автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Исследование и разработка рациональных режимов электропотребления кузнечно-прессовых машин

Л Я.

:ОСКОВСИЛ ордена ЛШИНА и ордена ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОШЩИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

КАТКОВ Алвкоандр Алэкоаадрввет

ШСВДОВАШ И РАЗРАБОТКА РАЦКОШЫШ РЕЯШОЗ ЭШТРОПОТРЕБШШЯ КШШО-ПРШСОШ МАШНП

мцнальноогь 05.09.03 - аяактротехвячаогаа коиианоы н

оногвиа, шитчая юс управление в регулирование

Ап?орефораг

дешсэртагрш на оококапаа уч8воП отэпопн кандидата технических наук

На правах рукопноц

ооква

1992

Работа внполвепа на кафедре электроснабжения промышленных предприятия Ыооковокого ордена Левина и ордена Октябрьской Революция анергетячеокого ипотитута.

НаучвнО руководитель - доктор технических наук, профеооор,

васлукенный деятель науки и техники РСФСР ШЕВЧЕНКО В.В.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Рубцов В.П. - кандидат технических наук Шаяп А.Д.

Ведущее предприятие - по иоскпвч", г.Ыосква

Защита состоится ■ " ноября 1992 г. в 14 чао. 00 мин. в аудитории М-214 на ваоедании специализированного Совета К 053.16.06 в Московоком ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции знергетичеоком инотитутв.

Отзывы (в двух экземплярах, заверенные печатью) просим направлять по адреоу: 105835, ГСП, Москва, Е-250, Красноказарменнв ул., д. 14, УчВпыВ Совет МЭИ.

С диосертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ.

Автореферат разоолан " "_1992 г.

Ученый секретарь специализированного Совета К 053.16.06

кандидат технических наук, доцент

Т.В. АНЧАРОВА

■■* ., 1 I 1 —,

ГОСУЯ- -- " ,,•;!

бй&мШIЕЛА

- 3 -

ОЕЩЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. 3 современном машиностроении широкое применение находят обработка и изготовление деталей путём штамповка на преосах. На случайно поэтому а выпускаемых машинах процент кованых я штампованных деталей доходи; до 60, а целый ряд маосовых ивделий для нуад народного хозяйства и бытового потребления полу-чаетоя исключительно преооованием. Это свидетельствует о том, что электропривод кувнечно-преооовых машин являетоя одним ив оамых многочисленных приёмников электроэнергии на промышленных предприятиях.

В современных уоловиях оообов значение приобретает комплэко вопрооов, овяванных о энергосбережением в электроприводе кузнечно-преооовых машин, поокольку, о одной отороны, особенно оотрой отала проблема экономии электроэнергии и, о другой - появилиоь реальные возможности её эффективного решения.

Наиболее крупными потребителями электроэнергии на машиностроительных предприятиях при обработке металла давлением является ковочные машины, преоси, ножницы и некоторое другое оборудование,приводимое от трехфазных асинхронных электродвигателей о фазным ротором, как правило, при мощности привода' овыше 75 кВт. Анализ ота-тиоткки режимов работы этих машин указывает на то, что ах приводные злепгродЕэтагеля систематически недогружены. Средняя вагрузка .оборудования не превышает 30-4С??,что приводит к резкому оплжэшш энергетических показателей асинхронных двигателей и, как оледотвяз этого, к большим потерям электроэнергии. Сушаогвенное значение в овязи о этим придаётся возможности улучшения энергетических показателей двигателей нузнечно-преооовых машин и снижения потерь в питавшей сети за очёт включения между оетьс ц двигателем специальных уотройств, обеспечивавших минимизацию вредного влияния пооред-отвом регулирования их режима электропотребления. В условиях действующего предприятия наиболее проотым и целесообразным споообом управления режимом электропотребления систематически недогруженных асинхронных двигателей о фазным ротором являетоя сошеотное рэгулп-рование напряжения со отороны статора и добавочного сопротивления оо стороны ротора в зависимости от нагрузки на валу.

