Научная статья на тему 'ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА МОЛОЧНОГО НАСОСА ДОИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ С ПОМОЩЬЮ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ'

ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА МОЛОЧНОГО НАСОСА ДОИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ С ПОМОЩЬЮ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
0
0
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
доильный аппарат / асинхронный электродвигатель / частотный преобразователь / имитационное моделирование / Matlab Simulink / электропривод / milk installation / asynchronous electric motor / frequency converter / simulation modeling / Matlab Simulink

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Сергей Юрьевич Еремочкин, Данил Валерьевич Дорохов, Алексей Андреевич Жуков

Работа посвящена исследованию оригинального полупроводникового устройства запуска однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя молочного насоса. Асинхронные электродвигатели широко используются в электрическом приводе машин и агрегатов всех отраслей сельского хозяйства. В большинстве случаев для запуска и работы однофазного асинхронного электродвигателя применяются фазосдвигающие конденсаторы. Данный способ запуска имеет множество недостатков: отсутствует возможность регулирования скорости двигателя, большие габариты конденсаторов. В связи с этим в сложных технологических процессах целесообразно применение регулируемого электропривода на основе микроконтроллеров и силовых полупроводниковых устройств. Цель работы заключается в проведении анализа возможностей применения разработанного полупроводникового устройства в электроприводе молочного насоса при помощи средств имитационного моделирования. Компьютерное имитационное моделирование имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами исследования: низкая стоимость, быстрота проведения эксперимента, возможность отображения результатов моделирования в графическом виде. Поставленная цель достигается созданием имитационной модели в среде Matlab Simulink, которая позволяет определять электромеханические характеристики однофазного электродвигателя при различных режимах работы. Использование методов имитационного моделирования позволило на начальных этапах разработки полупроводникового устройства быстро и сравнительно дешево провести все необходимые исследования. Созданная в среде Matlab Simulink имитационная модель устройства позволила исследовать электромеханические характеристики разработанного электропривода. Наиболее значимыми результатами работы являются полученные данные о том, что предложенное полупроводниковое устройство запуска может быть использовано для запуска и работы однофазного электродвигателя молочного насоса от однофазной сети.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Сергей Юрьевич Еремочкин, Данил Валерьевич Дорохов, Алексей Андреевич Жуков

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

STUDY OF A SINGLE-PHASE ELECTRIC DRIVE OF A MILK PUMP OF A MILKING INSTALLATION USING COMPUTER SIMULATION

This work is devoted to the study of the original semiconductor device for starting a singlephase two-winding asynchronous electric motor of a milk pump. Asynchronous electric motors are widely used for the electric drive of machines and units in every sector of agriculture. In most cases, phaseshifting capacitors are used to start and operate a single-phase asynchronous motor. This method of starting has many disadvantages: there is no possibility of controlling the motor speed, large dimensions of the capacitors. In this regard, in complex technological processes, it is advisable to use an adjustable electric drive based on microcontrollers and power semiconductor devices. The purpose of this work is to analyze the possibilities of using a developed semiconductor device in the electric drive of a milk pump using simulation tools. Computer simulation has a number of advantages over other research methods: low cost, speed of the experiment, ability to display simulation results in graphical form. This goal is achieved by creating a simulation model in the Matlab Simulink environment, which allows us to determine the electromechanical characteristics of a single-phase electric motor under various operating modes. The use of simulation modeling methods made it possible to quickly and relatively cheaply carry out all the necessary research at the initial stages of developing a vector-algorithmic type converter. The simulation model of the device created in the Matlab Simulink environment made it possible to investigate the electromechanical characteristics of the developed electric drive. The most significant results of the work are related to the semiconductor starter that can be used to start and operate a single-phase milk pump motor from a singlephase network.

Текст научной работы на тему «ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА МОЛОЧНОГО НАСОСА ДОИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ С ПОМОЩЬЮ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ»

ЭЛЕКТРООБО

АГРОПРОМЬ

ЭЛЕКТРОТЕ

И ЭНЕРГОС

Вестник аграрной науки Дона. 2022. Т. 15. № 4 (60). С. 69-81. Don agrarian science bulletin. 2022; 15-4(60): 69-81.

