CC BY
20
УДК 621.314.5:681.5:621.313.3
Кулапн Д. О.
Канд. техн. наук, доцент, доцент кафедри «Електропостачання промислових пiдприeмств» Запорiзького нацюнального
технЧного унiверситету, Украна, E-mail:kulagindo@gmail.com
ДОСЛ1ДЖЕННЯ ЕЛЕКТРОМАГН1ТНИХ ПРОЦЕС1В САМОЗБУДЖЕННЯ АСИНХРОННОГО ТЯГОВОГО ДВИГУНА ПРИ РЕКУПЕРАТИВНОМУ ГАЛЬМУВАНН1 З ЖИВЛЕННЯМ В1Д ДЖЕРЕЛА
ОБМЕЖЕНО1 ПОТУЖНОСТ1
В статтi проведено визначення функцш електромагнтних проце^в самозбудження асинхронного тягового двигуна при рекуперативному гальмуванш з живленням вiд джерела обмеженог потужностi. Проведене до^дження виконано в загальному виглядi, що дозволяв використовувати його результати для асинхронних тягових електроnриводiв рiзних серш.
Ключов1 слова: самозбудження, перехiднi процеси, асинхронний двигун, намагнiчування, математична модель.
ВСТУП
Важливою складовою побудови рацюнально! струк-тури системи електроживлення автономного рухомого об'екта е можливють здшснення рекуперацп енергп пiд час гальмування або руху на вибiгу. Даним питаниям присвячено значне число робiт, проте на сьогодш не впро-ваджено в практику бущвництва автономного рухомого складу залiзниць жодно! конструкцл з можливютю рекуперацп [1]. В системах тягових електроприводiв електро-мобiлiв практичне впровадження рекуперацп знаходиться на бшьш високому рiвнi, проте значна шльшсть дослщ-ник1в вiдмiчае вiдсутнiсть рацюнальних структур елект-роприводiв з можливютю здiйснення рекуперацп. Знач-ний внесок в розгляд питання побудови автономних елек-тромеханiчних систем зроблено авторами робгт [2-5], де наведено основш науковi та практичнi результати вщщлу електромеханiчних систем 1ЕД НАНУ, пов'язаш з роз-робкою математичних моделей i методик розрахунку режимiв асинхронних генераголв, !х експериментальни-ми та розрахунковими дослiдженнями, мiкропроцесор-них систем керування для автономних зварювальних мультисистем, асинхронних двигутв, машинно-вентиль-них комплексiв на !х основi та електричних машин з пост-iйними магнiтами i вентильно-iндукторних машин.
Практики та виробничники пояснюють це передусiм вiдсутнiстю рацюнально! структури таких тягових елект-роприводiв, недостатньою вивченiстю цiлоl низки проблем, серед яких, зокрема, задача самозбудження тяго-во! асинхронно! машини в гальмiвному режимi при ви-користаннi рекуперацл [1, 2, 4]. Проведенi значш експе-риментальнi дослiдження [6] даного питання показали, що в бшьшосп гальмiвних режимiв збудження асинхронно! тягово! машини забезпечуеться за рахунок енергi!, накопичено! мiж фазами i додаткового живлення фаз вiд конденсаторного фттра перетворювача частоти. Однак, залишаеться незрозумiлим, чи в усiх усталених режимах подiбне збудження е достатшм без живлення асинхрон-
© Кулагш Д. О., 2015
но! тягово! машини вщ синхронного генератора через випрямляч. Вiдповiдно до висновку [6] в перехвдних режимах, зокрема тсля ввiмкнення гальмiвного режиму тсля руху на вибiгу або тсля тягового режиму, живлення вщ синхронного генератора може бути необхщним. Тому дане питання потребуе значного поетапного опра-цювання. На першому етапi вивчення даного питання необхвдним е визначення функцiй електромагнiтних про-цесiв самозбудження асинхронного тягового двигуна при рекуперативному гальмуванш з живленням вщ джерела обмежено! потужностi. Даному питанню i буде присвя-чено дану роботу.
