автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Динамические режимы асинхронных двигателей малой мощности с переменным характером нагрузки

ШЩИШАЛШЯ АКАДЕДОЯ НАУК УКРАИНЫ (" ' и о Д ШОТТУТ ЭЛЕКТРОДОШКИ

* з

На правах рукописи ЕЙЕКК Елена Васильевна

ДИНАМИЧЕСКИЕ РЕ/ШЫ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ МАЛОЙ МОЩНОСТИ С ЯЕРЕШШ ХАРАКТЕРОВ НАГРУЗКИ

Специальность 05.09.01 - электрические машины

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Киев-1995

Диссертацией является рукопись.

Работа ветолнека в Институте электродинамики

HAH Украины, г.Киев

Научный руководитель - доктор технических наук, с.н.с.

Кисленко

Валентин Иванович.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Красношапка Дмитрий Максимович;

кандидат технических наук Лут

Николай Тихонович.

Ведущая организация - УкрКМШ "Веста"

Минмаллрома, г.Киев.

Защита диссертации состоится " " и^АЛутг^г^ 1996 г. в час. на заседании специализированного ученого совета

Д 01.96.04 в Институте электродинамики КАН Украины по адресу: 252680, г.Киев-57, проспект Лебеды, 56, тел.446-91-15.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института электродинамики ШШ Украины.

Автореферат разослан " " 1996 г. .

Ученкй секретарь специализированного ученого совета

Титко А.И.

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСтаКА. РАБОТН

Актуальность проблемы и степень исследования тематики диссертации. Асинхронные двигатели малой мощности применяются во всех отраслях народного хозяйства Украины, определяют уровень электрификации и возмоямость реализации современных технологий. Годовая потребность хозяйства Украины составляет несколько миллионов штук. Реальными режимами работы таких двигателей являются динамические. Во время пускового и квазиустановивзегося режимов нагрузка асинхронных дзигателей не остается постоянной, *а имеет периодический, случайный, нелинейный, пульсирующий или другой характер. Двигатели имеют различные схемы включения обмоток статора э однофазную сеть. В качестве предвкяэтеккых элементов наряду с постоянными используются нелинейные элементы (тиристоры, дроссели, позисторы). Характер нагрузки, с одной стороны, и нелинейность предвклаченных элементов, с другой, оказывает существенное влияние на протекание переходных процессов, что сказывается на ькс-плуатадионкых показателях электрических машин.

; Эти особенности определяют актуальность исследований динамических режимов работы асинхронных двигателей. Решение задач анализа пускового и кзазиустгновившегося режимов, коммутации пред-вкляченных элементов, учета нагрузки является вгкнкм для разработки рекомендаций по формированию рациональных режимов работы, выбору типа двигателя и пуско-защитной аппаратуры.

Интегро-дифференциальная система уравнений, описывающая переходные процессы асинхронных двигателей с предвклвченными элементами в цепи статора с учетом переменной нагрузки на валу, является нелинейкой. Для ее решения могут быть эффективно использованы развивающиеся в последнее время численно-аналитические методы. Одним из них является метод дифференциальных преобразований, разработанный Г.Е.Пуховым и зарекомендовавший себя для класса нелинейных задач. Автором предложено использование этого метода для исследования переходные процессов в однофазных асинхронных двигателях с переменным характером нагрузки. Разработана спектральная модель, алгоритмы и программы расчетов динамических режимов на основе диффе-ренииалько-тейлоровских (ДТ) преобразований. Для исследования динамических режимов асинхронных двигателей перспективно использование моделей, которые позволяют легко переходить от анализа стати-

ческчх к анализу динамических режимов. Рассмотрена математическая модель для исследования переходных процессов в полпсопереклочяемых асинхронных двигателях, разработанная А.А.Войтехом и А.Н.Поповичеч и обобщенная с участием автора на случай расчета однофазных асинхронных двигателей с позисторным пуском и переменной нагрузкой на валу.

Научно-исследовательская работа выполнялась в Институте электродинамики НАН Украины с 1986 года по темам "Статор", "Статор-2П", "Статор-ЗП", "Электромашина", "Электромашина-?", "Электромашинэ-3"; в соответствии с республиканской программой * РН.14.01.11, шифр "Ресурс", а также в рамках программы "Новые электрические мапины переменного тока многоцелевого назначения на основе и для реализации ресурсосберегающих технологий" ПОГГ Украины (Р 5.51.06/203-92, шифр "Перетворпвач").

