Техніка та енергетика

ДОСЛІДЖЕННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ КОМПЕНСОВАНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГУНА У РЕЖИМІ ПОВТОРНО-КОРОТКОЧАСНИХ ПУСКІВ

Віктор Каплун, Роман Миколайович Чуєнко, Світлана Макаревич
Завантажити статтю
Анотація

Стаття присвячена управлінню енергоефективністю асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором малої та середньої потужності і є продовженням розвитку теорії компенсованих асинхронних двигунів. Мета дослідження – обґрунтування впливу величини ємності внутрішньої ємнісної компенсації реактивної потужності асинхронного двигуна в пусковому режимі. Виконане математичне моделювання компенсованого асинхронного двигуна дало можливість дослідити квазіперехідні електромагнітні процеси з урахуванням просторово-часової орієнтації струмів основної та додаткової обмоток фаз статора і ротора компенсованого асинхронного двигуна. Досягнення поставленої мети базується на встановленні закономірностей впливу величини компенсувальної ємності на енергетичні характеристики компенсованого асинхронного двигуна під з час його пуску та досягненні номінального електромагнітного моменту на валу ротора. Числове моделювання виконане при куті просторового зсуву фазних осей основної та додаткової обмоток фаз статора компенсованого асинхронного двигуна 30°. Цим забезпечується умова дотримання рівності величини струмів основної та додаткової обмоток статора компенсованого асинхронного двигуна. Як показав числовий експеримент, зміна величини компенсувальної ємності дає уявлення про умови забезпечення режиму нормального збудження такої електричної машини. Забезпечення нормального збудження під час пуску компенсованого асинхронного двигуна призводить до зміни енергетичних параметрів машини – мінімізації втрат потужності в обмотках і споживання двигуном реактивної потужності та підвищення його коефіцієнта потужності. Встановлено, що величина компенсувальної ємності, яка необхідна для забезпечення режиму нормального збудження під час пуску та усталеного нормального режиму компенсованого асинхронного двигуна відрізняються. Внаслідок моделювання встановлено, що для забезпечення енергоефективного пускового режиму і розгону до номінального ковзання величина компенсувальної ємності компенсованого асинхронного двигуна повинна бути майже в 5 разів більшою, ніж для усталеного номінального режиму. Результати цих досліджень можуть бути корисними для підвищення енергоефективності мікроенергетичних мереж, у складі яких працюють асинхронні двигуни малої та середньої потужності

Ключові слова

енергоефективність, двигуни середньої потужності, реактивна потужність, внутрішня ємнісна компенсація, компенсувальна ємність, пусковий режим

ЦИТУВАТИ
Kaplun, V., Chuenko, R., & Makarevych, S. (2022). Investigation of energy parameters of a compensated asynchronous motor in the mode of repeated short-term starts. Machinery & Energetics, 13(3), 25-33. https://doi.org/10.31548/machenergy.13(3).2022.25-33
Використані джерела

[1] Myshin, V.I. (2009). The effect of internal capacitive compensation of reactive power in asynchronous motors. Electrical Engineering, 8, 30-36.

[2] Yatsun, M.A. (2011). Electric machines. Lviv: Publishing House of Lviv Polytechnic.

[3] Voldek, A.I. (1976). Electric machines. Leningrad: Energy.

[4] Katsman, M.M. (2013). Electric machines. Moscow: Publishing Center “Akademiya”.

[5] Kopylov, I.P. (2002). Electric machines. Moscow: Higher School.

[6] Ivanov-Smolensky, A.V. (2006). Electric machines. (3rd ed.; Vol. 1). Moscow: MEI Publishing House.

[7] Popovych, O.M. (2015). Mathematical models, parameters, and characteristics of asynchronous motors of electromechanotronic systems (Doctoral thesis, Institute of Electrodynamics of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine).

[8] Mishin, V.I., Kaplun, V.V., Chuyenko, R.M., Makarevych, S.S., & Gavrylyuk, V.V. (2012). Compensated asynchronous machines. Kyiv: KNUTD.

