Научная статья на тему 'Плавный пуск однофазного асинхронного двигателя'

Плавный пуск однофазного асинхронного двигателя Текст научной статьи по специальности «Электротехника»

CC BY
155
4
Поделиться
Ключевые слова
УСТРОЙСТВО ПЛАВНОГО ПУСКА / ПУСКОВОЙ ТОК / ОДНОФАЗНЫЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ / ОПТРОННЫЙ ТИРИСТОР

Аннотация научной статьи по электротехнике, автор научной работы — Смолев Дмитрий Витальевич

В статье описывается исследование плавного пуска однофазного асинхронного двигателя, реализованного с помощью устройства плавного пуска, на основе оптронного тиристора. В рамках статьи приводятся общие сведения об однофазных асинхронных двигателях. Кроме того описывается функциональное назначение и логика отдельных блоков функциональной схемы плавного пуска. Данные, полученные путём экспериментального исследования, доказывают эффективность и работоспособность приведенной схемы плавного пуска.

Похожие темы научных работ по электротехнике , автор научной работы — Смолев Дмитрий Витальевич,

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Плавный пуск однофазного асинхронного двигателя»

решения о поступлении. Абсолютно лояльным потребителем является тот, кто положительно отзывается об учебном заведении и рекомендует его услуги всем окружающим [2].

Оценка удовлетворенности потребителей образовательных услуг осуществляется по 10-ти балльной шкале. Потребителям предлагается ответить на вопрос «Какова вероятность того, что Вы порекомендуете УГАТУ своим друзьям/знакомым/коллегам?» по 10-бальной шкале, где 0 соответствует ответу «Ни в коем случае не буду рекомендовать», а 10 - «Обязательно порекомендую». На основе полученных оценок все потребители разделяются на 3 группы: 9-10 баллов - лояльные потребители (сторонники УГАТУ), 7-8 баллов - удовлетворенные потребители, 0-6 баллов - неудовлетворенные потребители. Таким образом, можно рассчитать соотношение доли сторонников УГАТУ с долей неудовлетворенных потребителей [3].

В целом, надо отметить что, данное исследование нужно реализовывать регулярно для отслеживания динамики изменения удовлетворенности и лояльности потребителей образовательных услуг. Итак, лояльность потребителей - это комплексная характеристика, которую и измерять необходимо комплексно с учетом поведенческого и воспринимаемого подхода. Сложность оценки связана с тем, что лояльность потребителей подвержена влиянию множества факторов: демографических, экономических, политических, социальных и др. и степень их влияния достаточно трудно определить. Несмотря на существующие трудности и проблемы, оценка уровня лояльности потребителей дает важную информацию, которую можно использовать для совершенствования деятельности организации в условиях конкуренции, в том числе и на рынке образовательных услуг.

Список литературы

1. Бабенко А.А. Анализ различных методов оценки потребительской лояльности/ А.А. Бабенко // Вопросы экономики и управления. 2016. №1. С. 36-39.

2. Еремина П.В., Скляр Е.Н. Основные правила и принципы разработки программ лояльности и этапы их внедрения. // Материалы региональной научной конференция «Достижения молодых ученых Брянской области». - Брянск: БГТУ, 2010. С. 161-164.

3. Яшкина П.В. Методики оценки лояльности потребителей. Использование NPS-метода при анализе клиентской лояльности // Маркетинг и маркетинговые исследования. 2012. №1. С. 28-40.

ПЛАВНЫЙ ПУСК ОДНОФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Смолев Д.В.

Смолев Дмитрий Витальевич — студент магистратуры, кафедра электрических машин, факультет энергетики, Кубанский государственный аграрный университет им. И. Т. Трубилина, г. Краснодар

Аннотация: в статье описывается исследование плавного пуска однофазного асинхронного двигателя, реализованного с помощью устройства плавного пуска, на основе оптронного тиристора. В рамках статьи приводятся общие сведения об однофазных асинхронных двигателях. Кроме того описывается функциональное назначение и логика отдельных блоков функциональной схемы плавного пуска. Данные, полученные путём экспериментального исследования, доказывают эффективность и работоспособность приведенной схемы плавного пуска.

