Метод определения времени пуска асинхронных электродвигателей при управлении резисторно-тиристорными модулями

Предложен электропривод, который содержит асинхронный двигатель, в статорных и роторных цепях которого для управления используются резисторы и тиристоры, включенные между собой разными способами, образуя разнообразие силовых схем преобразователей с резисторно-тиристорными модулями. Разработан анали...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2015
Автори:	Лобов, В.Й., Лобова, К.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут технічних проблем магнетизму НАН України 2015
Назва видання:	Електротехніка і електромеханіка
Теми:	Електротехнічні комплекси та системи. Силова електроніка
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/149289
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Метод определения времени пуска асинхронных электродвигателей при управлении резисторно-тиристорными модулями / В.Й. Лобов, К.В. Лобова // Електротехніка і електромеханіка. — 2015. — № 4. — С. 40–44. — Бібліогр.: 17 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-149289
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1492892025-02-23T19:13:29Z Метод определения времени пуска асинхронных электродвигателей при управлении резисторно-тиристорными модулями Method of determining the start time of induction motors in the control of resistor-thyristor modules Лобов, В.Й. Лобова, К.В. Електротехнічні комплекси та системи. Силова електроніка Предложен электропривод, который содержит асинхронный двигатель, в статорных и роторных цепях которого для управления используются резисторы и тиристоры, включенные между собой разными способами, образуя разнообразие силовых схем преобразователей с резисторно-тиристорными модулями. Разработан аналитический метод определения время разбега асинхронного электропривода. Даны рекомендации для проектирования и внедрения в различные механизмы и агрегаты указанных электроприводов. Научная новизна заключается в том, что предложенный метод расчета позволяет определить время разбега и торможения при ограничении величин переходных токов и моментов электродвигателя. Установлено, что суммарный момент инерции и статический момент электропривода не оказывают существенного влияния на максимальное значение переходного электромагнитного момента. Больше всего эти параметры влияют на время переходного процесса, частоту колебаний электромагнитного момента и скорость вращения электродвигателя. Используемый метод расчета позволяет выбрать наиболее простые законы управления пуском электропривода и применить разомкнутую систему управления без увеличения стоимости силового преобразователя. Запропоновано електропривод, що містить асинхронний двигун, в статорних і роторних колах якого для управління використовуються резистори і тиристори, включені між собою різними способами, утворюючи різноманітність силових схем перетворювачів із резисторно-тиристорними модулями. Розроблено аналітичний метод визначення часу розбігу асинхронного електроприводу. Дано рекомендації для проектування та впровадження в різні механізми й агрегати зазначених електроприводів. Наукова новизна полягає в тому, що запропонований метод розрахунку дозволяє визначити час розбігу при обмеженні величин перехідних струмів і моментів електродвигуна. Встановлено, що сумарний момент інерції і статичний момент електроприводу не роблять істотного впливу на максимальне значення перехідного електромагнітного моменту. Найбільше ці параметри впливають на час перехідного процесу, частоту коливань електромагнітного моменту і швидкість обертання електродвигуна. Використовуваний метод розрахунку дозволяє вибрати найбільш прості закони управління пуском електропривода і застосувати розімкнуту систему управління без підвищення вартості силового перетворювача. Purpose. An electric general-purpose drive with asynchronous motor is proposed. For motor control in stator and rotor, circuits used resistors and thyristors. These elements included together in various ways. This allows to get a variety of power converter circuit with resistor-thyristor modules. Methodology. Taking into account the technical requirements for industrial machinery developed an analytical method for determining the run-up controlled induction motor. Formed starting modes by changing the value of the equivalent resistor-thyristor modules. Using logic synthesis and function of thyristors switching to determine the equivalent value of resistorthyristor modules. Scientific novelty. It lies in the fact that the proposed method of calculation to determine the run-up in the limited amount of transient current and torque of the motor. The total moment of inertia and the static moment of the drive do not have a significant impact on the maximum value of the transient electromagnetic torque. Most of these options affect the transition process, the oscillation frequency of the electromagnetic torque and the motor speed. Practical value. The method used for calculating allows to select the simplest laws of launch control actuator and apply open-loop control system without increasing the cost of the power converter, so it is of practical importance. 2015 Article Метод определения времени пуска асинхронных электродвигателей при управлении резисторно-тиристорными модулями / В.Й. Лобов, К.В. Лобова // Електротехніка і електромеханіка. — 2015. — № 4. — С. 40–44. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. 2074-272X DOI: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2015.4.07 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/149289 [62-83:621.313.333]-57-592 ru Електротехніка і електромеханіка application/pdf Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Електротехнічні комплекси та системи. Силова електроніка Електротехнічні комплекси та системи. Силова електроніка
spellingShingle	Електротехнічні комплекси та системи. Силова електроніка Електротехнічні комплекси та системи. Силова електроніка Лобов, В.Й. Лобова, К.В. Метод определения времени пуска асинхронных электродвигателей при управлении резисторно-тиристорными модулями Електротехніка і електромеханіка
description	Предложен электропривод, который содержит асинхронный двигатель, в статорных и роторных цепях которого для управления используются резисторы и тиристоры, включенные между собой разными способами, образуя разнообразие силовых схем преобразователей с резисторно-тиристорными модулями. Разработан аналитический метод определения время разбега асинхронного электропривода. Даны рекомендации для проектирования и внедрения в различные механизмы и агрегаты указанных электроприводов. Научная новизна заключается в том, что предложенный метод расчета позволяет определить время разбега и торможения при ограничении величин переходных токов и моментов электродвигателя. Установлено, что суммарный момент инерции и статический момент электропривода не оказывают существенного влияния на максимальное значение переходного электромагнитного момента. Больше всего эти параметры влияют на время переходного процесса, частоту колебаний электромагнитного момента и скорость вращения электродвигателя. Используемый метод расчета позволяет выбрать наиболее простые законы управления пуском электропривода и применить разомкнутую систему управления без увеличения стоимости силового преобразователя.
