Энергетика. Инновационные направления в энергетике. CALS-технологии в э

Заключение

В работе показано, что при использовании ФКУ система ТПН–АД демонстрирует лучшие энергетические показатели, а именно снижение коэффициентов гармонических искажений сетевого напряжения и повышение коэффициента мощности. Кроме того, получена модель для теплового анализа двигателя, которая может быть использована в дальнейших исследованиях.

Список литературы

1.Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты. – Екатеринбург: Изд-во УРО РАН, 2000. – 654 с.

2.Фильтрокомпенсирующие цепи статических компенсаторов / М.В. Ольшванг, Е.В. Рычков, К.Е. Ананиашвили, В.С. Чуприков // Электричество. – 1990. – № 1. – С. 23–29.

3.Метельков В.П., Зюзев А.М. Термодинамическая модель асинхронного двигателя для продолжительного режима работы: св-во о гос. регистр. программы для ЭВМ № 2015614646 от

22.04.2015 г.

Сведения об авторах

Зюзев Анатолий Михайлович – доктор технических наук,

профессор кафедры электропривода и автоматизации промышленных установок Энергетического института Уральского федерального университета им. первого Президента России Б.Н. Ель-

цина (г. Екатеринбург), e-mail: a.m.zyuzev@urfu.ru.

Метельков Владимир Павлович – кандидат технических наук, доцент кафедры электропривода и автоматизации промышленных установок Энергетического института Уральского феде-

152

рального университета им. первого Президента России Б.Н. Ель-

цина (г. Екатеринбург), e-mail: v.p.metelkov@urfu.ru.

Степанюк Дмитрий Павлович – старший преподаватель кафедры электропривода и автоматизации промышленных установок Энергетического института Уральского федерального университета им. первого Президента России Б.Н. Ельцина (г. Екате-

ринбург), e-mail: d.p.stepanyuk@urfu.ru

Бубнов Матвей Владимирович – студент Энергетического института Уральского федерального университета им. первого Президента России Б.Н. Ельцина (г. Екатеринбург), e-mail: bubnovmv@bk.ru.

153

С.Ю. Еремочкин, Д.А. Королёв, А.А. Титова

Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, г. Барнаул

РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО КОРОТКОЗАМКНУТОГО ДВИГАТЕЛЯ ВЕКТОРНО-АЛГОРИТМИЧЕСКИМ СПОСОБОМ

Рассматривается новый способ запуска и регулировки скорости трехфазного асинхронного короткозамкнутого двигателя от однофазной сети. Произведено сравнение с известными устройствами запуска данного типа, выявлена необходимость создания более надежного и экономически выгодного регулятора. В статье изложены полное описание принципа работы предлагаемого устройства и его принципиальная схема.

Ключевые слова: регулятор скорости трехфазного асинхронного двигателя; однофазная сеть; преобразователь частоты; векторно-алгоритмическая коммутация.

S.Yu. Eremochkin, D.A. Korolev, А.А. Titova

Polzunov Altai State Technical University, Barnaul

REGULATION OF FREQUENCY OF ROTATION

OF THE THREE-PHASE ASYNCHRONOUS SHORT-CIRCUITED

ENGINE VEKTOR – THE ALGORITHMIC WAY

In this article the new way of start and adjustment of speed of the three-phase asynchronous short-circuited engine from a single-phase network is considered. Comparison with known devices of start of this type is made, need of creation of more reliable and economic regulator is revealed. In article the complete description of the principle of operation of the offered device and its schematic diagram is stated.

Keywords: regulator of speed of the three-phase asynchronous engine; singlephase network; frequency converter; vektor – algorithmic switching.

На данном этапе развития сельского хозяйства существует большая потребность в трехфазных асинхронных короткозамкнутых двигателях. Данные двигатели обладают значительными преимуществами по сравнению с однофазными двигателями

154

переменного тока в силу своей надежности, более низкой стоимости, простой конструкции и малых затрат в обслуживании [1]. Однако в отдаленных районах распространена однофазная сеть переменного тока, а при включении трехфазного двигателя в данную сеть возникает ряд проблем [2].

Часто для запуска и регулировки скорости трехфазного асинхронного двигателя используется частотный преобразователь, работающий от трехфазной сети. При включении данного преобразователя в однофазную сеть появляется нестабильность в его работе. Возникает проблема поиска энергетически эффективного и недорогого способа запуска и работы трехфазных асинхронных двигателей от однофазной сети с возможностью регулирования скорости электродвигателя.

Для решения этой задачи на кафедре «Электротехника и автоматизированный электропривод» АлтГТУ разработан однофазный регулятор скорости для трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором [3]. В работе устройства используется свойство биполярных транзисторов пропускать ток в прямом и обратном направлениях вследствие симметричной структуры (p-n-p или n-p-n). Принципиальная электрическая схема однофазного регулятора скорости для трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором показана на рис. 1.

Рис. 1. Принципиальная схема однофазного регулятора скорости

155

При векторно-алгоритмической коммутации транзисторов можно получить вращающееся магнитное поле статора. На рис. 2 представлена векторная диаграмма вращения магнитного поля статора.

Рис. 2. Векторнаядиаграммавращения магнитного поля статора

Пофазное изменение магнитного потока в обмотках статора, осциллограммы напряжений статорных обмоток, а также открываемые транзисторы в соответствии с векторной диаграммой для получения расчетной частоты 100 Гц изображены на рис. 3.

