Библиографическое описание:

Литвинов А. В., Бернс П. А., Абишов Е. Г., Родина Д. Е., Логинова Е. С. Экспериментальная оценка влияния работы преобразователей частоты на форму сигналов токов и напряжений [Текст] // Технические науки в России и за рубежом: материалы VI Междунар. науч. конф. (г. Москва, ноябрь 2016 г.). — М.: Буки-Веди, 2016. — С. 24-28.



Исследуемая схема испытаний состоит из двух однотипных преобразователей частоты 1 и 2, получающих питание от трехфазной сети, двух однотипных испытуемых асинхронных двигателей АМ1 и АМ2, механически связанных между собой посредством муфты 3 и получающих питание от преобразователей частоты 1, 2. Преобразователи частоты 1 и 2, используемые в схеме испытаний, состоят из неуправляемых выпрямителей 1.1 и 2.1, звеньев постоянного тока 1.2 и 2.2, управляемых инверторов 1.3 и 2.3. Связь преобразователей частоты 1 и 2 реализуется с помощью шины постоянного тока 4, соединяющей звенья постоянного тока 1.2 и 2.2 частотных преобразователей 1 и 2 (рисунок 1).

Схема работает следующим образом. Подведенное трехфазное напряжение поступает к неуправляемым выпрямителям 1.1 и 2.1, где оно преобразуется в постоянное напряжение, инвертируется с помощью управляемых инверторов 1.3 и 2.3 в переменное напряжение, требуемой амплитуды и частоты и подается для питания испытуемых асинхронных двигателей АМ1 и АМ2. Для реализации режима взаимной нагрузки необходимо уменьшить частоту вращения магнитного поля на одном из асинхронных двигателей АМ1 или АМ2 по сравнению с частотой вращения вала: разогнав двигатели АМ1 и АМ2 на холостом ходу до определенной частоты вращения, снизить частоту питающего напряжения на одном из частотных преобразователей 1 или 2. Например, если АМ1, получает напряжение от преобразователя 1 с меньшей частотой, то АМ1 переходит в генераторный режим. Вырабатываемая генератором АМ1 электрическая энергия поступает в звено постоянного тока 1.2 преобразователя частоты 1, и далее по шине постоянного тока 4 поступает в звено постоянного тока 2.2 преобразователя частоты 2, который осуществляет питание испытуемого двигателя АМ2 [1].

Рис. 1. Схема испытаний асинхронных двигателей методом их взаимной нагрузки с использованием двух преобразователей частоты

Основными элементами схемы испытаний, за счет которых достигается эффект энергосбережения, являются преобразователи частоты 1 и 2. Как отмечалось выше, в состав преобразователей частоты входят неуправляемые и управляемые выпрямители, которые являются нелинейными элементами. Нелинейность этих элементов напрямую влияет на показатели качества электрической энергии. В работе не ставилась задача определения показателей качества, необходимо было лишь оценить, как влияет работа преобразователей частоты в составе схемы испытаний асинхронных двигателей, на форму сигнала токов и напряжений в сети и поступающих для питания испытуемого асинхронного двигателя.

Испытания проводились прибором по оценке качества электрической энергии МИК-3, разработанным на кафедре «Автоматика и системы управления» Омского государственного университета путей сообщения, на стенде [2], предназначенном для проведения испытаний асинхронных двигателей методом взаимной нагрузки.

Результаты полученных осциллограмм токов и напряжений представлены на рисунках 2–5. При этом на рисунке 2 — результаты измерений прибором МИК-3 со стороны сети (на входе преобразователей частоты) (рисунок 1), рисунки 3–5 — результаты измерений прибором МИК-3 со стороны питания испытуемого асинхронного двигателя (на выходе преобразователей частоты).

Рис. 2. Форма сигналов токов и напряжений по каждой из фаз, полученная в результате измерений со стороны сети (на входе частотных преобразователей)

Рис. 3. Форма сигналов токов и напряжений по каждой из фаз, полученная в результате измерений со стороны испытуемого двигателя (на выходе частотных преобразователей) при частоте коммутации транзисторов преобразователей 4 кГц

Рис. 4. Форма сигналов токов и напряжений по каждой из фаз, полученная в результате измерений со стороны испытуемого двигателя (на выходе частотных преобразователей) при частоте коммутации транзисторов преобразователей 8 кГц

Рис. 5. Форма сигналов токов и напряжений по каждой из фаз, полученная в результате измерений со стороны испытуемого двигателя (на выходе частотных преобразователей) при частоте коммутации транзисторов преобразователей 16 кГц

Таким образом, по результатам проведенных экспериментов, можно сделать следующие выводы: работа преобразователей частоты влияет на форму сигналов токов и напряжений, как при измерении этих сигналов на входе преобразователей частоты, так и на выходе. На входе преобразователей частоты (рисунок 2) следует отметить, что напряжения носят синусоидальный характер, а токи — нелинейный. На выходе преобразователей частоты (рисунки 3–5) при различной частоте коммутации транзисторов этих преобразователей, отмечается синусоидальный характер изменения токов и несинусоидальный характер напряжений с большим количеством спектра гармоник высших порядков, при этом ширина спектра гармоник высших порядков увеличивается с увеличением частоты коммутации транзисторов.

Литература:

  1. Литвинов А. В. Совершенствование технологии испытаний асинхронных тяговых двигателей локомотивов: дис. канд. технических наук. Омский гос. университет путей сообщения, Омск, 2014.
  2. Авилов В. Д., Данковцев В. Т., Попов Д. И., Литвинов А. В. Физическая модель испытательной станции асинхронных тяговых двигателей с использованием метода взаимной нагрузки // Инновационные проекты и новые технологии для транспортного комплекса: Материалы четвертой научно-практической конференции, посвященной Дню российской науки и 110-летию ОмГУПСа (8 февраля 2012 г.). Омск: Омский гос. ун-т путей сообщения., 2012. С. 69–73.
Основные термины (генерируются автоматически): преобразователей частоты, частотных преобразователей, асинхронных двигателей, входе преобразователей частоты, сигналов токов, выходе частотных преобразователей, коммутации транзисторов преобразователей, Форма сигналов токов, выходе преобразователей частоты, постоянного тока, работа преобразователей частоты, частоте коммутации транзисторов, асинхронных двигателей АМ1, испытаний асинхронных двигателей, работы преобразователей частоты, однотипных преобразователей частоты, Связь преобразователей частоты, состав преобразователей частоты, взаимной нагрузки, асинхронных двигателей методом.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle