CC BY
16
Кислицын Анатолий Леонидович, кандидат технических наук доцент, профессор кафедры «Электропривод и автоматизация промышленных установок» УлГТУ. Имеет монографии, изо-бретения и статьи в области электрических машин и автоматизированного электропривода. Дмитриев Александр Владимирович, инженер 1-й категории ОАО «Ульновскэнерго». Ведёт ис-
УДК 621.313.333
следования в области электрических машин и автоматизированного электропривода. Дмитриев Владимир Николаевич, доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Электропривод и автоматизация промышленных установок» УлГТУ. Имеет монографии, изобретения и статьи в области электрических машин и автоматизированного электропривода.
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.
9
Ключевые слова: асинхронный двигатель, реверс, симистор, конденсатор.
Для асинхронных двигателей (АД) с массивными роторами наиболее целесообразным режимом работы 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 (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 [1].
Для реверса симистор запирается и обмотка 2 соединяется с обмоткой 3 через конденсатор С1, что вызывает изменение порядка чередования фаз. Конденсатор С2 при этом включён последовательно и повышает coscp 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 остается подключённым к фазам сети, повышая cos ф.
А О А о
Рис. 1. Одноключевые реверсивные схемы АД при однофазной питающей сети
О В. Н. Дмитриев, И. А. Борисов, 2007
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 - Иг, Хг, сопротивления контуров вихревых токов статора - Яст, Хст, насыщение магнитной цепи по пути основного потока - Хгп, насыщение путей рассеяния обмоток статора - Хб. Сопротивления ZaЪ и 2Ъс являются сопротивлениями фазосдвигаю-щих элементов, а Ъъ, Хс учитывают последовательно предвключённые в цепь статора сопротивления конденсаторов, сопротивления катушек электромагнитных тормозов, ключей и др.
U* 0-
иь
0-
Vc 0~
Za
1
Zb
Zc
la
Lb
Ic
Rsa
}
Zab
V
lab
Rsb
i
Zbc
I be
Rsc
1/S Rra(ir,S) Xra(lr,S)
Ira
Xsa(lsa) isa
-Im-
{
RcTa
Хста 1стэ
—J-^
Xma(Im) In»?.
1/S Rrb(lr,S) Xrb(Ir.S)
Irb
Xsb(lsb) isb
1 1-
Rerb
г 1
ХстЬ icrb
Xmb(Im) i nib -i*—
1/S Rrc(lr.S) Xrc(Ir,S) ire
ь-
Xsc(lsc) Isc
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 —b - Im c)lsa + (im с - Im a)lsb + (im a - Im b)lsc ]
V3 /тс
Были исследованы характеристики АД с массивным ротором со следующими параметрами: активное и индуктивное сопротивления обмотки статора: Г] = 93.8 Ом, х, = 21.8 Ом, приведённые активное и индуктивное сопротивления массивной обмотки ротора: г2 = 345 Ом, х'2 = 21.8 Ом, сопротивление взаимоиндукции хт=135 Ом, - число пар полюсов р = 2.
На рис. 3 представлены результаты расчёта добротности и пускового момента одноключевой схемы рис. 1а при различных сочетаниях ёмкостей конденсаторов. Добротность пускового режима Q определялась отношением момента к потребляемой мощности при S=l.
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. Судовые электромеханические устройства ввода - вывода информации / В. Н. Дмитриев, А. Л. Кислицын. - М.: Энергоатомиздат, 2006. - 253 с.
Дмитриев Владимир Николаевич, доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Электропривод и автоматизация промыитенных установок» УлГТУ. Имеет статьи в области электрических машин и автоматизированного электропривода.
Борисов Иван Алексеевич, аспирант кафедры «Электропривод и автоматизация промышленных установок» УлГТУ. Имеет статьи в области электрических машин и автоматизированного электропривода.
