RU2694892C1 - Method for operation in synchronous mode of frequency-controlled asynchronous motors with phase rotor - Google Patents
Method for operation in synchronous mode of frequency-controlled asynchronous motors with phase rotor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2694892C1 RU2694892C1 RU2018136265A RU2018136265A RU2694892C1 RU 2694892 C1 RU2694892 C1 RU 2694892C1 RU 2018136265 A RU2018136265 A RU 2018136265A RU 2018136265 A RU2018136265 A RU 2018136265A RU 2694892 C1 RU2694892 C1 RU 2694892C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- phases
- frequency
- currents
- windings
- Prior art date
Links
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 title claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 47
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 abstract 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 5
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 5
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 239000011384 asphalt concrete Substances 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
- H02P25/06—Linear motors
- H02P25/062—Linear motors of the induction type
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/05—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using AC supply for both the rotor and the stator circuits, the frequency of supply to at least one circuit being variable
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using DC to AC converters or inverters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в частотно-регулируемых электроприводах.The invention relates to electrical engineering and can be used in variable frequency drives.
При использовании автоматизированных электроприводов с частотным управлением двигателями переменного тока без дополнительных датчиков скорости возникают проблемы поддержания скорости и защиты двигателя и преобразователя при нагрузках выше номинальных. Сложности управления асинхронными двигателями характерны для многодвигательных приводов, когда два и более двигателей питаются от одного преобразователя.When using automated electric drives with frequency control of AC motors without additional speed sensors, problems arise in maintaining speed and protecting the motor and converter at loads higher than nominal. The difficulties of controlling asynchronous motors are characteristic of multi-motor drives, when two or more motors are powered by a single converter.
Для оценки новизны заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с заявленным устройством признаков.To assess the novelty of the claimed solution, we consider a number of well-known technical means of a similar purpose, characterized by a set of features similar to the claimed device.
Известно устройство регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя по патенту РФ №2635663, содержащее цепь трехфазного электродвигателя с мостовой схемой силовых ключей, блок управления силовыми ключами, резистор и источник питания, отличающееся тем, что в схему устройства встроен маломощный электромотор постоянного тока, на котором жестко закреплен постоянный магнит, а вокруг электромотора радиально размещены сдвоенные датчики Холла, расположенные на равном расстоянии друг от друга, причем в каждой паре датчики установлены один над другим с разворотом на 180° относительно друг друга и электрически связаны с силовыми ключами, а электромотор постоянного тока связан через резистор с источником питания.A device for regulating the frequency of rotation of an asynchronous electric motor according to the patent of the Russian Federation No. 2635663, containing a three-phase electric motor with a bridge circuit of power switches, a control unit for power switches, a resistor and a power source, is known, characterized in that a low-power DC motor is built into the device circuit, which is rigidly fixed a permanent magnet, and around the electromotor radially placed dual Hall sensors, located at equal distances from each other, and in each pair of sensors installed They are located one above the other with a 180 ° turn relative to each other and are electrically connected to the power switches, and the DC motor is connected through a resistor to a power source.
Известно устройство управления асинхронным двигателем по патенту РФ №2599529, содержащее асинхронный двигатель и преобразователь частоты и напряжения, управляющие входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго сумматоров, первый вход первого сумматора соединен с источником сигнала задания, а второй вход - с выходом первого статического нелинейного преобразователя, первый вход второго сумматора соединен с функциональным преобразователем, вход которого соединен с источником сигнала задания, а второй вход - с выходом статического преобразователя, а также датчики тока статорной обмотки двигателя, выходы которых соединены с первым и вторым входами функционального преобразователя тока, отличающегося тем, что первый выход функционального преобразователя тока, соответствующий положительной обратной связи по току статора, соединен с входом апериодического звена первого порядка, выход которого соединен с входом статического преобразователя и с входом первого статического нелинейного преобразователя.A device for controlling an asynchronous motor according to the patent of the Russian Federation No. 2599529, containing an asynchronous motor and a frequency converter and voltage converter, whose control inputs are connected respectively to the outputs of the first and second adders, the first input of the first adder is connected to the source of the reference signal, and the second input to the output of the first static nonlinear converter, the first input of the second adder is connected to the functional converter, the input of which is connected to the source of the reference signal, and the second input - to the output static converter, as well as current sensors of the stator winding of the engine, the outputs of which are connected to the first and second inputs of the functional current converter, characterized in that the first output of the functional current converter, corresponding to positive feedback on the stator current, is connected to the input of the aperiodic link of the first order, output which is connected to the input of a static converter and to the input of the first static nonlinear converter.
