CC BY
11
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХ! II ШГ.ОКОГ
ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА
Том 115 1(' ^
К ВОПРОСУ ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ОТ СТАТИЧЕСКОГО УТРОИТЕЛЯ ЧАСТОТЫ
Я. и. ПЕТРОВ, А. И. ЗАЙЦЕВ
(Представлено научным семинаром электромеханического факультета)
В (1| установлено, что для получения трехфазного тока тройной частоты с помощью магнитно-насыщенных трансформаторов наиболее целесообразно применить шесть однофазных трансформаторов, объединенных в две трехфазные группы, и стабилизацию напряжения на зажимах двигателя выполнить с помощью продольной емкостной компенсации индуктивного сопротивления утроителя (рис. 1). Двухгруп-
повой утроитель имеет более компактную конструкцию и .меньший расход активных материалов по сравнению с трехгрупповым утроителем (из девяти однофазных трансформаторов). Действительно, считая, что однофазные трансформаторы обоих утроите-лей геометрически подобны и потребляют из питающей сети одинаковую мощность для создания расчетной мощности тройной частоты согласно 12] получим отношение весов активных материалов трех - и двух-группового утроителей
Так же примерно относятся их потери мощности и стоимости активных материалов.
На выходе двухгруппового утроителя создается несимметричная трехлучевая звезда э.д.с. тройной частоты, поэтому подбор емкостей конденсаторов по фазам имеет некоторые особенности. Расчетная мощность тройной частоты при независимой работе обмоток ао и Ьс (без конденсаторов)
5 = -'г = Еа0 • Iа0 г Евс • ^вс*
где Еао, Евс и 1а0, 1вс - соответствующие э.д.с. холостого хода и токи короткого замыкания.
Принимаем, что при связанной работе обмоток линейные э.д.с. холостого хода Еав, Евс, Еса и фазные токи короткого замыкания
80
а в е а в р
£1
ш
Л]
ел
ш О] Сс
Рис. 1
(1II [
Iав, /вС1 1са образуют трехфазные симметричные системы (как токи трехфазной симметричной нагрузки, соединенной к треугольник, при ¿н — 0). По условию сохранения мощности при преобразовании числа фаз
^ ^ав • 1 ав
Р Г Л. Р I *-вс ' 'ее I *-"С1\ ■ 1 сп
Индуктивные сопротивления фаз треугольника
... з^
" 5
а в
11С Ф
То же эквивалентной симметричной звезды
а в
3
Нетрудно показать, что сопротивление связано с индуктивными сопротивлениями независимо нагруженных обмоток ао и Ьс соотношениями
Л'.ч
а
е.?
Лу немений****/
о г е.ь е.б е.* <2 м
[>110. 2
1/г 1кл
Сопротивление Л'ч является расчетным. Сопротивление конденсаторов на фазу для установившегося ^ ^----
режима работы двигателя выбирают хс = л'з или хс —- -7- л', (в последнем случае компенсируется также индуктивное сопротивление линии между утроителем и двигателем х п что обеспечивает повышенный уровень напряжения на зажимах двигателя).
Однако системы линейных э.д.с., а также линейных и фазных токов короткого замыкания в практических конструкциях двухгрупповых утро-
нтелей не могут быть строго симметричными, так как затруднительно получить угол сдвига между э.д.с. холостого хода тройной частоты, равным 90 \ и схема Скотта, на основе которой выполняется здесь преобразование числа фаз, вносит дополнительную несимметрию напряжений и токов при нагрузке. При этом может оказаться, что включение одинаковых емкостей в цепь статора двигателя вызовет недопустимую асимметрию напряжений и токов. Симметрирование напряжений и токов может быть достигнуто подбором емкостей отдельных фаз, который рекомендуется выполнять в следующем порядке:
средняя емкость фазы
5
С - 1061 - — п. л и С 1061 Е~
Г
0. )Ьв. ТИП. Г. МГ)
•41
б) средний линейный ток короткого замыкания утроителя
/
I,
le + fc
KJ
токи 1а, 1В, /с измеряются амперметрами при трехфазном коротком замыкании утроителя;
в) емкость конденсаторов отдельных фаз
С,
С
I
Се — С
К Л
¡кл
cJ^.
