ИССЛЕДОВАНИЕ  АСИНХРОННОГО  ДВИГАТЕЛЯ  ПРИ  РАЗЛИЧНЫХ  УСЛОВИЯХ  ПУСКА  В  АВАРИЙНОМ  РЕЖИМЕ

Однокопылов  Георгий  Иванович

канд.  техн.  наук,  докторант  ТПУ,  г.  Томск

E-mail:  OGIz@yandex.ru

Брагин  Александр  Дмитриевич

студент  ТПУ,  г.  Томск

E-mail: 

RESEARCH  OF  THE  INDUCTION  MOTOR  WITH  DIFFERENT  STARTING  CONDITIONS  IN  THE  EMERGENCY  MODE

Georgy  Odnokopilov

candidate  of  Engineering  Sciences,  TPU,  Tomsk

Aleksander  Bragin

student  of  TPU,  Tomsk

АННОТАЦИЯ

Рассмотрен  неполнофазный  режим  работы  асинхронного  двигателя.  В  статье  приведено  сравнение  установившегося  значения  частоты  вращения  в  аварийном  режиме  в  зависимости  от  условий  пуска  двигателя.

ABSTRACT

The  phase  unbalance  of  the  induction  motor  is  considered.  Comparison  of  the  steady  speed  value  in  the  emergency  mode  depending  on  the  engine  start  is  given  in  the  paper.

Ключевые  слова:  асинхронный  двигатель,  экспериментальные  исследования,  аварийный  режим  работы,  неполнофазный  режим  работы,  обрыв  фазы  двигателя.

Keywords:  induction  motor,  experimental  research,  emergency  mode,  phase  unbalance  mode,  motor  phase  loss.

Исполнительные  электроприводы,  включающие  в  состав  асинхронный  двигатель  (АД)  для  опасных  производственных  объектов  по  ГОСТ  27.002–89  должны  выполняться  с  учетом  принципа  отказоустойчивости  или  «живучести»  (fail-safeconcept  —  FSC). 

Для  исследования  аварийных  состояний  АД  опасных  производственных  объектов  в  аварийных,  неполнофазных  режимах  работы  был  разработан  испытательный  стенда  рис.  1.  Стенд  содержит  двигатель  переменного  тока  и  машину  постоянного  тока,  размещенные  на  монтажной  раме,  муфту,  датчики  тока  и  блок  электрических  измерений  и  управления. 

Рисунок  1.  Структурная  схема  испытательного  стенда:  1  —  асинхронный  двигатель;  2,  3,  4,  8,  12  —  датчики  тока;  5,  6,  7,  9  —  управляемые  ключи;  10  —  датчик  скорости;  11  —  машина  постоянного  тока;  13  —  датчик  напряжения;  14  —  блок  нагрузки;  15  —  блок  электрических  измерений  и  управления;  16  —  соединительная  муфта

Машина  постоянного  тока  через  муфту  соединена  с  двигателем  переменного  тока,  один  конец  вала  которого  соединен  с  датчиком  скорости.  К  каждой  фазе  машины  переменного  тока  подключен  соответствующий  датчик  тока,  соединенный  с  соответствующим  управляемым  ключом  с  двухсторонней  проводимостью,  который  подключен  к  соответствующему  выводу  источника  питания  переменного  тока.  Точка  соединения  обмоток  статора  машины  переменного  тока  соединена  с  четвертым  датчиком  тока,  который  подключен  к  четвертому  управляемому  ключу  с  двухсторонней  проводимостью,  связанному  с  нейтралью  источника  питания  переменного  тока.  К  якорной  обмотке  машины  постоянного  тока  подключен  пятый  датчик  тока,  который  соединен  с  блоком  нагрузки,  подключенным  к  машине  постоянного  тока.  Датчик  напряжения  подключен  параллельно  блоку  нагрузки.  Все  датчики  тока,  датчик  напряжения  и  датчик  скорости,  управляющие  выводы  всех  ключей  с  двухсторонней  проводимостью  подключены  к  блоку  электрических  измерений  и  управления. 