Мета роботи - визначення математичного опису елек-тромагнiтних процесiв самозбудження асинхронного тягового двигуна при рекуперативному гальмуванш з живленням вщ джерела обмежено! потужносп.
Матерiали досл1дження. Задачею дано! стат е досл-1дження електромагттних процеав самозбудження асинхронного тягового двигуна при рекуперативному галь-муваннi з живленням ввд джерела обмежено! потужносп. Данi процеси будуть розглянутi на основi схеми тягово! електропередачi дизель-по!зда ДЕЛ-02. До складу тягово! електропередачi входять:
- дизельний двигун, що е первинним джерелом енергп;
- синхронний генератор;
- тяговий перетворювач частоти;
- перетворювач власних потреб;
- тяговий двигун;
- перетворювальш пристро! для забезпечення про-цесу заряд-розряд накопичувального елемента (питання вибору типу накопичувача в статтi не розглядаеться -накопичувач замiнено екшвалентною емнiстю);
- система керування, що забезпечуе узгоджену роботу всiх вузлiв вщповщно до оптимального режиму функц-юнування кожного з них, причому забезпечуючи найбiльш рацiональне споживання енергоресурсiв кожним вузлом тягово! електропередачi за даних умов експлуатацi! та при
встановленому тяговому режимi моторвагонного по13да. формування встановлених тягових характеристик пойда шляхом узгоджено! рекуперацл та споживання енергп ввд накопичувального елемента тягово! електропередачi та-кож е задачею системи керування [7-9].
При цьому накопичувач енергп в поеднаннi з пере-творювальною системою, що забезпечуе його роботу, повинен в комбшацп з основними елементами тягово! електропередачi забезпечувати вказанi вимоги до елект-ропередачi по!зда в усiх режимах експлуатаци:
- режимi холостого ходу, при котрому вiдсутнiй обмiн енерпею мiж окремими компонентами передачi;
- режимi тяги з одночасною передачею енергп вiд ланки дизель - синхронний генератор та ланки накопи-чувача енергп на приводш колеса через тяговий пере-творювач частоти;
- режимi тяги з використанням енергп тшьки вiд ланки дизель - синхронний генератор на приводш колеса через тяговий перетворювач частоти, а в разi надлишку енергп - одночасно!' передачi надлишково!' енергп до ланки накопичувача енергп для послвдуючого !! викорис-тання за можливостц
- режимi виб^ з одночасним зарядом накопичувача енергп;
- режимi рекуперативного гальмування з одночасним переводом дизеля в режим холостого ходу [8].
Тягова електропередача вiзка дизель-по!зда ДЕЛ-02, представлена функц1ональною схемою рис. 1 i складаеть-ся з дизеля Д, двохобмоточного синхронного генератора СГ, некерованих випрямлячiв НВ, до кожного з яких
тдключено гальмiвний резистор ГР, блок фшк^в БФ, автономний швертор напруги А1Н, давач швидкостi ДТТТ
Окрiм того, в каналi керування А1Н мiститься комп-лексний пристрш автоматики КПА, до якого входять сиг-нали зворотного зв'язку за швидшстю i фазним струмом з АД, сигнал давача завантаження дизеля ДЗД.
Керуючий сигнал иш вщ комп'ютера машинiста КМ дiе на рiвень подачi палива паливним насосом ПН до дизеля Д. Ввдповвдно до швидкосп обертання кол1нчато-го вала дизеля ДЗД, що мехашчно зв'язаний з дизелем, формуе сигнал про завантажешсть дизеля на рiвнi вiд 0 до 5 В, який подаеться до КПА.
Вщповщт сигнали зворотних та керуючих зв'язшв КПА для другого АД вiзка на схемi для спрощення не показано.
Схема мютить блок керування струмом збудження БКСЗ, що задае струм збудження iзб для СГ.