Характерной особенностью работы рассматриваемых гу8вечпо-преооовых машин являетоя ревкопвременный характер нагрузки. Сио-теыатические резкие колебания нагрузки машин неблагоприятно отра-

яаются на приводном двигателе и на питающей его сети. Толчки нагрузки вызывают колебания напряжения в сети, сказывающиеся на работе остальных потребителей, приводят к дополнительным потерям электроэнергии. В связи с этим целесообразно выравнивать график нагрузки приводных двигателей, что, в свою очередь, позволит умоньшить потери как в самих двигателях, так и в питающей сети.

Известные к настоящему времени системы фазового и импульсного регулирования напряжения статора и добавочного сопротивления в цепи ротора асинхронных двигателей не позволяют однозначно решить вопрос улучшения энергетических показателей системы питающая сеть - регулятор - асинхронный двигатель вследствие значительного потребления реактивной мощности и искажения формы кривых тока и напряжения в питающей сети.

В связи с изложенным задача анализа резервов и отыскания путей экономии электрической энергии в рассматриваемой области пред ставляется весьма актуальной.

Поль работы. Целью предлагаемой работы является разработка и исследование системы регулирования напряжения статора и добавочного сопротивления в цепи ротора систематически недогруженных асинхронных двигателей кузнечно-прессовых машин, позволяющей снизить потери активной данности как в самих двигателях, так и в элементах системы электроснабжения, и отличающейся простотой, надежностью и невысокой стоимостью.

В соответствии с указанной целью в диссертационной работе были поставлены и решены следующие задачи:

1. Сравнительный анализ известных систем регулирования напря жепия статора и добавочного сопротивления в цепи ротора асинхронных двигателей и разработка на его основе систомы регулирования напряжения статора и добавочного сопротивления в цепи ротора,обес печивагощей улучшение энергетических показателей, выравнивание нагрузки в системе питающая сеть - регулятор - асинхронный двигатель и не вызывающей искажения формы кривых тока и напряжения в питающей сети.

2. Исследование переходных процессов, происходящих в асинхронном двигателе при любых несимметричных и неполнофазных режимах его работы па основе предлагаемой математической модели систе мы питающая сеть - регулятор - асинхронный двигатель.

3. Определение энергетической эффективности регулирования рп.т-ичт элоктропотроблонял асинхронного двигателя с флчнш ротором

при использовании предложенной оиотемы регулирования напряжения отатора и добавочного сопротивления в цепи ротора.

4. Экспериментальные яооледования и внедрение разработанное оиотеыы регулирования режима электроаотребления аоипхронного двигателя о фазным ротором на действующем оборудовании.

Методика проведения исследований. Теоретические иооледоваиия проводились о использованием аппарата линейной алгебры, математического анализа, чиоленных методов решения дифференциальных уравнений о применением математического моделирования. Экспериментальные наследования проводились непооредотвенно на опытной установке и в уоловиях промышленной эксплуатации о целью обоснования (эффективности предлагаемой сиатемы регулирования режима электропотребления асинхронных двигателей о фазным ротором. Доотовериоогь теоретических выводов и рекомендаций подтверждена результатами экспериментальных исследований.

Научная новизна результатов, полученных в дисоертациониов работе заключается в оледушем:

1. Разработана оистема регулирования режима электроаотребления асинхронного двигателя о фазным ротором, принцип действия которой оонован на автоматическом диокретном изменении напряжения отатора и добавочного сопротивления в цепи ротора двигателя в зависимости от нагрузки, по8волявдая улучшить энергетичеокие показатели, выравнять нагрузку в оиотеме питающая оеть - регулятор -асинхронный двигатель бее иокажения формы кривых тока и напряжения в питающей сети.

2. Исследованы переходные процеосы, происходящие в аоинхрон-ном двигателе при регулировании его режима электропотребления, установившийся режим работы оиотемы питающая сеть - регулятор -асинхронный двигатель на оонове предложенной математической модели оиотемы питающая оеть - регулятор - аоинхронный двигатель.