format	Article
author	Лобов, В.Й. Лобова, К.В.
author_facet	Лобов, В.Й. Лобова, К.В.
author_sort	Лобов, В.Й.
title	Метод определения времени пуска асинхронных электродвигателей при управлении резисторно-тиристорными модулями
title_short	Метод определения времени пуска асинхронных электродвигателей при управлении резисторно-тиристорными модулями
title_full	Метод определения времени пуска асинхронных электродвигателей при управлении резисторно-тиристорными модулями
title_fullStr	Метод определения времени пуска асинхронных электродвигателей при управлении резисторно-тиристорными модулями
title_full_unstemmed	Метод определения времени пуска асинхронных электродвигателей при управлении резисторно-тиристорными модулями
title_sort	метод определения времени пуска асинхронных электродвигателей при управлении резисторно-тиристорными модулями
publisher	Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
publishDate	2015
topic_facet	Електротехнічні комплекси та системи. Силова електроніка
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/149289
citation_txt	Метод определения времени пуска асинхронных электродвигателей при управлении резисторно-тиристорными модулями / В.Й. Лобов, К.В. Лобова // Електротехніка і електромеханіка. — 2015. — № 4. — С. 40–44. — Бібліогр.: 17 назв. — рос.
series	Електротехніка і електромеханіка
work_keys_str_mv	AT lobovvj metodopredeleniâvremenipuskaasinhronnyhélektrodvigatelejpriupravleniirezistornotiristornymimodulâmi AT lobovakv metodopredeleniâvremenipuskaasinhronnyhélektrodvigatelejpriupravleniirezistornotiristornymimodulâmi AT lobovvj methodofdeterminingthestarttimeofinductionmotorsinthecontrolofresistorthyristormodules AT lobovakv methodofdeterminingthestarttimeofinductionmotorsinthecontrolofresistorthyristormodules
first_indexed	2025-11-24T15:16:24Z
last_indexed	2025-11-24T15:16:24Z
_version_	1849685321880436736
fulltext	40 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2015. №4 © В.Й. Лобов, К.В. Лобова УДК [62-83:621.313.333]-57-592 В.Й. Лобов, К.В. Лобова МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ ПУСКА АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ПРИ УПРАВЛЕНИИ РЕЗИСТОРНО-ТИРИСТОРНЫМИ МОДУЛЯМИ Запропоновано електропривод, що містить асинхронний двигун, в статорних і роторних колах якого для управління використовуються резистори і тиристори, включені між собою різними способами, утворюючи різноманітність си- лових схем перетворювачів із резисторно-тиристорними модулями. Розроблено аналітичний метод визначення часу розбігу асинхронного електроприводу. Дано рекомендації для проектування та впровадження в різні механізми й агре- гати зазначених електроприводів. Наукова новизна полягає в тому, що запропонований метод розрахунку дозволяє визначити час розбігу при обмеженні величин перехідних струмів і моментів електродвигуна. Встановлено, що сума- рний момент інерції і статичний момент електроприводу не роблять істотного впливу на максимальне значення перехідного електромагнітного моменту. Найбільше ці параметри впливають на час перехідного процесу, частоту коливань електромагнітного моменту і швидкість обертання електродвигуна. Використовуваний метод розрахунку дозволяє вибрати найбільш прості закони управління пуском електропривода і застосувати розімкнуту систему управління без підвищення вартості силового перетворювача. Бібл. 17, рис. 2. Ключові слова: асинхронний електродвигун, резисторно-тиристорний модуль, пуск, регулювання кута відкривання тиристора, момент інерції, статичний момент. Предложен электропривод, который содержит асинхронный двигатель, в статорных и роторных цепях которого для управления используются резисторы и тиристоры, включенные между собой разными способами, образуя разно- образие силовых схем преобразователей с резисторно-тиристорными модулями. Разработан аналитический метод определения время разбега асинхронного электропривода. Даны рекомендации для проектирования и внедрения в раз- личные механизмы и агрегаты указанных электроприводов. Научная новизна заключается в том, что предложенный метод расчета позволяет определить время разбега и торможения при ограничении величин переходных токов и моментов электродвигателя. Установлено, что суммарный момент инерции и статический момент электропривода не оказывают существенного влияния на максимальное значение переходного электромагнитного момента. Больше всего эти параметры влияют на время переходного процесса, частоту колебаний электромагнитного момента и ско- рость вращения электродвигателя. Используемый метод расчета позволяет выбрать наиболее простые законы управления пуском электропривода и применить разомкнутую систему