Научная статья УДК 621.31

doi: 10.55618/20756704_2022_15_4_69-81 EDN: DTKTUB

ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА МОЛОЧНОГО НАСОСА ДОИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ С ПОМОЩЬЮ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Сергей Юрьевич Еремочкин1, Данил Валерьевич Дорохов1, Алексей Андреевич Жуков1

1 Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, г. Барнаул, Россия, altgtu@list.ru

Аннотация. Работа посвящена исследованию оригинального полупроводникового устройства запуска однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя молочного насоса. Асинхронные электродвигатели широко используются в электрическом приводе машин и агрегатов всех отраслей сельского хозяйства. В большинстве случаев для запуска и работы однофазного асинхронного электродвигателя применяются фазосдвигающие конденсаторы. Данный способ запуска имеет множество недостатков: отсутствует возможность регулирования скорости двигателя, большие габариты конденсаторов. В связи с этим в сложных технологических процессах целесообразно применение регулируемого электропривода на основе микроконтроллеров и силовых полупроводниковых устройств. Цель работы заключается в проведении анализа возможностей применения разработанного полупроводникового устройства в электроприводе молочного насоса при помощи средств имитационного моделирования. Компьютерное имитационное моделирование имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами исследования: низкая стоимость, быстрота проведения эксперимента, возможность отображения результатов моделирования в графическом виде. Поставленная цель достигается созданием имитационной модели в среде Matlab Simulink, которая позволяет определять электромеханические характеристики однофазного электродвигателя при различных режимах работы. Использование методов имитационного моделирования позволило на начальных этапах разработки полупроводникового устройства быстро и сравнительно дешево провести все необходимые исследования. Созданная в среде Matlab Simulink имитационная модель устройства позволила исследовать электромеханические характеристики разработанного электропривода. Наиболее значимыми результатами работы являются полученные данные о том, что предложенное полупроводниковое устройство запуска может быть использовано для запуска и работы однофазного электродвигателя молочного насоса от однофазной сети.

© Еремочкин С.Ю., Дорохов Д.В., Жуков А.А., 2022

Ключевые слова: доильный аппарат, асинхронный электродвигатель, частотный преобразователь, имитационное моделирование, Matlab Simulink, электропривод

Для цитирования: Еремочкин С.Ю., Дорохов Д.В., Жуков А.А. Исследование однофазного электропривода молочного насоса доильной установки с помощью компьютерного моделирования // Вестник аграрной науки Дона. 2022. Т. 15. № 4 (60). С. 69-81.

Original article

STUDY OF A SINGLE-PHASE ELECTRIC DRIVE OF A MILK PUMP OF A MILKING INSTALLATION USING COMPUTER SIMULATION

Sergey Yurievich Eremochkin1, Danil Valerievich Dorokhov1, Aleksey Andreevich Zhukov1

1Polzunov Altai State Technical University, Barnaul, Russia, altgtu@list.ru

Abstract. This work is devoted to the study of the original semiconductor device for starting a singlephase two-winding asynchronous electric motor of a milk pump. Asynchronous electric motors are widely used for the electric drive of machines and units in every sector of agriculture. In most cases, phase-shifting capacitors are used to start and operate a single-phase asynchronous motor. This method of starting has many disadvantages: there is no possibility of controlling the motor speed, large dimensions of the capacitors. In this regard, in complex technological processes, it is advisable to use an adjustable electric drive based on microcontrollers and power semiconductor devices. The purpose of this work is to analyze the possibilities of using a developed semiconductor device in the electric drive of a milk pump using simulation tools. Computer simulation has a number of advantages over other research methods: low cost, speed of the experiment, ability to display simulation results in graphical form. This goal is achieved by creating a simulation model in the Matlab Simulink environment, which allows us to determine the electromechanical characteristics of a single-phase electric motor under various operating modes. The use of simulation modeling methods made it possible to quickly and relatively cheaply carry out all the necessary research at the initial stages of developing a vector-algorithmic type converter. The simulation model of the device created in the Matlab Simulink environment made it possible to investigate the electromechanical characteristics of the developed electric drive. The most significant results of the work are related to the semiconductor starter that can be used to start and operate a single-phase milk pump motor from a singlephase network.

Keywords: milk installation, asynchronous electric motor, frequency converter, simulation modeling, Matlab Simulink

For citation: Eremochkin S.Yu., Dorokhov D.V., Zhukov A.A. Study of a single-phase electric drive of a milk pump of a milking installation using computer simulation // Vestnik agrarnoy nauki Dona = Don agrarian science bulletin. 2022; 15-4(60): 69-81. (In Russ.)

