17009С

Еремочкин К. С. – студент группы С-41, Еремочкин С. Ю. – к.т.н., доцент РФ, Алтайский край, г. Барнаул, ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова»

Одним из основных средств для приведения в движение почти всех электрифицированных машин для производства различной продукции является электродвигатель. Как известно [1], в производстве широкое распространение получили трехфазные и однофазные асинхронные короткозамкнутые электродвигатели, что предопределяется рядом их преимуществ над двигателями постоянного тока: более высокой надежностью и производительностью, простотой в эксплуатации, низкой стоимостью и габаритами. В результате проведенных исследований установлено, что по таким показателям, как стоимость, коэффициент полезного действия и габариты, трехфазные асинхронные короткозамкнутые двигатели имеют преимущества перед однофазными.

Согласно статистическим данным в России более 90% абонентов частного сектора и более 40% абонентов коммерческого сектора в сельской местности не имеют трехфазного источника электрической энергии. Актуальным, в связи с вышесказанным, становится вопрос выбора способа запуска и работы трехфазных асинхронных короткозамкнутых электродвигателей электрифицированных машин для производства различной продукции от однофазной сети [2].

Включение трехфазного асинхронного электродвигателя в однофазную сеть выдвигает ряд особенных требований. На сегодняшний день наибольшее распространение получили три способа питания трехфазного двигателя от однофазной сети:

- метод прямого включения;

-использование емкостных или индуктивно-емкостных фазосдвигающих цепей;

- запуск и работа с помощью частотного преобразователя [3].

Недостатками первых двух способов запуска и работы трехфазного двигателя от однофазной сети являются значительное понижение момента и развиваемой электродвигателем мощности, а также необходимость использования, во втором случае, набора конденсаторов различной емкости при различной величине нагрузки и заметные трудности в организации регулирования скорости двигателя. Применение частотных преобразователей в однофазной сети для питания трехфазных асинхронных электродвигателей небольшой мощности, в ряде случаев не рационально из-за их высокой стоимости [5] [6].

В связи с наличием у рассмотренных способов запуска и работы трехфазных двигателей от однофазной сети ряда существенных недостатков,

для данных условий целесообразно использовать преобразователи векторно-алгоритмического типа, серия которых была разработана на кафедре «Электротехника и автоматизированный электропривод» Алтайского государственного технического университета им. И. И. Ползунова.

Работа одного из преобразователей (рисунок 1) [4] поясняется рисунком 2, где показано пофазное изменение тока в обмотках статора двигателя А, B и С (IA, IB и IC), а также открываемые транзисторы.

Рисунок 1 – Принципиальная электрическая схема преобразователя

Рисунок 2 – Пофазное изменение тока в обмотках статора двигателя, а также открываемые транзисторы

На рисунке 3 представлены зависимости угловой частоты вращения ротора от времени и электромагнитного момента от времени для электродвигателя, запуск и работа которого осуществляется от однофазной сети посредством предлагаемого преобразователя.

Из рисунка 3 (а) видно время разгона электродвигателя с преобразователем составляет 0,25 секунд.

Из рисунка 3 (б) видно, что пульсация момента, развиваемого двигателем, питание которого осуществляется посредством преобразователя, повышается незначительно (не более 5%), что свидетельствует об эффективности разработанного электропривода.

Рисунок 3 – Зависимости угловой скорости (а) и момента (б) от времени

На рисунке 4 представлены результаты моделирования рабочих характеристик трехфазного электродвигателя с разработанным преобразователем.

Рисунок 4 – Рабочие характеристики двигателя с преобразователем

Таким образом, в результате проведенного анализа можно сделать вывод о том, что предлагаемый преобразователь векторно-алгоритмического типа может быть с успехом использован в электроприводе различных электрифицированных машин при однофазной системе электроснабжения.

Список использованных источников:

1. Будзко, И. А. Электроснабжение сельского хозяйства / И. А. Будзко, Т. Б. Лещинская, В. И. Сукманов. – М.: Колос, 2000. – 536 с.

2. Еремочкин С. Ю. Энергоэффективное устройство бесконденсаторного запуска трехфазных электродвигателей от однофазной сети // 11-ая Всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь – 2014» [Электронный ресурс] - Барнаул : АлтГТУ им. И. И. Ползунова, 2014. – Режим доступа: http://edu.secna.ru/media/f/electrotex_tez_2014.pdf

3. Еремочкин С. Ю., Пивкина Т. Н., Квитко А. Г. Полупроводниковое устройство для бесконденсаторного запуска трехфазных двигателей сельскохозяйственных машин от однофазной сети // Ползуновский вестник. 2014. №4. С. 147-150.

4. Стальная М. И., Еремочкин С. Ю. Широкополосный трехфазный преобразователь частоты с явно выраженным звеном постоянного тока для питания трехфазного асинхронного электродвигателя: пат. 2482593 Рос. Федерация. № 2011152933/07; заявл. 23.12.2011; опубл. 20.07.2012.

5. Еремочкин С. Ю. Энергоэффективное устройство бесконденсаторного запуска трехфазных электродвигателей от однофазной сети // 11-ая Всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь – 2014» [Электронный ресурс] - Барнаул : АлтГТУ им. И.И. Ползунова, 2014. - Режим доступа: http://edu.secna.ru/media/f/electrotex_tez _2014.pdf

6. Еремочкин, С. Ю. Повышение эффективности мобильных машин в АПК на основе векторно-алгоритмического управления электродвигателем [Текст]: диссертация канд. техн. наук: 05.20.02 / С. Ю. Еремочкин. – Барнаул, 2014. – 151 с.