3. Предложены опоообы переключения обмотки отатора аоинхров-ного двигателя со звезды на треугольник и обратно, позволяющие ва очёт использования полупроводниковых ключей ограничить воздействие переходных процессов при переключениях на систему электроснабжения и электромеханическую чаоть привода.

4. Предложена методика оценки энергетической эффективности использования оредотв автоматического диокротного регулирования напряжения отатога и добавочного сопротивления в цепи ротора для управления режимом электропотребления аоипхронного двигателя о

учВмм отклонений какряхэши с пЕтасаой оети.

5. Paspado?оя практический алгоритм управления ро.ншом олек-тропирэблэная асикхрою?ого двигателя о фазным роторам привода цреооа для уоловнЗ пронытленпоЗ акоплуатешт.

Новизна разработанной оествмы регулирования pasma вдоктро-вотреблания асинхронного двигателя о фазным ротором подтверждается рзяаняаы о выдач« патента по заявке на изобротонзе ß 4887883/07 (II6732) от 4.12.00 г.

Практическая пэинооть. Творотичоокн и екоперзшэштаяьно дока-saro, что применение предложенной системы регулирования рокима влектропотреблонкя асинхронного двигателя о фаанш ротором позволяет уконьшять потери электрачеокой внергни во всех элементах сио-тоац влактроснабжония га onäs сниаення потребления реактивной вд-иэотн. Результат и теоретических н акспериментельша нослодоаанкЗ ройамов работы система внтеюиая соть-асинхрогшый двзгатоль, пояу-чэшгкз е диссертации, могут быть использованы opa послздозаниз влвктронэхашгкогзх систем подобного рода, а токг.е прн разработке сарлЕишс босконтактних регуляторов im ccsoes силовых полупроводниковых приборов.

реализация работы. Б Z9.S0-SI г.г. огштниЗ образец сиыисторно-го регулятора испытывался б сроизводствэшшх условиях ПО "Москвич" на крнвоишшоа листоатеипоБочнсу проссс " ERFURT " усилием 500 то, на котором в качества праода главного дпивонвя установлен •асипхроннкй двигатель с фазнкм ротором номинальной иощностьв 75 кВт. Экономия активной энергия составила 11%, реактивной - 64?. Акт шедрогшя прилегаатся.

Апробагозд реботн. Основные полокештя и результата р&ботв до-мадЕзалЕсь и обсувдаяись на У1 йосховской городской конфэрокцги колодах уч§иых и специалистов по новшению надёжности, экономичности е иощиосте энергетического, електротехначеского и радиоэлектронного оборудования (1985 г.), на Всесоюзной наято-техпкческоЯ конференции "Разработка методов и средств экономии электроэнергии в электрических системах и системах электроснабжения промышленности е транспорта" (г. Днепропетровск, I9S0 г.), на научно-тохнп-ческих н научно-практических конференциях в семинарах (г. Челябинск, г. Мариуполь, г. Казань, г. Киев, г. Астрахань, г. Гомель, I989-I99I г.г.), на научно-технических оемлнарах кафодры электро-снабления промышленных предприятия и автоматизированного электропривода ГОИ (1989-1992 г.г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано II печатных ра-

)Т.

Обгйм и структура работы. Диссертационная работа состоят из шн глав, заключения, списка литературы в приложения, Работа оо-»ржит 220 страниц машинописного текота, 71 рисунок, 9 таблиц, шоок литературы из 10б наименования и приложение на одной отра-ще.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе содержится обоснованна актуальности темы но-юдовнний, формируются цели и задачи исследований, дайтся обосяв-irae вобкэиы и практической ценности работы.