Введение. В настоящее время в мире наблюдается тенденция перехода промышленного и сельскохозяйственного производства к автоматизированным технологическим процессам, внедрению высокотехнологичных устройств и агрегатов на основе вычислительной техники [1]. Это обстоятельство сопровождается уменьшением количества работников на предприятиях и их заменой роботизированными машинами, в которых повсеместно применяются электрические двигатели [2].

Наряду с этим автоматизация сельскохозяйственного производства приводит к увеличению потребления электроэнергии, и, как следствие, расходов на её использование. Возникает необходимость в разработке энергосберегающих систем и устройств. В частности, проблема снижения энергопотребления может быть решена путем внедрения регулируемых электроприводов на основе микроконтроллеров и силовых полупроводниковых устройств [3].

Применение регулируемого электропривода также способствует решению тех-

нологических задач, особенно в тех процес- может быть рассмотрена поточная техноло-сах, где часто происходит изменение гическая линия первичной обработки моло-нагрузки на агрегат. В качестве примера ка, схема которой приведена на рисунке 1.

Молоко " Milk

--J--0—-ч—.—**ч

L2 Т !гО 6 7

Вода Water

I____

12 11 10

1 - доильный аппарат; 2 - молокопровод; 3 - счетчик молока; 4 - молокосборник-воздухоохладитель; 5 - молочный насос; 6 - фильтр; 7 - пластинчатый охладитель; 8 - ёмкость для охлаждения молока; 9, 12 - трехходовые краны; 10 - установка для охлаждения воды; 11 - водяной насос Рисунок 1 - Схема поточной технологической линии первичной обработки молока

1 - milking machine; 2 - milk pipeline; 3 - milk counter; 4 - milk collector-air cooler; 5 - milk pump; 6 - filter; 7 - plate cooler; 8 - container for additional cooling of milk; 9, 12 - three-way valves;

10 - water-cooling unit; 11 - water pump Figure 1 - Scheme of the production line for the primary processing of milk

Величина потока молока, поступающего из молокосборника в емкость для охлаждения молока, зависит от множества факторов: от типа доильной установки, числа одновременно работающих доильных аппаратов, места их подключения, индивидуальных характеристик молокоотдачи коров и т.д. Таким образом, поток молока на выходе молокоприемника может изменяться в широких пределах, что существенно влияет на выбор мощности молочного насоса и типа электропривода. С позиций энергосбережения перспективным является применение регулируемого электропривода для молочного насоса [4].

Как известно [5, 6], в сельскохозяйственном производстве широкое распространение получили трехфазные и однофазные асинхронные короткозамкнутые электродвигатели, что предопределяется рядом их преимуществ над двигателями постоянного тока: более высокой надежностью и про-

изводительностью, простотой в эксплуатации, низкой стоимостью и габаритами.

Как правило, крупные сельскохозяйственные производители в сельской местности имеют доступ к трехфазному источнику электрической энергии. Однако зачастую у отдельных владельцев личных подсобных и малых фермерских хозяйств доступ к трехфазному источнику электрической энергии отсутствует, что определяет использование однофазных двигателей в электроприводе сельскохозяйственных машин малой мощности.

В большинстве случаев для запуска и работы однофазного асинхронного электродвигателя применяются фазосдвигающие конденсаторы. Данный способ запуска имеет недостаток: отсутствует возможность регулирования скорости двигателя, что особенно важно в случае использования однофазного двигателя в электроприводе молочного насоса.

Альтернативой конденсаторному способу запуска однофазных двигателей является применение полупроводниковых устройств, работающих по принципу вектор-но-алгоритмического управления [5, 6]. Одним из них является «Полупроводниковое устройство регулирования скорости однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя», которое может быть использовано для управления электродвигателем [8]. В работе устройства используется принцип векторно-алгоритмического

управления - метод управления асинхронными короткозамкнутыми электродвигателями переменного тока, который позволяет регулировать скорость вращения путем изменения алгоритмов коммутации его отдельных обмоток. К преимуществам частотно-регулируемого электропривода можно отнести снижение электропотребления при изменяемых нагрузке и частоте вращения двигателя.