Перетворювач для забезпечення власних потреб ПВП (навантаження власних потреб НВП включае в себе опа-лення вагонiв, освгтлення, пiдiгрiв води, системи поже-жогасшня та сигнал1зацИ, кондиц1онування, паливопiдiг-рiвачi та iн.) пiдключено до загальноl шини постiйного струму вiзка.
На рис. 1 пунктирною лшею видшено тяговий пере-творювач частоти та його САК, перетворювач власних потреб ПВП та систему давачiв.
Сигнали, що входять до КПА обробляеться за певни-ми законами в залежносп вщ режиму роботи дизель-по-lЗда i подаються на регулятори швидкост1 та струму, вбу-дованi до КПА.
Рисунок 1 - Функцюнальна схема перспективно! тягово! електропередач1 в1зка дизель-покзда ДЕЛ-02
На рис. 1 показано також накопичувач енергп НЕ в поеднанш з перетворювальною системою накопичуваль-ного елемента ПНЕ, що забезпечуе його роботу.
Для дослщження елекгромагнiтних процеав викори-стаемо метод рiзницевих рiвнянь. За високо! точностi розрахунку вш дозволяе отримати рiшення в аналггач-ному виглядi на будь-якому iнтервалi часу роботи тягового перетворювача частоти.
Для виршення поставлено! в робот задачi необидно аналiзувати електромагнiтнi процеси самозбудження асинхронного тягового двигуна при рекуперативному гальмувант з живленням вiд джерела обмежено! потуж-ностi враховуючи розподiл величини живлячо! напруги у часi. Напруга випрямляча и ^), що живиться ввд синхронного генератора, який приводиться в дiю тепловим двигуном, представляе собою кусково-неперервну фун-кцш часу для будь -якого iнгервалу дискретностi [8, 9]
U [[j,n] = Um ■ sin| rotj +a0 + 3x j (1)
де ит - амплiтуда напруги синхронного генератора; а0 - кут керування випрямлячем, який вщповщае початку рекуперацi!; п - порядковий номер iнтервалу дискрет-носп функцп напруги; ^ - змшна координата часу в межах штервалу дискретност 0 < ^ < Т ; т - тривалють iнгервалу дискретностi; х - коефщент, який характери-зуе початкову фазу напруги 1 < х < 2 ; та - вщносна частота змiни напруги вщ одного iнтервалу дискретностi до шшого.
Вiдносна частота змiни напруги та залежить вiд кру-тизни змши сигналу керування випрямлячем л та харак-теризуе дискретне прирощення кута керування Да в iнтервaлi дискретносп.
Для випрямляча з роздiльним керуванням, викона-ного за мостовою схемою (найчаспше використовують-ся в ситемах автономного живлення транспортних об'екпв) мають мюце нaступнi спiввiдношення [6, 9]:
X
та = -
3 X-1
T =-
1
(2)
(3)
3ю X-1'
З урахуванням виразу (1) маемо функцiю струму в ланц постiйного струму:
id ([) = ±||U7Tsin^ +тап +ао +Пx + Ф^|-R0-
kha Сф Rd
t л
(t - Td ) + Td
(4)
Z = ^R2 + (ю • Ld )2 , а величини Rd та Ld е сталими
де Z =
Ч та ^
параметрами ланки перетворювача; ф = аг^ (-ю • Td); - постiйнa iнтегрувaння.
Завдання напруги и (/) у виглядi гратчасто! функци (1) дозволяе знайти ршення виразу (3) у виглядi рiзнице-вого рiвняння.
Для знаходження рiзницевого рiвняння скористае-мось граничними значениями для п-го iнтервaлу дискретности
на першому iнтервaлi дискретностi
/ = пТ; ^ = 0;
ы V) = Ч [n],
на другому iнтервaлi дискретностi
(5)
t = ( n +1) T;
t1 = T;
ld(t) = id [n +1]-
(6)
З урахуванням системи (5) знаходимо з виразу (4) постшну iнгегрування A1.