Ключевые слова: устройство плавного пуска, пусковой ток, однофазный асинхронный электродвигатель, оптронный тиристор.

В качестве машин переменного тока в двигательном режиме наибольшее применение получила асинхронная машина, до 90% всей мощности потреблённой в данном классе машин. Общеизвестно, что на долю потребления асинхронными двигателями (АД) приходится до 50% всей выработанной в мире электрической энергии [1].

Распространены АД четырёх типов, различающихся по конструктивным особенностям:

• трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором;

• трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором;

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

• двухфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором;

15

• однофазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Наибольшее применение, а, следовательно, и исследование получил трёхфазный АД, ввиду того, что мощность таких машин достигает больших значений. Кроме того, к характеристикам трёхфазных АД предъявляются жёсткие требования, связанные с технологическими особенностями сферы их применения, а так же к второстепенному оборудованию, предназначенному для коммутации, защиты и управления такими электродвигателями.

Меньшее внимание незаслуженно получило исследование однофазного асинхронного двигателя (ОАД) с короткозамкнутой обмоткой.

Благодаря простоте эксплуатации, относительно невысокой стоимости, надёжности, а так же невысоким затратам на эксплуатацию ОАД получили широкое применение в сетях общего назначения, с напряжением питания 230 В. Мощность ОАД обычно не превышает 5-10 КВт, а коэффициент полезного действия (КПД) данного типа машин лежит в области 0,6.. .0,8.

Обычно ОАД пускаются напрямую от сети, однако подобный метод пуска имеет ряд недостатков:

• снижение срока службы коммутационных элементов;

• снижение срока службы электродвигателя;

• перегрузка бытовой сети, особенно если есть вероятность одновременного запуска нескольких устройств, сравнительно высокой мощности;

• падение напряжения в сети, негативно влияющее на процесс запуска двигателя и на работу остальных потребителей электрической энергии (особо можно отметить возможность сбоя работы интегральных схем персональных компьютеров, телевизоров и т.д).

Главным недостатком ОАД является пусковой ток, который может достигать 3-6 крат от номинального значения (для двигателей 1-2 кВт порядка 25-40 А). Высокий пусковой ток приводит к значительным термическим перегрузкам обмотки статора, следствием чего может стать ускоренное старение изоляции, ее повреждение и, как результат, межвитковое короткое замыкание.

Кроме того, в ненагруженном режиме работы электродвигателя происходит перегревание обмотки статора, которое приводит к значительному уменьшению ресурса работы ОАД.

Решить большинство проблем связанных с эксплуатацией однофазного асинхронного двигателя возможно с помощью устройства плавного пуска (УПП).

Устройством плавного пуска в общем смысле называется такое механическое, электротехническое или электронное устройство, применение которого позволяет обеспечить плавный пуск и плавный останов электродвигателя [2]. Использование УПП позволяет увеличить сроки службы электродвигателя и зависимых от него механизмов, а значит и уменьшить затраты на ремонт и обновление узлов рабочих механизмов, повысить энергетическую эффективность, решить проблему провалов напряжения, а так же реализовать управление плавным пуском, остановом и скоростью вращения ротора ОАД.

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Основными серийными производителями УПП в настоящее время являются Siemens, Emotron AB, ABB, Ansaldo, Telemecanique, Softronic. Однако стоимость серийных УПП превышает стоимость ОАД, поэтому их применение для данного типа двигателя нецелесообразно.

Рис. 1. Структурная схема плавного пуска однофазного асинхронного двигателя: ПС — питающая сеть; ТРН — тиристорный регулятор напряжения; СУ — система управления; ОАД — однофазный асинхронный двигатель; УПП—устройство плавного пуска

На рисунке 1 показана общая структурная схема УПП ОАД. Напряжение питающей сети подаётся на тиристорный регулятор напряжения (ТРН) и систему управления (СУ). ТРН в общем случае состоит из одного или нескольких тиристорных приборов (ТП), выступающих в роли управляемых ключей. Уровень напряжения, протекающего от анода к катоду тиристора, зависит от его угла открытия. Изменение этого угла происходит в зависимости от амплитуды, крутизны и длительности управляющих импульсов, подача которых осуществляется на управляющий контакт ТП с помощью СУ. Плавное нарастание угла открытия ТП ТРН обеспечивает плавный пуск ОАД.