Во второй глава рассмотрены особенности режимов влектропотреб-иия хузнечно-прессоаых мошки (КШ) 0

Анализ существующего парка кузнечно-преоооаого оборудовали называет огромное многообразие машин для обработки давлением, ив од цц <з двигатели которых работают в различных условиях н рэжи-х. В зависимости от графика нагрузки приводного двигателя глаз-Й электропривод всех КШ можно разделить на еяедугяда группы но. I). Наиболее мощными потреблнтвлйми влектроэнериш в прл венной классификации являютоя алектроприводы мехаалгчвокях КШ, орудованннх маховиками. Это самая больпая группа ыаяяа, работают в продолжительном режиме о резкояаргмзикой нагрузкой, куда едят вое кравоаиггат прессы, ковочиыз мазнкн, большинство нож» ц, то есть ткповыа представители кузнечных и прессовых цехов эмыяленннх предприятий. Анализ графиков потрабля«мо8 модаоотн знзводствеиними агрегатами указанных цехов оввдетэжьотвуе? о ?cU, » большая часть электроэнергии расходуется на покрытсе потерь в «юм оборудовании, а иэньиая часть - на полезную работу. Пркгод-ъ электродвигатели КШ систематически недогружены. При атем пс~ иьзоваяяе маховых масо КШ совершенно недостаточно. Для улучва-i использования маховых маоо целесообразно выравнивать нагрузку подннх двигателей КШ ва счёт увеличения их скольжения. Этого сно добитьоя за счёт увеличения активного сопротивления ротора, i за о чёт уменьшения магнитного потока (напряжения статора) асия-1нного двигателя (АД), или за счёт воздействия на оба эти паparpa в зависимости от нагрузки.

Проведён анализ графиков резкопеременной нагрузки, сформули-

«аиягЕсккЕ штосы и msvya с ИАХСажсм

ЕЮ nu:auu

scTWTATïjbw: и-хлкя'ы итдачЕски! и ПЦРМКхадСШ г,и

Рис. I

рованы основные требования, предъявляемые к электропотреблению КШ.

В третьей главе проведён анализ опубликованных научных работ, «освящённых вопросам экстремального регулирования АД, анализ состояния вопроса по способам регулирования напряжения статора и добавочного сопротивления в цепи ротора о целью повышения энергетических показателей АД, представлены результаты разработки нового технического решения.

Энергетические показатели работы известных к настоящему времени систем фазового и импульсного регулирования напряжения статора н добавочного сопротивления в цепи ротора АД в большинстве случаев далеки от оптимальных вследствие значительного потребления реактивной мощности, а эксплуатация таких систем сопровождается искаженном формы кривых тока и напряжения в питающей сети.

Поэтому возникает задача разработки и исследования системы регулирования режима электропотребления АД, свободной от указаниях недостатков. При этом о энергетической точки зрения целесообразно использовать дискретные способы регулирования напряжения статора н добавочного сопротивления ротора АД без жскажвпжя формы кривых тока и напряжения. Простым и практически осуществимым способом дискретного регулирования является использование переключения со звездн па треугольник и обратно обмотки отатора и добавочннх сопротивлений в цепи ротора АД с применением в качеотве ключевых элементов силовых полупроводниковых приборов.

В диссертационной работе разрабатывается и предлагается свотв-ма регулирования напряжения статора я добавочного сопротивления я цепи ротора АД с фазкш ротором, позволяющая в зависимости от нагрузки двигателя выбрать оптимальный режим элоктропотребления. Принципиальная электрическая схема системы регулирования изображена на рио. 2.

Регулятор состоит из двух тиристорных коммутаторов звезда, треугольник в цепа статора /S/-УSf , в цепи ротора УЭб-УЗЮ к системы управления. В основе принципа действия регулятора лежит принцип дискретного изменения напряжения, приложенного к зажимам двигателя, и добавочного сопротивления а цепи ротора я зависимости от нагрузки. Коммутирующими элементами в схеме являются встречного раллельно включённые тиристоры, ряботаюцие в режиме естественной коммутищи, вследствие которой тиристоры управляемого коммутатора зчпираются на непосредственно после снятия импульсов управляплего напряжения, а лишь гри переходе анодного тока через нулевое знача-