Вирiшуючи рiвняння (4) з урахуванням системи (6), отримуемо рiзницеве рiвняння першого порядку
id [n +1]- id [n]e Td =
U„
sin | ю T + тап + ao + — x +
■ + Ф |-sin| тап +ao +—x + ф |e
U,
c0
Rd
1 - e"Td I k'l1a
Сф Rd
(nT - Td )|1 - e~Td Ur
0
Застосовуючи до виразу (7) пряме дискретне пере-творення Лапласа (динaмiчнi процеси в дискретних системах керування описуються рiвняннями в шнцевих рiзницях, для яких зручним методом вирiшення е опера-щйний метод, заснований на дискретному перетворенш Лапласа, яке е узагальненням звичайного перетворення Лапласа на дискретнi функцп, при тому що багатьом сшввщношенням i оперaцiям над оригiнaлaми вщповь дають простiшi спiввiдношення над !х зображеннями), отримаемо алгебра!чне рiвняння вщносно шукано! сту-
пiнчaто!' функцi!' струму /'* (q )
4 (*)=■
■>* и
—-¡у [0]+- ит
* - е I г
-О {Л}-
е*П
с0
Яё\е* - е Тй |(е* -1)
1 -е Ту |-
*\ 1 -е тУ
кАа___
СфЯ | е* - е"Т
(е*-,)
кАа Сф Яй
Т - Ту \ 1 - е Тй
(е* -1)
де ¡у [0] - початкове значення струму випрямляча для вщповвдно! фази рекуперацп на етапi початку рекуперацп; * - абсциса стушнчастосп величини струму; О {Д2} - операцiя диференцiювання за часом виразу
А = 81п\ юТ + тап + а0 +—х + ф | -81п\ тап + а0 +•
п
+—х + ф | е
Т
Тй
Використовуючи в подальшому основнi теореми, таблиц вiдповiдностi, а також зворотне перетворення Лапласа, знаходимо гратчасту функцш струму у режимi рекуперацi!:
ит
п—1
¡й [п]-¡й [0]е Тй = -т I ^е Тй (п - т -1)-
г т=0
ис0 (1 - е Тп 1 к111а
я/ 1
Сф Яй
Тй I 1 -е Тй |-Тп
. (9)
Активний отр фiльтра, як правило, мае мале значення, а в перетворювачах пспужтстю бшьш 40 кВА значення Тй лежить у межах 0,1 - 0,3 с, тому величиною Яу можна знехтувати.
Вважаючи Яу =0, отримаемо рiзницеве рiвняння у бiльш зручному для анал1зу виглядi
• г ,1 г и 2ит . юТ . (юТ
гй [п +1]- гй [п] = —т 8Ш-вт \--+ тап +
юЬ
у
п
+ а +— х | -
и,
с 0
Ь
Т -
кТ
? 1а
2Сф Ьл
V 2
(2п + 1)Т2.
(10)
Так як тяговий iнвертор в режимi рекуперацп вми-каеться майже безiнерцiйно на заданий кут
а > 900, а = 180-р.
Для першо! рiзни ми (6) отримаемо наступне:
Для першо! рiзницi струму юТ = —, тап = 0 з систе-
А [1] у [1]-у [0] 2ит . юТ . (юТ _ п
—Ы = .^и—= —т8т-З1п\-+ Л-В+—х |-
Т Т юЬУ 2 V 2 3
(8) - и£0
ис0 к,1\аТ
ЬУ 2СфЬй
1
(
иУ0 с°8 Р- ис0-
71а п
6Сфю
Л
(11)
Вважаючи, що А [1] = 11ат з останнього виразу от-римаемо умову, за виконання яко! забезпечуеться мак-симальний темп рекуперативного гальмування
^ = иу^с0 .6ТюС
6юЬуСф +пТ
Ф.
