Design Features of an Inductor Motor in a DC Motor Housing for an Excavator
Keywords:
induction motor, excavator, electric drive, electric motor
Abstract
The article addresses the numerical analysis of frequency-controlled induction motors that can be built into an EKG excavator main drive’s DC motor housing. An algorithm for calculating the basic dimensions of the built-in electric motors is given. The design of two- and three-phase induction motors is considered. The electric motors are designed taking into account the 25 Hz output voltage frequency that is set by the frequency converter. The characteristics of two- and three-phase asynchronous motors (winding coefficients, admittance, resistances and reactances, and power performance characteristics) are compared. According to the design data, a simulation computer model was compiled in the Simulink program of the Matlab package. By using the model, the operation of a system equipped with either a three-phase or a two-phase induction motor can be simulated. Transients occurring in the electric motors under consideration during the excavation cycle are studied. Based on the study results, a conclusion has been drawn about the advisability of using two-phase induction motors in the excavator’s main electric drives.
References
1. Соколовский Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием. М.: Академия, 2006, 29 с.
2. Кузнецов Н.Л. Надежность электрических машин. М.: Издательский дом МЭИ, 2006, 432 с.
3. Микитченко А.Я. Разработка и исследование частотно-управляемого асинхронного электропривода по системе НПЧ–АД для машин предприятий горной промышленности: дис. … докт. техн. наук. М., 1999, 274 с.
4. Малафеев С.И., Захаров А.В., Сафроненков Ю.А. Новая серия асинхронных частотно-регулируемых двигателей. – Электротехника, 2019, № 4, с. 7–12.
5. Качалина Е.В. Частотно-регулируемые асинхронные двигатели для карьерных экскаваторов: дис. … канд. техн. наук. М., 2010, 169 с.
6. Новиков Г.В. Частотное управление асинхронными электродвигателями. М.: МГТУ им. Баумана, 2016, 504 с.
7. Belousov A.S. et al. Development of a Control Algorithm for Three-Phase Inverter in Two-Phase Electric Drives Reducing the Number of Commutations. – 1st International Conference on Control Systems, Mathematical Modelling, Automation and Energy Efficiency, 2019, pp. 444–449, DOI: 10.1109/ summa 48161.2019.8947487.
8. ГОСТ 31606-2012. Машины электрические вращающиеся. Двигатели асинхронные мощностью от 0,12 до 400 кВт включительно. Общие технические требования. М.: Стандартинформ, 2013, 22 с.
9. Копылов И.П. Проектирование электрических машин. М.: Юрайт, 2023, 828 с.
10. Беспалов В.Я., Котеленец Н.Ф. Электрические машины. М.: Академия, 2013, 319 с.
11. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин. М.: Высшая школа, 2001, 326 с.
12. Дьяконов В. Simulink 4. Специальный справочник. СПб.: Питер, 2002, 528 c.
13. Дьяконов В.П, Круглов В.В. MATLAB. Анализ, идентификация и моделирование систем. Специальный справочник. СПб.: Питер, 2002, 444 с.
14. Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0. СПб.: Корона принт, 2001, 320 с.
15. Zhukovskiy Y.L., Korolev N., Filatova I. Asynchronous Motor Drive Operability Field with Two-Link Structure of Frequency Converter. – Journal of Physics Conference Series, 2020, 1661(1):12127, DOI:10.1088/1742-6596/1661/1/012127.
#
1. Sokolovskiy G.G. Elektroprivody peremennogo toka s chastot-nym regulirovaniem (AC Electric Drives with Frequency Control). M.: Akademiya, 2006, 29 p.
2. Kuznetsov N.L. Nadezhnost' elektricheskih mashin (Reliability of Electric Machines). M.: Izdatel'skiy dom MEI, 2006, 432 p.
3. Mikitchenko А.Ya. Razrabotka i issledovanie chastotno-upravlyaemogo asinhronnogo elektroprivoda po sisteme NPCH–AD dlya mashin predpriyatiy gornoy promyshlennosti: dis. … dokt. tekhn. nauk (Development and Research of a Frequency-Controlled Asynchronous Electric Drive According to the NPCh–ID System for Machines of Mining Enterprises: Dis. ... Dr. Sci. (Eng.)). М., 1999, 274 p.
4. Malafeev S.I., Zaharov A.V., Safronenkov Yu.А. Elektrotekh-nika – in Russ. (Electrical Engineering), 2019, No. 4, pp. 7–12.
