ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Для регулирования скорости асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором широкое использование получили тиристорные преобразователи частоты (ТПЧ), которые формируют на выходе преобразователя напряжение, отличающееся от синусоидальной формы, имея в своем составе высшие гармонические составляющие. В то же время ТПЧ является источником высших гармоник, которые передаются в питающую сеть.

Наличие высших гармонических составляющих напряжения и тока со стороны двигателя приводит к ухудшению энергетических свойств и характеристик двигателя, а генерация высших гармонических составляющих в промышленную сеть оказывает негативное влияние на работу сторонних потребителей электроэнергии.

В лаборатории электропривода ОГУ проведены исследования гармонического состава напряжения и тока при работе ТПЧ-15 на асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором типа А02-52-8 мощностью 5,5 кВт. Обмотка статора соединена по схеме звезда.

Целями проводимых исследований являлись:

1.Исследование влияния нагрузки на валу двигателя на гармонический состав напряжения и тока как со стороны двигателя, так и со стороны питающего напряжения.

2.Определение зависимости гармонического состава напряжений и токов от частоты напряжения, подведенного к зажимам статора двигателя.

В процессе испытаний проводились измерения гармонических составляющих напряжения и тока как со стороны двигателя, так и со стороны питания, при различных значениях нагрузки и разных частотах подводимого к статору напряжения.

По экспериментальным данным определялся коэффициент искажения формы кривых тока и напряжения. На рисунках 1 и 2 приведены зависимости коэффициента искажения кривой тока двигателя и тока со стороны источника питания от скольжения для трех частот (20,50 и 60 Гц). Наибольшие искажения имеют место в области малых скольжений, в области больших скольжений коэффициент искажения тока двигателя практически не зависит от скольжения. Значение коэффициента искажения тока изменяется в 2-3 раза. Аналогичная зависимость просматривается и для гармоник тока со стороны источника питания (рис. 2). Коэффициенты искажения тока достигают 90-70%.

На рисунке 3 представлены зависимости коэффициентов искажения напряжения, подводимого к двигателю. Эти коэффициенты имеют выраженный максимум при малых скольжениях. В области больших скольжений коэффициенты остаются постоянными.

В результате сделаны следующие выводы.

В кривых тока и напряжения отсутствуют гармоники, кратных двум и трем как со стороны двигателя, так и со стороны питания. В кривой напряжения со стороны питания доля высших гармонических составляет менее 1% и не зависит от нагрузки и частоты напряжения, подводимого к двигателю. Первая гармоника напряжения, подводимого к двигателю, при любой частоте практически не зависит от нагрузки, 5 и 7-я гармоники примерно повторяют закон изменения момента от нагрузки. Закон изменения первой гармоники тока двигателя соответствует закону изменения тока при чисто синусоидальном питании, 5 и 7-я гармоники примерно повторяют закон изменения момента, развиваемый двигателем, имея максимум в области критического скольжения. Коэффициент гармоник со стороны питания для тока изменяется от 20 до 85% в зависимости от частоты и нагрузки.

Рис. 1 Коэффициенты искажения формы тока двигателя

Рис. 2 Коэффициенты гармоник тока источника питания

Рис. 3 Коэффициенты искажения формы напряжения двигателя