(12)
Так як при рекуперацп в системi тягового автономного швертора напруги завдання на змiну частоти виз-начаеться сигналом завдання на струм рекуперацп та при змш частоти забезпечуеться пiдтримка встановленого закону керування (наприклад закону Костенко), тодi на-пруга та конденсаторi у замкнутiй системi регулювання завжди будуть знаходитись у жорсткш вiдповiдностi до напруги швертування. Тодi можна вважати, що ¡У [п] = к,11а, а з урахуванням викладеного, маемо струм рекуперацп при гальмуванш:
¡у [п] =
2Сф ЬУ
2Сф Ьу + Т 2 п2
■ Гп1 2и юТ . (юТ
1у [0]-ю751П-51п (~+
п I ис0 + тап + а0 +— х |--— 1п
3 / ьУ
ис
\
/
(13)
Таким чином, у замкнутш системi регулювання струм рекуперацп визначаеться: величиною кута регулювання тап (крутизною X), початковою напругою на конденса-торi та параметрами фшьтра.
Можливiсть пiдтримки реактивно! складово! статор-ного струму тягового асинхронного двигуна на данiй частот1 шляхом живлення в1д системи живлення рухомо-
го електротехшчного комплексу (вiд синхронного генератора через тяговий випрямляч) забезпечуе нaдiйне збудження асинхронного двигуна в генераторному ре-жимi та, як наслшок, стaбiльне гальмування електротехн-iчного комплексу, яке вiдбувaеться шляхом змши спiввiдношення мiж частотою струму статора та ротора двигуна, що дозволяе забезпечити вш'емну величину ковзання. Змiною величини ковзання та струму додатко-вого живлення двигуна вш випрямляча, використовую-чи регулювання швертором, регулюють величину ЕРС асинхронного двигуна та, як наслшок, потужиiсть гальмування на данш швидкостi. Однак все це мае мiсце лише на високих швидкостях руху. По мiрi зменшення швид-костi обертання ротора в процесi гальмування величина ЕРС стае меншою напруги синхронного генератора. При цьому гaльмiвний резистор буде споживати струм вiд випрямляча, заданий виразом (4), що е проблемою з ог-ляду на неприпустимють даного процесу. Для запобь гання пiдживлення гaльмiвного резистора необхвдно вiдключити ланку постiйного струму вш синхронного генератора шляхом запирання випрямляча. При цьому джерелом реактивно! потужностi в системi може бути ■ильки конденсатор накопичувально! системи. Але, в цьому рaзi повстае проблема конденсаторного збудження тягового двигуна. Величина емносп накопичувально! системи електротехшчного комплексу повинна забезпе-чувати самозбудження асинхронно! машини в режимi рекуперативного гальмування.
Умовою забезпечення стшкого самозбудження тягового двигуна е розмщення вольт-амперно! характеристики конденсaторiв накопичувально! системи нижче вiд криво! холостого ходу асинхронно! машини. Пояснимо дане мiркувaння за допомогою рис. 2 [1].
На рис. 2 крива 0ACE являе собою криву холостого ходу тягово! асинхронно! машини, а лш1я 0BCD е вольт-амперною характеристикою. На кривш 0ACE дшянка 0AC вiдповiдaе процесу стiйкого самозбудження, яке припи-няеться пiсля точки С Нaдaлi машина знаходиться у збуд-женому стaнi.
Розглянемо довшьну точку роботи тягового двигуна - A, та ввдповвдну робочу точку конденсаторно! установ -ки - B. Струм, який споживае тягова машина при однiй i тiй сaмiй нaпрузi е меншим вш струму, що його може забезпечувати накопичувальна установка, тобто доки виконуеться умова
I, < 12
(14)
Рисунок 2 - Граф1чна штерпретащя умови стшкого самозбудження тягового двигуна вщ накопичувально! системи
в позначеннях, прийнятих на рис. 2, доти забезпечуеться стшке самозбудження тягового двигуна за рахунок спо-живання струму вiд накопичувального елементу. Проте, необхшним для рухомих електротехнiчних комплекав е пошук технiчних рiшень по зменшенню величини емносп конденсатора.
