студенты гр. АиУ-12-2: Старцев Н.А., Белтаев А.Б., Рахметов О.Б.

научный руководитель Лисицын Д.В.

Карагандинский государственный технический университет, Казахстан

ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАШИН ДВОЙНОГО

ПИТАНИЯ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Использование машин двойного питания (МДП) в современных автоматизированных системах позволяет существенно повысить технико-экономические показатели различных технологических установок, в том числе и электроприводов с периодическим законом движения. В первую очередь это связано с тем, сама МДП, как электромеханический преобразователь энергии, характеризуется высокими энергетическими показателями, обладает хорошей управляемостью, обеспечивая большой пусковой момент. Машины двойного питания можно встретить в мощных электроприводах газоперекачивающих станций, в устройствах электродвижения судов и т.п.

Очень часто, используемые на предприятиях подъемно-транспортные установки включают в себя приводные асинхронные электродвигатели с фазным ротором и релейно-контакторной аппаратурой управления. Данный привод имеет существенные недостатки, которые заключаются в следующем:

- при разгоне, торможении и работе механизмов на пониженной скорости расходуется значительная электроэнергия, идущая на нагрев роторных сопротивлений, нагрев электродвигателя и износ механических тормозов. Непроизводительно расходуемая электроэнергия повышает себестоимость продукции и снижает прибыль;

- асинхронный электропривод с роторной резисторно-контакторной станцией управления и динамическим торможением не обладает необходимыми регулировочными качествами;

- асинхронный электропривод с пусковой резисторно-контакторной станцией потребляет из сети значительную реактивную мощность, которую необходимо оплачивать, либо компенсировать достаточно дорогими компенсаторами реактивной мощности.

Альтернативным решением этих проблем – использования машин двойного питания. На рис. 1 показана упрощенная структурная схема силовых цепей электропривода МДП с транзисторными низковольтными рекуперативными инверторами напряжения (РИН) в статоре и роторе асинхронного двигателя с фазным ротором (АДФР). Транзисторные преобразователи подключаются к различным низковольтным обмоткам согласующего трансформатора или к общей низковольтной обмотке. Установка рекуперативных инверторов напряжения в статор и ротор (АДФР) обеспечивает двойное питание электродвигателя от двух относительно низковольтных источников электроэнергии, регулирующих скорость электродвигателя путем изменения амплитуды и частоты напряжения и тока статора и ротора.

Рисунок 1- Схема реверсивного электропривода с низковольтными транзисторными РИН в статоре и роторе АДФР

Машины двойного питания обладают следующими преимуществами:

· работа на разных скоростях;

· раздельный контроль активной и реактивной мощности;

· являются надежными и требуют минимального обслуживания;

· это стандартно производимые доступные и дешевые двигатели или генераторы;

· являются компромиссом с экономической и технической точки зрения;

· в общем случае питание статора и ротора возможно токами разных частот;

· возможность удвоения напряжения в генераторе за счёт последовательного соединения обмоток статора и ротора;

· использование для управления статических преобразователей половинной мощности;

· возможность работы с частотой вращения вала 6000 об/мин при питании от промышленной сети и, как следствие, получение удвоенной мощность при тех же размерах, значениях магнитного потока и крутящего момента.

Экспериментальные исследования асинхронного двигателя с фазным ротором в режиме машины двойного питания подтверждают высокие технико-экономические показатели этого класса машин. Они имеют высокий КПД, превышающий КПД обычного режима, что объясняется у этих машин отсутствием вторичных потерь (потери во вторичной обмотке трансформатора, потери в роторе асинхронного двигателя, потери на возбуждения синхронной машины). У МДП вторичных потерь по принципу работы вообще нет, т.к статор и ротор являются первичными, обмотки которых подключены непосредственно к одной общей сети.

Список использованных источников

1. Лисицын Д.В., Иванько Д.В., Пиль С.Ю. Состояние и перспективы совершенствования электроприводов шахтных подъемных установок Карагандинского угольного бассейна. Материалы 7-ой международной научно-практической конференции “Образование и наука без границ”, Польша, 07-15 декабря 2011 года. Том 29, С. 87-90