управления без увеличения стоимости силово- го преобразователя. Библ. 17, рис. 2. Ключевые слова: асинхронный электродвигатель, резисторно-тиристорный модуль, пуск, регулирование угла открывания тиристора, момент инерции, статический момент. Введение. Автоматизация производственных про- цессов требует обеспечения различных режимов работы технологических механизмов и агрегатов. В отношении пусковых режимов наиболее полно удовлетворяют тре- бованиям асинхронные электроприводы (АЭП) с пара- метрическим фазовым управлением, в которых исполь- зуются тиристорные преобразователи напряжения или преобразователи частоты, включенные в статорные цепи асинхронного двигателя (АД) [1-10]. Относительно про- стые параметрические методы управления АЭП являют- ся наиболее широко распространенными на практике, их эксплуатация будет применяться и в будущем для АД малой и средней мощности [11-17]. Выбор силовой схемы управления АД определя- ет возможности АЭП по реализации пусковых режи- мов работы. Технические и экономические показатели силовой схемы играют главную роль в выборе облас- ти применения АЭП и выявляют целесообразность их промышленного внедрения. Однако, до сих пор нет четкого мнения, где и в каком случае применять ту или иную силовую схему параметрического управле- ния асинхронного электропривода, а недостаточно обоснованный выбор силовой схемы может привести к значительным экономическим потерям. Процесс выбора рациональной схемы можно рассматривать как задачу оптимизации ее качества протекания статических и динамических процессов при пуске АЭП. К основным показателям оценки этих режимов относят времена разгона АЭП с учетом влияния электромагнитного и статического моментов, что есть актуальной задачей. Одним из путей решения этой задачи является ис- пользовать расчетные и экспериментальные данные, определяющие времена разгона АЭП, которые приве- дены в отечественной и зарубежной литературе. Одна- ко этот путь не дает однозначного ответа на эту задачу из-за различных условий работы механизмов, исполь- зования только некоторых типов преобразователей и т.п. [9-13, 17]. Притом, он может привести к неверным результатам, так как применение той или иной силовой схемы преобразователя определяется техническими и экономическими условиями применительно к каждому конкретному промышленному механизму. Постановка задачи. Всесторонний анализ раз- нообразия силовых схем управления и исследование основных режимов АД с целью определения времени пуска АЭП связан с большим объемом аналитических вычислений и необходимостью проведения экспери- ментальных исследований. Поэтому для систематизи- рованного анализа, получения расчетных значений времени пуска для рационных вариантов силовых схем для цепей двигателя наиболее удобно пользо- ваться обобщенной (общей) схемой управления АД и ее математическим описанием, которое позволяет создать общий алгоритм управления и эффективно применять аналитические методы расчета и при ис- следовании использовать ПЭВМ. Для построения обобщенной схемы управления АД предложен мо- дульный способ, реализация которого осуществляется путем применения элементарных модулей: силового и связи. Силовой модуль (СМ) содержит, как правило, управляемый вентиль и пассивные элементы (актив- ные сопротивления R, конденсаторы С или индуктив- ности L). Модуль связи (МС) состоит только из ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2015. №4 41 пассивных элементов. В СМ, кроме тиристора, могут быть применены диоды, симисторы или другие полу- проводниковые приборы. Параметры R, С, L элемен- тов СМ и МС при необходимости могут изменяться импульсным, широтно-импульсным или другим ме- тодом. Однако при этом модели становятся более сложными, так как параметры элементов СМ и МС изменяются с помощью дополнительных управляе- мых вентилей. При построении обобщенной схемы управления АД вполне достаточно применить наибо- лее простые модули, чтобы получить общую структу- ру, из которой образуется достаточное количество вариантов силовых схем. Так, с использованием про- стейших силовых модулей, в состав которых входят два сопротивления и тиристор, и модуля связи, со- держащего только одно активное сопротивление, по- лучена обобщенная схема параметрического управле- ния АЭД силовая схема которой приведена в [14]. Последовательное включение силового тиристора и активного противления, параллельно которым под- ключено второе дополнительное сопротивление, об- разует силовой модуль, который назван резисторно- тиристорным (РТМ). Каждый РТМ является не только отдельным функциональным элементом, но и конст- руктивно законченным блоком-модулем. Наличие тиристоров у РТМ при их