Динамическое звено, корректирующее положительную обратную связь по току статора асинхронного двигателя, обеспечивает технический результат полезной модели, так как увеличивает амплитуду напряжения на статоре двигателя до таких значений, которые при больших нагрузках (до полуторакратного номинального момента электродвигателя) обеспечивает погрешность в поддержании скорости вращения асинхронного электродвигателя не выше 2-3%, при сохранении устойчивости системы электропривода с положительной обратной связью.Dynamic link, which corrects positive feedback on the stator current of the induction motor, provides the technical result of the utility model, as it increases the voltage amplitude on the motor stator to such values that, at high loads (up to one and a half times the nominal motor torque), provides an error in maintaining the rotation speed of the induction motor not higher than 2-3%, while maintaining the stability of the electric drive system with positive feedback.
Решаемая изобретение техническая проблема заключается в следующем. Частотно-регулируемые асинхронные двигатели с фазным ротором широко использовались за рубежом в электромашинных каскадах в течение многих лет, начиная с 20-х годов прошлого столетия [1], [2]; источником напряжения переменной частоты для питания обмотки ротора со стороны контактных колец были коллекторные генераторы переменного тока с электромашинным приводом. В 90-х годах прошлого столетия структура этих каскадов подверглась значительному упрощению: коллекторные генераторы с таким приводом были заменены статическими преобразователями частоты с автономными инверторами напряжения. Путем изменения таким преобразователем амплитуды и частоты напряжения на контактных кольцах осуществляется регулирование скорости вращения двигателя (скольжения S) в эксплуатационных режимах. Соответственно, расширилась и область применения каскадных схем. Они используются для привода размольных агрегатов ("мельниц") в горнорудной промышленности, для привода многочисленного ряда турбомеханизмов (вентиляторов главного проветривания, насосов, компрессоров и т.д.), в строительной промышленности (при производстве цемента, силикатного кирпича, асфальтобетона, извести, гипса). Их использование перспективно для привода размольных агрегатов и в различных отраслях химической промышленности: при производстве сырья для лакокрасочных материалов и ряда других изделий.Solved invention technical problem is as follows. Frequency-controlled asynchronous motors with a phase rotor have been widely used abroad in electric machine cascades for many years, beginning in the 20s of the last century [1], [2]; The variable frequency voltage source for powering the rotor winding from the side of the slip rings was AC collector generators with an electric motor drive. In the 90s of the last century, the structure of these cascades underwent a significant simplification: commutator generators with such a drive were replaced by static frequency converters with autonomous voltage inverters. By changing the amplitude and frequency of the voltage on the contact rings with such a converter, the rotation speed of the motor (slip S) is controlled in operating conditions. Accordingly, the scope of cascade circuits has expanded. They are used to drive grinding units ("mills") in the mining industry, to drive numerous turbomechanisms (main ventilation fans, pumps, compressors, etc.), in the building industry (in the production of cement, silicate brick, asphalt concrete, lime, gypsum). Their use is promising for driving grinding units and in various branches of the chemical industry: in the production of raw materials for paints and varnishes and a number of other products.
Все эти механизмы отличаются непрерывным циклом производства, высокой энергоемкостью и работают, в основном, с номинальной скоростью, поэтому существенное значение имеют их энергетические характеристики. Поэтому среди ряда проблем, выдвигаемых практикой при эксплуатации таких двигателей, является проблема обеспечения их конкурентоспособности: повышения их КПД, коэффициента мощности.All of these mechanisms are characterized by a continuous production cycle, high energy consumption and operate mainly at a nominal speed, therefore their energy characteristics are essential. Therefore, among a number of problems put forward by practice in the operation of such engines is the problem of ensuring their competitiveness: increasing their efficiency and power factor.