Объектом исследования являются асинхронные двигатели малой мощности с переменным характером нагрузки. , .

Цель и основные задачи научного исследования. Целью работы является разработка (в том числе с применением метода ДГ-преобразова-ний) математических моделей для расчета переходных пропессов асинхронных двигателей малой мощности с нелинейными предвключенккми элементами в цепи статора, переменной нагрузкой на валу и разработка рекомендаций по повышению технико-экономических показателей данных двигателей на основе исследования динамических режимов.

Поставленная мель потребовала решения следующих задач:

- анализа и выбора методов расчета;

- построения математических моделей, ориентированных на получение решений в численном и численно-аналитическом виде;

- разработки спектральной мо дели, алгоритмов и программ расчета для исследования переходных процессов в асинхронных двигателях

с двух- и трехфазными обмотками с предвключенными (фазосдвигающими) элементами в пени статора к переменной нагрузкой на валу с использованием метода ДТ-преобразований;

- разработки математической модели, алгоритмов и программ для исследования динамических режимов двигателей с позисторным пуском;

- учета момента сопротивления;

- исследования переходных процессов асинхронных двигателей на основе ДТ-алгоритма;

- исследования динамических режимов конкретных электроприводов двигателей: стиральной меетны С^-2Б, ротационного компрессора, электронасоса типа ЕЦ-1.2-20.

Методы исследования. В работе используется методы теории электромеханического преобразования энергии, ДГ-преобразований, планирования эксперимента, теории матриц.. Решение системы уравнений электрического и механического равновесия проведено на ЦВМ и ЭВМ ТЕМ PC/AT с помоцьи методов Рунге-Кугга и ^-преобразований.

Научная новизна. В данной диссертационной работе

- впервые разработаны спектральные модели, алгоритмы и программы расчетов для исследования переходных процессов асинхронных двигателей с двух- и трехфазными распределенными обмотками с предвклячен-ккми (фазосдвигавщими) элементами с; цепи статора и переменкой нагрузкой на валу на оснозе ^-преобразований;

- разработана математическая модель для исследования динамических режимов асинхронннх двигателей с позисторным пус :ом и переменным характером нагрузки;

- впервые-предложена методика определения параметров и математическая модель позистора для исследования переходных процессов в асинхронных двигателях с позисторньм пуском;

- обоснована эффективность применения ^-алгоритма для исследования динамических. режимов асинхронных двигателей с различными схемами включения.

Теоретическая. и практическая пенность результатов работы заключается в с ледукцем:

- показана принципиальная возмокность использования метода ДТ-преобразований для расчета динамических режимов работы асинхронных двигателей с предвключекными элементами в цепи статора и переменном характером нагрузки; даны рекомендации по выбору шага интегрирования и числа дискрет, обеспечивающих заданную точность на основе метода ДТ-преобразовгшй, проведено сравнение предложенного метода с методом Рунге-Кутта 4-го порядка; предложена математическая модель позистора с учетом изменения его параметров, алгоритмы и. программы для расчета динамических режимов асинхронных двигателей с позисторньы пуском; исследованы динамические режимы двигателя ротационного компрессора, двигателя-электронасоса; предложена, рациональная схема обмотки для двигателя стиральной машины "Маричка" с учетом результатов исследований динамических режимов.

Конкретный личный вклад диссертанта в разработку новых научных результатов, которые выносятся на защиту:

- спектральная модель, алгоритмы, программы и рекомендации для расчета переходных процессов в асинхронных двигателях;

- математическая, модель и методика расчета для исследования динамических режимов однофазных асинхронных двигателей с позисторнкм пуском и переменным характером нагрузки; .

- рекомендации по исследований динамических режимов асинхронных двигателей с позисторнкм пуском и учетом характера нагрузки;

- практические рекомендации по разработке, асинхронных двигателей с учетом результатов исследования динамических режимов.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы внедрены в разработке методик, алгоритмов и комплекса программ математического обеспечения для исследования динамических реяимов работы асинхронных двигателей малой мощности; разработке двигателя ротационного компрессора; разработке двигателя для привода стиральной малины "Маричка"; в исследовании двигателя электронасоса типа ЕЦ-1.2-20. Работы выполнены по договорам с УкрНШШ "Веста", г.Киев; Ужгородским электротехническим заводом; СКБ АО "Укролектромап", г.Харьков.

