Определение рациональной загрузки асинхронного двигателя для переключения схемы статорных обмоток
Ключевые слова:
асинхронный двигатель, схема «звезда», схема «треугольник», постоянные потери, механические потери, добавочные потери
Аннотация
Большую долю электродвигателей в промышленности занимают асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, работающие с переменной нагрузкой и постоянной частотой вращения. Работая с недогрузкой или на холостом ходу, такой двигатель имеет низкий КПД и коэффициент мощности, поэтому его статорную обмотку переключают из основной рабочей схемы «треугольник» в схему «звезда», при которой мощность двигателя снижается втрое. Однако конкретная нагрузка двигателя, при которой должно осуществляться данное переключение, в современной литературе не определена. В статье рассматривается возможность повышения эффективности работы асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором за счет получения максимально возможного КПД на схемах «треугольник» и «звезда», при этом граничная мощность переключения из одной схемы в другую для конкретного двигателя определена по значениям его потерь в меди, потерь в стали, добавочных и механических потерь. Получены отношения постоянных и переменных потерь двигателя, непрерывным повышением включенного по схеме «треугольник», к потерям двигателя, включенного по схеме «звезда», а также получены уточненные формулы граничной мощности переключения, содержащие значения трех видов потерь.
Литература
1. Кравчик А.Э. и др. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник. М.: Энергоиздат, 1982, 504 с.
2. А.с. SU1129708A1. Способ управления электродвигателем путем переключения обмоток электродвигателя со схемы "звезда" на схему "треугольник" и обратно / Э.Т. Сидоренко, О.А. Бурунин, В.А. Хатанов, 1984.
3. А.с. SU1277326A1. Способ переключений обмоток электродвигателя "треугольник-звезда" и обратно с силовой коммутацией полупроводниковых ключей / В.А. Хатанов, Э.Т. Сидоренко, А.В. Балтин, 1986.
4. А.с. SU1396230A1. Способ управления трехфазным асинхронным электродвигателем путем переключения его обмоток со схемы звезда на схему треугольник и обратно / Э.Т. Сидоренко, О.А. Бурунин, 1988.
5. А.с. SU1831763A3. Способ управления трехфазным асинхронным электродвигателем путем переключения его обмоток со схемы звезда на схему треугольник и обратно / О.А. Бурунин, Е.С. Московская, 1993.
6. Пат. RU 2 516 255 C2. Способ пуска асинхронного двигателя / Н.И. Богатырев и др., 2014.
7. Паноев А.Т. Повышение энергоэффективности при переключении обмоток статора по схеме "треугольник – звезда" асинхронных двигателей в текстильной промышленности. – Вопросы науки и образования, 2017, № 10, с. 8–11.
8. Шумов Ю.Н., Сафонов А.С. Энергоэффективные асинхронные двигатели с медной обмоткой ротора, отлитой под давлением (обзор зарубежных публикаций). – Электричество, 2014, № 8, с. 56–61.
9. Осиненко С.И. Повышение энергоэффективности станков-качалок путем переключения обмоток статора с "треугольника" на "звезду". – Инновационные технологии: теория, инструменты, практика, 2014, № 1, с. 405–408.
10. Пат. CN102811018A. Asynchronous Motor Adopting Star Connection or Delta Connection Related to Load/ A. Kretschmer, L. Ming, 2012.
11. Плотников С.М. Анализ методов определения потерь в магнитопроводе трансформатора. – Измерительная техника, 2022, № 1, с. 52–57.
12. Плотников С.М. Определение потерь в стали и оптимизация толщины листов магнитопровода трансформатора. – Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ, 2022, т. 65, № 2, с. 115–126.
13. Плотников С.М., Шеголева Т.В. Уточнение коэффициента Штейнмеца для стали сердечника трансформатора. – Электричество, 2023, № 4, с. 73–78.
14. ГОСТ 3484-77. Трансформаторы силовые. Методы испытаний. М. Издательство стандартов, 1987, 60 с.
15. Kim Y., Cho G.-W., Kim G.-T. The Estimation Method Comparison of Iron Loss Coefficients through the Iron Loss Calculation. – Journal of Electrical Engineering and Technology, 2013, vol. 8, No. 6, pp. 1409–1414, DOI: 10.5370/JEET.2013.8.6.1409.
16. Кацман М.М. Электрические машины. М.: Высшая школа, 1990, 463 с.
#
1. Kravchik A.E. et al. Asinhronnye dvigateli serii 4A: Spravoch-nik (Induction Motors of the 4A Series: Handbook). М.: Energoizdat, 1982, 504 p.
2. А.s. SU1129708A1. Sposob upravleniya elektrodvigatelem putem pereklyucheniya obmotok elektrodvigatelya so skhemy "zvezda" na skhemu "treugol'nik" i obratno (A Method of Controlling an Electric Motor by Switching the Windings of an Electric Motor from the "Star" Circuit to the "Triangle" Circuit and Back) / E.T. Sidorenko, O.A. Burunin, V.A. Khatanov, 1984.
