Исследование режимов конденсаторного противовключения асинхронных двигателей

Дмитриев Владимир Николаевич; Лейбель Сергей Евгеньевич; Игнатов Сергей Семёнович

Результаты расчётов позволяют сделать вывод, что максимум момента наступает при С2 = 9 - 12 мкФ и с увеличением ёмкости С1 увеличивается, превышая его номинальное значение при С1= 16 мкФ. Максимум добротности пускового момента наблюдается при С2 = 11 мкФ и не зависит от ёмкости конденсатора С1.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Дмитриев, В. Н. Конденсаторнотиристорные схемы торможения и реверса асинхронных двигателей / В. Н. Дмитриев,

А. Л. Кислицын, А. М. Крицштейн // Вопросы теории и проектирования электрических машин. Сб. научных трудов. - Ульяновск : УлГТУ, 2002. -С. 62-75.

2. Дмитриев, В. Н. Электромеханические устройства ввода-вывода информации специализированных вычислительных комплексов /

В. Н. Дмитриев. А. Л. Кислицын . - Ульяновск : УлГТУ, 2003.-120 с.

Дмитриев Владимир Николаевич, доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Электропривод и автоматизация промышленных установок» УлІ^ТУ. Имеет статьи в области электрических машин и автоматизированного электропривода.

Борисов Иван Алексеевич, студент 5 курса специальности «Электропривод и автоматизация промышленных установок» УлГТУ.

УДК 621.313.333

В. Н. ДМИТРИЕВ, С. Е. ЛЕЙБЕЛЬ, С. С. ИГНАТОВ

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ КОНДЕНСАТОРНОГО ПРОТИВОВКЛЮЧЕНИЯ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Разработана математическая модель асинхронного двигателя с конденсаторно-симисторным коммутатором. Приводятся результаты расчёта тормозных режимов и реверса асинхронного двигателя путём перевода его от нормального трёхфазного режима к конденсаторному включению с обратным порядком чередования фаз. Установлено, что такой вид торможения, в отличие от классического торможения противовключением, для исключения реверса двигателя не требует установки датчика скорости.

Ключевые слова: асинхронные двигатели, режим противоключения, конденсаторно-симисторный коммутатор.

Для асинхронных двигателей (АД) ряда механизмов основным режимом работы является стартстопный режим с частыми пусками, торможением и реверсом [1, 2]. Это обусловливает актуальность исследования переходных процессов АД в указанных режимах.

Запись дифференциальных уравнений проводилась в фазовой заторможенной системе координат, что позволяло исследовать переходные процессы с учётом электромагнитной несимметрии как самого двигателя, так и учесть наличие пред-включённых элементов в статорные обмотки:

и,іВ - -^5А * Ьа * і$в + <ІЦІАВ/(ІІ; и вс = К$В * Ьв '-^5Г * г5С + Лувс/Ж;

Уса = Кїс * г5с ~^а * (м + Лц/сМ;

0 = Кяа*Іяа + йцім'ії + (цт- у/яс) *ШГ/

3;

С. С. Игнатов, 2006

О — Лм * і цв + (Зц/кв/Ж + — у/я а) * со г/ 3;

0 = Янс * іяс + № + (ц/йа- Уяв) * со г / 3.

Здесь

иАВ_ и вс. Уса - линейные напряжения сети;

]&А' Язв, Яїс - активные сопротивления обмоток статора;

Яла. Км, Яде “ активные сопротивления ротора ;

Чв }зс. Ьа, іяв, ікс. ~ токи статора и ротора;

Уав, Увс. Уса ~ потокосцепления статорных обмоток; ц/ка у/ю у/яс- потокосцепления роторных обмоток;

со - частота вращения.

Полные потокосцепления модели определяются выражением в матричной форме:

М = [АП»Р], (2)

где [(//]= [Уве. Уса. Ч'кд. Ч'кв. '!%-] - матрица-столбец потокосцеплений;

[/] = С15А. ^8С . »ЯА, >1Ш. 1кс] - матрица-столбец токов;

[А/]- матрица индуктивностей.