Ащюбаиия работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: Республ.науч.-техн. конф. молодых ученых и специалистов "Электромеханические преобразователи энергии" (г.Киев, 1564 г., сентябрь); конф. молодых ученых и специалистов ВШЭКИЭИД (г.Киев, 1904 г., ноябрь); 1У,У,УТ Бсесоюз.науч.-техн.конференциях "Динамические режимы работы электрических ыагин и электроприводов" (г.Днепродзержинск, 3985 г., сентябрь; г.Паланга, 1968 г., сентябрь; г.Бишкек, 1991 г., октябрь); 1У цколе-семинаре " Дифферента альнь-е преобразования и их приложения" (г.Киев, 1969 г., май); Всесоюз.науч.-техн.конф.,.посвященной 100-летаю разработки асинхронной машины "Современные проблемы электро-, механики" (г.Москва, 1989 г., декабрь); семинаре "Совершенствование судовых и автономных электромеханических систем" .(г.Севастополь, 1990 г., октябрь); 1У науч.-техн.конф. Мроблемы нелинейной электротехники" (г.Киев, 1992 г., сентябрь); 1-ой Мекдунар.науч.-техн.конф. по электромеханике и электротехнологии (г.Суздаль, 1994 г., сентябрь); 1-ой Междунар.науч.-техн.конф. "Математическое моделирование в электротехнике и электроэнергетике" (г.Львов, 1995 г., сентябрь).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 5 статьях, I препринте и 8 тезисах докладов. Практические результаты приведены в 5 научно-технических отчетах.

Структура и обьем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения,- содержит 150 страниц основного текста, 46 рисунков на 38 страницах, 20 таблиц, списка литературы из 201 наименования на 22 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы цели и задачи работы, изложены осноеныз научные и практически результаты, методы исследования, сведения об апробации, практическом использовании результатов и структуре диссертационной работы.

В первой главе проведен обзор литературы по методам исследования переходных процессов асинхронных двигателей с предвкличен-: нкми элементами и переменной нагрузкой на валу (АДДН), рассмотрены особенности переходных процессов АДЛН. Выполнен анализ методов расчета и.обзор математических моделей асинхронных двигателей. Вопросам исследования динамических режимов асинхронных двигателей посвящено значительное количество работ как в Украине, так и за рубежом, тем не менее ряд из них требует своей дальнейшей проработки. Выбраны методы, сформулированы цель и задачи настоящего исследования.

. Во второй главе проанализированы численные, аналитические, численно-аналитические методы расчета системы интегро-дифферекпи-альных уравнений. Выбран численно-аналитический метод ДТ-преобра-зовашй. Дана характеристика метода, показана общая схема расчета, сформулированы требования ДТ-преобразований к системам иктегро-дифференшальных уравнений. Предстазлены математическая и спектральные модели, алгоритм для расчета переходных процессов асинхронных двигателей с двух- и трехфазными обмотками с предвклзочен-ными (фазосдвигаицими) элементами в цепи статора и переменной нагрузкой на валу. Автором использована математическая модель на основе теории обобщенного электромеханического преобразования энергии, разработанная И.Л.Копыловьм, с общепринятыми допущениями.

Система электрического и механического равновесия в осях об, Р для случая постоянные значений параметров, удобная для реали-

заики ДТ-алгоритма, представлена автором в следующем виде:

Ш= (А I-{[^(ии ♦ {; тфсИ ])-

^Г - -у {а,рМ(сы»•

где ,[ ^ 1 - матрица преобразованных напряжений сети и

токов; [д ] - матрица сопротивлений; | » [{, ] - матрицы ивдук-тивностай; , - предвключенные емкость и сопротивление,

угловая частота вращения ротора, - взаимоиндуктивность; У- момент инерши; р~ число пар полюсов; [Кл']=[К$] [А$] ' [£"]=[ К»] [Д>] ; [к5] - матрица включения; Гд^- матрица преобразования; матрица связи ыеяду напряжением ка предвклю-ченнкх элементах и фазньага токами статора; СЬ —^¡2 » для трехфазной обмотки; / ,СЬ-Кт - для двухфазной обмотки, Кт - коэффициент трансформации.

Заменив функции Т-спектрами, а действия над ними - Т-опера-пиями, математическая модель преобразуется в спектральную, которая представляет систему рекуррентных алгебраических соотношений относительно искомых переменных: V

Ш ]=А^ШНВ шЫп [гЦ-

икм) = (а,рМ [а£%(Н)Ы Ш- ,

к=к4, . \ ] (2)

йЫ-^Ш/с).

