Аннотация
Обоснована актуальность проблемы повышения энергетических показателей нерегулируемого асинхронного электропривода при работе в режимах систематической недогрузки. Проанализированы основные пути решения проблемы, и в частности, акцентируется внимание на переход к статорным обмоткам новой конструкции в результате проведения ремонтных меропиятий. В этой связи отмечается интерес к реализации концепции энергосбережения в асинхронных электроприводах за счет применения индивидуальной компенсации при закладке в пазы ротора обмоток новой конструкции. Разработано математическое описание нагрузочных режимов асинхронных электроприводов с энергосберегающим двигателем с двумя обмотками на статоре. Рассматриваются два варианта: первый – между обмотками статора существует только электромагнитная связь; второй – между обмотками есть электромагнитная связь и электрическая через источники питания. На основе систем уравнений, составленных для исследуемых вариантов схем замещения АД с двумя обмотками на статоре, и их решения получены аналитические зависимости для расчета комплексов действующих значений фазных токов. Методом комплексных амплитуд и пространственных векторов (структурное моделирование) проведены исследования нагрузочных режимов электроприводов в статике и построена зависимость энергетического КПД для вариантов, когда существует только электромагнитная связь с компенсирующей обмоткой и когда наряду с электромагнитной связью осуществляется раздельное питание обмоток с различным фазовым сдвигом питающих напряжений источников. Установлено, что при налии только электромагнитной связи достигается заметное повышение энергетического КПД. При осуществлении раздельного питания можно получить дополнительное незначительное повышение данного показателя (менее 0,5%) при определенных значениях фазового сдвига питающих напряжений. Полученный энергосберегающий эффект незначителен, что позволяет считать предпочтительным вариант, в котором реализованиа толко электромагнитная связь.
Ключевые слова
Асинхронный двигатель, двухслойная обмотка, компенсирующая обмотка, электромагнитная связь, раздельное питание, схемы замещения, математическое описание, энергетический коэффициент полезного действия.
1. Автоматизированный электропривод / под общ. ред. Н.Ф. Ильинского, М.Г. Юнькова. М.: Энергоатомиздат, 1990, 544 с.: ил.
2. Мугалимов Р.Г., Косматов В.И., Мугалимова А.Р. Математическое описание электропривода на основе энергосберегающего асинхронного двигателя с индивидуальной компенсацией реактивной мощности // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал (Russian Internet Journal of Industrial Engineering). 2013. №2. С. 78–89.
3. Никифоров Г.В. Энерго- и ресурсрсбережение – основные направления развития электроприводов ОАО «ММК» в условиях рыночной экономики // Труды IV Международной (XV Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу «Автоматизированный электропривод в XXI веке: пути развития» (АЭП-2004, Магнитогорск, 14–17 сентября 2004 г.) Ч. I. Магнитогорск, 2004. С. 5–8.
4. Онищенко Г.Б., Юньков М.Г. Проблемы и перспективы развития электропривода // Труды VIII Международной (ХIХ Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу АЭП-2014. Т. 1. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2014. С. 5–9.
5. Дуюнов Д.А. Асинхронный двигатель с совмещенными обмотками // Энергосовет. 2013. №2(27). С.19–25.
6. Разработка и освоение асинхронных электродвигателей АЭД энергоэффективности 7АVЕ: некоторые итоги и дальнейшие задачи / В.Я. Беспалов, А.С. Кобелев, О.В. Кругликов, Л.Н. Макаров // Труды VII Международной (ХIII Всероссийской) научно-технической конференции по автоматизированному электроприводу; ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». Иваново, 2012. С. 13-16.
7. Мугалимов Р.Г. Асинхронные двигатели с индивидуальной компенсацией реактивной мощности и электроприводы на их основе: монография. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2011. 250 с.
8. Пат. 2112307 RU, МКИ 6 Н02 К 17/28. Асинхронная компенсированная электрическая машина / Р.Г. Мугалимов, А.Л. Савицкий, Л.Д. Савицкая// Открытия. Изобретения. 2009. №15.
9. Мугалимов Р.Г. Концепция повышения энергоэффективности асинхронных двигателей и электроприводов на их основе // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2011. №1. С. 59-63.
10. Мухаматшин А.И., Корнилов В.Ю. Метод контроля энергетических характеристик электропривода на базе асинхронного электродвигателя с комбинированной двухслойной обмоткой // Труды IX Международной (ХX Всероссийской) научно-технической конференции по автоматизированному электроприводу АЭП-2016. 2016. С.77–80.
11. Холбаев Д.Ж., Файзуллаев К.М. Энергосбережение при внедрении в производство асинхронных двигателей с совмещенными обмотками (АДСО) // Онлайн Электрик: Электроэнергетика. Новые технологии, 2016. URL: https://online-electric.ru/articles.php?id=152
12. Лесков И.А., Троценко В.М., Калимуллин А.Т. Новые разработки в плане энергоэффективности асинхронных двигателей. Экономический расчет асинхронного двигателя с совмещенной обмоткой // Естественные и технические науки. 2015. №2.
13. Yuji О., Kazuto Sakai. Permanent Magnet Motor Capable of Changing the Number of Poles by a Factor of Three // International Conference on Electrical Machines and Systems. 2013. Busan, Korea. Р. 1122-1126.
14. William R., William Finley, Mark Hodowanec, WarrenHolter. Diagnosing motor vibration problems // Conference Record of 2000 Annual Pulp and Paper Industry Technical Conference. 2000. 19-23. Р. 165-180.
15. Bose B. Modern Power Electronics and AC Drives. Beijing, China Machine Press, 2003.
16. Hao Z., Rong-xiang Zhao, Huan Yang, Hui Cai. A Vibration Mitigation Approach for Inverter-fed Permanent Magnet Motor Drive System // IEEE SENSORS JOURNAL. 2009. Р. 2017-2022.