Для симметричного АД уравнение электромагнитного момента в трёхфазной системе заторможенных координатах будет иметь вид

Д/ —^2. рМ (Оха^гс АтЛ Ьа ^ас^гь) ~ (гЬ ^.чЬ^гс ^хс^га)) • )

*. 2 й

Уравнение движения в общем виде:

J^- = Mэ-(Mн + Mт)’ (4)

а т

где J - момент инерции привода; Мн - момент нагрузки; Мт- тормозной момент, возникающий в результате трения фрикционных накладок электромагнитного тормозного устройства

Торможение противовключением трёхфазного АД с короткозамкнутым ротором осуществляется путём переключения двух фаз сети и характеризуется большими токами и маленьким моментом. В данной работе режим противовк-лючения осуществляется конденсаторно-симисторным коммутатором путём отключения симистора УЭ (рис. 1).

Для исследований был взят АД с параметрами: и=220 В, Ї = 50 Гц, р = 4, } = 0.0006 кг*м2,

= К-бс = 36.6 Ом, взаимоиндуктивности -

0.98 Гн, индуктивности рассеяния обмоток статора - 0.08 Гн, параметры ротора задавались в программу в виде полиномов.

При исследовании влияния величины фазосдвигающей ёмкости на характер тормозного момента установлено, что с увеличением ёмкости конденсатора время торможения уменьшается, и при определённой её величине исключается реверс (рис. 2) и (рис. 3). Очевидно, что это происходит, когда пусковой момент АД, вследствие несимметрии подводимого напряжения, становится меньше момента сопротивления привода.

*

В

Ск

нь

і

У!

Рис. 1. Схема АД с конденсаторно-симисторным коммутатором

При открытом симисторе У5 к началу фазной симисторной обмотке С подводится полное напряжение, и АД работает в симметричном режиме. При закрытом симисторе У8 АД переходит в конденсаторный режим с обратным порядком чередования фаз, что вызывает появление тормозного момента противовключения, а при необходимости и реверс привода [3]. В конденсаторном режиме систему уравнений (1) необходимо дополнить соотношением

ис=ив-

с.

р.чс&

(5)

где ск - ёмкость фазосдвигающего конденсатора.

0.5 1.5 1, с

Рис. 3. Торможение конденсаторным противовключением (Мнагр= 0.2 Н.м.)

С уменьшением момента нагрузки требуются меньшие значения ёмкости конденсатора, но время торможения увеличивается как за счёт уменьшения тормозного момента нагрузки, так и вследствие уменьшения момента противовключения.

Важным практическим выводом является то, что такой вид торможения, в отличие от классического торможения противовключением, для исключения реверса двигателя не требует установки датчика скорости.

-юо 0.5 И 1.с

Рис. 2. Торможение конденсаторным противовключением ( МНАгр= 0.5 Н.м.)

Ск =60 мкФ

Ск=20 мкФ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК

1. Дмитриев, В. Н. Динамические режимы устройств ввода информации специализированных ЭВМ с асинхронными двигателями / В. Н. Дмитриев, Е. Н. Потапов // Труды III Международной (XIV Всероссийской) научно-технической конференции по автоматизированному электроприводу «АЭП-2001», Нижний Новгород, 12-14 сентября 2001. - Н. Новгород, 2001.-С. 130-131.

2. Усманходжаев, Н. М. Торможение и реверсирование однофазных конденсаторных асинхронных двигателей противовключением / Н. М. Усманходжаев // Изв. вузов. Электромеханика. - 1988. - № 11. - С. 39-45.

3. Герасимяк, Р. П. Сравнительный анализ систем несимметричного тиристорного асинхронного электропривода с конденсаторами в статорной це-

пи / Р. П. Герасимяк, X. Д. Томмак // Изв. вузов. Сер. Энергетика. - 1974. - № 8. - С. 46-50.

Дмитриев Владимир Николаевич, доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Электропривод и автоматизация промышленных установок» УлГТУ. Имеет статьи в области электрических машин и автоматизированного электропривода.

Лейбель Сергей Евгеньевич, аспирант кафедры «Электропривод и автоматизация промышленных установок» УлГТУ. Имеет публикации в области автоматизированного электропривода. Игнатов Сергей Семёнович, аспирант кафедры «Электропривод и автоматизация промыитен-ных установок» УлГТУ. Имеет публикации в области автоматизированного электропривода.

Текст научной работы на тему «Исследование режимов конденсаторного противовключения асинхронных двигателей»