Сравнительная оценка схем реверса асинхронных двигателей Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.313.333

ЭНЕРГЕТИКА

В. Н. ДМИТРИЕВ, И. А. БОРИСОВ

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА СХЕМ РЕВЕРСА АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Г "

С целью обоснования выбора рациональной схемы реверса асинхронных двигателей по критерию «надёжность» проведён сравнительный анализ основных реверсивных схем. Результаты исследований показали целесообразность использования одноключевых схем реверса асинхронных двигателей в приводах механизмов с высокими требованиями надёжности.

Ключевые слова: надёжность схем реверса, асинхронный двигатель.

С целью обоснования выбора рациональной схемы реверса асинхронных двигателей (АД) по критерию надежность был проведен сравнительный анализ основных реверсивных схем АД. Интенсивность отказов схем определялось выражением

П

Я^ 5 (1)

/=1

где к,- - поправочный коэффициент зависимости

от температуры и коэффициента нагрузки; \ -

интенсивность отказов элементов схемы; и,- - количество элементов.

Данные интенсивности отказов элементов схем и поправочные коэффициенты приведены по данным [ 1 ] в таблице 1.

Принимая во внимание, что все рассматриваемые схемы предназначены для эксплуатации в одних климатических, температурных и вибрационных условиях, коэффициенты, учитывающие эти факторы при сравнительном анализе, во внимание не принимались.

Сравнивались классическая схема реверса АД (рис. 1), одноключевые схемы реверса АД (рис. 2 и 3) [2], одноключевая схема АД при однофазной питающей сети (рис. 4) и двухключевые реверсивные схемы АД (рис. 5) [3]. Анализ результатов расчёта (таблица 2) показывает, что наименьшее количество элементов и, как следствие, наименьшие габариты и наибольшую надежность имеет одноключевая схема (рис. 3), однако пусковой момент и его добротность значительно уступают всем другим схемам.

© В. Н. Дмитриев, И. А. Борисов, 2006

Таблица 1

Интенсивность отказов элементов схем и поправочные коэффициенты

Наименование элемента К/ Я. *10-7? 1 /ч

Микросхема

1 Симистор 1.1 0.1

2 Конденсатор 1.6 5

3 Резистор 0.2 0.35

4 Дроссель 0.75 0.3

5 Пайка печатного 0.5 0.1

6 монтажа 1 0.1

7 Печатная плата 1 7

8 Соединительные провода 1 0.15

А В С

Рис. 1. Четырёхключевая классическая

схема реверса АД

ВС А

Рис. 2. Одноключевая схема реверса АД

А

В

С

О

УЭ1

Рис. 3. Одноключевая схема реверса при питании АД от четырёхпроводной сети

А

1

О

С2

СЗ

Рис. 4. Одноключевая реверсивная схема АД при однофазной питающей сети

а

Рис. 5. Двухключевые реверсивные схемы АД

Таблица 2

Сравнительная оценка схем реверса АД

п/п Схемы реверса /^г * 10'7, 1 /ч V, о.е. о = —-, Н. м/кВт

I рис. 1 43.84 1 3.5

2 рис. 2 17.63 0.32 3.1

рис. 3 16.8 0.28 2.4

4 рис. 4 25.2 0.61 3.1

5 рис. 5, а и б 18.2 0.4 2.8

Классическая четырёхключевая схема (рис. 1), по сравнению с другими схемами, имеет почти в три раза большие габариты и 2 - 3 раза меньшую надёжность, однако пусковые и рабочие свойства наилучшие.

Двухключевые схемы реверса АД (рис. 5, а и б) и одноключевая схема реверса АД с двумя фазосдвигающими конденсаторами при однофазной сети (рис. 4) имеют промежуточные показа-

тели между четырёхключевой и одноключевыми схемами, и, кроме того, двухключевая схемы реверса (рис. 5, б) должна быть снабжена защитой от возможного короткого замыкания сети.

Добротность пускового момента одноключевой схемы (рис. 2) на 11% ниже, чем добротность классической схемы (рис. 1), надёжность выше в 2,5 раза, а габариты меньше почти в 3 раза. Указанные данные обусловливают целе-

сообразность использования одноключевой схемы реверса АД (рис. 2) в приводе механизмов с высокими требованиями надёжности.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Справочник конструктора РЭА, Компоненты, механизмы, надежность / под ред. Р. Г. Варламова. - М. : Радио и связь, 1985. - 523 с.

2. Герасимяк, Р. П. Сравнительный анализ систем несимметричного тиристорного асинхронного электропривода с конденсаторами в статорной цепи / Р. П. Герасимяк, X. Д. Томмак // Изв. вузов. Энергетика. - 1974. - № 8. - С. 46-50.

3. Усманходжаев, Н. М. Торможение и ревер-

сирование однофазных конденсаторных асинхронных двигателей противовключением / Н. М. Усманходжаев // Изв. вузов. Электромеханика. - 1988. -№ 11. - С. 39-45.

Дмитриев Владимир Николаевич, доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Электропривод и автоматизация промышленных установок» УлГТУ.

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

УДК 621.313.333 В. Н. ДМИТРИЕВ, А. А. ГОРБУНОВ

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКАЯ АНАЛОГИЯ СИНХРОННОИ МАШИНЫ И ДЕБАЛАНСНОГО ВИБРАТОРА

Показано, что общность явлений, происходящих при работе группы синхронных генераторов на общую электрическую нагрузку и работе группы дебалансных вибраторов на общую вибрационную нагрузку, определяет возможность исследования режимов работы дебалансных вибраторов методами исследования синхронных машин. Разработана и представлена система электромеханических аналогий параметров вибратора и синхронной машины.

Ключевые слова: дебалансный вибратор, режимы работы.

При исследовании режимов работы группы асинхронных вибродвигателей, установленных на одном, абсолютно жёстком вибрирующем основании, вполне обоснованным является допущение равной загрузки каждого из них. Справедливость такого допущения обусловлена действием моментов сил самосинхронизации, вызывающих синхронное синфазное или противофазное вращение дебалансных роторов, несмотря на отсутствие каких-либо кинематических или электрических связей между ними [1].

Следует отметить, что с аналогичным явлением, то есть появлением синхронизирующего момента при фазовом рассогласовании роторов мы встречаемся в теории синхронных машин при исследовании параллельной или последовательной работы группы синхронных генераторов на общую нагрузку. Общность явлений, происходящих при работе группы синхронных генераторов на общую электрическую нагрузку и работе группы дебалансных вибраторов на общую вибрационную нагрузку (т. е. на одном основании), определяет возможность исследования ре-

В. Н. Дмитриев, А. А. Горбунов, 2006

жимов работы дебалансных вибраторов методами исследования синхронных машин. Для этого необходимо найти параметры вибратора, соответствующие параметрам синхронной машины.

Внутреннее сопротивление вибратора, соответствующее сопротивлению [/]— синхронной

машины, определим, пользуясь широко применяемыми в теории синхронных машин методами холостого тока и короткого замыкания.

Под режимом холостого вибратора понимается режим, когда вибратор установлен на абсолютно жёстком основании или на основании бесконечно большой массы. Тогда виброскорость х равна нулю, что соответствует равенству нулю тока синхронных машин при холостом ходе. Выходным параметром вибратора в режиме холостого хода является развиваемая им сила при изменении статического момента дебалансов.

Изменение статического момента дебалансов практически осуществляется только за счёт изменения величины эксцентриситета Я путём радиального или углового смещения отдельных дебалансных масс т0. Поэтому эксцентриситет считаем аналогом тока возбуждения синхронной