5. Kachalina Е.V. Chastotno-reguliruemye asinhronnye dvigateli dlya kar'ernyh ekskavatorov: dis. … kand. tekhn. nauk (Frequency-Controlled Asynchronous Motors for Quarry Excavators: Dis. ... Cand. Sci. (Eng.)). М., 2010, 169 p.
6. Novikov G.V. Chastotnoe upravlenie asinhronnymi elektrodviga-telyami (Frequency Control of Asynchronous Electric Motors). M.: MGTU im. Baumana, 2016, 504 p.
7. Belousov A.S. et al. Development of a Control Algorithm for Three-Phase Inverter in Two-Phase Electric Drives Reducing the Number of Commutations. – 1st International Conference on Control Systems, Mathematical Modelling, Automation and Energy Efficiency, 2019, pp. 444–449, DOI: 10.1109/ summa 48161.2019.8947487.
8. GОSТ 31606-2012. Mashiny elektricheskie vrashchayushchie-sya. Dvigateli asinhronnye moshchnost'yu ot 0,12 do 400 kVt vklyuchitel'no. Obshchie tekhnicheskie trebovaniya (Rotating Electrical Machines. Asynchronous Motors of Power From 0,12 to 400 kW Inclusive. General Technical Requirements). M.: Standartinform, 2013, 22 p.
9. Kopylov I.P. Proektirovanie elektricheskih mashin (Design of Electric Machines). M.: Yurayt, 2023, 828 p.
10. Bespalov V.Ya., Kotelenets N.F. Elektricheskie mashiny (Electric Machines). M.: Akademiya, 2013, 319 p.
11. Kopylov I.P. Matematicheskoe modelirovanie elektricheskih mashin (Mathematical Modeling of Electric Machines). M.: Vysshaya shkola, 2001, 326 p.
12. D'yakonov V. Simulink 4. Spetsial'nyy spravochnik (Special Reference Book). SPb.: Piter, 2002, 528 p.
13. D'yakonov V.P, Kruglov V.V. MATLAB. Analiz, identifikatsiya i modelirovanie sistem. Spetsial'nyy spravochnik (Analysis, Identification and Modeling of Systems. Special Reference Book). SPb.: Piter, 2002, 444 p.
14. German-Galkin S.G. Komp'yuternoe modelirovanie poluprovodnikovyh sistem v MATLAB 6.0 (Computer Simulation of Semiconductor Systems in MATLAB 6.0). SPb.: Korona print, 2001, 320 p.
15. Zhukovskiy Y.L., Korolev N., Filatova I. Asynchronous Motor Drive Operability Field with Two-Link Structure of Frequency Converter. – Journal of Physics Conference Series, 2020, 1661(1):12127, DOI:10.1088/1742-6596/1661/1/012127
2. Кузнецов Н.Л. Надежность электрических машин. М.: Издательский дом МЭИ, 2006, 432 с.
3. Микитченко А.Я. Разработка и исследование частотно-управляемого асинхронного электропривода по системе НПЧ–АД для машин предприятий горной промышленности: дис. … докт. техн. наук. М., 1999, 274 с.
4. Малафеев С.И., Захаров А.В., Сафроненков Ю.А. Новая серия асинхронных частотно-регулируемых двигателей. – Электротехника, 2019, № 4, с. 7–12.
5. Качалина Е.В. Частотно-регулируемые асинхронные двигатели для карьерных экскаваторов: дис. … канд. техн. наук. М., 2010, 169 с.
6. Новиков Г.В. Частотное управление асинхронными электродвигателями. М.: МГТУ им. Баумана, 2016, 504 с.
7. Belousov A.S. et al. Development of a Control Algorithm for Three-Phase Inverter in Two-Phase Electric Drives Reducing the Number of Commutations. – 1st International Conference on Control Systems, Mathematical Modelling, Automation and Energy Efficiency, 2019, pp. 444–449, DOI: 10.1109/ summa 48161.2019.8947487.
8. ГОСТ 31606-2012. Машины электрические вращающиеся. Двигатели асинхронные мощностью от 0,12 до 400 кВт включительно. Общие технические требования. М.: Стандартинформ, 2013, 22 с.
9. Копылов И.П. Проектирование электрических машин. М.: Юрайт, 2023, 828 с.
10. Беспалов В.Я., Котеленец Н.Ф. Электрические машины. М.: Академия, 2013, 319 с.
11. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин. М.: Высшая школа, 2001, 326 с.