I,
h'.l
В наших опытах с утроителем по схеме рис. 1 мощностью SH 500 оа системы линейных напряжений и токов оставались практически симметричными (степень асимметрии линейных напряжений не более 3%) при изменении нагрузки утроителя от холостого хода до номинальной и более, в диапазоне индукций основной гармоники В\т~- 16000 ' : - 20000 гс (табл. 1), при этом емкости конденсаторов фаз принимались одинаковыми. Нагрузкой служили трехфазные асинхронные двигатели промышленной частоты и рудничное электросверло ВЧС-10 на 185 пер/сек.
T а б л и ц а 1
Токи (а) и
Ihm --- 17200 гс; cos©« 0,45-: 0,0
' .'[l'ül'rl- телн 6CÎ компемсацпи с компенсацией
h: ! 1 0,6 | 2 2 3,75 4,5 5,25
h i — 0,51 | 2 05 — 3,49 4,21 5,02
le i - 0,6 i 2 12 3,62 4,31 5,03
Unr. | 133 120 71 5 133 127,8 121,5 117
i ' С !',<■ | 133,9 121,5 71 5 133,9 126,1 119,3 114,2
1 с a Î 138 i 122,5 l 75 138 128,5 121,8 115,5
ЛЯ
Па рис. 2 по данным таблицы построены внешние характеристики утроителя в относительных единицах ^л — / (-----
Е.Х \ /д\/ ,
средних значений величин.
Кривые рис. 2 показывают, что с помощью продольной емкостной компенсации могут быть получены достаточно жесткие внешние характеристики и значительно увеличена отдача мощности. Как показывают расчеты и эксперименты, при хс--~х3 с увеличением коэффициента мощности нагрузки падающий наклон внешних характеристик увеличивается. Более жесткие внешние характеристики вплоть до восстающих достигаются перекомпенсацией индуктивного сопротивления утроителя хс: ■ х3) но мощность батареи конденсаторов при этом возрастает и ток нагрузки в любом нормальном режиме двигателя должен быть менее
Ai а кс
¿л
Sin г/* -г- (л-;.
и. /
хс) COS 'f
во избежание неустойчивой работы утроителя (здесь г3 и г г—активные сопротивления вторичных обмоток утроителя и линии утроитель— двигатель).
Заданное напряжение на зажимах двигателя ин == —— будет по-
Ел
лучено, если сопротивление конденсаторов па фазу принять равным
хс = х 1 ---- гн •
' У3!н
£ 1 \ 1 , О V / £ ?
V(vrr) (2-"-)-(
-V3/H i У v'3iH
Указанные выше зависимости установлены в предположении, что схема замещения фазы утроителя на стороне 150 пер/сек может быть
представлена источником э. д. с. —у— с внутренним линеиным сопро-
V 3
тивлением а'з-
При переходных режимах работы двигателя (пуск; торможение моментом сопротивления, превосходящим максимальный момент двигателя) и продольной емкостной компенсации могут возникать в цепи утроитель—двигатель автоколебания, проявляющиеся в виде самовозбуждения и самораскачивания двигателя и субгармонических колебаний токов и напряжений типа биений. Двигатель „залипает" на пусковой части механической характеристики. Автоколебания особенно часто наблюдались у нас в момент пуска или торможения асинхронных двигателей промышленной частоты, обладающих большим некомпенсированным индуктивным сопротивлением при частоте 150 пер сек; электросверло ВЧС —10 не вызывало колебаний.
Эти нежелательные явления, отличающиеся достаточной сложностью, частично описаны в литературе и нуждаются в дальнейших исследованиях. Лучшим решением вопроса является получение установки с параметрами, исключающими возбуждение автоколебаний, так как любой из известных способов подавления появляющихся автоколебаний ведет, как правило, к значительному снижению эффективности продольной емкостной компенсации и заметно усложняет установку.
ЛИТЕРАТУРА
1. Я. В. П е т р о в, А. И. 3 а й ц е в. О схеме трехфазного ферромагнитного утроителя частоты, Известия Томского политехнического института, том 97, 1959.
2. Г. Н. П ет р о в. Электрические машины., часть 1, I осэнергоиздат. 1956.
3. Л. Л. Р о ж а и с к и й. Статические электромагнитные преобразователи частоты, Госэнергоиздат, 1959.
4. М. С. М и х аилов- М и к у л и н с к и й, П. М. Тихо м и р о v.. Yтрон-тел и частоты для питания электродвигателей, М., 1958.
