Удк 621. 313 исследование качества преобразования энергии в системах электропривода с общей сетью icon

Удк 621. 313 исследование качества преобразования энергии в системах электропривода с общей сетью




Скачати 154.22 Kb.
НазваУдк 621. 313 исследование качества преобразования энергии в системах электропривода с общей сетью
Дата11.10.2012
Розмір154.22 Kb.
ТипИсследование

ЕНЕРГЕТИКА ТА ЕНЕРГОРЕСУРСОЗБЕРЕЖЕННЯ



УДК 621.313

исследование качества преобразования энергии в системах электропривода с общей сетью

Киричков В.А., Черный А.П., Кальченко А.С., Богодист Ф.Е.

Кременчугский государственный политехнический университет

Институт электромеханики, энергосбережения и компьютерных технологий

Осадчук Ю.Г.

Криворожский технический университет


Введение. В последние годы вопросам качества электроэнергии и ее преобразования электромеханическими преобразователями уделяется все большее внимание. Существующие разработки подтверждают возрастающий интерес к энергетике и ее показателям – мгновенной мощности и ее составляющим. Уже существуют приборы, выполняющие соответствующий анализ. В практике эксплуатации принято считать, что эффективность работы всех электротехнических установок и особенно систем электрического привода, использующих электрическую энергию переменного тока, во многом определяется качеством электрической энергии в сетях питания [1, 2]. Качество используемой электроэнергии определяется существующим межгосударственным стандартом на электроэнергию 13109-97 [3]. Все нормативные документы определяют влияние качества электроэнергии на исправный, электрически и магнитносимметричный электромеханический преобразователь, но только в части увеличения дополнительных потерь и нагрева, что определяет снижение срока службы [1]. Однако обследования производятся для индивидуального потребителя.

Зачастую не принимается во внимание, что в сетях ограниченной мощности, например, цеховых, взаимное влияние, и особенно некачественного потребителя на другие, может оказаться достаточно сильным. Учитывая состояние парка электрических двигателей, некачественность может быть вызвана, с одной стороны, – механическими причинами: износом подшипников, истиранием шейки вала и пр., а, с другой стороны, – электрическими: различием в сопротивлениях отдельно взятых фаз. При этом речь идет не только о различных оммических сопротивлениях, но и сопротивлениях рассеяния, а также сопротивлениях взаимной индукции, определяющих поток в зазоре.

Все эти факторы влияют на общий уровень несимметрии или несинусоидальности питающего напряжения и приводят к неравномерной токовой загрузке фаз машины, изменению гармонического состава тока, появлению знакопеременных составляющих в потребляемой мощности и развиваемом моменте, ухудшению вибрационных и тепловых характеристик. Все это является причиной повышения энергопотребления, снижения надежности и срока службы всего комплекса электропроводов.

Цель работы – разработка математической модели комплекса систем электропривода с общей сетью для исследований процессов качества преобразования энергии и их взаимного влияния.

^ Материал и результаты исследований. Рассмотрим систему электроснабжения. На рис. 1. показаны однолинейная схема и схема замещения электропривода. Принято, что двигатели подключены к соответствующим ячейкам на общей подстанции, а сеть имеет ограниченную мощность.



а)



б)

Рисунок 1 - Однолинейная схема (а) и схема

замещения группового электропривода (б)


На рис. 1 обозначены: ТП – трансформаторная подстанция 10/0,4кВ; РЩ – распределительный щит 0,4кВ; Т – силовой трансформатор мощностью 100 кВА; АВ – автоматический выключатель; МП – магнитный пускатель; АД1, АД2 – асинхронные двигатели мощностью 11 кВт каждый; параметры питающих линий приведены в табл. 1.

^ Таблица 1 –

Параметры питающих линий





На основе схемы замещения (рис. 1, б) составим математическую модель в трехфазной системе координат. В векторной форме модель имеет вид:

;

;

;

;

;

; (1)

;

;

;

;

,

где - векторы потокосцеплений, , - сопряженный комплекс тока ротора и векторы фазных токов статора и ротора 1-го (2-го) двигателей; - взаимная индуктивность между обмотками статора и ротора 1-го (2-го) двигателей; - напряжения сети, точки подключения и напряжения на статорах 1-го (2-го) двигателей соответственно; - эквивалентные активные сопротивления и индуктивности сети и линий питания 1-го (2-го) двигателей; - активные сопротивления статора и ротора 1-го (2-го) двигателей.

Приведенные уравнения позволяют выполнить анализ соответствующих статических и динамических режимов для различных параметров сети и электропривода.

