Оптимизации режима работы асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

ЦЕЛЬ. Представленная работа ставит перед собой цель оптимизации режима работы асинхронного двигателя (АД) с короткозамкнутым ротором. Для реализации энергоэффективных режимов работы АД, работающих в системах автоматизированного электропривода, необходимо определить числовые значения параметров схемы замещения АД, токов протекающих по элементам схемы. При этом нет возможности непосредственного определения токов короткозамкнутого ротора, в соответствии с этим возникает необходимость идентификации токов короткозамкнутого ротора, которая должна решаться одновременно определением параметров схемы замещения АД.

МЕТОДЫ. Для анализа работы АД в технической и учебной литературе используют схемы замещения, которые представляют собой цепи с последовательным и параллельным соединением активных и индуктивных сопротивлений. Выполнено преобразование схемы замещения АД состоящей из последовательного и параллельного соединения активных и индуктивных сопротивлений, в схему состоящую из проводимостей. При преобразовании схемы замещения АД не вводились дополнительные зависимости и коэффициенты, и все допущения, которые принимаются для схем замещения АД, относятся к рассматриваемой схеме.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Для исследования режимов работы АД, в работе предложена схем замещения, состоящая из проводимостей, что позволяет непосредственно определять активные и реактивные составляющие тока статора и ротора, соответствующие им мощности. Оценка эффективности работы двигателя, для предложенной схеме замещения, определяется отношением произведения активных проводимостей цепи ротора и суммарной активной проводимости фазы к квадрату полной проводимости фазы АД, что соответствует минимальным активным потерям в обмотках двигателя.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. В результате решения задачи оптимизации потерь в АД, по предложенному отношению проводимостей, получена зависимость частоты питающей сети, на базе двигателя АИР100S4, от скольжения, по условию минимума потерь в обмотках статора и ротора. Исследуемый АД АИР100S4 будет работать с минимальными потерями, если изменять амплитуду питающего напряжения питания так, чтобы скольжение АД было равно расчетному значению s_ξ=0,061 при частоте 50 Гц. Предложенный в работе способ поваляет уменьшить потери активной мощности на 3-5% в обмотках двигателя.

1. Булгаков А. А. Частотное управление асинхронными двигателями. М.: Энергоиздат, 1982. 216 c.

2. Браславский И. Я., Ишматов З. Ш., Поляков В. Н. Энергосберегающий асинхронный электропривод. М.: Академия, 2004. 256 с.

3. Сабинин Ю.А.,Грузов В.Л. Частотно-регулируемые асинхронные электроприводы. Л.: Энергоатомиздат, 1985. 126 с.

4. Сандлер А.С.,Сарбатов Р.С. Автоматическое частотное управление асинхронными двигателями. М.: Энергия, 1974. 328 с.

5. Сандлер А.С. Частотное управление асинхронными двигателями / А. С Сандлер, Р. С. Сарбатов. М.: Энергия, 1966. 144 с.

6. Поляков В.Н., Шрейнер Р.Т. Экстремальное управление электрическими двигателями. Екатеринбург: УГТУ - УПИ, 2006. 420 с.

7. Макаров В. Г. Оптимальное управление токами трехфазного асинхронного двигателя // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. – 2011. – № 3-4. – С. 91-98.

8. Бурков А.Ф., Юрин В.Н., Аветисян В.Р. Исследование возможностей повышения энергоэффективности асинхронных двигателей // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2018. Т. 20. No 9-10. С. 92-100.

9. Kosmodamianskii A. S., Vorobev V. I., Pugachev A. A. Induction motor drives with minimal power losses // Russian Electrical Engineering. – 2012. – Vol. 83. – No 12. – pp. 667-671.

10. Макаров В. Г., Яковлев Ю. А. Оценивание параметров трехфазного асинхронного двигателя // Вестник Казанского технологического университета. 2010. №9. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/otsenivanie-parametrov-trehfaznogo-asinhronnogodvigatelya (дата обращения: 22.06.2022).

11. Афанасьев А.Ю., Макаров В.Г., Яковлев Ю.А., Ханнанова В.Н. Адаптивная система идентификации параметров трехфазного асинхронного двигателя. Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2016;(1-2). С. 90-99.

12. Бойко Е.П., Ковалев Ю.М. и др. Асинхронные двигатели общего назначения / Под ред. В.М. Петрова и А.Э. Кравчика. – М.: Энергия, 1980. – 488 с.

13. Васильев Д.А., Дресвянникова Е.В., Пантелеева Л.А., Носков В.А. Разработка математической модели асинхронной машины по М-образной схеме замещения в пакете Simulink // Вестник НГИЭИ. 2018. № 4 (83). С. 38-54.

14. Vasiliev D. A., Panteleeva L. A., Lekomcev P. L. [et al. ]Improving the efficiency of a variable frequency asynchronous electric drive // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science : The proceedings of the conference AgroCON-2019, Kurgan, 18–19 апреля 2019 года. – Kurgan: IOP Publishing Ltd, 2019. – P. 012120. – DOI 10.1088/1755-1315/341/1/012120.

15. Vasilyev D. A., Gavrilov R. I., Panteleeva L. A. Energy-efficient variable frequency asynchronous electric drive // Journal of Physics: Conference Series : International Conference on Actual Issues of Mechanical Engineering (AIME 2021), Novorossiysk, 15–16 июня 2021 года / IOP Publishing. – Novorossiysk: IOP PUBLISHING LTD, TEMPLE CIRCUS, TEMPLE WAY, BRISTOL, ENGLAND, BS1 6BE, 2021. – P. 012053. – DOI 10.1088/1742-6596/2061/1/012053.

16. Васильев Д.А., Пантелеева Л.А. Энергосберегающий режим работыасинхронного электропривода с частотным управлением // Сельский механизатор. – 2021. – № 7. – С. 19-21.

17. Васильев Д.А., Васильев Л.А., Пантелеева В.А., и др. Исследование частотно-регулируемых асинхронных электроприводов в лабораторных условиях // В сборнике: Научно обоснованные технологии интенсификации сельскохозяйственного производства. Материалы Международной научно-практической конференции в 3-ех томах. Министерство сельского хозяйства Российской Федерации, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ижевская государственная сельскохозяйственная академия". 2017. - С. 235-237.