ниа. Таким образом, путём дискретпоА вариация величин подводимого к отатору напряжения и добавочного сопротивления в цепи, ротора можно получить шесть механических регулировочных характеристик.обеспечивающих работу двигателя в заданной точке о координатами М ш 5 (рио. 3). Система регулирования работает следующим образом. При пуске двигателя система управления обеспечивает включение коммутаторов звезда статора и ротора. В результате по схеме звезда включаются обмотка статора и добавочные сопротивления в цепи ротора. Двигатель зацускаэтся по характеристике I. В процессе разгона двигателя, по достижении заданной токовой уставки , система управления обеспечивает включение коммутаторов звезда в статоре и треугольник в роторе. В результате обмотка статора остаётся включенной в звезд: а добавочпые сопротивления в цепи ротора включаются в треугольник, н пуск двигателя продолжается по характеристике 2. Далее процесс пуока идёт в аналогичной последовательности до выхода двигателя на естественную характеристику* По окончании пуока режим работы двигателя определяется уровнем его нагрузки. Система управления настрое] на уровни мощности, соответствующие точкам пересечения смежных ане] готических характеристик (рис. 4). Так при нагрузке двигателя от нуля до первой точки Р^ система управления включает коммутаторы звезда в статоре и роторе, обеспечивая его работу по энергетическо! характеристике I. Пб мерз роста нагрузки на валу двигателя и правы-иенио порога Е/ система управления включает коммутаторы звезда в статоре и треугольник в роторе, обеспечивая работу двигателя по энергетической характеристике 2 и т.д. Бресте с этим, кроме функци! вноргосбережения, коммутатор треугольник в роторе может одновременно выполнять функции регулятора нагрузки, позволяющего ограничивав броски тока при иабросе нагрузки за счёт увеличения скольжения двигателя (введения в цепь ротора ступени добавочных сопротивлений, соединённых в треугольник) и наиболее эффективно использовать махо-пне пассы.

Данная система регулирования напряжения статора и добавочного сопротивления в цепи ротора АД исключает все недостатки существующих систем, более того, как показали экспериментальные и теоретически о исследования, применение такой системы регулирования позволяет значительно улучшить энергетические показатели АД в области мччых нагрузок.

Чптпёртгщ глава посвящена теоретическому исследованию элоктро ч.'и'китннх и механических переходи!« процессов, происходящих в АД

Рис. 3

Рис. 4

при рогулмроьании, о помощь» предлагаемой математической модели оистемы питающая сеть - регулятор - асинхронный двигатель.

Анализ электромагнитных и механических переходных процессов выполнен классическим методом, то есть определены основные дифференциальные уравнения в фазных координатах, которые дают наиболее наглядное представление о характере электромагнитных связей между контурами электромагнитной системы АД, и с целью упрощения преобразованы к синхронно-вращающимся координатам у, О при общепринятых допущениях.

Система дифференциальных уравнений АД о фазным ротором в синхронно-вращающихся координатах 0 для исследования переходных процессов в системе питающая сеть-регулятор-асинхронный двигатель имеет следующий вид (уравнения записаны в относительных единицах):

/

\

сИ

4

>(1)

~ ** Ч) ~Мс -

/

Чгг

Мч),

\

/

£ %

/71

, ¿Л "22

^22.

Кг " +

М2)

У

В уравнениях (I), (2) приняты следующие обозначения: Ко , Я/ф, , - активные сопротивления сети, фазных обмоток статора и ротора, добавочного сопротивления в цепи ротора АД; Л/ , - полные индуктивности фаз статора и ротора АД; Д^/ «Адаг - взаимные индуктивности между фазами статора и ротора АД; £<2 - взаимная индуктивность можду любили фазами статора и ротора АД при соосном расположении осой их обмоток; ¿Уд - частота вращения ротора АД ¡¿V -угловая частота питающей сети; 3 - момопт инерции врящлпются масс; Мо - момент сопротивления.

Уравнения установившегося режима работы системы плтатаал сеть -рогулятор - асинхроший двигатель получаются из'системы дтМяроп -циалыгых уравнений (I), в которой следует положить ,

Ж/М=*0 » ЛОг/сИ** О • Тогда диОДюретятльныс! урппнонкя трансформируются в алгебраические, используя которые и выполнял необходимые преобразования, получим зависимости, полностью описивакщио установившийся режим.