- ш J

[Г• Ш^/с)] - р[1 ]Е И\кШЩ

(шШ

ШпШт к!

и г г м

[ВЬ^ЬМДСЬ^МЕС']

к!

,к-к{,

В случае отсутствия предвклвченнкх Р^М ^ I.

. При постоянном моменте, сопротивления случае переменного момента сопротивления удобно использовать разложение в ряд (Еурье, тогда ,

п*1 (3)

где I

номер шага Н . г т т

Система уравнений (2) дополняется начальными условиями11о 1 , СО го, » которые определяат нулевые дискреты [ 1(0)1 =

= \1}> Ш0)=й)г. • Мс(0)=Мсо • Использован явный

метод припасовывания. Значения искомых.переменных определяются на каядом шаге: к-У к*к1

ЫиМпЫ.иЛ^ЕШк),

№ М

,, ; ш I , . У^М Мс

к*0 0

(4)

Точность расчетов зависит от числа учитываемых дискрет к1 .

Программа расчетов на основе ДТ-алгоритма реализована на языке ФОРТРАН для ВС 1061. Проведено сравнение методов ДТ-преобразо-ваний и Рунге-Кутта 4 порядка на примере расчета режима пуска

двигателя 4А132МУЗ с целью получения рекомендаций по выбору Н и (( , обеспечивши их на конкретном примере заданную точность. Сделаны выводы: максимальное число дискрет равно 5; минимальные за-, траты получены при Н = 2-10~^с и к = 5, при этом точность расчета соответствует счету методом Рунге-Кутта четвертого порядка с загом Н = ТО~^с; выигрнл по времени счета методом ДТ-преобра-зований наблюдается при увеличении Ц *

Разработанные спектральная модель и программа расширяют возможности исследования переходных процессов для различных схем включения асинхронных двигателей в одкофаэь-ую сеть. Особенности и преимущества ДТ-алгоритма сказываются "как на этапе формирования, так и на этапе решения системы уравнений: система нелинейных уравнений с помощью соответствующих правил и формул преобразуется "в систему рекурретнкх алгебраических уравнений, удобную для реализации программы на вычислительной машине; этап перевода интегро-дифференш-алькых уравнений в область дифференциальных спектров исключает повышение порядка системы уравнений; нет необходимости представлять исходную систему уравнений в форме Коли; в любой точке, можно получить решение в аналитическом виде, представленном отрезком степенного ряда Тейлора: x(i)=X(0)+X(i)fl +.... ; алгоритм автоматического выбора аага и числа дискрет позволяет получить требуемый порядок интегрирования системы уравнений с заданной точностью без изменения программы расчета; в процессе вычислений легко определить точность решения используя уравнения связи

Б третьей главе представлена математическая модель для исследования динамических резммов работа однофазных асинхронных двигателей с позисторным пуском и переменкой нагрузкой на валу. В ка-. честве базовой взята математическая модель, разработанная АЛ.Вой-техом и А.К.Лопсзичем.

С пелью рассирекия области применения этой модели на расчет динамических режимов однофазных асинхронных двигателей автором разработана математическая модель позистора; предложена методика определения его параметров; проведен учет зависимостей моментов сопротивления от факторов, влкяххцих на характер нагрузки; пред-. ставлен алгоритм, позволяющий учитывать нелинейный характер сопротивления позистора при расчете динамических режимов однофазных двигателей. Сопротивление позистора обусловлено тепловш и вари-сторнкы эффектом: Rn=j(9n.Un), (5>

где

Bit , Un -

'it , чп - температура и напряжение позистора.

Математическая модель позистора составлена с учетом изменения его сопротивления при нагреве (рис Л) и динамической токовой характеристики ln=j[i), полученных экспериментальным путем, количество тепла,идущее на нагрев тела позистора Vv*n . считаем эквивалентом его температуры. Зависимость dn-jlWn) определена исходя из уравнения теплового баланса

Wn ф&щшж™

f-fp- коэффициент рассеяния, Во - температура окруяазсщей среды, ¿л - ток позистора.