[9] Somgan, O.V., Rovinskyi, V.A., & Wozniak, O.S. (2005). Study of modes of reactive power consumption by asynchronous motors with variable load. Promelectro, 5, 33-38.

[10] Saodah, S., Kastawan, I.M.W., Yusuf, E., Manunggal, B.P., & Maryanti, M. (2021). Simulation of effects of using capacitor for reactive power (VAR) compensation on electrical power supply quality. Atlantis Highlights in Engineering, 9, 168-174. doi: 10.2991/ahe.k.220205.029.

[11] Malyar, V. S., & Dobushovska, I. A. (2013). Reactive power compensation in asynchronous electric drives. Electrical Engineering & Electromechanics, (5), 36–38. doi: 10.20998/2074-272X.2013.5.07.

[12] Panfilov, D.I., Elgebaly, A.E., Astashev, M.G., & Rozhkov, A.N. (2019). Performance analysis of thyristors switched capacitors used for reactive power compensation of induction motor. ASTES Journal, 4(4), 58-64. doi: 10.25046/aj040408.

[13] Karaman, Ö.A., Gundoğdu, A., & Cebeci, M. (2020). Performing reactive power compensation of three-phase induction motor by using parallel active power filter. International Advanced Researches and Engineering Journal, 4(3), 239-248. doi: 10.35860/iarej.731187.

[14] Zakis, J., Rankis, I., & Zhiravetska, A. (2006). Investigation of an active system of reactive power compensation for induction motors. Electronics and Electrical Engineering, 70(6), 11-14.

[15] Popovych, O.M., & Smaglyuk, M.O. (2014). Research and design of asynchronous motors with internal compensation using simulation and structural modelling. Bulletin of NTUU “KPI”, 25, 14-25.

[16] Murgalimov, R.G., & Murgalymova, A.R. (2007). Towards the design of an energy-saving asynchronous motor with individual reactive power compensation. In Electrotechnical and electromechanical energy converters and controlled electromechanical systems (pp. 77-80). Yekaterinburg: Ural State Mining University.

[17] Murgalimov, R.G., Kosmatov, V.I., & Murgalymova, A.R. (2010). Method and algorithm for designing a compensated energy-saving asynchronous motor. Bulletin of the Tula State University. Technical sciences, 3, 281-284.

[18] Beljaev, E.F., Tashkinov, A.A., & Tsylev, P.N. (2013). Three-phase asynchronous motor (Patent of the Russian Federation No. 2478249). Perm National Research Polytechnic University. Retrieved from https://patentimages. storage.googleapis.com/1a/0d/66/ad7b48ac4c968c/RU2478249C1.pdf.

[19] Jimoh, A.A., & Nicolae, D.V. (2006). Performance analysis of a three-phase induction motor with capacitance injection. In OPTIM, 10th international conference on optimization of electrical and electronic equipments (pp. 1-6). Brasov: Transilvania University of Brașov.

[20] Zhurikhin, R.O., & Nekrasov, A.V. (2017). Method of frequency starting of an asynchronous motor with power supply from stabilized current source (Patent of the Ukraine No. 117283). Kremenchuk Mykhailo Ostrohradskyi National University. Retrieved from http://uapatents.com/5-117283-sposib-chastotnogo-pusku-asinkhronnogo-dviguna-z-zhivlennyam-vid-stabilizovanogo-dzherela-strumu.html.

[21] Chen, H., & Bi, C. (2021). Optimal starting frequency of three-phase induction motor. IET Electric Power Applications, 16(3), 362-369.

[22] Cao, Z., Shi, J., & Fan, B. (2021). Induction motor pre-excitation starting based on vector control with flux linkage deviation decoupling. Journal of Vibroengineering, 23(3), 728-743.

[23] Bіgаn, Z., Derechkei, P., Mazur, V., & Pop, O. (2022). Study of the cross-section for the 122Te(γ, n)121Te reaction by the activation method. Scientific Herald of Uzhhorod University. Series “Physics”, 51, 18-23.