Внимание! Это ознакомительный вариант работы с системой, войдите или зарегистрируйтесь.
Размещение рекламы | Пользовательское соглашение | Тарифы |
  | О системе | Новости | Онлайн расчеты | Электролаборатория | Конференция | Работа | Вызов электрика | Автоэлектрики | Учебник | База данных | Магазин | Заказ | Источники | Сотрудничество | Контакты






Институт повышения квалификации специалистов релейной защиты и автоматики

 
Онлайн Электрик > Электронная конференция «Электроэнергетика. Новые технологии»

Дата приоритета: 03.04.2012
Код ГРНТИ: 45.41.31
Сертификат участника: Скачать
Прислать статью

Оценка эффективности использования трехфазных асинхронных короткозамкнутых электродвигателей сельскохозяйственных электрифицированных машин в однофазной сети при векторно-алгоритмическом управлении

Стальная М.И., Еремочкин С.Ю.
АлтГТУ им. И.И.Ползунова, г. Барнаул, Россия

     Сельское хозяйство характеризуются широким спектром применения машин и механизмов, отличающихся видами и параметрами движения исполнительного органа, режимами и условиями работы, приводными характеристиками. Разнообразие машин во многом определяет и типы приводов: гидравлический, пневматический, механический, электрический. При этом использование электропривода, регулируемого и автоматизированного, неуклонно расширяется из-за целого ряда его преимуществ.
     При проектировании систем электрификации отдельных подсобных хозяйств населения применяются более простые и экономичные решения по распределению электроэнергии в сельской местности. По этой причине для отдельных отдаленных маломощных хозяйств, зачастую экономически более оправдано применение однофазной системы электроснабжения.
     При непосредственном питании от однофазной сети переменного тока для запуска, работы и регулирования скорости трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя целесообразно использовать специальные схемы питания, на основе векторно-алгоритмического управления [2,3].
     Как показали проведенные расчетные исследования, использование известных методик определения мощности и электромагнитного момента трехфазного асинхронного электродвигателя, запуск и работа которого осуществляется от однофазной сети посредством векторно-алгоритмической коммутации статорных обмоток, невозможно по причине отсутствия непрерывной синусоидальности напряжения, поступающего на обмотки электродвигателя, и неравенства напряжения по величине на разных статорных обмотках. В связи с этим, для расчета мощности и электромагнитного момента развиваемого электродвигателем при векторно-алгоритмическом управлении разработан векторно-алгоритмический метод расчета. Суть расчета мощности и электромагнитного момента, развиваемого электродвигателем при векторно-алгоритмическом управлении, заключается в следующем.
     Как известно, отличие скоростей вращения магнитного поля статора и скорости ротора характеризуется величиной, называемой скольжением [4]:
. (1)

     Из принципа работы трехфазного асинхронного двигателя известно, что при подведении трехфазного напряжения к трехфазной обмотке статора в двигателе образуется магнитное поле, вращающееся с числом оборотов:
. (2)

     Ротор двигателя вращается в направлении вращения поля со скоростью n2 (см. уравнения (1) и (2)) равной:
. (3)

     Неподвижный асинхронный двигатель с включенным в каждую фазу добавочным сопротивлением в энергетическом отношении эквивалентен тому же двигателю в режиме нагрузки, вращающемуся со скольжением s и развивающему на валу момент M.      Полная мощность, подведенная к ротору при неподвижном состоянии:
. (4)

     В реальном трехфазном асинхронном двигателе электромагнитная мощность P12 равна мощности P1, потребляемой двигателем из сети, за вычетом мощности электрических потерь PЭ1 в обмотке статора и потерь в стали статора PС1, то есть:
. (5)

     Вследствие тождественности электромагнитного состояния реального (вращающегося) и эквивалентного (неподвижного) двигателей значения электромагнитной мощности P12 передаваемой посредством магнитного поля со статора на ротор, в обоих режимах одинаковы. Одинаковы также электрические потери PЭ2 во вторичной обмотке (обмотка ротора), имеющей в обоих случаях активное сопротивление r2.
     В режиме работы двигателя при вращающемся роторе разность мощностей P12 и PЭ2 превращается в механическую мощность P’2 (полная механическая мощность), развиваемую ротором:
. (6)

     Потерями в стали ротора можно пренебречь, так как в режиме работы двигателя скольжение s невелико, частота перемагничивания стали ротора вращающимся полем f2 =s·f1 также весьма мала, а потери в стали в этом случае незначительны.
     С учетом уравнения (4) выражение (6) может быть записано следующим образом:
. (7)

     Деля выражение полной механической мощности двигателя на угловую скорость ротора (рад/сек), получаем выражение электромагнитного момента:
, (8)

где M2 - момент нагрузки;
     M0 - момент потерь.
     Используя уравнения (7), (3) и (4), выражение (8) можно представить в виде:
, (9)

где - угловая частота вращающегося поля статора.
     Из выражения (9) можно написать:
. (10)

     Выражение для приведенного значения тока ротора:
. (11)

     Комплекс в обычных случаях можно заменять его модулем и учитывая, что и , можно написать согласно выражению (12), формулу для модуля тока:
. (12)

     Вращающий момент асинхронного двигателя или с учетом уравнения (10), вводя приведенные величины цепи ротора, получаем:
. (13)

     Подставляя в уравнение (13) выражение тока , получаем:
. (14)

     или:
, (15)

где
.

