CC BY
13
The energy parameters of the classical scalar control system and the energy parameters of the scalar control system are compared with a stator current controller that is optimized by minimizing the stator current by introducing a correction of the stator current frequency based on the search algorithm principle.
Key words: scalar control system, search algorithm, stator current frequency, current relay controller, frequency electric drive.
Meshcheryakov Victor Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, head of chair, mesherek@,stu. lipetsk. ru, Russia, Lipetsk, Lipetsk State Technical University,
Kukishev Dmitry Yuryevich, postgraduate, kukishev_dy@,nlmk. com, Russia, Lipetsk, Lipetsk State Technical University,
Tatarinov Dmitry Sergeevich, postgraduate, kukishev_dy@,nlmk. com, Russia, Lipetsk, Lipetsk State Technical University
УДК 621.31
ИССЛЕДОВАНИЕ ПУСКОВЫХ РЕЖИМОВ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ОРОСИТЕЛЬНОЙ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ ПРИ ПОНИЖЕННОМ НАПРЯЖЕНИИ СЕТИ
Д.С. Мирхаликова, Ш.Т. Дадабаев
Проведен анализ основных преимуществ и недостатки асинхронных машин, а также сделан анализ негативных факторов асинхронных машин при пусковых режимах работы. Выполнено компьютерное моделирование машины при питании с пониженным напряжением сети, результаты компьютерного моделирования приведены для основных параметров асинхронных машин: частоты вращения, тока и электромагнитного момента двигателя, а также с помощью моделирования построены механические характеристики асинхронной машины при пониженном напряжении питающей сети.
Ключевые слова: пониженное напряжение, качество электроэнергии, асинхронный электродвигатель, MATLAB/Simulink, компьютерное моделирование, переходные процессы, механическая характеристика.
По ходу исторического развития электротехники так сложилось, что под регулируемым электроприводом раньше понимали электрооборудование с двигателями постоянного тока. Переменные электродвигатели как асинхронные и синхронные двигатели оставались неуправляемыми и использовались только в не регулируемых электроприводах. Такое решение объяснялось трудностями регулирования частоты вращения электродвигателей переменного тока и тяжелимы переходными режимами [9]. Сегодня асинхронные машины широко применяются в различных отраслях
303
народного хозяйства [10, 15]. Например, асинхронные электродвигатели большой мощности, т.е. высоковольтные, обычно используются в турбо-механизмах как насосы, компрессоры, вентиляторы и т.д. [7]. Одним из больших объектов, где используются высоковольтные асинхронные двигатели, являются оросительные насосные станции [3, 6]. Такие станции служат для орошения земель сельского хозяйство. Кроме асинхронных двигателей, в оросительных насосных станциях широко применяют синхронные двигатели. Для электроприводов насосных агрегатов до не давнего времени широко применяли нерегулируемые электроприводы, но это обстоятельство сейчас резко изменилось [12]. Для таких типов агрегатов характерен вентиляторный характер нагрузки [5].
Маломощные асинхронные машины используются в различных станках и механизмах: металлорежущих станках, прядильных машинах, конвейерах и т.д. [8]. Отличительными особенностями асинхронных машин считаются тяжелые переходные режимы работы, в которых пусковые токи превышают семикратное значение от номинальных значений, а пусковой электромагнитный момент может превышать трехкратное значение [2, 13]. Пусковые токи могут привести вследствие нагрева к износу изоляции обмоток и тем самым - к уменьшению срока службы всего электрооборудования в целом [11]. Рабочая температура частей электрооборудования зависит не только от нагрузки машины, но ещё и от температуры окружающей среды [4]. Устранение негативных пусковых факторов у асинхронных машин можно добиться с применением устройства плавного пуска (УПП) или другими полупроводниковыми преобразователями: преобразователями напряжения, частоты и т.д. [4, 7].
Другие особенности асинхронных машин взаимосвязаны с качеством электроэнергии сети, питающей его обмотки [12, 15]. Например, прямой пуск асинхронного двигателя допустим, если его пуск не приводит провалу напряжения сети не более 10 %, а зависимость электромагнитного момента асинхронной машины и напряжения питающей сети квадратно-пропорциональна. Для более детального исследования режимов работы асинхронного двигателя при пониженной напряжения сети необходимо выполнить компьютерное моделирование с использованием программы МЛТЬЛВ / 81шиНпк [1, 2, 16].