Розглянемо умови збудження асинхронно! машини в гaльмiвному режимi при включеннi гaльмiвного резистору у ланку постшного струму, тобто мiж випрямля-чем та швертором. В цьому випадку реактивна енерпя, необхiднa для збереження мaгнiтного потоку тягово! машини може бути отримана шляхом обм^ енергiею мiж фазами через тиристори, розряду конденсатору фшьтра та накопичувально! установки або живлення струмом ввд синхронного генератора (заданого виразом (9)). Частина реактивно! енергп отримуеться також вiд конденсaторiв вузла комутaцi!', але ця частина у зв 'язку з коротшстю комутацшного iнтервaлу та при надто висо-ких частотах струму асинхронно! машини невелика. В подальшому вона не враховуеться.
Живлення струмом вiд синхронного генератора при гaльмiвному режимi вкрай не бажане, так як призводить до збшьшення витрати палива дизелем та може понизи-ти величину гaльмiвно!' потужностi, що розвивае тяговий двигун в нaслiдок поглинання у резисторi частини струму синхронного генератора. Тому дощльно при галь-мiвному режимi тримати випрямляч в закритому стaнi шляхом зниження збудження синхронного генератора так, щоб випрямлена напруга останнього, задана вира-зом (1), була нижче випрямлено! напруги асинхронно! машини.
При зниженнi коефiцiентa потужносп асинхронно! машини величина реактивно! енергп, необхщно! для !! збудження, збшьшуеться та вiдповiдно збiльшуеться струм розряду конденсатору. Конденсатор фшьтру, при-значений для згладжування пульсaцiй напруги (1), що створюються головним чином роботою швертора. Збшьшення емносп бiльш того, що потребуеться для цiе!' мети е небажаним для уникнення збшьшення маси та об' ему швертора. Тому при низьких коефщентах потуж-носп може виявитись доцiльним ввiмкнення випрямляча та живлення асинхронно! машини вщ синхронного генератора струмом (10) шляхом збшьшення його збудження. Це ввiмкнення повинно вшбуватись автоматично при збшьшенш розрядного струму конденсатору фшьтра та накопичувально! установки до деякого допустимо! меж1.
ВИСНОВКИ
В статт проведено визначення функдiй електромагшт-них процесiв самозбудження асинхронного тягового дви-гуна при рекуперативному гальмуванш з живленням вщ джерела обмежено! потужностi. Проведене дослвдження виконано в загальному виглядi, що дозволяе використову-вати його результата для асинхронних тягових електроп-риводiв рiзних серiй. Зокрема, показано, що шдтримки реактивно! складово! статорного струму тягового асинхронного двигуна на данш частот шляхом живлення вiд системи живлення рухомого електротехнiчного комплексу забезпечуе надiйне збудження асинхронного двигуна в генераторному режимi та, як наслвдок, стабiльне гальму-вання електротехшчного комплексу. Причому, живлення струмом вщ синхронного генератора при гальмiвному режим вкрай не бажане, так як призводить до збiльшення витрати палива дизелем та може понизити величину галь-мiвно! потужност! Запропоновано при гальмiвному режим тримати випрямляч в закритому стан шляхом зни-ження збудження синхронного генератора так, щоб вип-рямлена напруга останнього була нижче випрямлено! напруги асинхронно! машини.
СПИСОК Л1ТЕРАТУРИ
1. Родькин Д. И. Энергопроцессы в асинхронном двигателе с насыщенной сталью / Родькин Д. И., Мар-тыненко В. А., Барвинок Д. В., Гераскин А. С. // Вюник КДПУ . - 2002. - С. 174-181.
2. Шидловский А. К. Анализ энергетических показателей источника вторичного электропитания для низковольтных потребителей транспортных средств / Шидловский А. К., Юрченко О. Н., Скиданов В. М., Павлов В. Б. // Техническая электродинамика. - № 4. - 1989. - С. 27-31.