3. А.s. SU1277326A1. Sposob pereklyucheniy obmotok elektrodvigatelya "treugol'nik-zvezda" i obratno s silovoy kommutatsiey poluprovodnikovyh klyuchey (Method of Switching Windings of the Electric Motor "Triangle-Star" and Back with Power Switching of Semiconductor Keys) / V.A. Khatanov, E.T. Sidorenko, A.V. Baltin, 1986.
4. А.s. SU1396230A1. Sposob upravleniya trekhfaznym asinhron-nym elektrodvigatelem putem pereklyucheniya ego obmotok so skhemy zvezda na skhemu treugol'nik i obratno (A method for Controlling a Three-Phase Asynchronous Electric Motor by Switching Its Windings from the Star Circuit to the Triangle Circuit and Back) / E.T. Sidorenko, O.A. Burunin, 1988.
5. А.s. SU1831763A3. Sposob upravleniya trekhfaznym asinhron-nym elektrodvigatelem putem pereklyucheniya ego obmotok so skhemy zvezda na skhemu treugol'nik i obratno (A Method for Controlling a Three-Phase Asynchronous Electric Motor by Switching Its Windings from the Star Circuit to the Triangle Circuit and Back) / O.A. Burunin, E.S. Moskovskaya, 1993.
6. Pаt. RU 2 516 255 C2. Sposob puska asinhronnogo dvigatelya (Method of Starting an Induction Motor / N.I. Bogatyrev et al., 2014.
7. Panoev А.Т. Voprosy nauki i obrazovaniya – in Russ. (Issues of Science and Education), 2017, No. 10, pp. 8–11.
8. Shumov Yu.N., Safonov A.S. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2014, No. 8, pp. 56–61.
9. Osinenko S.I. Innovatsionnye tekhnologii: teoriya, instrumenty, praktika – in Russ. (Innovative Technologies: Theory, Tools, Practice), 2014, No. 1, pp. 405–408.
10. Pаt. CN102811018A. Asynchronous motor adopting star connection or delta connection related to load / A. Kretschmer, L. Ming, 2012.
11. Plotnikov S.М. Izmeritel'naya tekhnika – in Russ. (Measuring Equipment), 2022, No. 1, pp. 52–57.
12. Plotnikov S.М. Energetika. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy i energeticheskih ob"edineniy SNG – in Russ. (Power Engineering. News of Higher Educational Institutions and Energy Associations of the CIS), 2022, vol. 65, No. 2, pp. 115–126.
13. Plotnikov S.M., Shegoleva T.V. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2023, No. 4, pp. 73–78.
14. GОSТ 3484-77. Transformatory silovye. Metody ispytaniy (Power Transformers. Test Methods). M. Izdatel'stvo standartov, 1987, 60 p.
15. Kim Y., Cho G.-W., Kim G.-T. The Estimation Method Comparison of Iron Loss Coefficients through the Iron Loss Calculation. – Journal of Electrical Engineering and Technology, 2013, vol. 8, No. 6, pp. 1409–1414, DOI: 10.5370/JEET.2013.8.6.1409.
16. Katsman M.M. Elektricheskie mashiny (Electric Machines). M.: Vysshaya shkola, 1990, 463 p
2. А.с. SU1129708A1. Способ управления электродвигателем путем переключения обмоток электродвигателя со схемы "звезда" на схему "треугольник" и обратно / Э.Т. Сидоренко, О.А. Бурунин, В.А. Хатанов, 1984.
3. А.с. SU1277326A1. Способ переключений обмоток электродвигателя "треугольник-звезда" и обратно с силовой коммутацией полупроводниковых ключей / В.А. Хатанов, Э.Т. Сидоренко, А.В. Балтин, 1986.
4. А.с. SU1396230A1. Способ управления трехфазным асинхронным электродвигателем путем переключения его обмоток со схемы звезда на схему треугольник и обратно / Э.Т. Сидоренко, О.А. Бурунин, 1988.
5. А.с. SU1831763A3. Способ управления трехфазным асинхронным электродвигателем путем переключения его обмоток со схемы звезда на схему треугольник и обратно / О.А. Бурунин, Е.С. Московская, 1993.
6. Пат. RU 2 516 255 C2. Способ пуска асинхронного двигателя / Н.И. Богатырев и др., 2014.
7. Паноев А.Т. Повышение энергоэффективности при переключении обмоток статора по схеме "треугольник – звезда" асинхронных двигателей в текстильной промышленности. – Вопросы науки и образования, 2017, № 10, с. 8–11.
8. Шумов Ю.Н., Сафонов А.С. Энергоэффективные асинхронные двигатели с медной обмоткой ротора, отлитой под давлением (обзор зарубежных публикаций). – Электричество, 2014, № 8, с. 56–61.
9. Осиненко С.И. Повышение энергоэффективности станков-качалок путем переключения обмоток статора с "треугольника" на "звезду". – Инновационные технологии: теория, инструменты, практика, 2014, № 1, с. 405–408.
