CC BY
42
УДК 621313.333
М. М. МУХИТОВ, В. Н. ДМИТРИЕВ
ИССЛЕДОВАНИЕ ПУСКОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ПУСКО-КОМПЕНСИРУЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ
Рассматривается влияние величины ёмкости последовательно включённых конденсаторов на пусковые свойства асинхронного двигателя при включении обмоток на линейные напряо/сения. Показано, что увеличение сопротивления конденсаторов вызывает уменьшение пускового тока, но сопровождается существенным уменьшением пускового момента, что ограничивает область применения рассмотренного устройства приводами с лёгкими условиями пуска.
Ключевые слова: асинхронный двигатель, пуск, конденсатор, компенсация, торможение.
Прямое включение крупного асинхронного двигателя (АД) или двигателя, мощность которого соизмерима с мощностью автономной сети, приводит к значительному снижению напряжения, что негативно влияет и на двигатель, и на остальную нагрузку сети. Обычно для ограничения пускового тока АД подключают к сети через реактор или автотрансформатор, включённые последовательно в цепь обмотки статора [1, 2]. Однако при таком пуске уменьшается напряжение на обмотке статора, что приводит к уменьшению пускового тока и пускового момента, который пропорционален квадрату напряжения. Уменьшение пускового момента в свою очередь удлиняет пуск и увеличивает нагрев обмотки статора пусковым током, а при пуске с моментом сопротивления на валу увеличивает общий нагрев обмотки ротора.
Более эффективно для пуска мощных АД применять последовательное включение с обмотками статора конденсаторов, которые после пуска переключаются параллельно сети, обеспечивая компенсацию реактивной мощности двигателя в рабочем режиме. Эти положительные свойства привели к разработке оригинального исполнения устройства для пуска и компенсации реактивной мощности АД (рис. 1) [3].
Для пуска трёхфазного АД включается трёхфазный выключатель 1, конденсаторы 5, 6, 7 при этом оказываются включёнными последовательно со статорными обмотками 2, 3, 4. Напряжение, приложенное к обмоткам статора, при этом уменьшено на величину падения напряжения на сопротивлениях конденсаторов что, в свою очередь ограничивает пусковой ток в обмотках статора. По мере увеличения частоты
© М. М. Мухитов, В. Н. Дмитриев, 2008
вращения двигателя напряжение, приложенное к обмоткам статора, увеличивается, и при достижении его номинального значения происходит срабатывание катушки 8 магнитного пускателя. В результате этого посредством контакта 10 шунтируется резистор 9, что увеличивает напряжение на катушке и обеспечивает надёжное срабатывание магнитного пускателя. Одновременно замыкаются контакты 11, 12. Конденсаторы при этом включаются параллельно статор-ным обмоткам двигателя, обеспечивая компенсацию реактивной мощности двигателя в рабочем режиме. При отключении АД от сети предложенная схема обеспечивает быстрое торможение, обусловленное конденсаторным самовозбуждением.
При разработке асинхронного электропривода по рассмотренной схеме наиболее сложную задачу представляет выбор величины ёмкости конденсаторов. Оптимальное значение ёмкости для каждого режима (пуск, рабочий режим и торможение) будет различной. В настоящей статье рассматривается вопрос влияния ёмкости конденсаторов только на пусковые свойства АД.
На рисунке 2 представлены результаты расчёта момента М и тока II АД в относительных единицах для двигателя 4А112М2УЗ в приводе вентилятора при разных значениях сопротивлений конденсаторов Хс, включённых последовательно с обмотками статора.
Приведённые результаты позволяют сделать вывод, что увеличение ёмкостного сопротивления вызывает уменьшение пускового тока, но сопровождается существенным уменьшением пускового момента, что ограничивает область применения рассмотренного устройства приводами с лёгкими условиями пуска.
\
I
1
\
1
\ 1
5
И
11 12
Л Л_
7
И
1 9 с=ь
л
Я
10
Рис. I. Схема пуско-компенсирующего
устройства
Г " м,
о.е. о.е.
-6 -1.5 -
-4 -1 1
-2 -0.5 [ хГЗ| •
0,2 0,4 0,6 0,8
Рис. 2. Пусковые характеристики АД 4А112М2УЗ
и. в
600
400
200
0,2 0,4 0,6 0,8
Рис. 3. Изменение напряжения на обмотках АД 4А112М2УЗ при пуске
с последовательно включёнными конденсаторами
Исследования изменения напряжения на обмотках двигателя 4А112М2УЗ при пуске с последовательно включёнными конденсаторами (рис. 3) показали важность своевременного переключения конденсаторов на параллельную схему, т. к. в диапазоне скольжений меньше 0.2 наблюдаются перенапряжения до 800 В и выше.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Копылов, И. П. Электромеханические преобразователи энергии/ И. П. Копылов. - М. : Энергия, 1973.-400 с.
2. Петров, И. И. Специальные режимы работы асинхронного электропривода/ И. И.
Петров, А. М. Мейстель. - М. : Энергия, 1968. - 261 с.
3. Дмитриев, В. Н. Пуско-компенсирующее
устройство для асинхронного двигателя/ В. Н. Дмитриев, Н. И. Горбачевский// Вестник Ульяновского государственного технического университета. - 2005. - № 2(30). - С. 62-63.
Мухитов Максим Михаилович, аспирант кафедры «Электропривод и автоматизация про-мыитенных установок» Ул1ТУ. Имеет статьи в области электрических машин и автоматизированного электропривода. Дмитриев Владимир Николаевич, доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Электропривод и автоматизация примышленных установок» УлГТУ. Имеет статьи в области электромеханики.
УДК 621.313.333
А. В. ДМИТРИЕВ, А. Л. КИСЛИЦЫН
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ ПРОТИВОВКЛЮЧЕНИЯ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
Рассматриваются особенности определения тормозных характеристик противовключения час-тотно-регулируемых трёхфазных асинхронных двигателей по данным испытаний в неподвижном состоянии.
Ключевые слова: асинхронный двигатель, торможение противовключением, испытания.
В настоящее время наиболее распространённым способом испытаний электрических машин, как в промышленности, так и в лабораторных условиях является способ непосредственной нагрузки с помощью дополнительно установленных машин или моментомеров. Однако в последнее время всё большее внимание привлекают косвенные способы исследования электрических машин, в частности, основанные на испытаниях в неподвижном состоянии [1]. В настоящей работе рассматриваются особенности определения тормозных характеристик противовключения частотно-регулируемых трёхфазных асинхронных двигателей (АД) по данным испытаний в неподвижном состоянии [2]. Принимая во внимание, что характеристики АД (момент, токи статора, ротора и намагничивающий ток) независимо от исполнения ротора (коротко-замкнутый, массивный, дисковый, линейный и т. д.) определяются величиной приведён-
Г {
ного тока ротора 2 и его частотой и не
© А. В. Дмитриев, А. Л. Кислицын, 2008
зависят оттого, каким путём они получены.
Главной задачей статических испытаний является нахождение частоты питающей сети и его напряжения, обеспечивающих идентичность протекания электромагнитных процессов в роторе в рабочем и неподвижном состояниях. Для частотно-регулируемых АД такими условиями являются [3]:
» Равенство абсолютных скольжений Р, определяющих равную частоту токов ротора в двух режимах.
• Равенство амплитуд гармонических составляющих магнитного потока в зазоре, что определяет равную степень насыщения ротора в рабочем и неподвижном состояниях или равенство приведённых токов ротора в двух режимах.
Для выполнения первого условия необходимо
соблюдение равенства, которое с учётом анеп = Р примет вид
а , или анеп = Р = ссраб$ . (1)