На основе математической модели (1), реализованной в программной среде Turbo Pascal, выполнены исследования влияния несимметрии напряжения сети и электрических параметров обмоток статора АД1 на сеть и на АД2. Для оценки качества преобразования энергии использованы показатели [4, 3]:

  • коэффициент несимметрии напряжения сети [3]:

,

где - напряжение прямой и обратной последовательности соответственно;

  • коэффициент вариации момента, позволяющий выполнить оценку величины высших гармоник в значение электромагнитного момента:

,

где - среднее значение момента; - мгновенные значения момента на интервале
измерения T;

  • коэффициент неравномерности токовой загрузки фаз:

;

  • коэффициент некачественности преобразования момента, отражающий ухудшение вибрационных характеристик электрической машины:

.

Результаты исследований на модели и выполненных расчетов, приведенные в табл. 2, 3, показывают, что несимметрия параметров АД значительно ухудшает качество питающего напряжения и влияет на процессы преобразования энергии в электроприводах. Особый интерес вызывает тот факт, что улучшение коэффициента качества питающего напряжения и показателей качества преобразования энергии возможно осуществить простым переключением фаз двигателя, имеющего несимметрию параметров.

На рис. 2 - 4 показаны значения коэффициентов качества преобразования энергии при коэффициенте несимметрии напряжения . - наличие несимметрии параметров по фазе статора АД1: снижение индуктивного сопротивления на 2.5% и активного сопротивления на 15%.

^ Таблица 2 –

Коэффициенты несимметрии напряжения сети, вариации и некачественности преобразования момента


Параметры сети и АД1



%

, %

АД1

, %

АД2



АД1, %



АД1,%

Сеть

симметрична

0,00

0

0

0

0

=0,69%

0,69

3,93

3,93

5,55

5,55

А*,В,С

2,61

4,48

3,89

6,33

5,49

С,А*

1,85

8,15

4,17

11,45

5,88

В,С,А*

1,80

11,60

3,64

16,19

5,14

=1,41%

1,41

7,67

7,67

10,79

10,79

А*,В,С

3,27

5,15

7,61

7,26

10,70

С,А*

1,87

11,01

7,89

15,38

11,08

В,С,А*

1,78

15,82

7,36

21,83

10,35

=2,16%

2,16

11,23

11,23

15,68

15,68

А*,В,С

3,96

8,28

11,15

11,62

15,57

С,А*

2,03

14,51

11,41

20,11

15,93

В,С,А*

1,96

19,86

10,89

27,04

15,22

=2,55%

2,55

12,93

12,93

17,99

17,99

А*,В,С

4,32

10,05

12,84

14,08

17,87

С,А*

2,17

16,32

13,11

22,49

18,22

В,С,А*

2,11

21,81

12,59

29,47

17,52


Рисунок 2 – Значения коэффициента несимметрии напряжения сети при переключении фаз АД1 с

несимметрией параметров


^ Таблица 3 –

Коэффициенты несимметрии напряжения сети и неравномерности токовой загрузки фаз


Параметры

сети и АД1

K2Ui,

%

АД1, %

АД2,

%

Сеть

симметрична

0,00

100

100

100

100

100

100

K2Ui

=0,69%

0,69

94,81

95,28

109,24

94,81

95,28

109,24

А*,В,С

2,61

110,23

92,44

96,46

94,22

96,01

109,11

С,А*

1,85

78,16

109,39

109,21

94,81

94,65

109,78

В,С,А*

1,80

93,30

78,57

122,97

95,59

95,21

108,61

K2Ui

=1,41%

1,41

89,49

90,98

117,11

89,49

90,98

117,11

А*,В,С

3,27

105,10

86,38

107,20

88,90

91,73

116,97

С,А*

1,87

71,99

104,26

118,10

89,53

90,37

117,55

В,С,А*

1,78

88,19

74,07

129,37

90,29

90,91

116,55

K2Ui

=2,16%

2,16

84,32

87,31

123,56

84,32

87,31

123,56

А*,В,С

3,96

99,70

80,89

116,26

83,77

88,06

123,41

С,А*

2,03

66,43

99,68

125,11

84,42

86,74

123,89

В,С,А*

1,96

83,62

71,05

134,02

85,13

87,23

123,06

K2Ui =

2,55%

2,55

81,86

85,76

126,27

81,86

85,76

126,27

А*,В,С

4,32

97,00

78,48

120,13

81,32

86,50

126,11

С,А*

2,17

63,97

97,68

127,94

82,00

85,21

126,56

В,С,А*

2,11

81,57

70,07

135,78

82,67

85,67

125,80





Рисунок 3 – Значения коэффициента вариации

момента при переключении фаз АД1 с

несимметрией параметров (— АД1, – – АД2)




Рисунок 4 – Значения коэффициента

некачественности преобразования момента

при переключении фаз АД1 с несимметрией

параметров (— АД1, – – АД2)




Рисунок 4 – Значения коэффициента

неравномерности токовой загрузки фаз при

переключении фаз АД1 с несимметрией параметров


Выводы. Приведенные результаты моделирования показывают сложный характер энергопроцессов в системах электропривода с питанием от общей сети. Исследования показывают, что ухудшение качества преобразования энергии, при несимметрии параметров одного из двигателей значительно повышает коэффициент несимметрии напряжения сети и вызывает колебания момента другого двигателя. Снижение взаимного влияния электроприводов возможно проведением различных мероприятий, одним из которых является, например, улучшение коэффициента качества питающего напряжения и показателей качества преобразования энергии, возможно осуществить простым переключением фаз двигателя, имеющего несимметрию параметров. Несомненной является необходимость расширения исследований взаимного влияния сети и потребителей, так как этот вопрос является очень важным для расчета надежности и работоспособности электроприводов.


