CC BY
18
ЭНЕРГЕТИКА
УДК 621.313.333
В. Н. ДМИТРИЕВ, И. А. БОРИСОВ
ОДНОКЛЮЧЕВЫЕ КОНДЕНСАТОРНО-СИМИСТОРНЫЕ СХЕМЫ РЕВЕРСА АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПРИ ОДНОФАЗНОЙ ПИТАЮЩЕЙ СЕТИ
Рассматриваются одноключевые схемы реверса конденсаторных асинхронных двигателей при питании от однофазной сети. Для исследования несимметричных схем при наличии параллельно и последовательно предвключённых в обмотки статора сопротивлений разработана трёхфазная схема замещения. Результаты расчёта позволяют подобрать оптимальное соотношение ёмкости конденсаторов, обеспечивающих максимум добротности пускового момента двигателя.
Ключевые слова: асинхронные двигатели, реверс, одноключевые конденсаторно-симисторные схемы, однофазная питающая сеть.
Для асинхронных двигателей (АД) с массивными роторами наиболее целесообразным является стартстопный режим с частыми пусками, реверсом и торможением. В этих условиях актуальной становится задача повышения эффективности и улучшения технико-экономических показателей реверса. При прочих равных условиях предпочтение следует отдавать схемам с минимальным числом коммутационных элементов и не требующим дополнительных устройств для защиты сети или элементов схемы двигателя от опасных последствий коммутационных операций.
На одноключевой схеме реверса [1,2] (рис. 1, а), в прямом режиме симистор открыт и АД работает как обычный конденсаторный АД, у которого фазная обмотка 2 подключена непосредственно к фазе сети, а обмотка 3 соединяется с обмоткой 2 через два параллельно включённых конденсатора С1, С2.
Для реверса симистор запирается и обмотка 2 соединяется с обмоткой 3 через конденсатор С!, что вызывает изменение порядка чередования фаз. Конденсатор С2 при этом включён последовательно и повышает соБф АД в целом.
Схема (рис. 1, б) является усовершенствованной схемой (рис. 1, а), где конденсатор С1 обеспечивает симметричный прямой режим, а обратный режим аналогичен режиму схемы (рис. 1, а), а конденсатор С1 остаётся подключённым к фазам сети, повышая со.
Для исследования схем АД при наличии параллельно и последовательно предвключённых в обмотки статора сопротивлений разработана трёхфазная схема замещения (рис. 2), которая позволяет учесть переменные параметры массивного ротора - Лг, Хг, сопротивления контуров вихревых
© В. Н. Дмитриев, И. А. Борисов, 2006
токов статора - Лет, Хст, насыщение магнитной цепи по пути основного потока - Хт, насыщение путей рассеяния обмоток статора - Хэ. Сопротивления Zг!o и 2Ьс являются сопротивлениями фазос-двигающих элементов, а Ъъ, Ъь учитывают последовательно предвключённые в цепь статора сопротивления конденсаторов, сопротивления катушек электромагнитных тормозов, ключей и др.
А о
А 0
Рис. 1. Одноключевые реверсивные схемы АД при однофазной питающей сети
lia
Ub
lie
O-
Za
Zb
Zc
Га
lisa
Ib
Zab
lab
Rsb
i
! Zbc
i
J
le
Ibc
Rsc
l/S Rra(Ir.S) XraO«\S)
--1 v—
Xsa(lsa) isa
-e.-i
Ira
Кепи Хста leía ——]-
Xma(im)
-8*--
l/S Rrb(Ir-S) Xrb(lr.S)
lib
ХчЬ(Ы>) Jsb
-a»-—
f
i
Rcrh Xerb le rh
Г........H-
Xmb(lm) ,mb
1/S Rrc(lr«S) Xrc(lr.S) Irc
Xsc(ísc) Isc
Xnic(lm)
Рис. 2. Обобщённая схема замещения несимметричного АД с массивным ротором
Для расчёта реверсивных схем была разработана PASCAL - программа, в которой методом итераций учитывается изменение параметров массивной обмотки, как от насыщения, так и от поверхностного эффекта.
Непосредственным расчётом можно получить токи во всех цепях схемы в несимметричном пусковом и симметричном рабочем режимах. Момент рассчитывался по формуле
М = р
1 X
ух т
4з /я-
• 0)
+ (1т с - 1т а)1зЪ + (1т а - 1т
Были исследованы характеристики АД торцевого исполнения с массивным ротором со сле-
дующими параметрами: активное и индуктивное сопротивления обмотки статора: Т\ = 93.8 Ом, X] = = 21.8 Ом, приведённые активное и индуктивное сопротивления массивной обмотки ротора: г2 = = 345 Ом, х2 = 21.8 Ом, сопротивление взаимоиндукции хт=135 Ом, число пар полюсов р = 2.
На рис. 3. представлены результаты расчёта добротности и пускового момента одноключе-вой схемы рис. 1, а при различных сочетаниях ёмкостей конденсаторов. Добротность пускового режима определялась отношением момента к потребляемой мощности при 8=1.
Рис. 3. Зависимости добротности и пускового момента однофазной схемы АД от соотношения ёмкостей фазосдвигающих конденсаторов
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. Конденсаторно-тиристорные 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.
УДК 621.313.333
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 паук доцент, заведующий кафедрой «Электропривод и автоматизация промыииген-ных установок» УлГТУ. Имеет статьи в области электрических машин и автоматизированного электропривода.
Борисов Иван Алексеевич, студент 5 курса спе-ifuaubuocmu «Электропривод и автоматизация промыииенных установок» Ул/ТУ.
В. Н. ДМИТРИЕВ, С. Е. ЛЕЙБЕ ЛЬ, 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:
л
3;
>0)
B. Н. Дмитриев, С. Е. Лейбель,
C. С. Игнатов, 2006
иАВ = ЯзА * ¡за -Я8В * Ьв + ¿улв/ск;
ивс ~ Ябв * ¿м -Язе * Ьс +
иса = * Ьс * ¿за + ¿у/сл/Ж;
0 = ИяА * 1йА + ¿УяУЖ + (\ffRB- 1//яс)
0 = Яцв* ¡яв + + (уж- Уна) * со г / 3;
0 = Яяс * ¡не + + (¥яа~ Уяв) * со г / 3.
У
Здесь
и^ иВс, Уса - линейные напряжения сети;
Яда, Язв, Язе - активные сопротивления обмоток
статора;
Яка. Ящ Якс - активные сопротивления ротора ;
1зл. Ьв кс. ¡пл. ¡яв. /*С - токи статора и ротора; Уав, Увс. Уел ~ потокосцепления статорных обмоток; Уял, Уяв. потокосцепления роторных обмоток;
со - частота вращения.