Рис. 3. Пофазное изменение магнитного потока в обмотках статора

156

При прохождении положительной полуволны питающего напряжения в начальный момент времени t0 открываются транзисторы VT2 и VT5, ток пойдет по трем обмоткам С, А, B электродвигателя. Напряжение на обмотке С равно фазному Uсети, на обмотках A и B напряжение равно Uсети/2 соответственно. Образуется первое положение вектора магнитного поля статора. В момент времени t1 закрывается транзистор VT2, открывается транзистор VT4, остается открытым транзистор VT5 и ток пойдет по трем обмоткам В, С, А электродвигателя. Образуется второе положение вектора магнитного поля статора. В момент времени t2 закрывается транзистор VT5, открывается транзистор VT1, остается открытым транзистор VT4, ток пойдет по трем обмоткам А, С, В электродвигателя. Образуется третье положение вектора магнитного поля статора. В момент времени t3 закрывается транзистор VT4, открывается транзистор VT6, остается открытым транзисторVT1 и ток пойдет по трем обмоткам С, А, В электродвигателя. Образуется четвертое положение вектора магнитного поля статора. В момент времени t4 транзистор VT1 закрывается и открывается транзистор VT3, остается открытым транзистор VT6 и ток пойдет по трем обмоткам В, А, С электродвигателя. Образуется пятое положение вектора магнитного поля статора. В момент времени t5 закрывается транзистор VT6, открывается транзистор VT2, остается открытым транзистор VT3 и ток пойдет по трем обмоткам А, В, С электродвигателя. Образуется шестое положение вектора магнитного поля статора. Поле статора получается круговым, изменяющимся во времени. При прохождении отрицательной полуволны необходимо подобным образом получить вращающееся магнитное поля статора. Порядок открываемых транзисторов изображен на рис. 3. Регулировка частоты осуществляется путем включения силовых транзисторов в различной последовательности.

При включении силовых транзисторов в правильном порядке образуется вращающееся магнитное поле статора, необходи-

157

мое для запуска и работы трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что предлагаемое устройство обеспечивает запуск, работу и дискретную регулировку скорости электродвигателя при использовании простой силовой полупроводниковой схемы непосредственно от однофазной сети переменного тока.

Список литературы

1.Халина Т.М., Стальная М.И., Еремочкин С.Ю. Рациональный выбор типа электропривода для фермерских хозяйств с однофазной линией электропередачи [Электронный ресурс] // Энергосберегающие технологии: матер. междунар.

молодёж. конф. – 2011. – URL: http: //conferences.tpu.ru/as- sets/files/energy-saving_technologies/32ratsionalniy_vibor_tipa_ elektroprivoda_dlya_fermer.pdf.

2.Халина Т.М., Стальная М.И., Еремочкин С.Ю. Устройство питания трехфазных асинхронных короткозамкнутых электродвигателей сельскохозяйственных электрифицированных машин от однофазной сети // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве: тр. 8-й Междунар. науч.-техн. конф.; г. Москва, 16–17 мая 2012. – М.: Изд-во Россельхозака-

демии, 2012. – Ч. 3. – С. 330–334.

3.Однофазный частотный регулятор скорости, ведомый сетью, для трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя: пат. 2461118 Рос. Федерация / М.И. Стальная, С.Ю. Ере-

мочкин, В.С. Солопов. № 2011113032/07; заявл. 05.04.2011; опубл. 10.09.2012, Бюл. №30. – 2 с.

Сведения об авторах

Еремочкин Сергей Юрьевич – кандидат технических на-

ук, старший преподаватель Алтайского государственного тех-

158

нического университета им. И.И. Ползунова кафедры электротехники и автоматизированного электропривода (г. Барнаул), e-mail: Vens-1@yandex.ru.

Королёв Дмитрий Анатольевич – студент Алтайского го-

сударственного технического университета им. И.И. Ползунова, энергетического факультета (г. Барнаул), e-mail: 22korolev22@ mail.ru.

Титова Анастасия Андреевна – студентка Алтайского го-

сударственного технического университета им. И.И. Ползунова, энергетического факультета (г. Барнаул), e-mail: titova_agtu@ mail.ru.

159

СЕКЦИЯ 4

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И АППАРАТНО-ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ.

СИСТЕМЫ ОПЕРАТИВНОГО И ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ. ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Д.А. Даденков

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

К ВОПРОСУ О КЛАССИФИКАЦИИ И ПРИНЦИПАХ ПОСТРОЕНИЯ СЛЕДЯЩИХ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Рассматриваются вопросы классификации и анализа принципов построения следящих электромеханических систем управления. Представлены общая классификация следящих систем электропривода по наиболее значимым признакам, а также классификация по принципу управления. Приведен обзор структурных схем и основных подходов при построении следящих систем электропривода. По результатам анализа сделан вывод о том, что вопросы разработки следящих электромеханических систем предельного быстродействия в условиях заранее неизвестных внешних задающих воздействий и ограничениях фазовых переменных решены не в полной мере и требуют дальнейшей проработки.

Ключевые слова: следящая электромеханическая система, система электропривода, классификация, принципы построения, структурные схемы, предельное быстродействие, релейноеуправление.

D.A. Dadenkov

Perm National Research Polytechnic University

TO A QUESTION OF CLASSIFICATION AND THE PRINCIPLES

OF CREATION OF ELECTROMECHANICAL SERVO CONTROL SYSTEMS

Questions of classification and the analysis of the principles of electromechanical servo control systems are considered. Presents a general classification of the most

160