Аннотация
Прямой пуск от сети любых асинхронных короткозамкнутых двигателей характеризуется возникновением пиковых бросков пусковых токов и слабозатухающих колебаний электромагнитного момента, что может приводить к просадкам напряжения, износу изоляции обмоток, ударам, биению, резонансным колебаниям механического оборудования. Данные слова справедливы не только для распространенных в промышленности трехфазных двигателей, но и для двухфазных и однофазных двигателей, частным случаем которых являются незаменимые в быту и вспомогательных системах маломощные конденсаторные двигатели. Двухфазные двигатели слабо распространены, но они являются регулируемым аналогом однофазных двигателей, а потому в дальнейшем могут заменить их во многих сферах применения. Другое возможное применение двухфазных двигателей – замена двигателей постоянного тока в тяговых приводах, применяемых в механическом оборудовании металлургической, горной промышленности, электротранспорте, то есть тех сферах, где электрические и механические нагрузки оказывают наиболее негативное влияние. Их снижение или устранение всегда будет являться актуальной научно-технической задачей. Целью статьи является определение возможности снижения пусковых токов и моментов двухфазного асинхронного двигателя за счет последовательности подачи напряжения на каждую обмотку статора. Для данной оценки разработана компьютерная модель прямого пуска двухфазного двигателя, проведены необходимые исследования и определены требования к очередности подключения к сети. Для исследования математической модели использовался пакет программ Matlab Simulink. Исследования показали, что задержка подключения к сети второй фазы двухфазного двигателя значительно снижает максимальные значения тока и момента и устраняет их начальные колебания. Однако, в отличие от трехфазных двигателей, решающее действие оказывает угол начального сдвига фаз, что накладывает дополнительное требование к рациональной системе прямого пуска двухфазных асинхронных двигателей.
Ключевые слова
Двухфазный асинхронный двигатель, однофазный двигатель, компьютерная модель, прямой пуск, колебания момента, пусковой ток, угол начального сдвига фаз, начальные значения напряжения.
1. Abdel-Rahim N., Shaltout A. Operation of single-phase induction motor as two-phase motor // IEEE 28th Annual Conference of the Industrial Electronics Society (IECON). 2002. Vol. 2. Pp. 967-972. DOI: 10.1109/IECON.2002.1185403
2. Мешков А.С., Суздорф В.И. Статические и динамические характеристики системы стабилизации скорости однофазным коллекторным двигателем с нелинейной обратной связью // Научно-технический вестник Поволжья. 2011. №. 2. С. 139-143.
3. Abu-Rub H., Iqbal A., Guzinski J. High performance control of AC drives with MATLAB/Simulink models. United Kingdom: John Wiley & Sons Ltd, 2012. 482 p.
4. Снижение пусковых токов и моментов асинхронного короткозамкнутого двигателя за счет последовательности фазных напряжений / Е.Я. Омельченко, А.Б. Лымарь, В.О. Танич, М.Ю. Петушков // Электротехнические системы и комплексы. 2020. № 2(47). С. 47-54. DOI 10.18503/2311-8318-2020-2(47)-47-54.
5. Мещеряков В.Н., Сибирцев Д.С. Система управления асинхронным электроприводом с принудительным заданием скольжения // Вестник Липецкого государственного технического университета. 2017. № 1. С. 24-28.
6. Мещеряков В.Н., Данилов В.В. Ограничение колебаний электромагнитного момента асинхронного двигателя при скалярном частотном управлении // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2018. Т. 18. № 3. С. 88-97. DOI 10.14529/power180311.
7. Kumsuwan Y., Srirattanawichaikul W., Premrudeepreechacharn S. Analysis of two-phase induction motor using dynamic model based on MATLAB/Simulink // Asian Journal on Energy and Environment. 2010. Vol. 11. No. 1. Pp. 48-59.
8. Диагностика конденсаторных однофазных асинхронных двигателей с учетом технологических и эксплуатационных факторов / Ф.Р. Исмагилов, И.Х. Хайруллин, О.А. Бойкова, Д.Ю. Пашали // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2011. № 34 (251) С. 28-34.
9. Hayakwong E., Kinnares V., Bunlaksanunusorn C. Two-phase induction motor drive improvement for PV water pumping system // 19th International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS), IEEE. 2016. Pp. 1-6.
10. Development of a Control Algorithm for Three-Phase Inverter in Two-Phase Electric Drives Reducing the Number of Commutations / A.S. Belousov, V.N. Meshcheryakov, S. Valtchev, O.V. Kryukov // 1st International Conference on Control Systems, Mathematical Modelling, Automation and Energy Efficiency (SUMMA), IEEE. 2019. Pp. 444-449. DOI 10.1109/SUMMA48161.2019.8947487.
11. Collins E.R., Puttgen H.B., Sayle W.E. Single-phase induction motor adjustable speed drive: Direct phase angle control of the auxiliary winding supply // Conference Record of the 1988 IEEE Industry Applications Society Annual Meeting. 1988. Pp. 246-252. DOI 10.1109/IAS.1988.25070.
12. Мещеряков В.Н., Белоусов А.С. Разработка алгоритма управления трехфазным инвертором двухфазного электропривода для снижения числа коммутаций ключевых элементов // Вестник ИГЭУ. 2019. № 3. С. 49-61. DOI 10.17588/2072-2672.2019.3.049-061.