387

ЛАН» с циркуляционным насосом, имитирующего оборудование теплопоставщика. На стенде применяются датчики температуры прямой и обратной воды КТПТР–01 100П, преобразователь расхода вихревой электромагнитный ВПС, запорно-регулирующий клапан Clorius Controls A/S (ЗКР), расширительный бак и радиатор. Параметры теплоно-

сителя: Т = 60–55°С.

Панель стенда представляет собой узел учета тепловой энергии, на котором расположена мнемосхема стенда с выводами для подключения контроллеров и адаптеров, расположенных на стенде. Регулирование температуры воды в системе отопления производится в зависимости от температуры наружного воздуха и температуры горячей воды. Производится контроль следующих параметров: расход теплоносителя из внешней сети, температура воды в системе отопления, температура воды из системы отопления, потребление тепла из внешней сети и температура наружного воздуха.

К лабораторному стенду предусмотрена возможность подключения следующих модулей: тепловычислители СПТ 961М фирмы «Логика» и ИМ2300 фирмы ОКБ «Маяк» для осуществления учета потребляемой тепловой энергии, а также микропроцессорный контроллер ТРМ 32 фирмы «Овен», предназначенный для контроля и регулирования температуры на действующем стенде. Принципиальная схема показана на рис. 4.

В состав тепловычислителя СПТ 961М входит адаптер АДР 89, предназначенный для управления исполнительным механизмом (ЗКР) в системе регулирования теплоснабжения. Конфигурирование прибора производится с клавиатуры, расположенной на панели прибора, а также с помощью программы Database, предназначенной для настройки прибора на конкретные условия применения путем записи определенных значений настроечных параметров.

Прибор поддерживает обмен данными с локальным компьютером или принтером при его подключении по стандарту RS232C на скорости до 9600 бит/с. В состав прибора входит адаптер АПС-79, позволяющий осуществлять передачу данных по интерфейсу RS485 и производить опрос тепловычислителя СПТ 961М на расстоянии до 1,2 км.

Обмен данными с удаленным компьютером по коммутируемым и некоммутируемым линиям связи, а также по радиоканалу осуществляется с помощью программы «Пролог» (ООО «Логика», г. С-Петербург).

121

Рис. 4. Принципиальная схема подключения стенда: 1 – электрический водонагреватель; 2 – сетевой насос; 3 – регулирующий клапан с электроприводом Clorius VB; 4 – расширительный бак: 5 – датчик расхода воды ВПС ЧИ2-25;

6 – датчик температуры теплоносителя КТПТР-06; 7 – обратный клапан: 8 – тепловая нагрузка (радиатор)

Для сравнения принципов работы тепловычислителей на стенде был дополнительно установлен многофункциональный вторичный прибор ИМ2300, предназначенный для вычисления и регистрации параметров теплоэнергетических величин, имеющий возможность регулирования расхода теплоносителя с помощью теплоэнергорегулятора ИМ2300 ТЭР. Опрос, программирование и техническое обслуживание тепловычислителя производится с помощью пакета программ IM2300Win и программы циклического опроса прибора IMCYCLE. В состав пакета IM2300Win входят программы ImProgramm, предназначенной для технического обслуживания, эксплуатации, программирования, тестирования и поверки приборов ИМ2300, ImReport для составления и печати отчетов по архивным данным и WGraph для просмотра архивных данных в виде графиков. Связь компьютера с прибором осуществляется с помощью последовательного порта и интерфейсов RS232 или RS485, адаптера модема или

122

GSM–модема. Связь прибора с регулятором ИМ 2300 ТЭР осуществляетсяпоинтерфейсуRS485, чтопозволяетиспользоватьеготекущиеданные.

Изучение работы стенда позволяет понять основные принципы работы тепловычислителя, настройки локального регулятора для работы в соответствии с требуемым отопительным графиком и внедрить подобные системы на типовом объекте ГВС и теплоснабжения. Внедрение лабораторного практикума и демонстрационного оборудования стимулирует общественное сознание и создает предпосылки для более широкого распространения энергосберегающих технологий студентами, прошедшими ознакомление с технологиями сбережения тепловой энергии.

Библиографический список

1.Энергоэффективность. Опыт. Проблемы. Решения // Научнотехнический журнал. Вып. 3. 2004.

2.Методика проведения энергетических обследований (энергоаудита) бюджетных учреждений / Авт.-разработ. Г.Я. Вагин [и др.] / под ред. С. К. Сергеева; НГТУ, НИЦЭ. – Н. Новгород. 2003. – 296 с.

3.Соколов Е. Я. Теплофикация и тепловые сети / Е. Я. Соколов. – М.: Энергоиздат, 1982.

Получено 29.01.2007

123

УДК 62-52:621.3

В.П. Казанцев, А.М. Костыгов, М.И. Кузнецов, А.Ю. Москоков

Пермский государственный технический университет

ЕМКОСТНОЙ СПОСОБ РЕВЕРСИРОВАНИЯ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ПРИ СОЕДИНЕНИИ ОБМОТОК СТАТОРА В ТРЕУГОЛЬНИК

Рассмотрены режимы работы асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, позволяющим менять направление его вращения включением емкости в линейную цепь питания обмоток статора, соединенных в треугольник. Приведены векторные диаграммы и расчетные соотношения для напряжений и токов двигателяпритрехпусковыхрежимахработы.