Принципиальная электрическая схема устройства приведена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Принципиальная электрическая схема устройства Figure 2 - Schematic diagram of the device

Питание разработанного устройства осуществляется от источника постоянного тока. К каждому выводу статорных обмоток подключена пара полупроводниковых ключей, причем в качестве первого ключа использован биполярный n-p-n-транзистор, а в качестве второго - тиристор со встречно-параллельно включенным диодом. При этом анод каждого тиристора соединен с катодом соответствующего диода и подключен к плюсу питающего напряжения, катод каждого тиристора соединен с анодом соответствующего диода, а их общий вывод подключен к одному из концов статорных обмо-

ток и к коллектору парного транзистора. Эмиттер каждого транзистора соединен с минусом питающего напряжения. Результатами применения тиристоров в силовой схеме устройства являются уменьшение расхода электрической энергии на поддержание открытого состояния полупроводниковых ключей, а также отсутствие необходимости использования большого количества источников питания для управления транзисторами.

С помощью различных вариантов включения статорных обмоток электродвигателя можно создавать различные вариан-

ты вращающихся магнитных полей, которые можно использовать для регулирования скорости электродвигателя и обеспечивать возможность реверса электродвигателя. На рисунке 3 представлена векторная диаграмма магнитного потока вращающегося поля статора двигателя.

Устройство имеет следующий принцип работы. Путем открытия транзисторов и тиристоров в нужной последовательности на статорные обмотки однофазного двигателя подается постоянное напряжение. При изменении частоты подачи управляющих сигналов на открытие полупроводниковых ключей возможно получение вращающегося

I

Figure

Условно разделим период обращения магнитного поля статора на шесть равных промежутков времени.

В первый промежуток времени управляющие сигналы подаются на первую пару полупроводниковых ключей (транзистор VT1 и тиристор VS1), при этом ток протекает только по первой (А) статорной обмотке двигателя.

Во второй промежуток времени управляющие сигналы подаются на первую и четвертую пары полупроводниковых ключей (транзисторы VT1 и VT4, а также тиристоры VS1 и VS4), при этом ток протекает по двум статорным обмоткам.

магнитного поля статора с различными параметрами.

В качестве примера рассмотрим алгоритм подачи управляющих сигналов на транзисторы и тиристоры для создания вращающегося поля статора однофазного двухобмоточного двигателя, которое образуется при последовательном чередовании шести фиксированных положений вектора магнитного потока. При снятии управляющего сигнала с транзисторов в статорных обмотках двигателя возникает ЭДС самоиндукции, которая замыкается через соответствующие диоды и тиристоры.

I

В третий промежуток времени управляющие сигналы подаются на вторую и четвертую пары полупроводниковых ключей (транзисторы VT2 и VT4, а также тиристоры VS2 и VS4), при этом ток также протекает по двум статорным обмоткам двигателя.

В четвертый промежуток времени управляющие сигналы подаются на вторую пару полупроводниковых ключей (транзистор VT2 и тиристор VS2), при этом ток протекает только по первой (А) статорной обмотке.

В пятый промежуток времени управляющие сигналы подаются на вторую и третью пары полупроводниковых ключей (тран-

IV IV ■

а а

б b

в c

Рисунок 3 - Диаграмма образования вращающегося магнитного потока поля статора

при последовательном чередовании: а - восьми векторов магнитной индукции; б - шести векторов магнитной индукции; в - четырех векторов магнитной индукции

3 - Diagram of the formation of a rotating magnetic flux of the stator field with successive alternation: a - eight vectors of magnetic induction; b - six vectors of magnetic induction; c - four vectors of magnetic induction

зисторы VT2 и VT3, а также тиристоры VS2 и VS3), при этом ток протекает по двум ста-торным обмоткам двигателя.

В шестой промежуток времени управляющие сигналы подаются на первую и третью пары полупроводниковых ключей (тран-

зисторы VT1 и VT3, а также тиристоры VS1 и VS3), при этом ток протекает по двум ста-торным обмоткам двигателя.

Затем алгоритм подачи управляющих сигналов на полупроводниковые ключи повторяется.

Обмотка Winding

А

Обмотка Winding

M

VSrVT2 VSIA'TI VS4.VT4

VS3.VT3

tl

й

t3 t4 t5 t6

tl

Рисунок 4 - Порядок подачи импульсов на транзисторы и тиристоры в устройстве Figure 4 - Order of supplying pulses to transistors and thyristors in the device

Разработанное устройство позволяет плавно регулировать скорость вращения электродвигателя путем изменения частоты подачи управляющих сигналов на полупроводниковые ключи, а также изменять величину напряжения, подаваемого на обмотки статора, регулируя степень открытия транзисторов.

Цель исследований: провести анализ возможностей применения разработанного полупроводникового устройства в электроприводе молочного насоса.

