Методы компенсации влияния электрической несимметрии на механический момент индукционного двигателя

Abstract

При эксплуатации электрических машин часто имеют место неноминальные и аварийные режимы работы. Существующая на сегодняшний день защита электрических машин от аварийных режимов в большинстве случаев способна лишь экстренно отключить двигатель в случае превышения фазными токами допустимого уровня. Однако в некоторых отраслях (металлургия, химическая промышленность) с непрерывным циклом производства это может оказаться крайне нежелательным по экономическим причинам или причинам, связанным с вопросами безопасности. Поэтому задачи исследования, прогнозирования и совершенствования методов диагностики подобных режимов не перестают быть актуальными. Цель работы: поиск наиболее эффективного и рационального метода компенсации влияния электрической несимметрии цепей асинхронного двигателя на величину провала в статической механической характеристике машины. Методы исследования: численное моделирование с использованием программного пакета MATLAB, метод Рунге-Кутты для решения системы дифференциальных уравнений высших порядков, составленных согласно законам Кирхгофа, Ленца, Ампера и второму закону Ньютона. Результаты. Показано, что для компенсации провала в статической механической характеристике асинхронного двигателя пригодны методы, приводящие к ослаблению влияния ЭДС обратной последовательности в статоре. Выполнено имитационное моделирование индукционного двигателя в математическом пакете MATLAB с целью поиска наиболее удобного и простого алгоритма компенсации влияния несимметрии на механический момент асинхронной машины. Рассмотрены следующие варианты: введение в цепь статора противоЭДС с амплитудой, частотой и фазой, минимизирующими токи обратной последовательности; повышение сопротивления статора путем введения внешних реостатов; использование источника тока для питания индукционного двигателя. По полученным результатам сделаны выводы.

Irregular and emergency modes occur frequently during electric motors operation. Nowadays, the existing electrical machines protection is only capable to immediately switch off the motor in case of the current level increase. However, in metallurgy, chemical industry it can be unacceptable due to economic and safety reasons. Thus, the problems of research, forecast and diagnostic method improvement of those modes are still urgent. The main aim of study: finding the most effective and efficient compensation method of induction motor circuits electrical asymmetry effect on the motor static mechanical characteristic dip magnitude. The methods used in the study: numerical modeling using MATLAB package, Runge-Kutta method for solving the system of higher order differential equations composed by the laws of Kirchhoff, Lenz, Ampere and Newton's second law of motion. The results. It is shown that methods leading to weakening of stator negative sequence back emf are usable for torque dip compensation in static mechanical characteristic. Induction motor modeling using MATLAB package to find the simplest compensation algorithm of the asymmetry effect on the motor moment was conducted. The following ways were reviewed: insertion of back emf in stator circuit with such magnitude, frequency and electrical angle that minimized stator negative-sequence current; rising stator impedance by external resistance insertion; current power supply using for induction motor power. Conclusions based on results were made.