Для компьютерного моделирования асинхронной машины была использована программа МЛТЬЛВ/81шиИпк. Процесс моделирования асинхронной машины в программе МЛТЬЛВ подробно описан в различных источниках [14]. Адаптированная модель для исследования пусковых режимов работы асинхронной машины при пониженной напряжения сети приведена на рис. 1.
Результаты моделирования приведены на рис. 2 - 4 в виде временных диаграмм и механических характеристик асинхронного двигателя.
Рис. 1. Компьютерная модель асинхронной машины
При Пп
При 0,9 Пп
При 0,8 Пп
При 0,7 Пп
Рис. 2. Графики переходных процессов момента и скорости асинхронной машины при значениях напряжения сети, равных:
ип; 0,9ип; 0,8ип; 0,7ип
305
При 0,8 и„
При 0,7 и
Рис. 3. Графики переходных процессов токов ротора и статора асинхронной машины при значениях напряжения сети, равных:
ип; 0,9ип; 0,8ип; 0,7ип
Рис. 4. Семейства механических характеристик асинхронной машины при значениях напряжения сети, равных: ип; 0,9ип; 0,8ип; 0,7ип
Согласно полученным результатам моделирования (см. рис. 2 - 4), при пусковых режимах асинхронных двигателей, подключенных к сети с пониженным напряжением, выявлены следующие закономерности:
время пускового переходного процесса увеличивается;
разгон частоты вращения асинхронного двигателя затягивается;
при пуске с пониженным напряжением более 30 % от номинальных значений асинхронная машина не запустится;
амплитуда момента машины уменьшается, а интенсивность колебаний моментов увеличивается;
токи ротора и статора асинхронной машины, как и момент двигателя, его амплитуда, уменьшаются, а интенсивность колебаний увеличивается.
Список литературы
1. Герман-Галкин С.Г. МаНаЬ & 81шиНпк. Проектирование ме-хатронных систем на ПК. СПб.: КОРОНА - Век, 2008. 368 с.
2. Герман-Галкин С.Г., Кардонов Г.А. Электрические машины: Лабораторные работы на ПК. СПб.: КОРОНА принт, 2003. 256 с.
3. Дадабаев Ш.Т. Обзор и оценка способов управления насосными установками // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2013. № 12. С. 28-30.
4. Дадабаев Ш.Т. Оптимизация пусковых режимов работы высоковольтных электроприводов оросительной насосной станции с учетом жаркого климата // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2018. Т. 61. № 2. С. 86-91.
5. Дадабаев Ш.Т. Особенности механических характеристик электроприводов с вентиляторным характером нагрузки // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2013. № 11. С. 29-34.
6. Дадабаев Ш.Т. Разработка математической модели системы регулирования насосных агрегатов оросительной станции первого подъема // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. Вып. 9. Ч. 1. С. 532-536.
7. Дадабаев Ш.Т., Ларионов В.Н. Исследования применения энергоэффективных способов управления в электроприводах с вентиляторной нагрузкой // Вестник Таджикского технического университета. 2014. № 4 (28). С. 56-59.
8. Каримов И.Р. К вопросу компьютерного моделирования электропривода кольцевых прядильных машин // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. Вып. 1. С. 373-380.
9. Ковач К.П., Рац И. Переходные процессы в машинах переменного тока. М.; Л.: Госэнергоиздат, 1963. 735 с.
10. Лезнев Б.С. Энергосбережение и регулируемый привод в насосных и воздуходувных установках. М.: Энергоатомиздат, 2006. 360 с.
307
11. Мирхаликова Д.С. Анализ состояния системы электроснабжения и перспективы электроэнергетики республики Таджикистан // Региональная энергетика и электротехника: проблемы и решения: сборник научных трудов. Чебоксары, 2015. С. 161-167.
12. Мирхаликова Д. С. Мероприятия по обеспечению качества электроэнергии // Региональная энергетика и электротехника: проблемы и решения сборник научных трудов. Чебоксары, 2015. С. 186-193.
