Исследование режимов противовключения частотно-регулируемого асинхронного двигателя

Исследования изменения напряжения на обмотках двигателя 4А112М2УЗ при пуске с последовательно включёнными конденсаторами (рис. 3) показали важность своевременного переключения конденсаторов на параллельную схему, т. к. в диапазоне скольжений меньше 0.2 наблюдаются перенапряжения до 800 В и выше.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Копылов, И. П. Электромеханические преобразователи энергии/ И. П. Копылов. - М. : Энергия, 1973.-400 с.

2. Петров, И. И. Специальные режимы работы асинхронного электропривода/ И. И.

Петров, А. М. Мейстель. - М. : Энергия, 1968. - 261 с.

3. Дмитриев, В. Н. Пуско-компенсирующее

устройство для асинхронного двигателя/ В. Н. Дмитриев, Н. И. Горбачевский// Вестник Ульяновского государственного технического университета. - 2005. - № 2(30). - С. 62-63.

Мухитов Максим Михаилович, аспирант кафедры «Электропривод и автоматизация про-мыитенных установок» Ул1ТУ. Имеет статьи в области электрических машин и автоматизированного электропривода. Дмитриев Владимир Николаевич, доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Электропривод и автоматизация примышленных установок» УлГТУ. Имеет статьи в области электромеханики.

УДК 621.313.333

А. В. ДМИТРИЕВ, А. Л. КИСЛИЦЫН

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ ПРОТИВОВКЛЮЧЕНИЯ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Рассматриваются особенности определения тормозных характеристик противовключения час-тотно-регулируемых трёхфазных асинхронных двигателей по данным испытаний в неподвижном состоянии.

Ключевые слова: асинхронный двигатель, торможение противовключением, испытания.

В настоящее время наиболее распространённым способом испытаний электрических машин, как в промышленности, так и в лабораторных условиях является способ непосредственной нагрузки с помощью дополнительно установленных машин или моментомеров. Однако в последнее время всё большее внимание привлекают косвенные способы исследования электрических машин, в частности, основанные на испытаниях в неподвижном состоянии [1]. В настоящей работе рассматриваются особенности определения тормозных характеристик противовключения частотно-регулируемых трёхфазных асинхронных двигателей (АД) по данным испытаний в неподвижном состоянии [2]. Принимая во внимание, что характеристики АД (момент, токи статора, ротора и намагничивающий ток) независимо от исполнения ротора (коротко-замкнутый, массивный, дисковый, линейный и т. д.) определяются величиной приведён-

Г {

ного тока ротора 2 и его частотой и не

© А. В. Дмитриев, А. Л. Кислицын, 2008

зависят оттого, каким путём они получены.

Главной задачей статических испытаний является нахождение частоты питающей сети и его напряжения, обеспечивающих идентичность протекания электромагнитных процессов в роторе в рабочем и неподвижном состояниях. Для частотно-регулируемых АД такими условиями являются [3]:

» Равенство абсолютных скольжений Р, определяющих равную частоту токов ротора в двух режимах.

• Равенство амплитуд гармонических составляющих магнитного потока в зазоре, что определяет равную степень насыщения ротора в рабочем и неподвижном состояниях или равенство приведённых токов ротора в двух режимах.

Для выполнения первого условия необходимо

соблюдение равенства, которое с учётом анеп = Р примет вид

а , или анеп = Р = ссраб$ .

1^5

1хРх

- РЕ

Рис. 1. Векторная диафамма испытания

АД

Таким образом, статор АД в режиме короткого замыкания необходимо питать напряжением с частотой, равной произведению заданного относительного скольжения на частоту источника питания в рабочем режиме. В случае номинальной частоты рабочего режима частота в опыте берётся равной величине относительного скольжения а = 5.

неп ^

Для выполнения второго условия необходимо найти зависимость между напряжениями АД, определяющую равенство наводимых в обмотке ротора токов в рабочем режиме и режиме короткого замыкания:

К

г неп

= /

/

2 раб

В работе [3] приведена методика определения характеристик в двигательном режиме АД. Отличительной особенностью режима проти-вовключения по сравнению с двигательным режимом АД является работа при повышенных скольжениях (Б больше единицы). Это позволяет без каких-либо существенных изменений использовать основные соотношения, полученные ранее для двигательного режима АД. Однако вид векторной диаграммы, схемы замещения и методика проведения испытаний при этом будут иметь особенности. Это обстоятельство объясняется тем, что в двигательном режиме при частотно-статических испытаниях необходимо, для обеспечения постоянства магнитного потока в двух режимах, отклоняться от пропорционального закона изменения напряжения в сторону его увеличения. Для моделирования режима

>

/ЗЁ

г,{РА.