     Тогда при постоянных значениях (K=const) активного сопротивления обмотки статора, реактивного сопротивления рассеяния, скольжения, числе работающих фаз и оборотов можно считать, что момент пропорционален квадрату приложенного напряжения:
. (16)

     С учетом вышесказанного векторно-алгоритмический метод расчета момента и мощности электродвигателя производится следующим образом. По формуле синусоидального напряжения и, учитывая величину напряжения на каждой из статорных обмотках электродвигателя во времени в соответствие с алгоритмом работы, обеспечивающим векторно-алгоритмическое управление, однофазно-трехфазного транзисторного реверсивного коммутатора, ведомого однофазной сетью, на всем периоде регулирования, через равные промежутки времени t, рассчитываются мгновенные значения напряжения на статорных обмотках электродвигателя. Далее производится в каждый из выбранных моментов времени векторное сложение скалярных значений напряжений на обмотках UL1, UL2, UL3 по теореме косинусов
. (17)

     При сложении векторов также следует учитывать их знак в соответствие с направлением тока в обмотках.
     Далее находится среднее значение напряжения на всем периоде регулирования Ucp по формуле:
, (18)

где U1, U2,…, Un - суммарное значение напряжения на каждом из промежутков времени t;
     - n – количество промежутков времени в периоде регулирования.
     Используя формулу (16) находится отношение моментов, а также значение развиваемой мощности электродвигателя в процентах по отношению к номинальному значению:
. (19)

     Таким образом, с помощью предлагаемого векторно-алгоритмического метода расчета возможно определять мощность и электромагнитный момент трехфазных асинхронных электродвигателей сельскохозяйственных электрифицированных машин, питании которых осуществляется от однофазной сети переменного тока путем векторно-алгоритмической коммутации статорных обмоток.

Список литературы

     1. Khalina T.M., Stalnaya M.I., Eremochkin S.Y. The rational use of the three phase asynchronous short circuited electric motors in a single phase network // The Seventh International Conference on Technical and Physical Problems of Power Engineering (ICTPE-2011). - 2011. - № 22. - Code 02EPE10. – P. 105-107.
     2. Патент №109356 МПК Н02Р 27/04 (2006.01), МПК Н02Р 27/18 (2006.01), МПК Н02М 5/275 (2006.01), МПК Н02М 5/297 (2006.01). Преобразователь частоты, ведомый однофазной сетью переменного тока, для питания однофазного асинхронного двигателя / М.И. Стальная, Т.А. Халтобина, С.Ю. Еремочкин, Д.С. Халтобин; Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова. – № 2011120731/07(030633); Дата подачи заявки 23.05.2011.
     3. Патент №109938 МПК Н02Р 27/16 (2006.01). Однофазно-трехфазный транзисторный реверсивный коммутатор, ведомый однофазной сетью/ М.И. Стальная, С.Ю. Еремочкин, Т.А. Халтобина; Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова. – № 2011120730/07(030632) ; Дата подачи заявки 23.05.2011.
     4. Андрианов, В.Н. Электрические машины и аппараты [Текст] : учебное пособие для высших сельскохозяйственных учебных заведений / В.Н. Андрианов. – М. : Колос, 1971.-447 с.


Библиографическая ссылка на статью:
Стальная М.И., Еремочкин С.Ю. Оценка эффективности использования трехфазных асинхронных короткозамкнутых электродвигателей сельскохозяйственных электрифицированных машин в однофазной сети при векторно-алгоритмическом управлении // Онлайн Электрик: Электроэнергетика. Новые технологии, 2012.–URL: https://online-electric.ru/articles.php?id=13 (Дата обращения: 20.11.2017)

Библиографическая ссылка на ресурс "Онлайн Электрик":
Алюнов, А.Н. Онлайн Электрик: Интерактивные расчеты систем электроснабжения / А.Н. Алюнов. - Режим доступа: https://online-electric.ru.








Дистанционые курсы
Повышение квалификации по программе БС-6 "Безопасность строительства и качество устройства электрических сетей и линий связи" (удостоверение гос. образца)
www.online-electric.ru

Профессиональная переподготовка
Дистанционные курсы профессиональной переподготовки по программе «Проектирование, монтаж и эксплуатация систем электроснабжения»
www.online-electric.ru

SaaS, Облачные вычисления, программа расчета, пример расчета, Электроснабжение загородного дома, промышленных предприятий, электроснабжение дома, коттеджа, квартиры, электроснабжение зданий, цеха, города, микрорайона. Проект электроснабжения, электрификация, электрофикация, система электроснабжения, схемы электроснабжения, учебник по электроснабжению, договор электроснабжения, расчет электроснабжения, надежность электроснабжения, категории электроснабжения, промышленное электроснабжение, электрификация сельского хозяйства, проектирование электроснабжения онлайн!
Побелитель Конкурса Электросайт года            
© ОНЛАЙН ЭЛЕКТРИК: Онлайн расчеты электрических систем Online-electric.ru, 2008-2017
© А.Н. Алюнов, 2008-2017 Свидетельство №16066 от 23.08.2010 года