Таким образом, к устройству плавного пуска для ОАД можно предъявить ряд требований:

• возможность плавного пуска ОАД;

• возможность плавной остановки ОАД;

• возможность регулировки подаваемого на ОАД напряжения в длительном режиме работы;

• низкая стоимость;

• простота технической реализации.

Следуя предъявленным требованиям, была разработана функциональная схема плавного пуска (Рис. 2).

Рис. 2. Функциональная схема плавного пуска

Для создания условия непрерывной работы оптронного тиристора (блок ТРН) в схему был включен выпрямитель (В). Схема импульсно-фазного управления (СИФУ) формирует управляющие импульсы на светодиод оптронного тиристора. Далее через оптический канал энергия светового потока воздействует на фототиристор, изменяя тем самым угол его открытия. Так как электродвигатель имеет активно-индуктивную составляющую, которая усугубляется пуском, когда преобладает именно индуктивная составляющая нагрузки, в схему для стабилизации работы ТРН необходимо включить фильтр, представленный в виде ЯС-цепочки. Типовые схемы СИФУ можно найти в справочной литературе [3] или в сети Интернет. Номиналы элементов схем плавного пуска зависят от характеристик конкретного ОАД.

Необходимо отметить, что в данной схеме плавного пуска используется вертикальный тип управления оптронным тиристором [4]. Принцип действия вертикального управления показан на рисунке 3.

Рис. 3. Принцип действия вертикального управления оптронным тиристором

При данном типе управления управляющие импульсы тока 1у формируются в момент равенства синхронизирующего ис и управляющего иу напряжений. Напряжение ис при этом имеет пилообразную форму, тогда как управляющее напряжение линейную форму. При изменении управляющего напряжения, а именно его смещении по вертикали, происходит изменение угла открытия оптронного тиристора а, а, следовательно, и тока на нагрузке 1н.

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

При помощи цифрового осциллографа при экспериментальном исследовании УПП на основе оптронного тиристора были получены осциллограммы прямого и плавного пусков ОАД, а так же плавной остановки ОАД.

Рис. 4. Осциллограмма токов и напряжений ОАД при прямом пуске

На осциллограмме прямого пуска ОАД (Рис. 4.) можно наблюдать, что пусковой ток 1п превышает номинальное значение тока 1н в 3,4 раза.

Рис. 5. Осциллограмма токов и напряжений ОАД при плавном пуске

Осциллограмма плавного пуска ОАД показывает плавное нарастание пускового тока (Рис. 5.). Использование УПП на основе оптронного тиристора позволило уменьшить кратность пускового тока в 2,4 раза относительно значения кратности пускового тока при прямом пуске.

Рис. 6. Осциллограмма токов и напряжений ОАД при плавном пуске

Общие затраты на техническую реализацию УПП на основе оптронных тиристоров не превышают трёх-четырёх тысяч рублей, при этом показывая значительную эффективность своего применения.

Наиболее целесообразным является применение УПП для ОАД с тяжёлыми и очень тяжёлыми зависимостями тяжести пуска от нагрузки, а так же при часто повторяющихся пусках ОАД.

Список литературы

1. Вольдек А.И., Попов В.В. Электрические машины. Машины переменного тока: Учебник для вузов. СПб.: Питер, 2010. 350 с.: ил.

2. Jaikrishna V., AlexL.T., Dash S.S., Gachhayat S.K. Fault tolerant soft starter control for induction motors (2015) Lecture Notes in Electrical Engineering. 326. Pp. 953-962.

3. Гельман М.В. Преобразовательная техника: учебное пособие / М.В. Гельман, М.М. Дудкин, К.А. Преображенский. Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2009. 425 с.

4. Силовые преобразователи в электроснабжении: учебное пособие/ Б.В. Лукутин, С.Г.Обухов, И.А. Плотников. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2014. 150 с.