Методика определения параметров позисторов строится на учете зависимости (5). Для этого использованы осеилло-. граммы тока позистора типа ТРП-И Rnx = = 20,6 Ом для напряжений Lin = 50, 100, 150 В и температурная характеристика

Rn-j(Bn) (Rnr холодное сопротивление позистора при Во = 20-25°С). Затем расчитывалась серия зависимостей Rn = = f(Wn) при „■ Un -ШС Для получения аналитического выражения f\n-j(Wn, Un) по методу планирования эксперимента использован ортогональный план второго порядка;

40 80 120 Рис.1

№6°С

П*

В результате расчетов полувек полином: ^

Проведена оченка точности модели, погрешность не превышает 10ч.. Аналитическое выражение (7) учитывает зависимость сопротивления позистора не только от температуры, ко и от напряжения, что позволяет использовать его при расчетах переходных процессов асинхронных двигателей с позисторным пуском.

Автором проведен учет зависимости момента сопротивления двигателя ротационного компрессора от угла поворота ротора ^ , частоты вращения Пг и давления в отводящем патрубке гаевмосистемы.

7>2ргд

С учетом двух групп зависимостей при ПгУйГ для номи-

нального давления, соответствующего установившемуся режиму работы Р«= 13,6-Ю5 Иа,рл=1,513'10%аи_ре2има пуска при давлениях на входе и выходе З.бТЗ-ЯгПа (рис.2) аппроксимирован мо-

мент сопротивления в за- й^Я-мГ висиыости от^ иЛг(5-скольаение). Для определения момента сопротивления двигателя электронасоса были использованы наборная и энергетическая характеристики, статический напор и расход при номинальной частоте вращения ротора, определяющий мощность, потребляемую насосом.

3 четвертой главе " 40 80

дако краткое описание про- Рис.2

грамкного обеспечения, .заданного азтором для расчетов динамических режимов асинхронных двигателей малой усщности. Апробация и корректировка программ проведена в процессе расчета динамических режимов конхретнкс типов двигателей.

С помощью ДТ-алгоритма в качестве контрольного примера рас. читаны статическая и динамическая механическая характеристики двигателя А62/4, проведено их сравнение с экспериментальными г. расчетными данными, известными в литературе. Результаты расчзта получек.! с погрешностью до Юл. Исследованы режимы пуска асинхронных двигателей с различными схемами включения: с трехфазными обмотками, соединенными в звезду (двигатель 4АА-55х\4), с трехфазными обметками и рабочим конденсатором (двигатель Щ20-2/56Р) и схемы конденсаторного двигателя с двухфазными параллельно включенными ■обмотками для привода компрессора медицинского назначения.

Автором рассмотрена сложная нелинейная задача исследования особенностей переходных процессов ковденсаторного двигателя (Со „ 3,9 мкЭротационного компрессора с позйсторнш пуском = 22 Ом).

В результате расчета квазиустановитегося релзша выявлены т-' плитуда пульсаций частоты вращения ротора йПг и электромагнитного

0,S9'vH

.- - - .

момента дМэ* Определено влияние величины рабочей емко'стя на их . шплитуду. С увеличением Ср с 2,5 мк<5 до 5 д|^?сникгится на 78,855, ДПг - ка 0,бб£. Установлено, что критерии минимума потерь энергии в обмотках статора и ротора к максимуму КПД в квазиуста-новившемся резкие соответствует емкость 3,9 мкФ. Доказано, что время пуска существенно зависит от величины питаззцего напряаения: при U « 220 В tns 0,43 с, потери энергии в обмотках статора и ротора V/m » 33,8 Дя. Яря укеяьвекяи наряжения питания ка I5iS tn увеличивается з 2 раза, потери энергия в обмотках статора а ротора-в 1,5 раза.

Представлена качественная картина переходкого процесса двигателя с позисторнЕм пуском. На рис.3 показаны огибетцие зависимостей: тока сети .

OJr-yd) ДЛЯ трех интервалов , времени, соответствующих Ыр = = 0,9Он, G)r = = 0,95djH, CJr = = 0,99СЛнпри $>= = C0nst :

(Расчеты для й»=

Вп) обозначены R„=var) - Рас-хокдение в резу- ■ льтатах расчетов проявляется на интервале, приближавшемся к установившемуся. В ■ предположении Rn-ccnst

COnst

Рис.3

двигатель не достигает 0,95Сл1н, а разгоняется лизь до 0,9

Выполнены расчеты пуска двигателя при различных начатьккх значениях момента сопротивления. Двигатель запускается = 0,956й$ при/?п= 44,7-46,5 Ом, при этом токи значительно превышают номинальные: 1с- в 4,5-5,15 раз, з 216-256 раз. На устано-ваЁпийся региы по тохам двигатель веходят по истечении 2,91-3,23с.

