АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ПУСКОВЫХ РЕЖИМОВ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ НА ПОТРЕБИТЕЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

ANALYSIS OF THE INFLUENCE OF STARTING MODES OF ASYNCHRONOUS MOTORS ON THE CONSUMER OF ELECTRIC ENERGY

Nikolay Mikheev

master's student, Rybinsk State Aviation Technical University named after P. A. Solovyov,

Russia, Rybinsk

Anastasia Mikheeva

specialist,

Rybinsk State Aviation Technical University named after P. А Solovyov,

Russia, Rybinsk

АННОТАЦИЯ

Проведена работа по созданию схемы анализа влияния пусковых режимов асинхронного двигателя на потребителя. Целью исследования является анализ и контроль пуска асинхронных двигателей, а также выявление составляющей влияния пуска двигателей на потребителя электроэнергии.

ABSTRACT

Work has been carried out to create a scheme for analyzing the effect of starting modes of an asynchronous motor on a consumer. The purpose of the study is to analyze and control the start-up of asynchronous motors, as well as to identify the component of the impact on the consumer of electricity.

Ключевые слова: схема управления, источник питания, осциллограф, график влияния.

Keywords: control circuit, power supply, oscilloscope, influence graph.

Введение

Схема диагностирования создана для проведения обширного анализа влияния пусковых режимов, а также влияние на другие эл. двигатели и двигатели с нагрузкой. При проведении данного анализа на рабочем месте требуется высокотехнологичное оборудование, обученный персонал и дорогостоящая стендовая аппаратура, поэтому был предложен цифровой двойник данной системы.

Постановка эксперимента

В данном эксперименте исследование и обработка производится в программе MATLAB Simulink. Исследование проводится программным методом и используются значения провала напряжения и тока, превышающие допустимых значений по ГОСТ 32144-2013.

Разрабатывается схема управления в состав которой входят:

1. Источник питания;
2. Трехфазный трансформатор 1000кВА;
3. Измерительные приборы тока и напряжения;
4.  Контактор;
5. Асинхронный двигатель на 75кВт;
6. Асинхронный двигатель реостатного пуска на 100кВт;
7. Асинхронный двигатель плавного пуска на 110кВт;
8. Резистивная нагрузка 200 кВт;
9. Осциллограф.

Рисунок 1. Схема диагностирования

Рисунок 2. Влияние запуска АД прямого пуска на потребителей

Рисунок 3. Влияние пуска АД плавного пуска на потребителей

Рисунок 4. Превышение пусковых токов АД на контакторе

Трехфазный трансформатор мощностью 1000кВА преобразует электрическую энергию, которая поступает в питающую сеть, где в свою очередь уже установлены блоки измерения далее подводится к четырем контакторам, которые и будут осуществлять подачу питания на электродвигатели также к потребителям, после контакторов установлены дополнительно блоки измерения напряжения и тока на каждый двигатель и к потребителю.

При срабатывании контактора происходит переходный процесс и отслеживается момент пуска двигателя с блоков измерения на осциллограф выводится сигналы, которые проецируются и позволяют понять влияние в конкретном моменте, выявить момент провала тока у потребителя. и влияние на сами электродвигатели изображено на рисунке 2-3.

Также из графика можно выявить затрачиваемое время на запуск электродвигателя, а также момент отключения контактора рисунок 4 при превышении пиковых токов, определить влияние нагрузки на электродвигатели и питающую сеть.

Результаты исследования

При запуске асинхронного двигателя пусковой ток вызывает значительные просадки напряжения на питающих шинах подстанции (при соизмеримой мощности трансформатора и двигателя), что нарушает работу, как других потребителей, так и самого двигателя (затягивание пуска). Метод пуска асинхронных электродвигателей прямым подключение к сети имеет три серьезных недостатка:

‑ Влияние на сам двигатель так как пиковые броски тока в переходном процессе пуска приводят к значительным усилиям на проводники, которые расположены в лобовых частях обмотки электродвигателя, и как следствие - к постепенному нарушению (перетиранию) изоляции и преждевременному выходу двигателя из строя по причине короткого замыкания витков обмотки;

‑ Влияние на питающую сеть, при питании от автономных генераторов, особенно в конце линии электропередачи, падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника питания и этой линии при протекании больших пусковых токов приводит к просадке напряжения в сети;

‑ Технологический процесс, пиковые значения момента двигателя, развиваемые им при пуске, приводят к постепенному увеличению зазоров в механических соединениях между двигателем и механизмом, кроме того, в ряде случаев вредно сказываются на технологическом процессе, где такие механические нагрузки недопустимы.

Устройство плавного пуска электродвигателя представляет собой электронный прибор, снижающий напряжение и соответственно пусковой ток путем фазового управления.

Электронный прибор содержит регулировочный блок, где настраиваются различные эксплуатационные и защитные параметры, а также силовой блок. В системе плавного пуска требуются приборы, которые можно включить как в прямом, так и в обратном направлении. Для этого подходят симисторы.

Рисунок 5. Модель электропривода с использованием симисторного устройства плавного пуска

Подводя итог, мы приходим к выводу, что время работы симисторного устройства плавного пуска находится в диапазоне от 0 до 200 миллисекунд, такой диапазон связан с тем, что электромагнитный момент двигателя начинает постепенно снижаться, далее необходимо замкнуть байпасный контактор и это решит данную проблему, а также снизит нагрузку на симисторный преобразователь.

Заключение

При исследовании влияний пусковых режимов асинхронного двигателя было наглядно промоделировано, как влияет пусковой ток на питающую сеть, контактор, электродвигатель и потребителя. Также было предложена и испытано система решений данной проблемы при помощи пуска с использованием симистроного преобразователя.

Список литературы:

1. Дьяконов В. П. MATLAB и SIMULINK для радиоинженеров; ДМК Пресс - Москва, 2011. - 976 c.
2. Солонина А. И. Цифровая обработка сигналов. Моделирование в Simulink; БХВ-Петербург - Москва, 2012. - 432 c.