Задачей изобретения является создание способа эксплуатации в синхронном режиме частотно-регулируемого асинхронного двигателя с фазным ротором, обеспечивающего повышение коэффициента мощности, отсутствие реактивных токов в обмотках ротора и статора и, следовательно, повышение КПД двигателя.The objective of the invention is to create a method of operation in a synchronous mode of a frequency-controlled asynchronous motor with a phase-rotor, providing an increase in power factor, the absence of reactive currents in the rotor and stator windings and, consequently, an increase in engine efficiency.
Сущность заявленного технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для решения указанной заявителем технической проблемы и получения обеспечиваемого полезной моделью технического результата.The essence of the claimed technical solution is expressed in the following set of essential features, sufficient to solve the technical problem indicated by the applicant and to obtain a technical result provided by the useful model.
Согласно изобретению способ эксплуатации в синхронном режиме частотно-регулируемого асинхронного двигателя с фазным ротором, снабженного системой управления и регулирования, характеризуется тем, что при скольжении, близком к номинальному, в момент прохождения тока статора одной из фаз через нуль его система управления и регулирования включает обе фазы двухфазной обмотки ротора на напряжение источника постоянного тока.According to the invention, the method of operation in a synchronous mode of a variable frequency asynchronous motor with a phase rotor, equipped with a control and regulation system, is characterized by the fact that when sliding, close to nominal, when one of the phases passes through the stator current, its control and regulation system includes both phase of the two-phase winding of the rotor to the voltage of the DC source.
Кроме того, заявленное техническое решение характеризуется наличием ряда дополнительных факультативных признаков, а именно:In addition, the claimed technical solution is characterized by the presence of a number of additional optional features, namely:
- момент времени при прохождении тока одной из фаз через нуль определяется скольжением S, близким к номинальному и равным S=1/(8⋅γ) (при γ=1; 2; 3; …), а частота напряжения ωР обмотки ротора для обеих фаз определяется при этом скольжении углом αР=ωР⋅t=π⋅k/4 (при k=1; 5; 9; …);- the time moment when current passes through one of the phases through zero is determined by sliding S close to the nominal and equal to S = 1 / (8⋅γ) (with γ = 1; 2; 3; ...), and the frequency of the voltage ω P of the rotor winding for both phases are determined at this slip by the angle α Р = ω Р ⋅t = π⋅k / 4 (with k = 1; 5; 9; ...);
- значения токов в фазах обмотки ротора в синхронном режиме устанавливают равными действующему (эффективному) значению токов в этих обмотках в асинхронном режиме.- the values of the currents in the phases of the rotor winding in the synchronous mode are set equal to the current (effective) value of the currents in these windings in the asynchronous mode.
Заявленная совокупность существенных признаков обеспечивает достижение непосредственного технического результата, который заключается в том, что установление значения токов в фазах обмотки ротора в синхронном режиме равными действующему (эффективному) значению токов в этих обмотках в асинхронном режиме исключает при смене режима температурные деформации обмотки ротора и кратковременное появление его вибраций, что в конечном счете приводит к повышению коэффициента мощности, отсутствию реактивных токов в обмотках ротора и статора и, следовательно, повышению КПД двигателя.The stated set of essential features ensures the achievement of a direct technical result, which is that setting the value of currents in the phases of the rotor winding in a synchronous mode equal to the current (effective) value of the currents in these windings in an asynchronous mode eliminates the temperature deformations of the rotor winding and a short-term appearance its vibrations, which ultimately leads to an increase in power factor, the absence of reactive currents in the rotor and stator windings and, therefore, increase engine efficiency.
Заявленный способ реализуют следующим образом.The claimed method is implemented as follows.