3. Мазуренко Л. И. Расчетно-экспериментальная оптимизация параметров емкостных систем возбуждения и анализ характеристик однофазных асинхрон-
ных генераторов / Мазуренко Л. И., Лесник В. А., Дынник Л. Н., Джура А. В. // Техн. електродинамша.
- №> 4. - 2007. - С. 57-62.
4. Мазуренко Л. I. Електричш машини змшного струму та електромехашчш системи на !х основi / Мазуренко Л. I., Попович О. М., Гребешков В. В., Бiбiк О. В., Головань I. В., Джура О. В., Шуруб Ю. В., Вербо-вий А. П., Романенко В. I. // Працi 1нсти1уту електро-динамiки Нацюнально! академi! наук Украши: Зб. наук. пр. - Вип 29. - К. : ШД НАНУ - 2011. - С. 62-70.
5. Мазуренко Л. I. Електричш машини змiнного струму та машинно-вентильн комплекси на 1х основi / Мазуренко Л. I., Попович О. М., Гребешков В. В., Бiбiк О. В., Головань I. В., Джура О. В., Шуруб Ю. В., Вербо-вий А. П., Романенко В. I. // Працi ^статуту електро-динамiки На^омльно! академи наук Украши: Зб. наук. пр. - Вип 26. - К. : ШД НАНУ. - 2010. - С. 63-71.
6. Расчет предельных и регулировочных хараткристик электропередачи ТЭ-120 в режиме торможения. Разработка структурной схемы системы автоматического регулирования тормозного режима. Часть 1 (промежуточный отчет), 16/79, инв. №2 Б765805. - М. : МЭИ, 1979. - 58 с.
7. Кулапн Д. О. Проектування систем керування тяго-вими електропередачами моторвагонних поцдав : мо-нографiя / Дмитро Олександрович Кулагiн. - Бер-дянськ : ФО-П Ткачук О. В., 2014. - 154 С.
8. Кулапн Д. О. Математична модель тягового асинхронного двигуна з урахуванням насичення магшт-них юл / Кулапн Д. О. // Науковий вiсник НГУ - 2014.
- №> 6. - С. 103-110.
9. Кулапн Д. О. Математична модель тягового асинхронного двигуна з урахуванням насичення / Кулапн Д. О. // Техшчна електродинамша. - 2014. - № 6. - С. 49-55.
Стаття над1йшла до редакцп 16.03.2015 П1сля доробки 30.06.2015
Кулагин Д. А.
Канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» Запорожского национального технического университета, Украина.
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРОЦЕССОВ САМОВОЗБУЖДЕНИЯ АСИНХРОННОГО ТЯГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ ПРИ РЕКУПЕРАТИВНОМ ТОРМОЖЕНИИ С ПИТАНИЕМ ОТ ИСТОЧНИКА ОГРАНИЧЕННОЙ МОЩНОСТИ
В статье выполнено определение функций электромагнитных процессов самовозбуждения асинхронного тягового двигателя при рекуперативном торможении с питанием от источника ограниченной мощности. Проведенное исследование выполнено в общем виде, что позволяет использовать его результаты для асинхронных тяговых электроприводов различных серий.
Ключевые слова: самовозбуждение, переходные процессы, асинхронный двигатель, намагничивания, математическая модель.
Kulagin D. O.