12. Дьяконов В. Simulink 4. Специальный справочник. СПб.: Питер, 2002, 528 c.
13. Дьяконов В.П, Круглов В.В. MATLAB. Анализ, идентификация и моделирование систем. Специальный справочник. СПб.: Питер, 2002, 444 с.
14. Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0. СПб.: Корона принт, 2001, 320 с.
15. Zhukovskiy Y.L., Korolev N., Filatova I. Asynchronous Motor Drive Operability Field with Two-Link Structure of Frequency Converter. – Journal of Physics Conference Series, 2020, 1661(1):12127, DOI:10.1088/1742-6596/1661/1/012127.
#
1. Sokolovskiy G.G. Elektroprivody peremennogo toka s chastot-nym regulirovaniem (AC Electric Drives with Frequency Control). M.: Akademiya, 2006, 29 p.
2. Kuznetsov N.L. Nadezhnost' elektricheskih mashin (Reliability of Electric Machines). M.: Izdatel'skiy dom MEI, 2006, 432 p.
3. Mikitchenko А.Ya. Razrabotka i issledovanie chastotno-upravlyaemogo asinhronnogo elektroprivoda po sisteme NPCH–AD dlya mashin predpriyatiy gornoy promyshlennosti: dis. … dokt. tekhn. nauk (Development and Research of a Frequency-Controlled Asynchronous Electric Drive According to the NPCh–ID System for Machines of Mining Enterprises: Dis. ... Dr. Sci. (Eng.)). М., 1999, 274 p.
4. Malafeev S.I., Zaharov A.V., Safronenkov Yu.А. Elektrotekh-nika – in Russ. (Electrical Engineering), 2019, No. 4, pp. 7–12.
5. Kachalina Е.V. Chastotno-reguliruemye asinhronnye dvigateli dlya kar'ernyh ekskavatorov: dis. … kand. tekhn. nauk (Frequency-Controlled Asynchronous Motors for Quarry Excavators: Dis. ... Cand. Sci. (Eng.)). М., 2010, 169 p.
6. Novikov G.V. Chastotnoe upravlenie asinhronnymi elektrodviga-telyami (Frequency Control of Asynchronous Electric Motors). M.: MGTU im. Baumana, 2016, 504 p.
7. Belousov A.S. et al. Development of a Control Algorithm for Three-Phase Inverter in Two-Phase Electric Drives Reducing the Number of Commutations. – 1st International Conference on Control Systems, Mathematical Modelling, Automation and Energy Efficiency, 2019, pp. 444–449, DOI: 10.1109/ summa 48161.2019.8947487.
8. GОSТ 31606-2012. Mashiny elektricheskie vrashchayushchie-sya. Dvigateli asinhronnye moshchnost'yu ot 0,12 do 400 kVt vklyuchitel'no. Obshchie tekhnicheskie trebovaniya (Rotating Electrical Machines. Asynchronous Motors of Power From 0,12 to 400 kW Inclusive. General Technical Requirements). M.: Standartinform, 2013, 22 p.
9. Kopylov I.P. Proektirovanie elektricheskih mashin (Design of Electric Machines). M.: Yurayt, 2023, 828 p.
10. Bespalov V.Ya., Kotelenets N.F. Elektricheskie mashiny (Electric Machines). M.: Akademiya, 2013, 319 p.
11. Kopylov I.P. Matematicheskoe modelirovanie elektricheskih mashin (Mathematical Modeling of Electric Machines). M.: Vysshaya shkola, 2001, 326 p.
12. D'yakonov V. Simulink 4. Spetsial'nyy spravochnik (Special Reference Book). SPb.: Piter, 2002, 528 p.
13. D'yakonov V.P, Kruglov V.V. MATLAB. Analiz, identifikatsiya i modelirovanie sistem. Spetsial'nyy spravochnik (Analysis, Identification and Modeling of Systems. Special Reference Book). SPb.: Piter, 2002, 444 p.
14. German-Galkin S.G. Komp'yuternoe modelirovanie poluprovodnikovyh sistem v MATLAB 6.0 (Computer Simulation of Semiconductor Systems in MATLAB 6.0). SPb.: Korona print, 2001, 320 p.
15. Zhukovskiy Y.L., Korolev N., Filatova I. Asynchronous Motor Drive Operability Field with Two-Link Structure of Frequency Converter. – Journal of Physics Conference Series, 2020, 1661(1):12127, DOI:10.1088/1742-6596/1661/1/012127
Published
2023-08-31
Issue
Section
Article