10. Пат. CN102811018A. Asynchronous Motor Adopting Star Connection or Delta Connection Related to Load/ A. Kretschmer, L. Ming, 2012.
11. Плотников С.М. Анализ методов определения потерь в магнитопроводе трансформатора. – Измерительная техника, 2022, № 1, с. 52–57.
12. Плотников С.М. Определение потерь в стали и оптимизация толщины листов магнитопровода трансформатора. – Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ, 2022, т. 65, № 2, с. 115–126.
13. Плотников С.М., Шеголева Т.В. Уточнение коэффициента Штейнмеца для стали сердечника трансформатора. – Электричество, 2023, № 4, с. 73–78.
14. ГОСТ 3484-77. Трансформаторы силовые. Методы испытаний. М. Издательство стандартов, 1987, 60 с.
15. Kim Y., Cho G.-W., Kim G.-T. The Estimation Method Comparison of Iron Loss Coefficients through the Iron Loss Calculation. – Journal of Electrical Engineering and Technology, 2013, vol. 8, No. 6, pp. 1409–1414, DOI: 10.5370/JEET.2013.8.6.1409.
16. Кацман М.М. Электрические машины. М.: Высшая школа, 1990, 463 с.
#
1. Kravchik A.E. et al. Asinhronnye dvigateli serii 4A: Spravoch-nik (Induction Motors of the 4A Series: Handbook). М.: Energoizdat, 1982, 504 p.
2. А.s. SU1129708A1. Sposob upravleniya elektrodvigatelem putem pereklyucheniya obmotok elektrodvigatelya so skhemy "zvezda" na skhemu "treugol'nik" i obratno (A Method of Controlling an Electric Motor by Switching the Windings of an Electric Motor from the "Star" Circuit to the "Triangle" Circuit and Back) / E.T. Sidorenko, O.A. Burunin, V.A. Khatanov, 1984.
3. А.s. SU1277326A1. Sposob pereklyucheniy obmotok elektrodvigatelya "treugol'nik-zvezda" i obratno s silovoy kommutatsiey poluprovodnikovyh klyuchey (Method of Switching Windings of the Electric Motor "Triangle-Star" and Back with Power Switching of Semiconductor Keys) / V.A. Khatanov, E.T. Sidorenko, A.V. Baltin, 1986.
4. А.s. SU1396230A1. Sposob upravleniya trekhfaznym asinhron-nym elektrodvigatelem putem pereklyucheniya ego obmotok so skhemy zvezda na skhemu treugol'nik i obratno (A method for Controlling a Three-Phase Asynchronous Electric Motor by Switching Its Windings from the Star Circuit to the Triangle Circuit and Back) / E.T. Sidorenko, O.A. Burunin, 1988.
5. А.s. SU1831763A3. Sposob upravleniya trekhfaznym asinhron-nym elektrodvigatelem putem pereklyucheniya ego obmotok so skhemy zvezda na skhemu treugol'nik i obratno (A Method for Controlling a Three-Phase Asynchronous Electric Motor by Switching Its Windings from the Star Circuit to the Triangle Circuit and Back) / O.A. Burunin, E.S. Moskovskaya, 1993.
6. Pаt. RU 2 516 255 C2. Sposob puska asinhronnogo dvigatelya (Method of Starting an Induction Motor / N.I. Bogatyrev et al., 2014.
7. Panoev А.Т. Voprosy nauki i obrazovaniya – in Russ. (Issues of Science and Education), 2017, No. 10, pp. 8–11.
8. Shumov Yu.N., Safonov A.S. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2014, No. 8, pp. 56–61.
9. Osinenko S.I. Innovatsionnye tekhnologii: teoriya, instrumenty, praktika – in Russ. (Innovative Technologies: Theory, Tools, Practice), 2014, No. 1, pp. 405–408.
10. Pаt. CN102811018A. Asynchronous motor adopting star connection or delta connection related to load / A. Kretschmer, L. Ming, 2012.
11. Plotnikov S.М. Izmeritel'naya tekhnika – in Russ. (Measuring Equipment), 2022, No. 1, pp. 52–57.
12. Plotnikov S.М. Energetika. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy i energeticheskih ob"edineniy SNG – in Russ. (Power Engineering. News of Higher Educational Institutions and Energy Associations of the CIS), 2022, vol. 65, No. 2, pp. 115–126.
13. Plotnikov S.M., Shegoleva T.V. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2023, No. 4, pp. 73–78.
14. GОSТ 3484-77. Transformatory silovye. Metody ispytaniy (Power Transformers. Test Methods). M. Izdatel'stvo standartov, 1987, 60 p.
15. Kim Y., Cho G.-W., Kim G.-T. The Estimation Method Comparison of Iron Loss Coefficients through the Iron Loss Calculation. – Journal of Electrical Engineering and Technology, 2013, vol. 8, No. 6, pp. 1409–1414, DOI: 10.5370/JEET.2013.8.6.1409.
16. Katsman M.M. Elektricheskie mashiny (Electric Machines). M.: Vysshaya shkola, 1990, 463 p
