Investigation of the Operating Modes of Electric Drives with an Induction Motor with Two Stator Windings

Abstract

Косматов В.И., Сарваров А.С., Данилов Е.И.Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова ИССЛЕДОВАНИЕ НАГРУЗОЧНЫХ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ С АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ С ДВУМЯ ОБМОТКАМИ НА СТАТОРЕОбоснована актуальность проблемы повышения энергетических показателей нерегулируемого асинхронного электропри-вода при работе в режимах систематической недогрузки. Проанализированы основные пути решения проблемы, и в частности, акцентируется внимание на переход к статорным обмоткам новой конструкции в результате проведения ремонтных меропия-тий. В этой связи отмечается интерес к реализации концепции энергосбережения в асинхронных электроприводах за счет при-менения индивидуальной компенсации при закладке в пазы ротора обмоток новой конструкции. Разработано математическое описание нагрузочных режимов асинхронных электроприводов с энергосберегающим двигателем с двумя обмотками на стато-ре. Рассматриваются два варианта: первый -между обмотками статора существует только электромагнитная связь; второй -между обмотками есть электромагнитная связь и электрическая через источники питания. На основе систем уравнений, состав-ленных для исследуемых вариантов схем замещения АД с двумя обмотками на статоре, и их решения получены аналитические зависимости для расчета комплексов действующих значений фазных токов. Методом комплексных амплитуд и пространствен-ных векторов (структурное моделирование) проведены исследования нагрузочных режимов электроприводов в статике и по-строена зависимость энергетического КПД для вариантов, когда существует только электромагнитная связь с компенсирующей обмоткой и когда наряду с электромагнитной связью осуществляется раздельное питание обмоток с различным фазовым сдви-гом питающих напряжений источников. Установлено, что при налии только электромагнитной связи достигается заметное по-вышение энергетического КПД. При осуществлении раздельного питания можно получить дополнительное незначительное повышение данного показателя (менее 0,5%) при определенных значениях фазового сдвига питающих напряжений. Получен-ный энергосберегающий эффект незначителен, что позволяет считать предпочтительным вариант, в котором реализованиа тол-ко электромагнитная связь.Ключевые слова: асинхронный двигатель, двухслойная обмотка, компенсирующая обмотка, электромагнитная связь, раздельное питание, схемы замещения, математическое описание, энергетический коэффициент полезного действия. ВВЕДЕНИЕ 

Research of Electric Power Processes in Special Asynchronous Electric Drives

“…Полученные выражения являются основными не только при моделировании [10-11] и проектировании специальных электрических приводов [12][13], но и при создании точных и оптимальных систем управления исследуемых устройств [14 -15]. Для этого необходимо знать значение накопленной устройством электромагнитной энергии в рассматриваемый момент времени [16][17].…”