На рис.4 показаны зависимости . ММ на

интервале 2,5-3,3 с, вюшчащем отрезок резкого роста сопротивле-

Рис.4

ниа погкстоса (с 423 до 14340 Ом). М £1 V

Анализ режимов пуска двигателя при ! \rt0nst , I I и , $ггУйГ показал, что неучет характера нагрузки при- •

еодит к погрешностям по потерям на 8,2^ (приТУ1с=ГШ5^-392 Дж, пр- 427 ЙК).

Лятая глава посвящена вопросам внедрения полученных результатов. С участием автора проведено исследование: динамических режимов трех схем включения однофазного конденсаторного асинхронного двигателя мощностью 40 Вт для привода стиральной машины "Маричка", имеащих практически одинаковые показатели в статике. Выбраны три . варианта схем двигателя: с параллельным и последовательные включением обмоток, с трехфазной обмоткой, соединенной в треугольник. Анализ режимов пуска и реверса показал, что наиболее предпочтительной г.о критерию минимума потерь является схема с последовательным включением обметок. Одноступенчатый реверс для двигателя с трехфазной обмоткой невозможен из-за наличия отрицательного электромагнит^ ного момента^® -0,141 Н«м. Для осуществления реверса в этом случае необходимо делать ввдерлску времени 2,87 с между отключением 'двигателя от сети и подключением его для вращения в противоположном направлении.

Проведен анализ пусковых реззмов асинхронного двигателя электронасоса Щ-1.2-20 мощностью 570 Вт с последовательной схемой вклзчекия двухфазной обмотки, одна из которых шунтируется по-зистором R„ = 4 Ом. На примера исследования реакмов пуска двигателя показана необходимость строгого учета момента сопротивления нагрузочного механизма. Для этого был расчитан пуск с линейной, квадратичной и реальной нагрузочной характеристиками. Согласно расчетам при реальном Мг (статический напор Нет = 5,7 м) tn = = 0,171 с, при этом потери энергии в обмотках статора и ротора составили 170 Дж. Лри расчете с.линейной и квадратичной зависимостями момента сопротивления in равно 0,153 с и 0,181 с, а потери 223 Дж соответственно.

Установлено, что для данного типа двигателя с учетом потерь и времени пуска сопротивление позистора должно"быть равно 4 Ом. Лри увеличении j?n с 4 до 16 См tit возрастает в 1,9 раза, \л/н -в 1,5 раза. Исследуя влияние начальной фазы напряжения сети s момент зклячекия на характеристики привода, определена область устойчивого запуска, которая находится в пределах от -18° до 18е и от 162° до 1Ш°. Яри этом ¿яизменяется от 0,185 до 0,433 с, потерн энергии в переходном резюме - от 203 до £82 Дж.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ШВОДЫ

I. Разработаны математическая и спектральная модели, алгоритмы и программы для расчета переходных процессов с двух- и трех-фазнк.ш обмотками с предвклзчекнььга (фазосдвигащими) элементами в цепи статора и переменной нагрузкой на валу с использованием численно-аналитического метода ДГ-преобразовакий.

; 2. Сравнение результатов расчетов переходных процессов асинхронных двигателей ка основе ДГ-алгоритма с экспериментом к расчетами, известным в литературе, показало совпадете по основным показателям ка уровне I0t. Программы могут быть рекомендованы для , построения численно-аналитических моделей к исследования динамических режимов двигателей. .

3. Зредложена математическая модель для исследования динамических режимов однофазных асинхронных двигателей с позисторным пуском и переметши характером нагрузки. Разработаны отдельные алгоритмы а программы по учету предвключеккых нелинейных элементов -позисторов и переменного характера нагрузки.

4. Ва основе экспериментальных исследований и метода планирования эксперимента предложена методика определения параметров по-зистора, учитывающая зависимость его сопротивления от температуры и приложенного напряжения.

5. В результате анализа динамических режимов по критерию ми-кимума потерь в обмотках статора и ротора для различных схем включения двигателя стиральной машны СЛ-2Б, имепцих практически одинаковые показатели в статическом резные, выбрана рациональная схема обмотки с последовательны^ включением фаз.