управлении приводит к изменению эквивалентной величины со- противления модуля, что обуславливает необходи- мость математического моделирования этих вентилей с учетом режимов их работы и особенностей исполь- зования их в электроприводе. Такой подход изложен в [14], суть которого заключается в том, что работа вен- тилей определяется логическим синтезом и переклю- чающимися функциями. Это позволило получить ма- тематическое описание работы вентилей в РТМ для различных схем преобразователей и создать общий алгоритм для расчета на ПЭВМ времени пуска АЭП. Эквивалентное сопротивление i-го резисторно- тиристорного модуля определяется по формуле:    )()( )()( rsirs rsirs mi rrKR rrKR R    , (1) где Rs(r) – дополнительные сопротивления, включенные в цепь статора (ротора); rs(r) – сопротивления обмоток ста- тора (ротора); r – сопротивление вентиля в закрытом со- стоянии, Кі – функция, характеризующая состояние вен- тилей (при Кі = 0 – вентиль открыт, при Кі = 1 – закрыт). Материал и результаты исследований. Для учета влияния процессов пуска на режим работы ме- ханизма необходимо знание их длительности и харак- тера протекания. Определение времени разбега проще всего производится графоаналитическим методом. Для этого строим кривую момента двигателя в долях номинального момента при заданном значении на- пряжения и кривую статического момента, также вы- раженную в долях номинального момента двигателя в зависимости от скольжения. Затем определяем избы- точный момент, равный разности между моментом двигателя и статическим моментом, и разбиваем кри- вую избыточного момента на ряд прямоугольников mS1, mS2, …, mSn и так далее, а затем определяем время разбега или выбега по известной формуле:                  Snm nS Sm S Sm S aTnt ... 2 2 1 1 , где Ta – механическая постоянная времени; ∆S1, ∆S2, …, ∆Sn – участки скольжения двигателя. При разбеге ∆Sn – отрицательны, а ∆mSn – поло- жительны. При выбеге ∆Sn – положительны, а ∆mSn – отрицательны. Однако, графоаналитический метод не удобен, не рационален и не может быть в полной мере ис- пользован. В тоже время для расчета времени пуска АЭП в модели лучше использовать аналитический метод, при котором используется общее уравнение движения электропривода. Это позволяет не только определять продолжительность переходного процесса при пуске, но выразить его динамику при переходе от одной частоты вращения ротора к другой. Время пуска асинхронного электропривода tп при начальной угловой скорости ротора ωrн опреде- лим аналитическим путем под действием постоянного статического момента нагрузки Mc и момента инер- ции электропривода JΣ по выражению:   . 2 11 2 1 1ln 1 2 1 2 11                                                                                                                                   a c a b a b нS a c a b a b S a bb a c a b a bbb сМ rнJω nt (2) Коэффициенты выражения (2) определяются следующим образом:       2111 2 2 2 2 aXτAXrrτa AA  ;            ;22 1 2221 11 11 a aaAA A aaAA X rrrr τ' aXτX rrrrττb          rнωM rrUK bb c aaлm 2 2 1   ;         2 2 2 2 22 12 2 21 a aaAA aa X rrrr τrrτc   , где τ1, τ2 –коэффициенты рассеивания статора и рото- ра; rA, ra – активные сопротивления обмоток статора и ротора; ХА, Ха – индуктивные сопротивления обмоток статора и ротора; r2A, r2a – эквивалентные сопротивле- ния РТМ статора и ротора; Uл – линейное питающее напряжение сети; S, Sн – текущее и номинальное скольжение; Кm – кратность максимального момента. Активные rA, ra и индуктивные Xa сопротивле- ния, входящие в переменные коэффициенты, берутся из паспортных данных АД. Эквивалентные сопротив- ления РТМ r2a и r2A вычисляются с помощью пере- ключающих функций по формуле (1). Как видно из уравнения (2), время пуска АЭП зависит от величины эквивалентных сопротивлений цепей статора и ротора АД, начального и текущего значений его скольжения, напряжения питающей сети и параметров АЭП. Результаты исследований АЭП показали, что по- тери электрической энергии в двигателе уменьшаются при изменении эквивалентной величины сопротивле- ний в цепи статора и ротора АД, однако длительность разбега при этом возрастает с увеличением значений сопротивлений, входящих в РТМ. На рис. 1,а приведены 42 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2015. №4 кривые tn = f(Rдв, RΣ) времени разбега в функции изме- нения полного сопротивления Rдв двигателя и суммар- ной величины эквивалентных сопротивлений RΣ РТМ, на рис. 1,б – от статического момента и при изменении нагрузки для различных значений начального сколь- жения Sнач АД, где время разгона tn представлено в до- лях времени пуска t0 при холостом ходе, а статический момент – в долях