Материал: Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники. труды Всероссийской студенческой научно-технической конференции. Шелякин В.П

дисковый сложно-структурированный объект, может быть представлена в виде:

Представленная система уравнений позволяет учитывает размагничивание магнита за счёт реакции якоря, поля рассеяния магнита, колебания индуктивности рассеяния катушек, а также взаимоиндуктивности из-за явнополюсной конструкции моделируемой машины.

Решив полученную систему уравнений методом Рунге-Кутты получаем графическое решение системы дискового сложноструктурированного объекта представленное на рисунке 2, а.

Для проверки полученных результатов было принято решение провести моделирование магнитного поля на основе конечноэлементного метода. Результатом эксперимента стали графические зависимости величин токов и напряжения в динамическом режиме исследуемого объекта (рисунок 2, б).

Таким образом, проведя анализ результатов использования численных методов для решения поставленной задачи, заключающейся в исследовании нестандартных сложно-структурированных объектов, на примере дискового электромеханического преобразователя, можно сделать следующий вывод:

– полученные графические интерпретации динамических процессов, происходящих в дисковой сложно-структурированной модели, являются абсолютно идентичными друг другу, что говорит об эффективности метода конечных элементов, реализуемого в программных комплексах для трехмерной постановки задачи.

26

а) б)

Рис. 2. Графические зависимости токов и напряжения

Литература

1.Обобщенная электрическая машина и обобщенный электромеханический преобразователь // Электротехника / И.П. Копылов Издательство: Фирма Знак (Москва) №2. 2008. С 50-54

2.Генератор для ветроэнергетической установки вертикального исполнения / Писаревский А.Ю., Черных Т.Е., Тикунов А.В / Вестник Воронежского государственного технического университета. 2018. Т. 14. № 6. С. 49-60.

3.Моделирование синхронного генератора прямого привода для вертикально-осевой ветроэнергетической установки Черных Т.Е., Белозоров С.А., Тикунов А.В. Электротехнические комплексы и системы управления. 2015. № 4. С. 34-37.

Воронежский государственный технический университет

27

УДК 62-83:621.313

В.В. Благов, А.Д. Булатов, М.А. Чесноков, А.К. Муконин

ВАРИАНТЫ ПОСТРОЕНИЯ ЧАСТОТНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

Рассмотрены схемы электропривода с трехфазным двигателем, питаемым от двух регулируемых источников напряжения. Описываемое решение позволяет упростить преобразовательное устройство.

Ключевые слова: трехфазный двигатель, преобразователь частоты, частотный электропривод.

Вчастотном электроприводе преобразовательное устройство (ПУ)

взависимости от напряжения питания является либо преобразователем частоты (ПЧ), либо автономным инвертором напряжения (АИН). В работе рассматриваются возможности применения в частотном приводе преобразовательного устройства с нетрадиционной структурой, представляющей собой совокупность двух регулируемых источников напряжения (РИН) с общим выводом [1].

Схемы питания трехфазной обмотки от двух РИН приведены на

(Рис. 1).

Рис. 1. Схемы подключения трехфазной обмотки

На (Рис. 1) регулируемые источники напряжения с общим выводом ОВ обозначены как РИН1, РИН2, фазы трехфазной обмотки - -, выходные выводы ПУ - a, b, c. Место включения измерителей

тока ИТ1, ИТ2, показанное на (Рис. 1, а), позволяет использовать датчики без гальванического разделения входа и выхода.

28

В таком случае линейные напряжения трехфазной обмотки являются трехфазной симметричной системой гармоник:

Реверс двигателя обеспечивается сдвигом фаз между и не +60а - 60.

За счет применения приведенных на (Рис. 1) схем питания можно упростить преобразовательную часть привода.

Вначале рассмотрим возможность улучшения преобразователя частоты с непосредственной связью (ПЧНС). В приводе с трехфазным двигателем ПЧНС обычно состоит из трех РИН, питающих соответствующую фазу двигателя. Каждый из РИН является реверсивным тиристорным преобразователем (выпрямителем). Для реализации ПЧНС в виде схем на (Рис. 1) можно использовать два реверсивных тиристорных выпрямителя с общим выводом. Такие выпрямители выполняются по трехфазной нулевой схеме. Очевидно, что применение не трех, а двух тиристорных выпрямителей упрощает преобразователь.

Рассмотрим теперь возможность упрощения автономного инвертора напряжения. В классических приводах с трехфазным двигателем применяется трехфазный мостовой автономный инвертор напряжения (ТМАИН), содержащий шесть транзисторных ключей. Схема ПУ, выполненная в соответствии с (Рис. 1), может быть реализована как более простой двухфазный нулевой автономный инвертор напряжения (ДНАИН), который содержит четыре транзисторных ключа[1].

В частотных приводах широко применяются преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного напряжения (ПЧ с ПЗПН), структура которых выполняется в соответствии с (Рис. 2).

Рис. 2. Обобщенная схема ПЧ с ПЗПН

29

Схема включает в себя следующие блоки: ДК - диодный комплект, преобразующий переменное напряжение в постоянное; Ф1 - фильтр; М1 - двигатель переменного тока.

Конкретные варианты ПЧ могут различаться схемами выделенных на (Рис. 2) блоков. Выбор рациональной схемы ПЧ зависит, в частности, от показателей влияния на питающую сеть. К таким показателям относят коэффициент мощности kм, амплитудные и действующие значения токов сети.

Рассмотрим соотношения для одной фазы питающей сети. Мгновенная мощность фаз сети:

где u(t) и i(t) – мгновенные ток и напряжение. Активная мощность, потребляемая от фаз сети:

где Т – период сетевого напряжения. Коэффициент мощности:

где S –полная мощность.

Значение S можно выразить через ее составляющие:

где Q и T– реактивная мощность и мощность искажения соответственно.

В преобразователях с емкостным фильтром составляющая T весьма велика, что снижает .

Величину S можно определить по формуле:

где I и U - действующие значения тока и напряжения фазы сети. Сравним влияние на сеть приводов, питающихся однофазным

напряжением и имеющих ПЧ с ПЗПН.

На (Рис. 3, а) приведена схема классического ПЧ с ПЗПН с трехфазным мостовым АИН, а на (Рис.3, б) - схема ПЧ с двухфазным нулевым АИН.

30