Одноключевые конденсаторно-симисторные схемы реверса асинхронных двигателей при однофазной питающей сети

Кислицын Анатолий Леонидович, кандидат технических наук доцент, профессор кафедры «Электропривод и автоматизация промышленных установок» УлГТУ. Имеет монографии, изо-бретения и статьи в области электрических машин и автоматизированного электропривода. Дмитриев Александр Владимирович, инженер 1-й категории ОАО «Ульновскэнерго». Ведёт ис-

УДК 621.313.333

следования в области электрических машин и автоматизированного электропривода. Дмитриев Владимир Николаевич, доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Электропривод и автоматизация промышленных установок» УлГТУ. Имеет монографии, изобретения и статьи в области электрических машин и автоматизированного электропривода.

В. Н. ДМИТРИЕВ, И. А. БОРИСОВ

ОДНОКЛЮЧЕВЫЕ КОНДЕНСАТОРНО-СИМИСТОРНЫЕ СХЕМЫ РЕВЕРСА АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПРИ ОДНОФАЗНОЙ ПИТАЮЩЕЙ СЕТИ

Рассматриваются одноключевые схемы реверса конденсаторных асинхронных двигателей при питании от однофазной сети. Для исследования несимметричных схем при наличии параллельно и последовательно предвключённых в обмотки статора сопротивлений разработана трёхфазная схема замещения. Результаты расчёта позволяют подобрать оптимальное соотношение ёмкости конденсаторов, обеспечивающих максимум добротности пускового момента двигателя.

9

Ключевые слова: асинхронный двигатель, реверс, симистор, конденсатор.

Для асинхронных двигателей (АД) с массивными роторами наиболее целесообразным режимом работы является стартстопный режим с частыми пусками, реверсом и торможением. В этих условиях актуальной становится задача повышения эффективности и улучшения технико-экономических показателей реверса. При прочих равных условиях предпочтение следует отдавать схемам с минимальным числом коммутационных элементов и не требующим дополнительных устройств для защиты сети или элементов схемы двигателя от опасных последствий коммутационных операций.

На одноключевой схеме реверса (рис. 1, а) в прямом режиме симистор открыт, и АД работает как обычный конденсаторный АД, у которого фазная обмотка 2 подключена непосредственно к фазе сети, а обмотка 3 соединяется с обмоткой 2 через два параллельно включённых конденсатора С1, С2 [1].

Для реверса симистор запирается и обмотка 2 соединяется с обмоткой 3 через конденсатор С1, что вызывает изменение порядка чередования фаз. Конденсатор С2 при этом включён последовательно и повышает coscp АД в целом.

Схема рис. 1, б является усовершенствованной схемой рис. 1, а, где конденсатор С1 обеспечивает симметричный прямой режим, а обратный режим аналогичен режиму схемы рис. 1, а, а конденсатор С1 остается подключённым к фазам сети, повышая cos ф.

А О А о

Рис. 1. Одноключевые реверсивные схемы АД при однофазной питающей сети

О В. Н. Дмитриев, И. А. Борисов, 2007

Для исследования схем АД при наличии параллельно и последовательно предвключённых в обмотки статора сопротивлений разработана трёхфазная схема замещения (рис. 2), которая позволяет учесть переменные параметры массивного ротора - Иг, Хг, сопротивления контуров вихревых токов статора - Яст, Хст, насыщение магнитной цепи по пути основного потока - Хгп, насыщение путей рассеяния обмоток статора - Хб. Сопротивления ZaЪ и 2Ъс являются сопротивлениями фазосдвигаю-щих элементов, а Ъъ, Хс учитывают последовательно предвключённые в цепь статора сопротивления конденсаторов, сопротивления катушек электромагнитных тормозов, ключей и др.

U* 0-

иь

0-

Vc 0~

Za

1

Zb

Zc

la

Lb

Ic

Rsa

}

Zab

V

lab

Rsb

i

Zbc

I be

Rsc

1/S Rra

Ira

Xsa(lsa) isa

-Im-

{

RcTa

Хста 1стэ

—J-^

Xma(Im) In»?.

1/S Rrb

Irb

Xsb(lsb) isb

1 1-

Rerb

г 1

ХстЬ icrb

Xmb(Im) i nib -i*—

1/S Rrc(lr.S) Xrc(Ir,S) ire

ь-

Xsc(lsc) Isc

Рис. 2. Обобщённая схема замещения несимметричного АД с массивным ротором

Для расчёта реверсивных схем была разработана PASCAL - программа, в которой методом итераций учитывается изменение параметров массивной обмотки как от насыщения, так и от поверхностного эффекта.

Непосредственным расчётом можно получить токи во всех цепях схемы в несимметричном пусковом и симметричном рабочем режимах. Момент рассчитывался по формуле

М = р —b - Im c)lsa + (im с - Im a)lsb + (im a - Im b)lsc ]

V3 /тс

Были исследованы характеристики АД с массивным ротором со следующими параметрами: активное и индуктивное сопротивления обмотки статора: Г] = 93.8 Ом, х, = 21.8 Ом, приведённые активное и индуктивное сопротивления массивной обмотки ротора: г2 = 345 Ом, х'2 = 21.8 Ом, сопротивление взаимоиндукции хт=135 Ом, - число пар полюсов р = 2.

На рис. 3 представлены результаты расчёта добротности и пускового момента одноключевой схемы рис. 1а при различных сочетаниях ёмкостей конденсаторов. Добротность пускового режима Q определялась отношением момента к потребляемой мощности при S=l.

Рис. 3. Зависимости добротности и пускового момента однофазной схемы АД

от соотношения ёмкостей фазосдвигающих конденсаторов

Результаты расчётов позволяют сделать вывод, что максимум момента наступает при С2 = 9-12 мкФ и с увеличением ёмкости С1 увеличивается, превышая его номинальное значение при С1= 16 мкФ. Максимум добротности пускового момента наблюдается при С2 = 11 мкФ и не зависит от ёмкости конденсатора С1.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Дмитриев, В. Н. Судовые электромеханические устройства ввода - вывода информации / В. Н. Дмитриев, А. Л. Кислицын. - М.: Энергоатомиздат, 2006. - 253 с.

Дмитриев Владимир Николаевич, доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Электропривод и автоматизация промыитенных установок» УлГТУ. Имеет статьи в области электрических машин и автоматизированного электропривода.

Борисов Иван Алексеевич, аспирант кафедры «Электропривод и автоматизация промышленных установок» УлГТУ. Имеет статьи в области электрических машин и автоматизированного электропривода.