критического момента Mk. При незначительной величине полного сопро- тивления цепи двигателя, равной только индуктивно- му сопротивлению контура намагничивания Rдв = XM время разгона АЭП практически остается одним и тем же. Однако, при увеличении его до значения, равного индуктивному сопротивлению обмотки статора и бо- лее Х ≥ ХА, время разбега значительно увеличивается. При Rдв = XА оно увеличивается более чем в 5 раз. Продолжительность процесса пуска АЭП зави- сит от величины и характера статического момента Мс. Кривые на рис. 1 не выявляют оптимального зна- чения критического скольжения Sк, обеспечивающего минимальную длительность переходных процессов пуска АЭП при тиристорном параметрическом управ- лении. Зависимость длительности переходных про- цессов при пуске от SK иллюстрируется зависимостя- ми tn/Ta = f(SK) (рис. 1,в), приведенными для различ- ных типов силовых схем коммутаторов. С увеличени- ем критического скольжения SK, определяемого вели- чиной активных сопротивлений статорной и роторной цепей, время разгона АЭД снижается, достигает ми- нимума при некотором значении SK, зависящим от статического момента Mc, а затем вновь возрастает. Влияние статического момента на величину критиче- ского скольжения незначительно. Время разбега АЭП зависит и от кратности максимального момента KM, определяемого отношением максимального момента Mmax АЭД к его номинальному значению МН. Чем больше кратность максимального момента КМ, тем при равных условиях меньше время пуска. В условиях промышленной эксплуатации АЭП необходимо, что- бы время tn при номинальном и пониженном напря- жениях имело наименьшее значение. Здесь нужно, чтобы при восстановлении напряжения, например, после отключения короткого замыкания в сети, АЭД быстрее восстанавливал номинальную скорость. По- этому КМ должен быть максимальным. Рассмотрим влияние кратности максимального момента КМ на время разбега на примере АЭД нормального исполне- ния 4А, имеющего критическое скольжение SK = 0,15 и приводящего в движение механизм вентиляторного типа. Время разбега tn выразим в долях механической постоянной времени Та. Кривые времени разбега для различных значений кратности максимального КМ момента в зависимости от изменения кратности на- пряжения Кu при пуске двигателя даны на рис. 1,г в виде функций tn/Ta = f(КМ, Кu). Кратность напряжения Кu равна отношению. дей- ствительной величины напряжения Uss на статорных обмотках АЭД к номинальному напряжению сети USH На приведенных графиках (рис. 1,г) кривая I вычислена при КМ = 3, кривая 2 – при КМ= 2,5, кривая 3 – при КМ = 2 и кривая 4 – при КМ = 1,5. Из анализа этих кри- вых следует, что время разбега АЭД при тиристорном параметрическом управлении сильно зависит от крат- ности максимального момента: так, например, при уве- личении кратности максимального момента с 1,5 до 2,5 время разбега уменьшается при номинальном напря- жении в 2 раза, а при напряжении 0,7 номинального – в 2,4 раза. Время разбега АЭП уменьшается не пропор- ционально увеличению кратности КМ. Так, например, при увеличении КМ с 1,5 до 2 время разбега при напря- жении 0,7 номинального уменьшается с 8 до 5,25, т.е. в 1,6 раза, а при изменении кратности максимального момента от 2,5 до 3, время пуска уменьшается с 3,5 до 2,5. За время пуска АЭД потребляет повышенный ток. Зная зависимость тока от времени, нетрудно опреде- лить потери электрической энергии и повышение тем- пературы обмоток двигателя. а в б г Рис. 1. Кривые времени разбега АД в зависимости от суммарной величины эквивалентных сопротивлений РТМ (а) и статического момента (б), критического скольжения tп/Ta=f(Sk) для различных типов силовых схем коммутаторов (в) и кратностей максимального момента и напряжения tп/Ta=f(KM, Ku) (г) При пуске под нагрузкой потери электрической энергии в роторе АЭД всегда больше, чем при пуске вхолостую, и эти потери будут тем больше, чем меньше напряжение на обмотках двигателя. При сни- жении напряжения с помощью угла αs на 25 %, т.