ЛИТЕРАТУРА

  1. Шидловский А.К., Кузнецов В.Г. Повышение качества энергии в электрических сетях. К.: Наукова думка, 1985. – 268 с.

  2. Жежеленко И.В., Саенко Ю.Л. Вопросы качества электроэнергии в электроустановках. – Мариуполь: ПГТУ, 1996. – 173 с.

  3. ГОСТ 13109-97 Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. К.: Госстандарт Украины. 1999.

  4. Родькин Д.И., Черный А.П., Мартыненко В.А. Обоснование критериев качества преобразования энергии в электромеханических системах // Проблемы создания новых машин и технологий. Сб. научных трудов КГПУ: Вып.1. - Кременчуг, 2002. С. 81-85

  5. Иванов В.С., Соколов В.И. Режимы потребления и качество электроэнергии систем электроснабжения промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1987, 336 с.

  6. Черный А.П. Определение снижения ресурса асинхронных двигателей по показателям качества преобразования энергии. // Збірник наукових праць Кіровоградського національного технічного університету, 2004, вип.15 – С. 160-168.



Стаття надійшла 25.04.2006 р.

Рекомендована до друку

д.т.н., проф. Родькіним Д.Й.

Вісник КДПУ. Випуск 4/2006 (39). Частина 1


Схожі:

Удк 621. 313 исследование качества преобразования энергии в системах электропривода с общей сетью iconУдк 621. 313 Микропроцессорный комплекс энергомониторинга качества
Поэтому экономически оправдана необходимость полного исчерпания ресурсных возможностей эд, что требует разработки систем объективного...
Удк 621. 313 исследование качества преобразования энергии в системах электропривода с общей сетью iconУдк 621. 313 Симметричная система преобразования частоты тока в электроприводах с улучшенной электромагнитной совместимостью
Симметричная система преобразования частоты тока в электроприводах с улучшенной электромагнитной совместимостью
Удк 621. 313 исследование качества преобразования энергии в системах электропривода с общей сетью iconУдк 621. 313 Экспериментальная установка для исследования асинхронного электропривода с транзисторным регулятором напряжения в цепи статора
Экспериментальная установка для исследования асинхронного электропривода с транзисторным регулятором напряжения в цепи статора
Удк 621. 313 исследование качества преобразования энергии в системах электропривода с общей сетью iconУдк 621. 313 Расширение сферы использования регулируемого
Целью работы является анализ возможности повышения управляемости ад путем улучшения характеристик регулирования скорости и момента...
Удк 621. 313 исследование качества преобразования энергии в системах электропривода с общей сетью iconУдк 621. 313. 004 Дистанційний метод визначення місця міжфазного короткого замикання в розподільній мережі 6-35 кв з повітряними лініями електропередачі
Вступ. Як об’єкт діагностування розподільчі мережі (РМ) 6-35 кВ є складною системою [1-3]. В таких системах існує значна неоднорідність,...
Удк 621. 313 исследование качества преобразования энергии в системах электропривода с общей сетью iconУдк 621. 313. 2 К вопросу усовершенствования систем диагностики машин постоянного тока
Решить проблему своевременного выявления и предупреждения неисправностей в электромеханических системах и повысить уровень автоматизации...
Удк 621. 313 исследование качества преобразования энергии в системах электропривода с общей сетью iconИндивидуальное задание по курсу альтернативные источники энергии на тему: "Возобновляемые источники энергии. Солнечная энергия. Общие понятия"
В данном реферате был проведен анализ традиционных источников энергии, были рассмотрены системы солнечного теплоснабжения, рассмотрен...
Удк 621. 313 исследование качества преобразования энергии в системах электропривода с общей сетью iconУдк 621. 314 Устройство заряда емкостных накопителей энергии быстродействующих приводов электроаппаратов
Введение. В настоящее время для питания быстродействующих приводов электрических аппаратов широкое применение находят емкостные накопители...
Удк 621. 313 исследование качества преобразования энергии в системах электропривода с общей сетью iconУдк 621. 313 Проектирование электроприводов на основе совместного
Таким образом, по своим техническим показателям и характеристикам крановые ад значительно отличаются от двигателей общепромышленного...
Удк 621. 313 исследование качества преобразования энергии в системах электропривода с общей сетью iconУдк 621. 313. 5/8 Оптимізація котушок неперехресних обмоток безпазових
В усіх випадках при розробці таких машин в першу чергу необхідно оптимізувати якірну обмотку
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи