Транзисторный реверсивный коммутатор, ведомый однофазной сетью, для запуска и работы трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя от однофазной сети

Размещено на http://www.allbest.ru/

ТРАНЗИСТОРНЫЙ РЕВЕРСИВНЫЙ КОММУТАТОР, ВЕДОМЫЙ ОДНОФАЗНОЙ СЕТЬЮ, ДЛЯ ЗАПУСКА И РАБОТЫ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО КОРОТКОЗАМКНУТОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ ОДНОФАЗНОЙ СЕТИ

к.т.н., проф. Стальная М.И., аспирант Еремочкин С.Ю.

Среди различных способов питания трехфазных асинхронных электродвигателей от однофазной сети наиболее распространенный базируется на подключении третьей статорной обмотки через фазосдвигающий конденсатор. Для обеспечения стабильной работы электродвигателя с конденсаторным пуском емкость конденсатора должна меняться в зависимости от нагрузки и числа оборотов. Поскольку на практике это условие трудновыполнимо, управление электродвигателем обычно осуществляется в две ступени [1]. Сначала включают электродвигатель с расчетной (пусковой) емкостью Сп и с рабочей емкостью Сраб, затем оставляют в работе рабочую емкость Сраб, а пусковой конденсатор отключают при помощи выключателя (рисунок 1).

Рисунок 1 - Принципиальная электрическая схема конденсаторного запуска и работы трехфазного электродвигателя от однофазной сети

У схемы питания трехфазного электродвигателя от однофазной сети, представленной на рисунке 1, имеется целый ряд существенных недостатков, среди которых небольшая развиваемая электродвигателем мощность [2,3].

С целью повышения энергетических показателей трехфазного асинхронного электродвигателя, питание которого осуществляется от однофазной сети переменного тока, разработан [4] однофазно-трехфазный транзисторный реверсивный коммутатор. Принципиальная электрическая схема однофазно-трехфазного транзисторного реверсивного коммутатора, ведомого однофазной сетью, показана на рисунке 2.

Рисунок 2 - Принципиальная электрическая схема однофазно-трехфазного транзисторного реверсивного коммутатора, ведомого однофазной сетью

Рисунок 3 - Направления магнитного потока и протекающего тока по обмоткам статора двигателя в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на рисунке 4

Векторно-алгоритмическое управление однофазно-трехфазного транзисторного реверсивного коммутатора, ведомого однофазной сетью, осуществляется следующим образом. В статорные обмотки трехфазного асинхронного двигателя подается однофазное переменное напряжение (рисунок 3) посредством коммутации соответствующих полупроводниковых ключей, обеспечивающих получение вращающегося магнитного поля статора (рисунок 4).

Рисунок 4 - Векторная диаграмма кругового вращающегося поля статора электродвигателя

Кроме того, в работе однофазно-трехфазного транзисторного реверсивного коммутатора, ведомого однофазной сетью, используется свойство транзисторов пропускать ток в ключевом режиме в прямом и обратном направлениях вследствие симметричной структуры.

Для обеспечения вращения вектора магнитного потока вращающегося поля статора двигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной на рисунке 4, в последовательности I-II-III-IV-V-VI, необходимо подавать управляющее напряжение на базы транзисторов VT1 и VT2 в следующей последовательности.

Рисунок 5 - Направления магнитного потока и протекающего тока по обмоткам статора электродвигателя в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на рисунке 3

В начальный момент времени t0 (рисунке 3) подается отпирающее управляющее напряжение на базу транзистора VT1. Ток протекает по обмотке L1 в прямом направлении, по обмотке L2 в обратном направлении (рисунок 5) - обеспечивается получение I фиксированного положения вектора магнитного потока поля статора. В момент времени t1 (рисунок 3) подается отпирающее управляющее напряжение на базу транзистора VT2, транзистор VT1 остается открытым. Ток протекает по обмотке L1 в прямом направлении, по обмоткам L2 и L3 в обратном направлении - обеспечивается получение II фиксированного положения вектора магнитного потока поля статора. В момент времени t2 снимается отпирающее управляющее напряжение с базы транзистора VT1, транзистор VT2 остается открытым. Ток протекает по обмотке L1 в прямом направлении, по обмотке L3 в обратном направлении - обеспечивается получение III фиксированного положения вектора магнитного потока поля статора. В момент времени t3 снимается отпирающее управляющее напряжение с базы транзистора VT2 и подается на базу транзистора VT1. Ток протекает по обмотке L1 в обратном направлении, по обмотке L2 в прямом направлении - обеспечивается получение IV фиксированного положения вектора магнитного потока поля статора. В момент времени t4 подается отпирающее управляющее напряжение на базу транзистора VT2, транзистор VT1 остается открытым. Ток протекает по обмотке L1 в обратном направлении, по обмоткам L2 и L3 в прямом направлении - обеспечивается получение V фиксированного положения вектора магнитного потока поля статора. В момент времени t5 снимается отпирающее управляющее напряжение с базы транзистора VT1, транзистор VT2 остается открытым. Ток протекает по обмотке L1 в обратном направлении, по обмотке L3 в прямом направлении - обеспечивается получение VI фиксированного положения вектора магнитного потока поля статора.

В результате произведенных расчетных исследований, было установлено, что мощность развиваемая электродвигателем, питание которого осуществляется по схеме, представленной на рисунке 2, составляет 62% от номинальной. На данном этапе решаются вопросы математического моделирования развиваемой мощности и электромагнитного момента при различных частотах векторно-алгоритмического управления.

асинхронный электродвигатель коммутатор

Список литературы

1. Алиев И.И. Асинхронные двигатели в трехфазном и однофазном режимах. - М.: Издательское предприятие РадиоСофт, 2004. - 128с.

2. Khalina T.M., Stalnaya M.I., Eremochkin S.Y. The rational use of the three phase asynchronous short circuited electric motors in a single phase network // Proceedings of the VII International Conference on Technical and Physical Problems of Power Engineering (ICTPE-2011). 2011. № 22. Code 02EPE10. P. 105-107.

3. Коломиец А.П. Электропривод и электрооборудование. - М.: КолосС, 2006.-328с.

4. Однофазно-трехфазный транзисторный реверсивный коммутатор, ведомый однофазной сетью: пат. 109356 Рос. Федерация. № 2011120731/07; заявл. 23.05.2011; опубл. 27.10.2011, Бюл. №30. - 2 с.5. Халина Т. М., Стальная М. И., Еремочкин С. Ю. Оценка эффективности использования трехфазных асинхронных электродвигателей в однофазной сети при векторно-алгоритмическом управлении // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2011. №12. С. 103-107.

Размещено на Allbest.ru