Задачи исследований: разработка имитационной модели электропривода с полупроводниковым устройством в среде компьютерного моделирования МаАаЬ Simulink, проведение исследования для получения графиков переходных процессов крутящего момента на валу и угловой скорости электропривода с предложенным полупроводниковым устройством, построение статической механической характеристики двигателя.

Материалы и методы исследований. Для предварительного анализа харак-

теристик работы электропривода с разработанным полупроводниковым устройством целесообразно провести виртуальный эксперимент при помощи средств компьютерного моделирования. Данный способ исследования имеет ряд достоинств: в сравнительно краткие сроки можно проверить работоспособность устройства, получить данные об электромеханических характеристиках работы электропривода в графическом виде, что значительно упрощает их анализ.

Для моделирования разработанного полупроводникового устройства была выбрана среда компьютерного имитационного моделирования МаАаЬ Simulink, в которой имеется возможность моделирования различных технических систем [8, 9, 10, 11]. В частности, программа содержит библиотеку готовых математических блоков, предназначенную для исследования электротехнических систем, что делает её особенно популярной среди исследователей и инженеров в области электрического привода [12, 13, 14, 15].

На рисунке 5 представлена имитационная модель асинхронного электропривода с двигателем ДАК110-90-1,5 и разработан-

ным полупроводниковым устройством регулирования скорости.

Линейная нагрузка Linear load

Manual Switch Manual Switch

Ступенчатая нагрузка Step load

JUL

Pulse Generator 1M

Pills с Generator 2M

Subtract

Voltage Measurement M

Voltage Measurement A

JUL

Pulse Generator

JUL

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ЗМ Pulse

Generator

LA

ЛЛ

Pulse Generator 2A

Subtract

Напряжение Voltage A

Current Measurement A

Single Phase Asynchronous Madiiue

Рисунок 5 - Имитационная модель электропривода Figure 5 - Simulation model of the electric drive

В данной имитационной модели электропривода n-p-n биполярные транзисторы, тиристоры, диоды и их система управления упрощены, а их работа имитируется с помощью управляемых источников напряжения «Controller Voltage Source» в режиме «Sourcetype-DC», которые взяты из стандартной библиотеки «Power Electronics».

Управляемые источники напряжения при подаче управляющих сигналов в определенной последовательности могут выдавать напряжение на обмотки статора асинхронного двигателя такого же вида, как если бы питание происходило от исследуемого устройства по алгоритму с рисунка 4.

Блок «Single Phase Asynchronous Machine» в данной модели переводится в режим «Main and auxiliary windings», что позволяет питать двигатель несимметричным напряжением.

Подача управляющих сигналов на управляемые источники напряжения в модели осуществляется с помощью пяти генераторов импульсов «Pulse Generator», которые легко настроить на выдачу сигналов управления с нужной частотой и амплитудой.

С помощью разработанной имитационной модели было проведено исследование характеристик асинхронного электродвигателя ДАК110-90-1,5 при питании с помощью полупроводникового устройства при четырех положениях вектора магнитной индукции магнитного потока поля статора. Данный асинхронный двигатель имеет следующие параметры: номинальная мощность, Рн = 0,09 кВт; номинальное напряжение, и = 220 В; номинальный момент, Мн = 0,49 Н-м; пусковой момент, Мп = 0,34 Н-м; критический момент, Мкр = 1,03 Н-м; номинальная частота вращения, П2 = 1380 об/мин; момент инерции ротора, ] = 0,00043 кгм2. Момент инерции механической части электропривода был принят равным нулю.

Результаты исследований и их обсуждение. На рисунке 6 представлен график переходного процесса крутящего момента на валу электродвигателя, полученный в результате моделирования. Колебания момента при пуске от -0,68 Н-м до 0,9 Н-м наблюдаются в период до 0,35 с, далее момент приходит к установившемуся значению в 0,69 Н-м, что соответствует нагрузке на валу двигателя. В момент времени моделирования от 1,5 с и до 2 с можно наблюдать переходный процесс после снятия момента сопротивления рабочей машины и работы электродвигателя на холостом ходу. Момент времени моделирования 6,15 с соответствует «опрокидыванию» электродвигателя с максимальным моментом нагрузки на валу в 1,98 Н-м.

Рисунок 6 - График переходного процесса крутящего момента на валу электродвигателя

Figure 6 - Motor shaft torque transient graph

На рисунке 7 представлен график переходного процесса угловой скорости вала электродвигателя, полученный в результате моделирования.

