К выбору способа управления пуском асинхронного электродвигателя

К выбору способа управления пуском асинхронного электродвигателя

Основным недостатком пуска нерегулируемых электроприводов на основе асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором (АД) прямым подключением к сети является возникновение знакопеременных переходных электромагнитных моментов, амплитуда которых значительно превышает момент при коротком замыкании. При этом переходный процесс сопровождается бросками пускового тока, ударное значение которого может достигать величины, более чем в десять раз превышающей величину номинального тока АД.

В промышленных установках, режимы работы электропривода которых сопровождаются частыми пусками, развиваемые при этом знакопеременные электромагнитные моменты вызывают высокий уровень динамической нагруженности активных элементов с их интенсивным износом и поломками и это является одной из основных причин, снижающих их надежность и ресурс.

Кроме того, значительные электродинамические и электромеханические усилия, возникающие при неуправляемом пуске, а также вредное воздействие окружающей среды, например в подземных условиях угольных шахт, приводят к ускоренному износу и повреждению изоляции статорной обмотки электродвигателя.

Таким образом, частые неуправляемые пуски являются одной из основных причин сокращения срока службы и преждевременного выхода из строя электроприводов промышленных установок, что приводит к их вынужденному простою со значительным экономическим ущербом.

Рассмотрим эффективность различных способов управления пуском АД с позиции ограничения пускового тока и динамической составляющей пускового момента. На рис. 1 представлены результаты компьютерного моделирования способов управления пуском электродвигателя ДКВ45.

К выбору способа управления пуском асинхронного электродвигателя 1
Рис. 1 – Пусковые характеристики асинхронного электродвигателя

где

  • а — неуправляемый пуск
  • б — пуск с ограничением нарастания приложенного напряжения
  • в — квазиоптималъный способ пуска
  • г — пофазный пуск
  • д — пуск с токоограничением (управление с обратной связью по току)
  • е — квазичастотный способ пуска

Одним из наиболее распространенных способов управления пуском является пуск с ограничением нарастания приложенного напряжения. Как видно из результатов компьютерного моделирования, данный способ позволяет ограничить как знакопеременную составляющую электромагнитного момента, так и величину пускового тока. Увеличение длительности нарастания напряжения приводит к уменьшению ударных значений пускового тока и переходного электромагнитного момента, однако, при этом увеличивается продолжительность пуска, а, следовательно, и электрические потери в электродвигателе, которые могут превысить величину потерь при прямом пуске.

С позиции плавного выбора зазоров в трансмиссии, за счет постепенного увеличения крутящего момента, применение данного способа управления пуском является наиболее целесообразным.

Наилучшими из рассмотренных способов управления пуском АД, направленных на ограничение знакопеременной составляющей электромагнитного момента без снижения быстродействия привода, являются квазиоптимальный [1] и пофазный [2] способы пуска.

Применение управляемого пуска с токоограничением позволяет ограничить пусковой ток на заданном уровне (уставка токоограничения), однако при этом снижается развиваемый электродвигателем момент. Увеличение пускового момента возможно только за счет увеличения уставки токоограничения, что приводит, однако, к снижению эффекта от токоограничения, поэтому область наиболее эффективного применения данного способа ограничивается малонагруженными электроприводами.

Квазичастотное управление пуском АД приводит к увеличению развиваемого электродвигателем электромагнитного момента по сравнению с другими способами управляемого пуска, поэтому данный способ может быть использован для случая, когда момент сил сопротивления значительно превышает момент, соответствующий току короткого замыкании АД.

Однако, как видно из рис. 1е, при этом процесс пуска АД сопровождается значительными по величине колебаниями электромагнитного момента и пускового тока, что негативным образом сказывается как на состоянии механических узлов машин, так и на состоянии запускаемого электродвигателя, сокращая их эксплуатационный ресурс. Поэтому данный вид управляемого пуска необходимо применять лишь в случаях, когда требуется повышенный пусковой момент и другие способы не могут обеспечить пуск тяжелонагруженного асинхронного электропривода (рис. 2).

К выбору способа управления пуском асинхронного электродвигателя 2
Рис. 2 – Пуск АД со значительным моментом сопротивления на валу

где

  • а — несостоявшийся пуск (1 — прямой пуск, 2 — пофазный пуск)
  • б — квазичастотное управление пуском

Таким образом, результаты компьютерного моделирования показывают, что управляемый пуск позволяет значительно ограничить пусковой ток АД и колебания электромагнитного момента, а выбор способа его реализации определяется конкретными условиями эксплуатации.

Для проверки эффективности рассмотренных способов управляемого пуска на кафедре электропривода и автоматизации КузГТУ было разработано и изготовлено универсальное полупроводниковое пусковое устройство, с помощью которого были проведены экспериментальные исследования, подтвердившие результаты компьютерного моделирования.

Список литературы

  1. Способ пуска асинхронного электродвигателя / Е.К. Ещин, В.Г. Каширских, И.А. Соколов, С.С. Переверзев // Математические методы в технике и технологиях — ММТТ-18: Сб. трудов 18-й Международ. науч. конф.: в 10 т. Т.5. Секция 5 / Под общ. ред. В.С. Балакирева. — Казань: изд-во Казанского гос. технол. ун-та, 2005. — С. 200-204
  2. Петров Л.П. Управление пуском и торможением асинхронного двигателя. — М.: Энергоиздат, 1981.- 184 с

Источник: К выбору способа управления пуском асинхронного электродвигателя / С.С. Переверзев, В.Г. Каширских // Вестник КузГТУ. — 2006. — №5. — C. 81-83

Добавить комментарий

Gekoms LLC

Коллектив экспертов большая часть опыта и знаний которых востребованы в области промышленной автоматизации, разработке технически сложного оборудования, программировании АСУТП, управлении электроприводом. Телефон: +7(812) 317-00-87 Email: info@gekoms.com Сайт: https://gekoms.org