Реверсирование асинхронных электродвигателей традиционно осуществляют путем изменения чередования фаз с использованием магнитных пускателей, контакторов или симисторов. Это приводит к изменению направления вращения магнитного поля статора и, соответственно, направления вращения ротора. Ранее в ряде электроприводов для реверсирования асинхронных двигателей использовались схемы, в статорную цепь которых включались дроссели насыщения и фазовращающие трансформаторы [1, 2]. Известен также способ реверсирования асинхронного двигателя включением емкости в одну из обмоток статора, соединенных в звезду [3].

В настоящей работе анализируется возможность реверсирования асинхронного двигателя, статорные обмотки которого соединены в треугольник, за счет включения емкости в линейную цепь питания или одну из обмоток статора. При этом рассматриваются три режима работы электродвигателя:

−пуск двигателя при симметричном режиме питания;

−пуск двигателя при включении емкости в какую-либо линейную цепь питания обмоток статора, соединенных в треугольник;

−пуск двигателя при включении емкости последовательно с однойиз обмоток статора, соединенных втреугольник.

124

Результаты исследований базируются на экспериментальных данных измерения фазных и линейных мощностей, напряжений и токов электродвигателя АИР56В4У3 мощностью 180 Вт. На рис. 1 приведена принципиальная электрическая схема экспериментальной установки (включение измерительных приборов не показано).

Рассмотрим симметричный режим работы асинхронного двигателя (ключи S1 и S2 на схеме замкнуты). Экспериментальные данные этого режима работы электродвигателя сведены в табл. 1. На рис. 2 приведена векторная диаграмма напряжений и токов электродвигателя в осях α – β, построенная по данным табл. 1.

125

UBC =UBCα =UBC , UBCβ = 0 ,

U AB = −U AB cos ϕB +U AB sin ϕB = −U ABα +U ABβ ,

UCA = −UCA cos ϕC −UCA sin ϕC = −UCAα −UCAβ .

Рис. 2. Векторная диаграмма напряжений и токов для симметричного режима работы

Углы сдвига фаз между линейными напряжениями и линейными и фазными токами определяются в виде

126

φA1

φC

A C1

UCA

α

Рис. 3. Векторная диаграмма напряжений и токов при включении емкости в линейную цепь питания статора

Векторы линейных напряжений треугольника напряжений

A1-C1-B1 в осях α – β

UC1B1 = −UC1B1α = −UBC1B1, UC1B1β = 0 ,

UB1A1 =UB1A1 cos ϕB1 +UB1A1 sin ϕB1 =UB1A1α +UB1A1β ,

U A1C1 =U A1C1 cos ϕC1 −U A1C1 sin ϕC1 =U A1C1α −U A1C1β .

Углы сдвига фаз между линейными напряжениями и линейными и фазными токами определяются в виде

128

I AЛ = I AЛ cos (ϕAЛ −ϕB1 ) − IAЛ sin (ϕAЛ −ϕB1 ) = I AЛα − I AЛβ , IBФ = −IBФ cos ϕBФ + IBФ sin ϕBФ ) = −IBФα + IBФβ ,

IBЛ = −IBЛ cos ϕBЛ + IBЛ sin ϕBЛ = −IBЛα + IBЛβ ,

ICФ =−ICФ cos(ϕA1 +ϕB1 −ϕCФ) −ICФ sin (ϕA1 +ϕB1 −ϕCФ) =−ICФα +ICФβ, ICЛ = −ICЛ cos (ϕCЛ − ϕC1) + ICЛ sin (ϕCЛ − ϕC1) = −ICЛα + ICЛβ .

Напряжение на емкости C1

UC1 = U AB2 +UB21C1 −2U ABUB1C1 cos(ϕB +ϕB1 ) .

Рассмотрим третий режим работы, т.е. пуск двигателя при включении емкости C2 в одну из фаз статора (ключ S1 замкнут, ключ S2 разомкнут). Экспериментальные данные такого несимметричного режима пуска при емкости C2 = 8 мкФ приведены в табл. 3.

Таблица 3

На рис. 4 приведена векторная диаграмма, построенная по данным табл. 3. Из диаграммы видно, что при включении емкости С2

129

чередование фазных напряжений A-B-C и токов IAФ - ICФ -IBФ не меняется, меняется только сдвиг фазы напряжения на обмотке A1X1 на угол α.

Основные соотношения напряжений и токов представлены ниже.

IAЛ -ICФ

α

Рис. 4. Векторная диаграмма напряжений и токов при включении емкости C2 в фазу статора

Углы сдвига фаз напряжений ϕA , ϕB , ϕC , линейные напряже-

ния, углы сдвига фаз между напряжениями и токами определяются по выражениям, аналогичным симметричному режиму холостого хода.

Линейные и фазные токи в осях α – β

IBФ = IBФ cos ϕBФ − IBФ sin ϕBФ = IBФα − IBФβ , IBЛ = IBЛ cos ϕBЛ − IBЛ sin ϕBЛ = IBЛα − IBЛβ ,

ICФ = −ICФ cos (ϕCФ − ϕC ) + ICФ sin (ϕCФ − ϕC ) = −ICФα + ICФβ , ICЛ = −ICЛ cos (ϕCЛ − ϕC ) + ICЛ sin (ϕCЛ − ϕC ) = −ICЛα + ICЛβ , I AФ = −I AФ cos (ϕB − ϕAФ ) + I AФ sin (ϕB − ϕAФ ) = −I AФα + I AФβ ,

IAЛ = IAЛ cos (ϕC + ϕA − ϕAЛ) + IAЛ sin (ϕC + ϕA − ϕAЛ) = IAЛα + IAЛβ.

130