д

1

Рис. 2. Расчётные осциллограммы конденсаторного реверса АД при различной величине ёмкости конденсаторов

Для исследований был взят АД с параметрами: число пар полюсов - 2, момент инерции

- 0.0006 кг*м2, взаимоиндуктивности - 0.98 Гн, активные сопротивления обмоток статора - 36.6 Ом, индуктивности рассеяния обмоток статора

- 0.08 Гн, параметры ротора задавались в виде полиномов.

Анализ результатов показывает, что для минимизации пульсаций момента в обратном режиме оптимальной является ёмкость фазосдви-гающего конденсатора Ск = 10 мкФ, при которой несимметрия токов в конденсаторном режиме минимальна (рис. 2, б), однако время реверса при этом составляет более 0.5 секунды. Уменьшение ёмкости конденсатора вызывает как увеличение времени протекания переходного процесса, так и увеличение пульсаций момента (рис. 2, а). Увеличение ёмкости конденсаторов до 15 мкФ вызывает сокращение времени реверса до 0.3 секунд (рис. 2, в) и до 0.2 секунд при Ск = 20 мкФ (рис. 2, г), однако в установившемся режиме уровень пульсаций момента увеличивается в несколько раз по сравнению с оптимальным режимом.

Наиболее приемлемым является вариант изменения емкости конденсатора в процессе реверса. Так даже при двух ступенях емкости удается, соблюдая высокое быстродействие, уменьшить в установившемся обратном режиме пульсации момента до минимального значения (рис. 2, д). Однако такое решение требует увеличение габаритов блока реверса, как за счёт дополнительных коммутационных элементов, так и за счёт устройства определения оптимального момента включения второй ступени.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК

1. Беспалов, В. Я. Электромеханические процессы в асинхронном двигателе в режиме частых реверсов / В. Я. Беспалов, Ю. А. Мощинский, С. Ж. Мовсесян // Электричество. - 1985. - № 1. -С. 62-64.

2. Герасимяк, Р. П. Сравнительный анализ систем несимметричного тиристорного асинхронного электропривода с конденсаторами в статорной цепи / Р. П. Герасимяк, X. Д. Томмак // Изв. вузов. Энергетика. - 1974. - № 8. -С. 46-50.

3. Дмитриев В. Н. Математическая модель асинхронного электромеханического устройства перемещения ленточных материалов /

B. Н. Дмитриев, Е. Н. Потапов // Вопросы теории и проектирования электрических машин. Сб. науч. трудов. - Ульяновск : УлГТУ, 2001. -

C. 22-26.

Дмитриев Владимир Николаевич, доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Электропривод и автоматизация промышленных установок» УлГТУ.

Лейбель Сергей Евгеньевич, аспирант кафедры «Электропривод и автоматизация промышленных установок» УлГТУ.

Игнатов Сергей Семёнович, аспирант кафедры «Электропривод и автоматизация промышленных установок» УлГТУ.

Текст научной работы на тему «Исследование конденсаторного реверса асинхронных двигателей»