/

о

Рис. 2. Схема замещения АД для моделирования тормозного режима противовключения

противовключения на неподвижной машине обмотку статора питают напряжением повышенной частоты, поэтому при изменении испытательной частоты напряжение должно отклоняться от пропорционального закона в меньшую сторону.

Уравнения равновесия напряжений АД в тормозном режиме:

ур0 = аЁ] + /|т| + у/,ах, ,

и в статическом режиме:

уси = 0ЕХ + /,г. + •

Связь между испытательным и рабочим напряжениями:

уси = 5Гри + ¡л

Векторная диаграмма, связывающая тормозной и статический режимы по уравнениям (3) и (4), представлена на рис. 1.

Здесь активное сопротивление обмотки г/ разделено на две составляющие:

к = + г, (1 - я).

В отличие от двигательного режима, вторая составляющая сопротивления имеет отрицательную величину, и вектор АВ имеет обратное направление, уменьшая испытательное напряжение.

Возможны два варианта проведения испытаний: первый связан с расчётом испытательного напряжения по формуле (5) и второй, более простой, введением в обмотки статора добавочного сопротивления г,(1 - при пропорциональном изменении напряжении питания.

На рис. 2 представлена схема замещения АД для моделирования тормозного режима противовключения по второму варианту.

Анализ результатов испытаний показал, что в области больших скольжений режим

противовключения АД с повышенным с сопротивлением ротора обеспечивает наиболее высокие значения тормозного момента при небольших токах и является наиболее целесообразным для применения в приводах с частыми пуско-тормозными режимами работы.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Петленко, Б. И. Измерение характеристик линейных электродвигателей по статическим режимам/ Б. И. Петленко, Ж. С. Баймуханов// Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. - 1983. -№1.-С. 167-171.

2. Дмитриев, В. Н. Проектирование и исследование асинхронных двигателей малой мощности: учебное пособие/ В. Н. Дмитриев. - Ульяновск : УлГТУ, 1996. - 88 с.

3. Дмитриев, В. Н. Определение характерис-

тик асинхронных двигателей по данным испытаний в неподвижном состоянии/ В. Н. Дмитриев, А. Л. Кислицын // Электротехника. - 2001-№5. -С. 25-28.

Дмитриев Александр Владимирович, аспирант кафедры «Электропривод и автоматизация промышленных установок» УлГТУ. Имеет статьи в области электрических машин и автоматизированного электропривода. Кислицын Анатолий Леонидович, кандидат технических наук, доцент, профессор кафедры «Электропривод и автоматизация промышленных установок» УлГТУ. Имеет монографии, изобретения и статьи в области электрических машин и автоматизированного электропривода.

УДК 621.313.333.2

В. И. ДОМАНОВ, А. В. ДОМАНОВ, С. М. МАРАГА

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫСОКОЧАСТОТНОГО СИЛОВОГО ИНВЕРТОРА ДЛЯ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ

Рассматриваются вопросы разработки высокочастотного силового инвертора для электросварки. Приведена структура исследуемого инвертора. Анализируется работа основных узлов схемы. Приведены результаты расчётов корректора коэффициента мощности. Рассмотрены вопросы влияния дискретности управляющего микроконтроллера на работу системы.

Ключевые слова: сварка, электродуговая, инвертор, резонанс, дискретная система управления.

В настоящее время широко используются сварочные работы в различных отраслях промышленности. Для их выполнения применяют разнообразные сварочные устройства [1, 2]. Наиболее перспективными являются инверторные преобразователи, которые характеризуются малым весом, надёжностью, безопасностью, дешевизной и гибкостью в эксплуатации.

В данной статье рассматривается схема на базе резонансного инвертора на ЮВТ транзисторах, работающего выше частоты резонанса силового контура, включающего ВЧ-трансформатор и нагрузку [3, 4]. Это решение, минимизирующее токи обратного восстановления и коммутационные потери диодов, позволяет использовать высокие частоты переключения транзисторов инвертора при малых коммутационных перегрузках и при высокой эффективности преобразователя. Также достигается высокая степень использования магнитопровода трансформатора и естественное ограничение инвертором тока короткого замыкания.

Инвертор предназначен для преобразования постоянного напряжения в напряжение высокой частоты с целью уменьшения габаритов согласующего трансформатора и последующего выпрямления вторичного напряжения с целью использования для электродуговой сварки. Функцией инвертора является поддержание постоянной мощности в дуге при больших токах (100-140 А).

© В. И. Доманов, А. В. Доманов, С. М. Марага, 2008