Как видно из графика, время пуска электродвигателя составляет 0,35 с. В момент времени моделирования от 1,5 с и до 1,8 с можно наблюдать переходный процесс

после снятия пускового момента и работы электродвигателя на холостом ходу. В период от 2 с до 6,15 с угловая скорость вала при подключении нагрузки изменяется с 157 рад/с до 150 рад/с. В момент времени моделирования 6,15 с угловая скорость резко стремится к нулю, что соответствует перегрузке электродвигателя.

Рисунок 7 - График переходного процесса угловой скорости вала электродвигателя

Figure 7 - Graph of the transient process of the angular velocity of the motor shaft

C помощью данных с графиков на ри- вании разработанного устройства с шестью

сунках 6 и 7 были получены точки для по- положениями вектора магнитной индукции

строения статической механической харак- магнитного потока поля статора. теристики электродвигателя при использо-

Точки для построения статической механической характеристики

Points for constructing a static mechanical characteristic

№ точки № point 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t, с 0 2 2,5 3 4 4,5 5 5,5 6,15

М, Н-м 0,69 0 0,25 0,5 1 1,25 1,5 1,75 1,98

АМ, Н-м ±0,02 ±0,02 ±0,02 ±0,02 ±0,02 ±0,02 ±0,02 ±0,02 ±0,02

ш, рад/с 0 157 156 154 153 150 149 148 142

Аш, рад/с 0 ±5 ±5 ±5 ±4 ±4 ±3 ±3 ±1

Определение пускового момента в рамках моделирования проходило следующим образом: на вал электродвигателя посредством блока «Ramp» (Линейная нагрузка) подавался момент сопротивления существенно больше номинального. Затем происходило снижение момента сопротивления

до величины, при которой двигатель осуществил пуск. Полученное значение было принято за пусковой момент данного электропривода.

На рисунке 8 представлена статическая механическая характеристика однофазного асинхронного электродвигателя.

<-Орад/с rad/s

160

120

80

40

- - — | I н

4 V1h

+ 4- Л VI к

Мп

и

*>М.Нм

и 0,4 0.8 1.2 1,6 2

Рисунок 8 - Статическая механическая характеристика однофазного асинхронного электродвигателя

Figure 8 - Static mechanical characteristic of a single-phase asynchronous electric motor

Как видно из графика на рисунке 8, пусковой момент (МП) электродвигателя составляет 0,69 Н-м, значение критического момента (Мк) составляет 1,98 Н-м и развивается при угловой скорости в 142 рад/с, значение номинального момента 0,49 Н-м развивается при угловой скорости в 154 рад/с.

Выводы. В результате проведенных исследований с использованием средств компьютерного имитационного моделирования установлено, что однофазный асинхронный электродвигатель, управление которым происходит посредством полупроводникового устройства регулирования скорости, может нормально работать как с номинальным моментом, так и с кратковременной перегрузкой. При этом необходимо отметить, что пусковой момент электродвигателя при работе с полупроводниковым устройством равен Мп = 0,69 Н-м, что более чем в два раза выше паспортного пускового момента, который рассчитан для конденсаторного запуска. Критический момент электродвигателя при работе с полупроводниковым устройством равен Мкр = 1,98Н м, что также практически вдвое превышает критический момент при конденсаторном запуске.

Таким образом, можно сказать, что применение разработанного полупроводникового устройства в электроприводе молочного насоса позволяет значительно улучшить параметры установки, а также снизить энергопотребление.

Список источников

1. Габитов И.И., Шайхетдинов Ф.Р., Неговора А.В. Модернизация эксплуатируемой сельскохозяйственной техники как эффективный фактор повышения уровня технической оснащенности // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. 2020. № 3 (55). С. 95-99.

2. Ценч Ю.С., Маслов Г.Г., Трубилин Е.Г. К истории развития сельскохозяйственной техники // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. 2018. № 3 (47). С. 117123.

3. Шилин В.А., Герасимова О.А. Энергосберегающая система с частотно-регулируемым приводом для пастбищных комплексов // Техника и технологии в животноводстве. 2012. № 4 (8). С. 136-142.

4. Герасенков А.А., Зайцев Д.Н., Каб-дин Н.Е. Оценка потребления электроэнергии при использовании частотно-регулируемого

электропривода молочного насоса НМУ-6 // Аг-роинженерия. 2012. № 3 (54). С. 7-9.

5. Халина Т.М., Стальная М.И., Еремоч-кин С.Ю. Исследование характеристик электропривода с преобразователем векторно-алгорит-мического типа // Электротехника. 2018. № 12. С. 48-52.