Ph.D., Associate Professor, Associate Professor of the department «Electrosupply of the industrial enterprises» of Zaporozhye national technical University, Ukraine
INVESTIGATION OF ELECTROMAGNETIC PROCESSES OF SELF-EXCITATION ASYNCHRONOUS TRACTION MOTOR WITH REGENERATIVE BRAKING POWERED BY LIMITED POWER SOURCES
The article presents the definition of the functions of self-excitation electromagnetic processes of asynchronous traction motor with regenerative braking powered by limited power source. It is shown that the power of current synchronous generator with brake mode is not very desirable, as leading to increased fuel consumption and can reduce the value ofthe braking power, engine traction which develops as a result of absorption of the resistor current synchronous generator. Therefore, it is advisable in brake mode to keep rectifier closed by lowering the excitation synchronous generator so that the latter is below rectified voltage asynchronous machine. By reducing the powerfactor of asynchronous machine magnitude of reactive energy required for its excitation increases and increases according capacitor discharge current. Capacitor filter designed to smooth the ripple voltage mainly generates the inverter work. The increase in capacity required for this purpose is desirable to avoid the increase in the weight and volume of the inverter. Therefore, the low power factor may be appropriate to enable the rectifier and power of asynchronous machine of synchronous generator increasing its excitement. This should automatically be happened with increasing of discharge current filter capacitor installation and should be funded to some acceptable limits. The research is carried out in general terms, it can be used for asynchronous traction results in electric various series.
Keywords: self-excitation, transients, asynchronous motor, magnetization, mathematical model.
REFERENCES
1. Rodkin D. I., Martyinenko V A., Barvinok D. V, Geraskin A. S. Energoprotsessyi v asinhronnom dvigatele s nasyischennoy stalyu. VIsnikKDPU, 2002, PP. 174-181.
2. Shidlovskiy A. K., Yurchenko O. N., Skidanov V. M., Pavlov V. B. Analiz energeticheskih pokazateley istochnika vtorichnogo elektropitaniya dlya nizkovoltnyih potrebiteley transportnyih sredstv. Tehnicheskaya elektrodinamika, No 4, 1989, PP. 27-31.
3. Mazurenko L. I., Lesnik V A., Dyinnik L. N., Dzhura A. V Raschetno-eksperimentalnaya optimizatsiya parametrov emkostnyih sistem vozbuzhdeniya i analiz harakteristik odnofaznyih asinhronnyih generatorov. Tehnicheskaya elektrodinamika, No 4, 2007, PP. 57-62.
4. Mazurenko L. I., Popovich O. M., Grebenlkov V V., BIblk O. V, Golovan I. V, Dzhura O. V, Shurub Yu. V, Verboviy A. P., Romanenko V. I.ElektrichnI mashini zmInnogo strumu ta elektromehanIchnI sistemi na Yih osnovI. PratsI Institutu elektrodinamlki NatslonalnoYi akademIYi nauk UkraYini: Zb. nauk. Pr, Vip 29, Kiev, IED NANU, 2011, PP. 62-70.
5. Mazurenko L. I., Popovich O. M., GrebenIkov V V., BIbIk O. V, Golovan I. V, Dzhura O. V, Shurub Yu. V, Verboviy A. P., Romanenko V. I. ElektrichnI mashini zmInnogo strumu ta mashinno-ventilnI kompleksi na Yih osnovI. PratsI Institutu elektrodinamlki NatslonalnoYi akademIYi nauk UkraYini: Zb. nauk. Pr, Vip 26, Kiev, IED NANU, 2010, PP. 63-71.
6. Raschet predelnyih i regulirovochnyih haratkristik elektroperedachi TE-120 v rezhime tormozheniya. Razrabotka strukturnoy shemyi sistemyi avtomaticheskogo regulirovaniya tormoznogo rezhima. Chast 1 (promezhutochnyiy otchet), 16/79, inv. No B765805, Moscow, MEI, 1979, 58 s.
7. KulagIn D. O. Proektuvannya sistem keruvannya tyagovimi elektroperedachami motorvagonnih poYizdIv : monografIya. Berdyansk, FO-P Tkachuk O. V, 2014, 154 s.
8. KulagIn D. O. Matematichna model tyagovogo asinhronnogo dviguna z urahuvannyam nasichennya magnItnih kIl. NaukoviyvIsnik NGU, 2014, No 6, s. 103-110.
9. KulagIn D. O. Matematichna model tyagovogo asinhronnogo dviguna z urahuvannyam nasichennya. TehnIchna elektrodinamIka, 2014, No 6, PP. 49-55.