е. Кu = 0,75, количество тепла увеличивается в 4,7 раза, вместе с этим длительность разбега возрастает. Если принять длительность разбега при номинальном на- пряжении за 1,0 то при понижении напряжения до Кu = 0,8 длительность разбега увеличивается в 2,25 раза, а при Кu =0,7 – в 4 раза. Поэтому пуск АЭД при номинальном напряжении невыгоден не только с точ- ки зрения потерь электрической энергии в двигателе, но и по длительности протекания переходного про- цесса – значительно увеличивается время разгона электропривода. В результате этого появляется выбор оптимума между потерями электрической энергии в двигателе и длительностью процесса пуска АЭП. Предпочтение отдается тому или иному параметру, исходя из требований, предъявляемых к механизму. В зависимости от закона изменения напряжения на обмотках АЭД по-разному протекает переходной про- цесс при пуске АЭП. Как видно из представленных на рис. 2 кривых разбега (а) и пускового тока (б), в зави- симости от времени при прямом пуске с USH и MC = 0,2 (кривая I), двигатель практически мгновенно выходит на номинальную скорость вращения. Повышение MC = 0,4 (кривая 2), MC = 0,8 (кривая 3) и MC = 1,0 (кри- вая 4) приводит к увеличению времени пуска. Продол- жительность протекания пускового тока через обмотки двигателя при этом увеличивается. Кратность пусково- го тока Іn к пусковому току двигателя при неподвижном роторе I k практически остается максимальной. ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2015. №4 43 Уменьшение напряжения питания двигателя, на- пример, до 0,5USH, приводит к увеличению времени разбега и снижению кратности пускового тока двига- теля. Регулируя напряжение питания на обмотках ста- тора двигателя по закону (2), можно изменять время разбега при поддержании кратности пускового тока в нужных пределах (рис. 2,б) [15]. а б Рис. 2. Кривые разбега и пускового тока АД при параметрическом управлении Здесь необходимо отметить, что при таком спо- собе управления двигателем можно получить запра- вочные или доводочные скорости двигателя, прием- лемые для выполнения кратковременных технологи- ческих операций механизмов, таких как дотяжка, за- правка и другие. Для реализации такого способа пуска АД ис- пользуем специальный задатчик интенсивности, фор- мирующий изменение напряжения на статоре по сле- дующему математическому выражению: . при)1( 0при 21трогmin 1трог 2 12 11                ttteUU tteU U T tt Tt ss (3) Напряжение трогания в (3) определяется как: ПcН MMUU 0 трог  , где Мс 0, МП – соответственно статический момент при неподвижном роторе АД и пусковой момент АД при но- минальном напряжении сети. Минимальное напряжение в выражении (3), при котором ротор АД ещё вращается, зависит от статического момента и определяется как: ss cН MMUU min , где ss c MM , – соответственно статический момент при минимальной частоте вращения ротора и момент двигателя при номинальном напряжении питающей сети и минимальной частоте вращения его ротора. Постоянная времени Т1 для выражения (3) опре- деляется из основного уравнения движения электро- привода и механической характеристики АД и опре- деляется для конкретного электропривода. Значение Т1 не превышает пяти периодов сетевого напряжения. Другая постоянная времени Т2 выбирается в пределах 1-2 значений заданного времени пуска. Выводы. Предложен аналитический метод для определения время разбега АЭП при использовании в статорных и роторных цепях АД управляющих рези- сторно-тиристорных модулей. Установлено, что для обеспечения необходимого диапазона изменения времени пуска малоинерционных электроприводов необходимо регулировать напряжение на обмотках статора АД по сложному закону с двумя постоянными времени: спадающей по экспоненциаль- ному закону и растущей, поэтому же закону. Это необ- ходимо, чтобы переходные электромагнитные моменты АД не превышали допустимые значения. Показано, что суммарный момент инерции и ста- тический момент АЭП не оказывают существенного влияния на максимальное значение электромагнитно- го момента, что позволяет выбирать наиболее про- стые законы управления пуском электропривода и применять в большинстве случаев разомкнутую сис- тему управления. Наибольшее влияние они оказыва- ют на время переходного процесса, частоту колеба- ний электромагнитного момента и скорость вращения АД, что рекомендуется учитывать при проектирова- нии и внедрении в различные технологические меха- низмы и агрегаты указанных электроприводов. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Петрушин В.С., Якимец А.М., Бангула В.Б. Анализ пус- ка асинхронного двигателя с помощью тиристорного пре- образователя напряжения // Електротехніка і електромеха- ніка. – 2012. – №6. – С. 31-33. 2. Петрушин В.С., Якимец А.М., Єрмолаєв В.В. Сравни- тельный анализ различных способов пуска асинхронного короткозамкнутого двигателя // Електромеханічні і енергоз- берігаючі системи. – 2012. – №3. – С. 243-246. 3. Фигаро Б.И., Васильев Д.С. Применение устройств плавного пуска и торможения асинхронных электродвига- телей с короткозамкнутым ротором в электроприводах кра- новых механизмов передвижения // Электротехнические и компьютерные системы. – 2011. – №4. – С. 30-38. 4. Маренич К.М., Руссіян С.А. Патент України на корисну модель №101843. Спосіб управління тиристорним регуля- тором напруги в пристрої уповільнення пуску асинхронного двигуна. UA MПК (2013.01), H02M 7/00 H02M 1/08 (2006.01), H02J 3/18 (2006.01), H02P 7/00, H02P 5/00, H02M 5/00. Публ. 13.05.2013, Бюл. № 9. 