Рассмотрим с этой целью режимы работы двухфазной обмотки ротора при номинальном скольжении S, например, при 0<S≤0,02.Consider for this purpose the operating modes of the two-phase winding of the rotor at nominal slip S, for example, at 0 <S≤0.02.
Примем, что начало отсчета фазовых углов совпадает с фазой А обмотки ротора. Тогда токи в обеих фазах имеют вид [3] - [5]:Let us assume that the origin of the phase angles coincides with the phase A of the rotor winding. Then the currents in both phases have the form [3] - [5]:
Здесь IАМП,Р - амплитуда тока в обмотке ротора; ωР - частота этого тока;Here I AMP, P - the amplitude of the current in the rotor winding; ω P is the frequency of this current;
t - время.t is time.
Сдвиг во времени на фазовый угол π/2 осуществляет преобразователь частоты в цепи ротора.The time shift by the phase angle π / 2 is performed by the frequency converter in the rotor circuit.
В номинальном режиме (при скольжении 0<S≤0,02) действующие (эффективные) значения токов в обмотках обеих фаз равны: IЭФФ=IЭФФ,А=IЭФФ,В=(100/√2)≈70,7%; здесь за 100% принято: IАМП=100%.In the nominal mode (with slip 0 <S≤0.02), the effective (effective) values of the currents in the windings of both phases are equal: I EFF = I EFF, A = I EFF, B = (100 / √2) ≈70.7% ; here for 100% taken: I AMP = 100%.
Рассмотрим теперь режим работы такой обмотки ротора при номинальных скольжениях (0<S≤0,02). В определенный момент времени t мгновенные значения токов в фазах A (iA) и В (iB) одинаковы: iA=iB. Этот момент времени t соответствует в (1) углу:Let us now consider the mode of operation of such a rotor winding at nominal slip (0 <S≤0.02). At a certain point in time t, the instantaneous values of the currents in phases A (i A ) and B (i B ) are the same: i A = i B. This time t corresponds to the (1) corner:
В этих режимах мгновенные значения токов в двух фазах таковы:In these modes, the instantaneous values of currents in two phases are as follows:
iА,Р=iB,Р=IАМП,Р⋅0,707=70,7%.i A, P = i B, P = I AMP , P ⋅ 0.707 = 70.7%.
Современные системы управления и регулирования обладают возможностью зафиксировать этот угол: α=ωP⋅t=π⋅k/4.Modern control and regulation systems have the ability to fix this angle: α = ω P ⋅t = π⋅k / 4.
Отметим особенность токов двухфазной системы: в синхронном режиме (S=0, ωР=0) с учетом (2) длительные значения токов iA,P и iB,P равны действующему (эффективному) значению токов в этих фазах (А, В) в асинхронном режиме. Поэтому в синхронном режиме (S=0, ωР=0) перегревы обмоток обеих фаз (А, В), обусловленные этими значениями токов iA,P и iB,P, одинаковы и практически равны перегревам в асинхронном режиме.Note the feature of the currents of the two-phase system: in synchronous mode (S = 0, ω P = 0) taking into account (2) the long values of the currents i A, P and i B , P are equal to the effective (effective) value of the currents in these phases (A, B ) in asynchronous mode. Therefore, in synchronous mode (S = 0, ω P = 0), the overheating of the windings of both phases (A, B) due to these values of the currents i A, P and i B , P is the same and almost equal to the overheating in asynchronous mode.
Это исключает при смене режима эксплуатации частотно-регулируемого асинхронного двигателя температурные деформации обмотки ротора и кратковременное появление его вибраций.This eliminates the temperature deformations of the rotor winding and the short-term appearance of its vibrations when changing the operating mode of a frequency-controlled asynchronous motor.