13. Поздеев А. Д. Электромагнитные и электромеханические процессы в частотно-регулируемых асинхронных электроприводах. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 1998. 172 с.
14. Терёхин В.Б. Моделирование систем электропривода в Simulink (Matlab 7.0.1): учебное пособие. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008. 320 с.
15. Тошходжаева М.И., Ходжиев А. А. Особенности диагностирования ВЛЭП - 110 кВ в условиях резко континентального климата // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 2. С. 364-369.
16. Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB SimPowerSystem и Simulink. М.: ДМК Пресс, 2007. 288 с.
Мирхаликова Дилафруз Сайдуллоевна, старший преподаватель, noza IQlQamail.ru, Таджикистан, Худжанд, Худжандский политехнический институт таджикского техничесого университета имени академика М.С. Осими,
Дадабаев Шахбоз Толибджонович, старший преподаватель, shahhozdadohoevamail.ru, Таджикистан, Худжанд, Худжандский политехнический институт таджикского техничесого университета имени академика М. С. Осими
RESEARCH OF START-UP MODES OF ASYNCHRONOUS ELECTRIC DRIVE OF IRRIGATING PUMP STATION AT THE REDUCED VOLTAGE OF THE NETWORK
D.S. Mirkhalikova, Sh.T. Dadahaev
The article analyzes the main advantages and disadvantages of asynchronous machines, as well as analyzes the negative factors of asynchronous machines during start-up operation, performs computer simulation of the machine when powered with a reduced voltage, the results of computer simulation are given for the main parameters of asynchronous machines, such as speed, current and the electromagnetic torqu of the engine, as well as using simulation, the mechanical characteristics of an asynchronous machine with a reduced supply voltage are huilt hildren.
Key words: reduced voltage, power quality, induction motor, MATLAB / Simulink, computer simulation, transients, mechanical characteristic.
Mirkhalikova Dilafruz Saidulloevna, senior lecturer, nozalQl Qamail. ru, Tajikistan, Khujand, Khujand Polytechnic Institute of the Tajik Technical University named after academician M.S. Osimi,
Dadabaev Shakhboz Tolibjonovich, senior lecturer, shahbozdadoboev@,mail. ru, Tajikistan, Khujand, Khujand Polytechnic Institute of the Tajik Technical University named after academician M.S. Osimi
УДК 621.315
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ ПО ТРЕХПРОВОДНОЙ ЛИНИИ
А.И. Барданов, А.А. Выдрова
В связи с увеличением длины линий электропередачи в настоящее время являются актуальными вопросы передачи электроэнергии постоянным током. В рамках исследования способа передачи электроэнергии постоянным током по трехпроводной линии электропередачи был разработан лабораторный стенд. Стенд предусматривает возможность передачи электроэнергии несколькими способами: переменным током по трем проводам, постоянным током по трем проводам в режиме повторно-кратковременной перегрузки проводов по току. Описывается структура стенда, а также приводятся результаты экспериментального исследования передачи электроэнергии постоянным током.
Ключевые слова: передача электроэнергии, постоянный ток, провалы напряжения.
Интерес к передаче электроэнергии постоянным током обусловлен рядом причин. До недавнего времени постоянный ток в сфере электроэнергетики был интересен в основном с точки зрения передачи электроэнергии на большие расстояния [1, 2]. В ряде случаев линии электропередачи постоянного тока применялись для передачи электроэнергии под водой [3, 4]. Другим традиционным применением постоянного тока в той области инженерной практики является соединение нескольких энергосистем
[5, 6].
Из представленных выше примеров видно, что область применения постоянного тока - это линии электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения, например, линия электропередачи Волга-Дон (напряжение ±400 кВ). Более современным примером может служить линия электропередачи Шанбей-Вухан (Китай) [7, 8], длиной 1100 км и напряжением ±400 кВ. В настоящее время, однако, о линиях электропередачи постоянного тока все чаще говорят как об альтернативной базе для построения электросетей среднего класса напряжения. Концепция MVDC (medium voltage direct current) находит применение на морских судах [9, 10]. В системы, построенные с применением этой технологии, легче интегрировать устройства распределенной генерации и возобновляемые источники электроэнергии. Помимо прочего, переводом линии электропередачи на постоянный ток можно добиться увеличения пропускной способности линий [11].