5. Красношапка Н.Д. Зменшення похибки розрахунку пус- кових режимів асинхронних електроприводів за статичними характеристиками. // Проблеми інформатизації та управлін- ня. – 2011. – №3(35). – С. 62-67. 6. Васильев Д.С. Исследование электромеханических про- цессов при прямом пуске и торможении асинхронных дви- гателей с учетом переменных параметров и сравнение их с плавным пуском и торможением // Вісник Кременчуцького державного університету імені Михайла Остроградського. – 2010. – №4(63). – Ч.1. – С.43-49. 7. Ковальов В.І. Патент України на корисну модель № 67058. Спосіб формування пускових режимів асинхронного приводу з фазним ротором. UA МПК (2011.01) E21B 4/00, E21B 44/00, Публ. 25.01.2012, Бюл. № 2. 8. Потапенко Є.М., Потапенко Є.Є. Патент України на корисну модель № 53315. Спосіб формування бажаних ста- торних струмів асинхронного трифазного електродвигуна з короткозамкненим ротором. UA МПК (2009) H02P 21/00. Публ. 11.10.2010, Бюл. № 19. 9. Маренич К.М., Руссіян С.А. Обґрунтування принципу удосконалення способу уповільнення пуску асинхронного електропривода гірничої машини // Гірнича електромехані- ка та автоматика. – 2010. – №84. – С. 160-168. 44 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2015. №4 10. Калинов А.П., Юхименко М.Ю., Исаев С.В. Исследова- ние эффективности формирования пусковых режимов асин- хронного двигателя // Електромеханічні і енергозберігаючі системи. – 2007. – №2. – С. 15-21. 11. Черный А.П., Гладырь А.И., Осадчук Ю.Г. Пусковые системы нерегулируемых электроприводов: Монография. – Кременчуг: ЧП Щербатых А.В., 2006. – 280 с. 12. Попович М.Г., Лозинський О.Ю., Клепіков В.Б. // Елек- тромеханічні системи автоматичного керування та електро- приводи: Навч. посібник. – К.: Либідь, 2005. – 680 с. 13. Зюзев А.М., Костылев А.В., Степанюк Д.П. Патент РФ № 2497267.Способ плавного пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. МПК H02P1/26, H02P1/28. Опубл. 27.10.2013, Бюл. № 30. 14. Лобов В.И. Исследование пусковых и тормозных режимов асинхронных электроприводов с тиристорным параметрическим управлением: дис. ... к. техн. наук. – М. ВНИИЭлектропривод, 1983. – 269 с. 15. Бродский Ю.А., Егорова С.А., Лобов В.Й., Швец С.А. А.с. СССР №1108589. Способ пуска малоинерционного асинхронного электродвигателя, МПК Н 02 Р 1/26. Опубл. 15.08.1984. Бюл. № 30. – 4 с. 16. Давиденко А.Г., Лобов В.Й., Паришкура Н.Г., Рухленко С.К., Петров П.Е. А.с. СССР №944034. Электропривод пе- ременного тока. МПК Н 02 Р 3/24, Н 02 Р 5/28. Опубл. 15.07.1982. Бюл. №8. – 4 с. 17. Чиликин М.Г. Сандлер А.С. Общий курс электроприво- да: Учебник для вузов. – М.: Энергоиздат, 2007. – 576 с. REFERENCES 1. Petrushin V.S., Yakimets A.M., Bangula V.B. Analysis of a thyristor voltage converter fed induction motor start. Elektro- tekhnіka і elektromekhanіka – Electrical engineering & elec- tromechanics, 2012, no.6, pp. 31-33. (Rus). 2. Petrushin V.S., Yakimets A.M., Ermolaev V.V. Comparative analysis of the different ways to start an asynchronous motor shorted. Elektromekhanichni i enerhozberihaiuchi systemy – Electromechani- cal and energy saving systems, 2012, no.3, pp. 243-246. (Rus). 3. Figaro B.I., Vasilyev D.S. Аpplication of squirrel-cage induction motor soft starting and braking in the electric drives of crane travel mechanisms. Elektrotekhnichni ta kompiuterni systemy – Electrotechnic and computer systems, 2011, no.4, pp. 30-38. (Rus). 4. Marenich K.M., Russіyan S.A. Sposib upravlinnia tyrystornym rehuliatorom napruhy v prystroi upovilnennia pusku asynkhronnoho dvyhuna [Method the voltage regulator of control device deceleration start induction motor]. Patent UA, no.10184, 2013. (Ukr). 5. Krasnoshapka N.D. Reducing the error calculation starting modes of electric drives for asynchronous static characteristics. Problemy informatyzatsii ta upravlinnia – Problems of informa- tization and management, 2011, no.3(35), pp. 62-67. (Ukr). 6. Vasilyev D.S. Study of electromechanical processes in direct start-up and braking of asynchronous motors with the variables and comparing them with soft start and braking. Visnyk Kremen- chutskoho derzhavnoho universytetu imeni Mykhaila Os- trohradskoho – Transactions of Kremenchuk Mykhaylo Ostro- gradskiy State University, 2010, no.4(63), part 1, pp. 43-49. (Rus). 7. Kovalev V.І. Sposib formuvannia puskovykh rezhymiv asynkhronnoho pryvodu z faznym rotorom [Method of forming starting modes asynchronous drive with slip ring motors]. Patent UA, no.67058, 2012. (Ukr). 