Следует отметить, что обмотка ротора асинхронных двигателей с фазным ротором- обычно трехфазная, однако с целью уменьшения числа контактных колец, упрощения конструкции щеточного аппарата, повышения надежности работы двигателей и конкурентоспособности для частотно-регулируемых электроприводов может быть выполнена и двухфазной; в отличие от конструкции трехфазной двухслойной шестизонной обмотки статора, двухфазная четырехзонная обмотка ротора имеет обмоточный коэффициент (при одинаковом сокращении шага) несколько меньший (примерно в 1,06-1,07 раза). Соответственно, длина активной стали статора и ротора определяется для рассматриваемой конструкции машины обмоточным коэффициентом ее ротора [6].It should be noted that the rotor winding of an asynchronous motor with a phase-rotor is usually three-phase, however, in order to reduce the number of contact rings, simplify the design of the brush apparatus, increase engine reliability and competitiveness for variable-frequency drives, it can also be two-phase; Unlike the three-phase two-layer six-zone stator winding design, the two-phase four-zone rotor winding has a winding coefficient (with the same pitch reduction) somewhat smaller (approximately 1.06-1.07 times). Accordingly, the length of the active steel of the stator and rotor is determined for the considered design of the machine by the winding coefficient of its rotor [6].
Помимо проблемы обеспечения синхронного режима работы машины путем подачи в фазы обмотки ротора постоянных токов одинаковой амплитуды согласно (2) имеет место еще проблема обеспечения этого синхронного режима параллельно с сетью. При этом предполагается, что в момент подачи в фазы обмотки ротора токов согласно (2) амплитуды переходных токов (включая их апериодические составляющие) в трех фазах обмотки статора должны быть минимальными ("проблема синхронизации с сетью"). Для решения этой проблемы запишем выражения для МДС обмоток статора и ротора.In addition to the problem of ensuring synchronous operation of the machine by supplying constant currents of the same amplitude to the phases of the rotor winding, according to (2) there is also the problem of ensuring this synchronous mode in parallel with the network. It is assumed that at the moment of supplying the currents to the rotor winding phases, according to (2), the amplitudes of the transient currents (including their aperiodic components) in the three phases of the stator winding should be minimal (“network synchronization problem”). To solve this problem, we write the expression for the MDS stator and rotor windings.
Для обмотки статора МДС:For stator winding MDS:
Аналогично, для обмотки ротора МДС:Similarly, for winding the MDS rotor:
Здесь ωСТ - круговая частота тока статора; τ - полюсное деление; х - координата вдоль окружности статора (по диаметру DCP, среднему между диаметром ротора и статора).Here ω ST is the circular frequency of the stator current; τ - pole division; x - coordinate along the circumference of the stator (in diameter D CP , the average between the diameter of the rotor and the stator).
Из соотношения (3) получаем линейную скорость VCT вращения МДС и поля реакции статора (относительно статора): VCT=dx/dt=ωCT⋅τ/π=(ωCT/p)⋅DCP/2.From relation (3), we obtain the linear velocity V CT of the MDS rotation and the stator reaction field (relative to the stator): V CT = dx / dt = ω CT ⋅ τ / π = (ω CT / p) D CP / 2.
Аналогично, линейная скорость VP вращения МДС и поля ротора (относительно ротора):Similarly, the linear velocity V P of the rotation of the MDS and the rotor field (relative to the rotor):
VP,OTH=dx/dt=(ωP/p)⋅DCP/2.V P, OTH = dx / dt = (ω P / p) ⋅ D CP / 2.
Линейная скорость вращения ротора относительно статора равна:The linear speed of rotation of the rotor relative to the stator is equal to:
VBP=ωВР⋅DCP/2=(ωCT/p)⋅(1-S)⋅DCP/2.V BP = ω BP ⋅ D CP / 2 = (ω CT / p) (1-S) D CP / 2.