6. Глазенко Т.А., Хрисанов В.И. Полупроводниковые системы импульсного асинхронного электропривода малой мощности. Л.: Энерго-атомиздат, 1983. 176 с., ил.

7. Пат. 2613345 C РФ, МПК H02P 21/12. Полупроводниковое устройство регулирования скорости однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя с явно выраженным звеном постоянного тока / Стальная М.И., Ере-мочкин С.Ю., Титова А.А., Королев Д.А.; № 2015157024; заявл. 29.12.2015; опубл. 16.03.2017.

8. Trianni Andrea, Cagno Enrico, Accordini Davide. A review of Energy Efficiency Measures Within Electric Motors Systems // Energy Procedia. 2019. V. 158. P. 3346-3351.

9. Vijetha Inti V.V., Vakula V.S. Design and MATLAB/Simulink implementation of four switch inverter for microgrid utilities // Energy Procedia. 2017. V. 117. P. 615-625.

10. Мартынов В.М., Юхин Г.П. Моделирование движения корнеплода в винтовом конвейере // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. 2017. № 3 (43). С. 63-71.

11. Eremochkin S., Dorokhov D. Analysis of methods for calculating parameters of the equivalent circuit of a squirrel cage induction motor // 2021 18th International Scientific Technical Conference Alternating Current Electric Drives, ACED 2021 - Proceedings: 18, Ekaterinburg, 24-27 May 2021. Ekaterinburg, 2021. P. 9462297.

12. Zhifu W., Jun F., Zhijian S., Qiang S. Study on speed sensorless vector control of induction motors based on AMEsim-Matlab/Simulink Simulation // Energy Procedia. 2017. V. 105. P. 2378-2383.

13. Bhola M., Kumar N., Ghoshal S.K. Reducing fuel consumption of front end loader using regenerative hydrostatic drive configuration an experimental study // Energy. 2018. V. 162. P. 158170.

14. Ouanjli N. El., Motahhir S., Derouich A., Ghzizal A. El., Che-babhi A., Taoussi M. Improved DTC strategy of doubly fed induction motor using

fuzzy logic controller // Energy Reports. 2019. V. 5. P.271-279

15. Новаш И.В. Моделирование энергосистем и испытание устройств релейной защиты в режиме реального и модельного времени // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2017. № 60(3). С. 198-210.

References

1. Gabitov I.I., Shaykhetdinov F.R., Nego-vora A.V. Modernizatsiya ekspluatiruemoy sel'skokhozyaystvennoy tekhniki kak effektivnyy factor povysheniya urovnya tekhnicheskoy osna-s^ennosti (Improvements in the in-service agricultural machinery as an effective factor for better equipment). Vestnik Bashkirskogo gosudarstven-nogo agrarnogo universiteta. 2020; 3(55): 95-99. (In Russ.)

2. Czench Yu.S., Maslov G.G., Trubilin E.G. K istorii razvitiya sel'skokhozjajstvennoy tekhniki (To the history of agricultural machinery development). Vestnik Bashkirskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2018; 3(47): 117-123. (In Russ.)

3. Shilin V.A., Gerasimova O.A. Energo-sberegayus^aya sistema s chastotno-reguliruemym privodom dlya pastbis^nykh kom-pleksov (Energy-saving system with variable frequency drive for pasture complexes). Tekhnika i tekhnologii v zhivotnovodstve. 2012; 4 (8): 136142. (In Russ.)

4. Gerasenkov A.A., Zaytszev D.N., Kab-din N.E. Otsenka potrebleniya elektroenergii pri ispol'zovanii chastotno-reguliruemogo elektroprivo-da molochnogo nasosa NMU-6 (Assessment of electricity consumption by using variable-frequency electric milk pump nMu-61). Agroinzhenerija. 2012; 3 (54): 7-9. (In Russ.)

5. Halina T.M., Stal'naya M.I., Eremoch-kin S.Yu. Issledovanie kharakteristik elektroprivoda s preobrazovatelem vektorno-algoritmicheskogo tipa (Study of the characteristics of an electric drive with a vector-algorithmic type converter). Elektrotekhnika. 2018; 12: 48-52. (In Russ.)

6. Glazenko T.A., Hrisanov V.I. Poluprovod-nikovye sistemy impul'snogo asinhronnogo elektroprivoda maloy mos^nosti (Semiconductor systems of a pulsed asynchronous electric drive of small power). L.: Energoatomizdat, 1983, 176 p. (In Russ.)

