Аннотация
В работе рассмотрен способ пуска асинхронного электродвигателя с фазным ротором. Предложенная система состоит из асинхронного электродвигателя, в цепь ротора которого включен двухзвенный преобразователь частоты на базе автономного инвертора напряжения. К выходу инвертора подключается частотно-зависимое параметрическое устройство (индукционное сопротивление). Индукционное сопротивление представляет собой устройство, состоящее из индуктора и магнитопровода. В основе его принципа действия лежит явление поглощения электромагнитной энергии магнитопроводом реостата и преобразование ее в тепловую энергию. Чем больше частота тока, протекающего по обмоткам сопротивления, тем выше поглощаемая магнитопроводом мощность и электрические параметры индукционного сопротивления. Влияя на электрические параметры магнитопровода индукционного сопротивления, можно влиять на характеристики электродвигателя. В ходе работы было произведено сравнение индукционного сопротивления с последовательно соединенными между собой реостатом и реактором. Также для связки реостат и реактор было подобрано оптимальное соотношение между активной и индуктивной частями. По результатам компьютерного имитационного моделирования сделаны выводы о возможности замены индукционного сопротивления на реостат с последовательно соединенным реактором. Наиболее оптимальным будет применение индукционного сопротивления. При включении реостата с реактором потери в активной части будут практически идентичны. Однако при минимальном активном сопротивлении потребуется учитывать значения выходного тока инвертора и подбирать ключи, позволяющие кратковременную работу с перегрузками или брать ключи большей мощности. При большой активной составляющей происходит уменьшение рабочей скорости из-за того, что изменение частоты не влияет на ее значение в отличие от индукционного сопротивления.
Ключевые слова
Асинхронный электродвигатель, фазный ротор, преобразователь частоты, индукционное сопротивление, реактор, имитационное моделирование.
1. Мещеряков В.Н., Финеев А.А. Система асинхронного электропривода с частотно-параметрическим управлением для крановых механизмов // Промышленная энергетика. 2004. № 6. С. 32–33.
2. Lesan S., Smiai M.S., Shepherd W. Control of wound rotor induction motor using thyristors in the secondary circuits // IEEE Transactions on Industry Applications. 1996. Vol. 32. No. 2. Pp. 335-344. doi: 10.1109/28.491482
3. Modeling and analyse of induction motor drive system with consideration of dc bus stabilization and control performance / J. You, M. Liu, J. Ma, H. Jia // 2016 IEEE 8th International Power Electronics and Motion Control Conference, IPEMC-ECCE Asia 2016. IEEE, 2016. Pp. 1362–1367. doi: https://doi.org/10.1109/IPEMC.2016.7512488
4. Modeling and analysis of vector control systems for asynchronous motor / V. Meshcheryakov, T. Sinyukova, A. Sinyukov, A. Boikov, R. Mukhametzhanov // High Speed Turbomachines and Electrical Drives Conference. E3S Web of Conferences, 2020. Pp. 1-5. doi: 10.1051/e3sconf/202017801001
5. Муравьев А.А., Бойков А.И. Системы управления асинхронной машиной с фазным ротором с вентильными преобразователями в цепи ротора // Современные сложные системы управления: материалы XII Международной научно-практической конференции. Липецк: ЛГТУ, 2017. С. 159-163.
6. Мещеряков В.Н., Бойков А.И., Муравьев А.А. Система пуска асинхронного электродвигателя с фазным ротором // Энергетические и электротехнические системы: междунар. сб. науч. тр. Магнитогорск: МГТУ им. Г.И. Носова, 2017. С. 204-208.
7. Мещеряков В.Н., Бойков А.И., Пикалов В.В. Способ плавного пуска асинхронного электродвигателя с фазным ротором // XXVIII Международная научно-техническая конференция «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации»: сб. тр. М.: МИФИ, 2019. С. 98-99.
8. Energy saving in the scalar control system of an asynchronous electric drive / V. Meshcheryakov, D. Kukishev, A. Boikov, A. Evseev // X International Conference on Electrical Power Drive Systems (ICEPDS). IEEE, 2018. Pp. 1-5. doi: 10.1109/ICEPDS.2018.8571784
9. Мещеряков В.Н., Морозов С.В., Теличко Л.Я. Расчет параметров индукционных сопротивлений для асинхронных двигателей с фазным ротором // Изв. вузов СССР. Электромеханика. 1989. № 3. С. 50-52.
10. Мещеряков В.Н. Расчет статических характеристик асинхронного электродвигателя с нелинейным индукционным сопротивлением в цепи ротора // Техническая электродинамика. 1991. № 2. С. 81-83.
11. Пат. 2661343 Российская Федерация, МПК Н 02 Р 7/63. Способ управления асинхронным двигателем с фазным ротором / Мещеряков В.Н., Бойков А.И., Ласточкин Д.В.; заявитель ФГБОУ ВО «Липецкий государственный технический университет». № 2017103049; заявл. 30.01.2017; опубл. 16.07.2018.
12. Мещеряков В.Н., Бойков А.И., Ласточкин Д.В. Способ управления асинхронным двигателем с фазным ротором // Изобретатели и рационализаторы Липецкой области: сборник научных разработок и изобретений. Липецк: ЛГПУ, 2018. С. 29-34.
13. Мещеряков В.Н., Бойков А.И., Ласточкин Д.В. Система плавного пуска асинхронного двигателя с фазным ротором // Электротехнические системы и комплексы. 2019. №1(42). С. 24-29. doi: 10.18503/2311-8318-2019-1(42)-24-29
14. Электропривод на базе асинхронной машины с индукционным сопротивлением в цепи ротора, подключенным через вентильные элементы / В.Н. Мещеряков, А.И. Бойков, В. В. Пикалов, А. А. Муравьев, Д. В. Ласточкин // Изв. СПбГЭТУ ЛЭТИ. 2019. №2. С. 60-66.
15. The Soft Starting System for an Induction Motor with an Induction Resistance in the Wound Rotor Circuit / V.N. Meshcheryakov, A.I. Boikov, A.A. Muravyev, V.V. Pikalov // International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies (FarEastCon). IEEE, 2019. Pp. 1-5. doi: 10.1109/FarEastCon.2019.8934280
16. Frequency-parametric control electric drive system based on induction motor with wound rotor / V.N. Meshcheryakov, A.I. Boikov, A.A. Muravyev, V.V. Pikalov // International Russian Automation Conference (RusAutoCon). IEEE, 2019. Pp. 1-5. doi: 10.1109/RUSAUTOCON.2019.8867644