Следовательно, абсолютная скорость вращения МДС и поля ротора (относительно статора):Therefore, the absolute speed of rotation of the MDS and the rotor field (relative to the stator):
МДС и поля ротора и статора в зазоре в эксплуатационных режимах (асинхронных, синхронных) взаимно неподвижны в воздушном зазоре [5], так что VP,АБС=VCT. Из этого равенства после ряда преобразований получаем расчетное уравнение:MDS and the field of the rotor and stator in the gap in operating modes (asynchronous, synchronous) are mutually fixed in the air gap [5], so that V P, ABS = V CT . From this equality, after a series of transformations, we obtain the calculated equation:
Согласно уравнению (2) было получено, что угол αР должен быть равен: αР=ωP⋅t=π⋅k/4 (при k=1; 5; 9; …). Из (6) следует, что условие (2) оказывается справедливым при определенных углах αCT=ωCT⋅t и скольжениях S или же угловых скоростях вращения ротора ωВР=(1-S) ωCT/p.According to equation (2), it was obtained that the angle α P should be equal to: α P = ω P ⋅ t = π⋅k / 4 (for k = 1; 5; 9; ...). From (6), it follows that condition (2) turns out to be valid for certain angles α CT = ω CT ⋅t and slip S or angular speeds of rotation of the rotor ω BP = (1-S) ω CT / p.
Определим необходимый для решения проблемы синхронизации угол αCT=ωCT⋅t с учетом (2) и (6).We define the angle α CT = ω CT ⋅t required for solving the synchronization problem, taking into account (2) and (6).
Для этого запишем выражения для токов в трех фазах (А, В, С) обмотки статора:To do this, we write the expressions for currents in three phases (A, B, C) of the stator winding:
В (7) предполагается, что начало отсчета фазовых углов совпадает с фазой А обмотки статора. Отметим, что для фазы А при угле αCT=ωCT⋅t=2⋅π⋅γ (при γ=1; 2; 3; …) апериодическая составляющая переходного тока равна нулю [3], так что переходный ток минимален и равен его периодической составляющей. То же имеет место для фаз В и С трехфазной обмотки статора, работающей параллельно с трехфазной сетью.In (7) it is assumed that the origin of the phase angles coincides with the phase A of the stator winding. Note that for phase A, when α α CT = ω CT ⋅t = 2⋅π⋅γ (with γ = 1; 2; 3; ...), the aperiodic component of the transient current is zero [3], so that the transient current is minimal and equal to its periodic component. The same holds for phases B and C of a three-phase stator winding operating in parallel with a three-phase network.
Поэтому для решения проблемы синхронизации включение обмотки ротора на напряжение источника постоянного тока согласно (2) целесообразно выполнять при угле:Therefore, to solve the synchronization problem, the inclusion of the rotor winding on the voltage of the DC source according to (2) is advisable to perform at an angle:
Определим, при каких скольжениях включение согласно (2) и синхронизация согласно (8) имеет место. Из (6) получаем, что при выполнении обоих условий (2) и (8) скольжение S должно удовлетворять соотношению:Let us determine at which slides the inclusion according to (2) and synchronization according to (8) takes place. From (6) we obtain that, when both conditions (2) and (8) are fulfilled, the slip S must satisfy the relation:
Пример. При 10≤γ≤15 имеем ряд скольжений, близких к номинальному (0<S≤0,02) и представляющих практический интерес: S=0,0125; S=0,0114; S=0,0104; S=0,0096; S=0,0089; S=0,0083.Example. At 10≤γ≤15 we have a series of slips close to the nominal (0 <S≤0.02) and of practical interest: S = 0.0125; S = 0,0114; S = 0.0104; S = 0.0096; S = 0.0089; S = 0.0083.
Таким образом, выполняются оба условия (2) и (8) эксплуатации в синхронном режиме частотно-регулируемых асинхронных двигателей с фазным ротором.Thus, both conditions (2) and (8) of operation in the synchronous mode of variable frequency asynchronous motors with a phase-rotor are satisfied.