Данный  испытательный  стенд  позволяет  проводить  испытания  как  номинальных,  так  и  аварийных  и  неполнофазных  режимов  работы  электроприводов  переменного  тока.

Экспериментальные  исследования  были  проведены  при  помощи  автоматизированного  испытательного  стенда  рис.  2  выполненного  по  схеме  рис.  1.  Эксперимент  проводился  для  АД  выполненного  по  схеме  с  развязанными  фазами  [1]  (c  подключения  обмоток  статора  с  независимым  протеканием  фазных  токов)  и  с  моментом  нагрузки  составляющим  112  %  от  номинального.

Рисунок  2.  Автоматизированный  испытательный  стенд  для  исследования  аварийных  и  неполнофазных  режимов  работы  асинхронного  двигателя:  1  —  резистивная  нагрузка;  2  —  компьютерная  измерительная  система  MIC-300;  3  —  источник  питания;  4  —  блок  формирования  аварийных  режимов  работы;  5  —  асинхронный  двигатель  АИР63А2;  6  —  машина  постоянного  тока  серии  1ПИ  12.11

На  рисунке  3  представлены  переходные  процессы,  протекающие  в  двигателе  при  пуске  в  трехфазном  режиме  с  обрывом  одной  фазы  в  момент  времени  0,5  секунды  с  последующим  установлением  частоты  вращения  за  время  2,5  с.

Рисунок  3.  Переходные  процессы  в  асинхронном  двигателе  при  обрыве  фазы  статора

На  рис.  4  представлены  процессы  пуска  трехфазного  асинхронного  двигателя  в  аварийном  двухфазном  режиме,  с  последующим  установлением  частоты  вращения.

Рисунок  4.  Переходные  процессы  в  асинхронном  двигателе  при  обрыве  фазы  статора

Из  анализа  переходных  процессов  рис.  3,4  видно,  что  наблюдается  различие  по  частоте  вращения  в  установившемся  режиме  для  случаев  пуска:  в  трехфазном  режиме  с  переходом  в  двухфазный  режим  частота  вращения  составляет  247,5  рад/с,  с  амплитудным  значением  тока  2,74  А  (рис.  3)  и  пуском  в  аварийном  двухфазном  режиме  частота  вращения  составляет  242,5  рад/с,  с  амплитудным  значением  тока  2,75  А  (рис.  4). 

Различие  частот  вращения  можно  объяснить  различием  условий  пуска  двигателя.  В  трехфазном  режиме  работы  поле  обратной  последовательности  отсутствует  и  не  создает  дополнительный  тормозной  момент,  а  переход  в  аварийный  режим  происходит  при  достаточно  низкой  величине  скольжения,  поэтому  поле  обратной  последовательности  оказывает  меньшее  влияние  на  частоту  вращения.  При  пуске  двигателя  в  аварийном  двухфазном  режиме  создаются  тяжелые  условия  для  его  пуска,  c  большей  величиной  скольжения.  Для  больших  значений  скольжения  доля  влияния  составляющей  поля  обратной  последовательности  больше,  больше  тормозной  момент.

Установившееся  значение  частоты  вращения  при  переходе  из  трехфазного  режима  в  аварийный  двухфазный  режим  больше  на  2  %,  чем  при  пуске  двигателя  в  аварийном  двухфазном  режиме  с  одинаковым  моментом  нагрузки  составляет  112  %  от  номинального,  что  обусловлено  влиянием  поля  обратной  последовательности.

Список  литературы:

1.Микроэлектронные  электросистемы.  Применения  в  радиоэлектронике/  Ю.И.  Конев,  Г.Н.  Гулякович,  К.П.  Полянин  и  др.;  Под  ред.  Ю.И.  Конева.  —  М.:  Радио  и  связь,  1987.  —  240  с.,  ил.