6. Обоснована необходимость разработки математической модели позистора. Созданы алгоритм и программа расчетов. Доказаны преимущества их использования для исследования переходных; процессов асинхронных двигателей с позисторным пуском. На примере расчета динамических режимов двигателя ротационного компрессора установлено, что пренебрегать нелинейностью позистора можно при расчетах, статического режима, режима пуска двигателя до. 0? = 0,9бОн и в том . случае, когда двигатель разгоняется быстрее, чем * происходит нагрев позистора. Неучет нелинейного характера сопротивления, позистора

при расчете режимов, приближающихся, кквазиустановившимся, приводит к существенны* ошибка.

7. На основе анализа режимов пуска двигателя электронасоса типа ЕЦ-1.2-20 проведен выбор сопротивления позистора, обеспечива- . кщего требуемые пусковые характеристики двигателя. Выявлена область устойчивого запуска двигателя, которая находится в пределах изменения фазы напряжения при пуске: -13°...18°, 162°...126°.

8. С помощью разработанных алгоритмов и программ выполнены ряд расчетов динамических режимов двигателей с различными зависимостями момента сопротивления, которые позволили обосновать необходимость строгого учета момента сопротивления нагрузочного механизма. Дри отсутствии такого учета погрешность расчетов для двигателя ротационного компрессора возрастает на 8,2о, двигателя электронасоса на 10-183. ; V ■ '

ссноыше лошения д:ссертащи отражены в сщущих работах

I. Кисленко В Л!., Колесникова Е.В. (Бибик Е.В.) Исследование переходных процессов в асинхронных двигателях малой мощности на основе дифференциальных преобразований // Электромеханические преобразователи энергии. - Киев: Наук .думка, 1966. - С.50-54.

. 2. Колесникова Е.В. (Бибик Е.В.) Использование метода дифферент-

: альных преобразований для расчета электромеханических 'переходных процессов асинхронного конденсаторного двигателя // Автоматов, электробыт. кагаин и. приборов. - Киев, 1966. - С.67-74.

3. Кисленко В.й.> Семагина Э.П., Бибик Е.В. Расчет динамических процессов в электрических малинах малой мощности с использованием ДТ-алгоритыа // Теория дифференциальных преобразований и ее приложения: Сб.науч.тр./HAH Украины. Ин-т проблем моделирования в энергетаке'. -Киев: Наук.думка, 1990. - СЛ32-Т38.

4. Кисленко'В.И., Попович А.Н., Бибик Е.В. Учет влияния динамических режимов при'расчете привода ротационного компрессора//

v Регулируемые асинхронные дЕигатели. - Киев: Наук.думка, 1992. , -С. 146-158.

5. Бибик Е.В.,Войтех A.A., Кисленко В.И., Попович А.Н. Исследование динамических реетлов работы, асинхронных двигателей малой мощности с учетом их несимметрии, нелинейности предвключенных элементов и. нагрузки // Электротехника, ,1995. - Р 3. - С.42-43.

. б. Кисленко В.И., Бибик Е.В. Применение дифференциально-тейлоровских преобразований для расчетов переходных процессов однофазных асинхронных двигателей// Киев, 1991. - 37 с. - (Препринт/АН Украины., Ин-т электродинамики; Г> 697). ,

7. Кисленко В.И., Колесникова Е.В. (Бибик Е.В.) Расчет переходных процессов в асинхронных двигателях малой мощности с использованием дифференциальных преобразований // Тез.докл. 1У Всесолз.науч.-техн. кокф-. "Динамические регдаы работы электрических машин и электро-

■ приводов". - Днепродзержинск, 1985. - 4.1. - С. 17.

8. Кисленко 3.И., Семагина Э.П., Бибик Е.В. Математическая модель . для расчета переходных процессов в асинхронных двигателях мглой

мощности, на'основе метода дифференциальных преобразований// Тез. . докл. У Всесоюз.кауч.-техн.конф. "Динамические регимы работы электрических малин и электроприводов", Каунас, 1988. - С.143.• ; 9. Кисленко В.Й., Семагина Э.Л., Бибик Е.В. Математическая модель с использованием ДТ-алгоритма и программа расчетов для исследования

■ электромеханических переходных процессов в однофазных асинхронных двигателях// Тез.докл.Всесоюз.науч.-техн.кояф. "ТОО-летио изобретения асинхронного двигателя"., - М.: МЭИ, 1939.- 4,1. - С.250-251. 20., Войгех A.A., Кисленко В.И.,- Попович А.Н., Бибик Е.В., Дручок

В.В. Выбор схемы включения однофазных асинхронных двигателей с учетом особенностей динамических реям о в работы // Тез .докл. семинара

"Совершенствование судовых к автономных электромеханических систем" (4-6 октября 1990 г.). - Севастополь: СВШЙУ, 1990. - С.29.