Процесс синхронизации с сетью может быть сформулирован с учетом (2), (8), (9) в виде следующего алгоритма (последовательности операций):The process of synchronization with the network can be formulated taking into account (2), (8), (9) in the form of the following algorithm (sequence of operations):
- в номинальном асинхронном режиме скольжение S изменяется на несколько процентов в сторону увеличения (или уменьшения) согласно (9) путем изменения частоты преобразователя в цепи ротора;- in the nominal asynchronous mode, the slip S is changed by several percent upwards (or downwards) according to (9) by changing the frequency of the converter in the rotor circuit;
- при достижении скольжения S согласно (9) в момент прохождения тока фазы А через нуль согласно (8) обе фазы обмотки ротора включаются на постоянное напряжение согласно (2).- when slip reaches S according to (9) at the moment of passing the phase A current through zero according to (8), both phases of the rotor winding are turned on for a constant voltage according to (2).
Заявленный способ обеспечивает повышение коэффициента мощности частотно-регулируемого асинхронного двигателя с фазным ротором, отсутствие реактивных токов в обмотках ротора и статора и, следовательно, повышение КПД двигателя.The claimed method provides an increase in the power factor of the frequency-controlled asynchronous motor with a phase-rotor, the absence of reactive currents in the rotor and stator windings and, consequently, an increase in the efficiency of the engine.
ЛитератураLiterature
1. Walker Miles. The Control of the Speed and P.F. of Induction Motors. London: Pittman. 1924.1. Walker Miles. The Control of the Speed and P.F. of Induction Motors. London: Pittman. 1924.
2. Дрейфус Л. Коллекторные каскады. М.: - ОНТИ, 1934.2. Dreyfus L. Collector cascades. M .: - ONTI, 1934.
3. Демирчян К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В., Чечурин В.Л. Теоретические основы электротехники (в трех томах), М. - С. - Петербург: Издательство Питер, 2004.3. Demirchyan K.S., Neuman L.R., Korovkin N.V., Chechurin V.L. Theoretical Foundations of Electrical Engineering (in three volumes), M. - S. - Petersburg: Peter Publishing House, 2004.
4. Boguslawsky I.; Korovkin N.; Hayakawa M. Large A.C. Machines. Theory and Investigation Methods of Currents and Losses in Stator and Rotor Meshes incl. Operation with Nonlinear Loads: Springer. 2016. - 549 p.4. Boguslawsky I .; Korovkin N .; Hayakawa M. Large A.C. Machines. Theory and Investigation Methods of Stats and Rotor Meshes incl. Operation with Nonlinear Loads: Springer. 2016. - 549 p.
5. Под ред. Копылова И.П. Проектирование электрических машин. М.: Энергия. 1980.5. Ed. Kopylova I.P. Design of electric cars. M .: Energy. 1980
6. Слежановский О.В., Дацковский Л.Х., Кузнецов И.С.и др. Системы подчиненного регулирования электроприводов переменного тока с вентильными преобразователями. М., Энергоатомиздат, 19836. Slezhanovsky OV, Datskovsky L.Kh., Kuznetsov I.S. and others. Systems of the subordinate regulation of AC electric drives with valve converters. M., Energoatomizdat, 1983
7. Онищенко Г.Б., Хватов СВ. Электроприводы по системам вентильного каскада и двигателя двойного питания. Энциклопедия машиностроения. Том IV-2. Электропривод. Гидро и виброприборы. Кн.1. Электропривод., М., Машиностроение, 2012.7. Onishchenko, G. B., Khvatov, SV. Electric drives on systems of the valve cascade and dual-feed motor. Encyclopedia of mechanical engineering. Volume IV-2. Electric drive Hydro and vibrating instruments. Kn.1. Electric drive., M., Mashinostroenie, 2012.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018136265A RU2694892C1 (en) | 2018-10-15 | 2018-10-15 | Method for operation in synchronous mode of frequency-controlled asynchronous motors with phase rotor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018136265A RU2694892C1 (en) | 2018-10-15 | 2018-10-15 | Method for operation in synchronous mode of frequency-controlled asynchronous motors with phase rotor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2694892C1 true RU2694892C1 (en) | 2019-07-18 |
Family
ID=67309399