8. Potapenko E.M., Potapenko E.E. Sposib formuvannia baz- hanykh statornykh strumiv asynkhronnoho tryfaznoho elektrod- vyhuna z korotkozamknenym rotorom [Method of forming the desired stator currents phase asynchronous motor with squirrel cage]. Patent UA, no. 53315, 2010. (Ukr). 9. Marenich K.M., Russiyan S.A. Justification principle of improving the method of deceleration start asynchronous elec- tric mining machine. Hirnycha elektromekhanika ta avtomatyka – Mining electrical engineering and automation, 2010, vol.84, pp. 160-168. (Ukr). 10. Kalinov A.P., Yukhimenko M.Y., Isaev S.V. Investigation of the efficiency of formation of an induction motor starting modes. Elek- tromekhanichni i enerhozberihaiuchi systemy – Electromechanical and energy saving systems, 2007, no.2, pp. 15-21. (Rus). 11. Chernyi A.P., Gladyr A.I., Osadchuk Y.G. Puskovye sistemy nereguliruemykh elektroprivodov: Monografiia [Starting un- regulated electric system: Monograph]. Kremenchuk: PP Cher- batyh A.V. Publ., 2006. 280 p. (Rus). 12. Popovich M.G., Lozinsky O.Y., Klepіkov V.B. Elektromek- hanichni systemy avtomatychnoho keruvannia ta elektropryvody: Navch. posibnyk [Electromechanical automatic control system and electric drives: Tutorial]. Kyiv, Lybid Publ., 2005. 680 р. (Ukr). 13. Zyuzev A.M., Kostylev A.V., Stepanjuk D.P. Sposob plav- nogo puska asinkhronnogo dvigatelia s korotkozamknutym ro- torom [Method of soft start induction motor with squirrel-cage rotor]. Patent Russian Federation, no.2497267, 2013. (Rus). 14. Lobov V.I. Issledovanie puskovykh i tormoznykh rezhimov asink- hronnykh elektroprivodov s tiristornym parametricheskim upravle- niem. Diss. kand. techn. nauk [Research of starting and braking modes of asynchronous electric drives with thyristor parametric-hydraulic control. Cand. tech. sci. diss.]. Moscow, 1983. 269 р. (Rus). 15. Brodsky Y.A., Egorovа S.A., Lobov V.I., Shvets S.A. Spo- sob puska maloinertsionnogo asinkhronnogo elektrodvigatelia [Method of starting a fast-response induction motor]. USSR Certificate of Authorship, no.1108589, 1984. (Rus). 16. Davidenko A.G., Lobov V.I., Parishkura N.G., Rukhlenko S.K., Petrov P.E. Elektroprivod peremennogo toka [AC drive]. USSR Certificate of Authorship, no. 944034, 1982. (Rus). 17. Chilikin M.G., Sandler A.S. Obshchii kurs elektroprivoda: Uchebnik dlia vuzov [General course of the electric drive: Textbook for high schools]. Moscow, Energoizdat Publ., 2007. 576 р. (Rus). Поступила (received) 20.05.2015 Лобов Вячеслав Иосифович1, к.т.н., Лобова Карина Витальевна1, студентка, 1 Государственное высшее учебное заведение «Криворожский Национальный университет», 50027, Кривой Рог, ул. ХХІІ Партсъезда, 11, тел/phone +38 0564 4090635, e-mail: lobov.vjcheslav@yandex.ru V.I. Lobov1, K.V. Lobova1 SIHE «Kryvyi Rih National University», 11, ХХІІ Partz’izdu Str., Kryvyi Rih, 50027, Ukraine. Method of determining the start time of induction motors in the control of resistor-thyristor modules. Purpose. An electric general-purpose drive with asynchronous motor is proposed. For motor control in stator and rotor, circuits used resistors and thyristors. These elements included together in various ways. This allows to get a variety of power converter circuit with resistor-thyristor modules. Methodology. Taking into account the technical requirements for industrial machinery developed an analytical method for determining the run-up controlled induction motor. Formed starting modes by changing the value of the equiva- lent resistor-thyristor modules. Using logic synthesis and function of thyristors switching to determine the equivalent value of resistor- thyristor modules. Scientific novelty. It lies in the fact that the pro- posed method of calculation to determine the run-up in the limited amount of transient current and torque of the motor. The total mo- ment of inertia and the static moment of the drive do not have a significant impact on the maximum value of the transient electro- magnetic torque. Most of these options affect the transition process, the oscillation frequency of the electromagnetic torque and the mo- tor speed. Practical value. The method used for calculating allows to select the simplest laws of launch control actuator and apply open-loop control system without increasing the cost of the power converter, so it is of practical importance. References 17, figures 2. Key words: induction motor, resistor-thyristor module, start, regulation opening angle of thyristor, moment of inertia, static moment.

Метод определения времени пуска асинхронных электродвигателей при управлении резисторно-тиристорными модулями

Репозитарії

Схожі ресурси