11. Кисленко В.И., Попович А.Н., Бибин Е.В. Особенности динамичес- ;. ких режимов двигателя ротационного компрессора // Тез .докл. У1 Бсесовз,науч.-техн.конф. "Динамические регимы работы электрических кагик и электроприводов". - Бишкек, 1991. - С.23.

12. Еибик Е.В., Кисленко В.И., Попович А.Н. Математическая модель лозистора для расчета переходных процессов в асинхронных двигателях малой мощности //-Тез.докл. ЗУ науч.-техн.конф. "Проблемы нелинейной электротехники". - Киев: ШМЭ АН Украины, 1992. - С.123.

13. Еибик Е.В., Войтех A.A., Кисленко В.И., Попович А.Н. Исследование динамических режимов работы асинхронных двигателей малой мощности с учетом их несимметрии, нелинейности предвклпченнкх элементов и момента сопротивления // Тез.докл. 1-ой ¿Зеадунар.конф. по электромеханике и электротехнологии. ¿2КЭЗ-94. - Суздаль, I9S4. -4.2. - С.185. ' .

14. О.Б1б1к, В.Кисленхо, 0.Попович, Г.Солдатова. Моделювання пере-х1дких npcnecls асинхронних двигун1в з позисторним пуском // Тез. дол. 1-оI М1кнародно1 наук.-техн.конф. "Матемагачне моделввання в електротехн1ц1 й електроенергетицТ". - ЛьвТв, вересень, 19-22, 1995. - С.102-103.

Личный вклад. В работах, опубликованных в соавторстве, лично соискатели принадлежат:

- разработка методик,моделей, алгоритмов и' программ; расчетные исследования, анализ результатов, выводы (1-9, И-14);

- постановка эксперимента, расчетные исследования (10, 14).

ЛНОГАЦГЯ

Bi6iK О. В. Дянашчнх режими асинхронних двигугав мало? потужностг гз змгнким характером навантаження.

Дисерташя на здобуття наукового ступеня кандидата тех-тчних наук зг спеихальностх 05.09.01 - електричнх мапини, 1н~ ститут електродинамхки НАН Украгни, Khib, 1996.

Захицаеться 14 наукових праць i доповгдей, яхг мгстять результата теоретичних, розрахункових i експериментальних дослхдяень в галузх динамгки асинхронних двигунхв мало'£ потужностг гз змхнним характером навантажения. Розробленх спектра-льна модель на основх метода ДТ-перетворень, математична модель позистора, математична модель для дослхдження динам1чних режимхв асинхрошссс двигунхв з позисторним пуском. Дослхджеш динамхчнх режими електроприводхв прально! ыашши, . ротащйного компресора, електронасоса. Результаты роботи впроваляем в розробщ алгоритмгв, методик розрахункхв, комплексу програм математичного забезбечення, розробках двигунхв з урахуванням динамхчних режимхв.

ANNOTATION

Bibik E.U. Dynauic regiaes of saall induction aotors with alternating load.

Thesis for the candidate of technical sciences on speciality 05.09.01 - electric nachines.Institute of Electrodynamics. Rational ftcadeay of Sciences,Kiev,Ukraine.1996.

14 scientific works are submitted, uich contain theoretical.culculational , experiaental investigations in dynaaic region of snail induction motors ufth alternating load.The spectrcm aodel based on differential Taylor transform, satheaatical шо-del of pozistor.Eathesatical aodel for investigation dynaaic regiaes of Induction motors with pozistor start have been developed . Dynaaic regiaes of electric drives for washing sachine , rotary coapressor.puBp-aotor uere analized. Results of work uere used in developoents of algorithas , procedures,conplex of software prograss, developaents of aotors in account of dynaaics.

Кгочовг слова: асшхронний двиган, динамхчш реглми, математична модель, спектральна модель, позистор, момент опору, нелхнхйгасть.

Подписано и печати 30. О/. 96 г. Формат 60x84/16 Бумага офсетная Ус л ,-печ. ли ст. Щч. -и зд. лист I, О-Тира* (00. .Чаиаз

Полиграф, уч-к Института электродинамики АН Украины, 252057, Киев-57, проспект Победа», 56.