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018136265A RU2694892C1 (en) | 2018-10-15 | 2018-10-15 | Method for operation in synchronous mode of frequency-controlled asynchronous motors with phase rotor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2694892C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63148884A (en) * | 1986-12-12 | 1988-06-21 | Toshiba Corp | Scherbius device |
RU2056699C1 (en) * | 1991-01-09 | 1996-03-20 | Санкт-Петербургский институт инженеров железнодорожного транспорта им.акад.В.Н.Образцова | Control gear for three-phase slip-ring motor |
US6448735B1 (en) * | 2001-04-26 | 2002-09-10 | Abb Automation Inc. | Controller for a wound rotor slip ring induction machine |
RU2342766C1 (en) * | 2007-10-29 | 2008-12-27 | Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ГОУ ВПО ЛГТУ) | Synchronous induction motor |
EP3211788A1 (en) * | 2016-02-23 | 2017-08-30 | NRG Tech Ltd. | Doubly fed induction motor |
WO2018002077A1 (en) * | 2016-07-01 | 2018-01-04 | Abb Technology Oy | Starting an induction machine |
-
2018
- 2018-10-15 RU RU2018136265A patent/RU2694892C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63148884A (en) * | 1986-12-12 | 1988-06-21 | Toshiba Corp | Scherbius device |
RU2056699C1 (en) * | 1991-01-09 | 1996-03-20 | Санкт-Петербургский институт инженеров железнодорожного транспорта им.акад.В.Н.Образцова | Control gear for three-phase slip-ring motor |
US6448735B1 (en) * | 2001-04-26 | 2002-09-10 | Abb Automation Inc. | Controller for a wound rotor slip ring induction machine |
RU2342766C1 (en) * | 2007-10-29 | 2008-12-27 | Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ГОУ ВПО ЛГТУ) | Synchronous induction motor |
EP3211788A1 (en) * | 2016-02-23 | 2017-08-30 | NRG Tech Ltd. | Doubly fed induction motor |
WO2018002077A1 (en) * | 2016-07-01 | 2018-01-04 | Abb Technology Oy | Starting an induction machine |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
JP 63148884 A, (21.06.1988. * |
W0 2018002077 A, 04.01.2018. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SU1114358A3 (en) | A.c. electric drive | |
CN104038115B (en) | Sine-wave current driving system of single-winding brushless direct current motor and control method thereof | |
CN107026593B (en) | Asynchronous machine becomes excitation vector control method | |
JP2017153227A5 (en) | ||
CN105207566A (en) | Asynchronous oscillation suppression method of separately controlled doubly fed electric machine and doubly fed electric machine system of asynchronous oscillation suppression method | |
RU2694892C1 (en) | Method for operation in synchronous mode of frequency-controlled asynchronous motors with phase rotor | |
RU2320073C1 (en) | Device for controlling a double-way feed motor | |
RU2008131357A (en) | AC ELECTRIC DRIVE | |
RU2683586C1 (en) | Control method of synchronous electric motor on permanent magnets | |
CN204376565U (en) | The peristaltic pump system that a kind of brushless servo drives | |
Gupta et al. | Voltage regulation of dual stator permanent magnet synchronous generator | |
JPS61247299A (en) | Operation controlling method for variable speed generator system | |
US20160181958A1 (en) | Drive System | |
RU2656999C1 (en) | Swivel platform multi-motor drive | |
Kato et al. | Position and velocity sensorless control of synchronous reluctance motor at low speed using disturbance observer for high-frequency extended EMF | |
RU2724603C1 (en) | Synchronous motor control method | |
CN201479078U (en) | Speed control system of alternating current excitation motor | |
CN106856394B (en) | Alternating current variable frequency speed regulation system and method | |
GB639080A (en) | Three-phase induction motor with short-circuit rotor (squirrel-cage rotor) designed for continuous speed control | |
RU116721U1 (en) | AC ELECTRIC DRIVE | |
RU2709098C1 (en) | Device for matched control of electric drives with electronic reduction | |
RU2160495C2 (en) | Dual-motor electric drive | |
RU2278463C1 (en) | Electro-movement system | |
SU750691A1 (en) | Electric shaft | |
Funk et al. | Mathematical model of induction motor with Series-Connected stator and rotor windings |