РЕГУЛИРОВАНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ АСИНХРОННОГО ТИРИСТОРНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Abstract

Рассмотрены способы повышения экономичности асинхронных электроприводов путем изменения напряжения на статоре асинхронного двигателя. В качестве основного принят алгоритм стабилизации эквивалентного фазового угла нагрузки на уровне, равном номинальному значению для данного двигателя и характеризующего соотношение активных и индуктивных параметров его схемы замещения. Представлен алгоритм вычисления этого угла по значению угла запаздывания тока и угла управления тиристорами. Рассмотрена микропроцессорная система управления, которая осуществляет расчет и стабилизацию на заданном уровне эквивалентного фазового угла нагрузки. Приведены результаты экспериментальных исследований.

It is known that when an asynchronous motor operates with a constant frequency of the supply voltage, the losses in it in the steady state are a function of the moment of loading and the magnetizing current. Since the dependence of the losses due to the magnetizing current on the load torque is extreme, for each value of the load moment the engine losses can be minimized by changing the magnetizing current, for example, using thyristor voltage converters included in the stator circuit of the induction motor. Solving the task of optimization as multi-criteria, it is necessary to focus on control algorithms providing the value of the power factor of an induction motor close to the nominal one, or the minimum stator current. In this case, the efficiency of the engine also assumes values close to the nominal. The purpose of the work is the development of a system for stabilizing the power factor of an induction motor, realized on the basis of a thyristor voltage converter. The above results allow us to draw the following conclusions. It is true that in an asynchronous electric drive the equivalent phase angle of the load is adequate to the power factor. If the equivalent phase load angle is stabilized at a level equal to the nominal value, a practically constant and load-independent power factor is provided for the given motor with a change in the load moment in the range 0.1-0.8. It should be noted that the shape of the stator current, different from the sinusoidal, arising when voltage is regulated by a thyristor voltage converter, leads to additional losses in the asynchronous motor from the higher harmonics. This phenomenon does not allow to obtain a power factor equal to the nominal value without decreasing the efficiency in solving the optimization problem. One of the ways to stabilize the power factor of an asynchronous electric motor working with a variable load is considered. The voltage at the motor terminals is regulated as an equivalent phase load angle characterizing the ratio of the active and inductive parameters of its replacement circuit. An algorithm for calculating this angle from the value of the current lag angle and the thyristor control angle is presented. The microprocessor control system of an asynchronous motor is considered, realizing the calculation and stabilization at a given level of the equivalent phase angle of the engine load when the load on its shaft changes. The results of experimental studies are presented.

Відомо, що при роботі асинхронного двигуна з постійною частотою живлячої напруги втрати в ньому в сталому режимі є функцією моменту навантаження і струму намагнічування. Оскільки залежність втрат, зумовлених струмом намагнічування, від моменту навантаження має екстремальний характер, то для кожного значення моменту навантаження втрати в двигуні можна звести до мінімуму шляхом зміни струму намагнічування, наприклад, за допомогою тиристорних перетворювачів напруги, що включаються в статорних ланцюг асинхронного двигуна. Вирішуючи поставлене завдання оптимізації як багатокритеріальну, слід орієнтуватися на алгоритми управління, що забезпечують значення коефіцієнта потужності асинхронного двигуна, близьке до номінального, або мінімальний струм статора. В цьому випадку і ККД двигуна також приймає значення, близькі до номінального. Мета роботи – розробка системи стабілізації коефіцієнта потужності асинхронного двигуна, реалізованої на базі тиристорного перетворювача напруги. Наведені результати дозволяють зробити наступні висновки. Справедливо твердження, що в асинхронному електроприводі еквівалентний фазовий кут навантаження адекватний показником коефіцієнта потужності. При стабілізації еквівалентного фазового кута навантаження на рівні, рівному номінальному значенню для даного двигуна забезпечується практично постійний і незалежний від навантаження коефіцієнт потужності при зміні моменту навантаження в діапазоні 0,1 – 0,8. Слід зазначити, що форма струму статора, відмінна від синусоїдальної, що виникає при регулюванні напруги за допомогою тиристорного перетворювача напруги, призводить до додаткових втрат в асинхронному двигуні від вищих гармонік. Це явище не дозволяє при вирішенні задачі оптимізації отримати без зниження ККД коефіцієнт потужності, рівний номінальному. Розглянуто один із способів стабілізації коефіцієнта потужності асинхронного електродвигуна, що працює зі змінною навантаженням. Напруга на затискачах двигуна регулюється в функції еквівалентного фазового кута навантаження, що характеризує співвідношення активних і індуктивних параметрів його схеми заміщення. Представлений алгоритм обчислення цього кута за значенням кута запізнювання струму і кута управління тиристорами. Розглянуто мікропроцесорна система управління асинхронним двигуном, що реалізує обчислення і стабілізацію на заданому рівні еквівалентного фазового кута навантаження двигуна при зміні навантаження на його валу. Наведено результати експериментальних досліджень.