7. Stal'nya M.I., Eremochkin S.Ju., Titova A.A., Korolev D.A. Poluprovodnikovoe ustroystvo reguli-rovaniya skorosti odnofaznogo dvukhobmo-tochnogo asinhronnogo elektrodvigatelya s yavno vyrazhennym zvenom postoyannogo toka (Semiconductor device for controlling the speed of a single-phase two-winding asynchronous electric motor with a pronounced DC link), pat. 2613345 C RF, MPKH02P 21/12. 2015157024, zayavl. 29.12.2015, opubl. 16.03.2017. (In Russ.)

8. Trianni Andrea, Cagno Enrico, Accordini Davide. A review of Energy Efficiency Measures Within Electric Motors Systems. Energy Procedia. 2019; 158: 3346-3351.

9. Vijetha Inti V.V., Vakula V.S. Design and MATLAB/Simulink implementation of four switch inverter for microgrid utilities. Energy Procedia. 2017; 117: 615-625.

10. Martynov V.M., Yukhin G.P. Modeliro-vanie dvizheniya korneploda v vintovom konveyere (Modeling movement of a root crop in a screw conveyor). Vestnik Bashkirskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2017; 3(43): 63-71. (In Russ.)

11. Eremochkin S., Dorokhov D. Analysis of Methods for calculating parameters of the equivalent circuit of a squirrel cage induction motor.

18th International Scientific Technical Conference Alternating Current Electric Drives, ACED 2021, Proceedings 18, Ekaterinburg, 24-27 May 2021. Ekaterinburg, 2021, pp. 9462297.

12. Zhifu W., Jun F., Zhijian S., Qiang S. Study on speed sensorless vector control of induction motors based on AMEsim-Matlab/Simulink Simulation. Energy Procedia. 2017; 105: 23782383.

13. Bhola M., Kumar N., Ghoshal S.K. Reducing fuel consumption of Front End Loader using regenerative hydrostatic drive configuration an experimental study. Energy. 2018; 162: 158-170.

14. Ouanjli N. El, Motahhir S., Derouich A., Ghzizal A. El., Che-babhi A., Taoussi M. Improved DTC strategy of doubly fed induction motor using fuzzy logic controller. Energy Reports. 2019; 5: 271-279.

15. Novash I.V. Modelirovanie energosistem i ispytanie ustrojstv relejnoj zaschity v rezhime real'nogo i model'nogo vremeni (Modeling of power systems and testing of relay protection devices in real and model time). Energetika. Izvestiya vys-shikh uchebnykh zavedeniy i energeticheskikh ob"edineniy SNG. 2017; 60(3): 198-210. (In Russ.)

Информация об авторах

C.Ю. Еремочкин - кандидат технических наук, доцент, Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, г. Барнаул, Россия. Тел.: +7-923-166-91-10.

E-mail: S.Eremochkin@yandex.ru.

Д.В. Дорохов - студент, Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, г. Барнаул, Россия. Тел.: +7-913-268-50-41. E-mail: danil.dorokhov.2000@mail.ru.

А.А. Жуков - студент, Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, г. Барнаул, Россия. Тел.: +7-929-379-66-34. E-mail: zh_astu@mail.ru.

^ Сергей Юрьевич Еремочкин, S.Eremochkin@yandex.ru

Information about the authors

S.Yu. Eremochkin - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Polzunov Altai State Technical University, Barnaul, Russia. Phone: +7-923-166-91-10. E-mail: S.Eremochkin@yandex.ru.

D.V. Dorokhov - undergraduate, Polzunov Altai State Technical University, Barnaul, Russia. Phone: +7-913-268-50-41. E-mail: danil.dorokhov.2000@mail.ru.

A.A. Zhukov - undergraduate, Polzunov Altai State Technical University, Barnaul, Russia. Phone: +7-929-379-66-34. E-mail: zh_astu@mail.ru.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

^ Sergey Yurievich Eremochkin, S.Eremochkin@yandex.ru

Вклад авторов. Все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Contribution of the authors. All authors made an equivalent contribution to the preparation of the article. The authors declare no conflict of interest.

Статья поступила в редакцию 16.07.2022; одобрена после рецензирования 20.10.2022; принята к публикации 21.10.2022.

The article was submitted 16.07.2022; approved after reviewing 20.10.2022; accepted for publication 21.10.2022.

https://elibrary.ru/dtktub

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.