Болнчинн активной, реактивной мощности, тока, потребляемых из сети, коэффициента мощности и элоктрог/иппшгого момента опродолятгт-ся из выражений:

_; о) ^ г ы

(*< (я

г_____*_(5) 005^-—^^--.,<* :

м » > (7 }

В выр.-инниях (3)-(7): У/ - фазное тпрямнио сети;

2, <2 „/„.

Длч численного гнтогриролчнил системы (I) использовался мотол Т'унге-Куттн (чвткр»хточ»чкая сх»уа). Составлен пакет прогртос* р»пи»-нял си-зтегты уртнгчг-'' (I).

С ц->ль» улучп»к/.я х');;;1к:<э;>:1 гочохздннх «{»л^осов при пгр<,к*я-чониях оС» >тги ,:"гм"")р1 д," ел з«>' на :г;',у'"1"мг.,.ч я обрчтко, а,

следовательно, наименьшего воздействия на потающую сеть, предлагается вводить ряд промежуточных несишетричных схем включения АД о прорыванием тока в отдельных фазных обмотках.

Дроведён анализ возможных промежуточных несимметричных режимов работы АД при переключения обмотки отатора о одной сишетричной охеыи соединения на другую. Разработаны алгоритмы н программы определения токов & фазных обмотках АД.

Раочёти покаэали, что особый интерес предотавляет процесс переключения обмотки отатора АД со звезды на треугольник, как наиболее тяжёлый режим. Причём, по характеру изменения во времени токов статора и электромагнитного момента наиболее предпочтительным ока-вывается опособ переключения обмотки со эвезды на треугольник (-30 вл.град.), а при обратном переключении - способ-переключения о треугольника (+30 ал.град.) на звезду. Поэтому для практической реализации целесообразно использовать именно эти способы перекдюче-

Ш5Й„

Пятая гла,ва поовлщена теоретическому анализу энергетических характеристик АД о фазным ротором при регулировании его режима вдектропотребления.

В главе приведена энергетическая диаграмма АД о фазным ротора! при регулировании режима электропотребления, определена охема замещения системы питающая сеть - регулятор - асинхронный двигатель.

Предложена методика раочёта и разработал комплеко программ расчёта энергетических характеристик АД о фазным ротором по паспортным данным при регулировании о учётом отклонений напряжения в питающей оетк. Методика расчёта позволяет установить границы применения той или иной ступени регулирования АД о целью получения наибольших значений энергетычеоких показателей. Так как приводные АД КПП систематически недогружены, то целесообразность иопольвованжтой или иной ступени регулирования двигателя должна быть подтверждена уменьшением су шар них потерь активной мощности как в самом двигателе, так Е в питающей сети.

При регулировании режима электропотребления АД напряжение на обмотке отатора пропорционально напряжению сети. Поэтому при оценке энергетической эффективности средств регулирования необходимо учитывать уровень напряжения в питающей оети. С учётом этого, делается вывод о необходимости обратной связи по напряжению при автоматическом управлении режимом элехтропотреблекия АД.

В шестой главе представлены результаты экспериментальных исследований регулирования режима электропотребления АД с фазным ротором

типа МТМ П2-6 (Р£ - 3,5 кВт, Щ - 220/380 A, J/ » 16,4/9,5 А, % ■ 895 об/мии, 2р = б, я 3,81 Ом) па опытной установка, принципиальная схема которой изображена на рис, 5.

Экспериментальные исследования показали хорошее совпадение раочетннх и экспериментальных результатов. На рас. 6а,б приведены расчетные кривые и опитпне точки тока статора и потребляемой мощности опытного электродвигателя в зависимости от нагрузки. Расхож-депио отшшх и расчётных значений энергетических характеристик ¡та превышает 3%.

Из сопоставления характеристик можно сделать вывод о том, что регулирование напряжения статора п добавочного бопротявления в цепи ротора предложенным способом позволяет.в значительной море улучшить энергетические показатели двигателя в области малых нагрузок. Тал например, при нагрузке двигателя 30$ номинальной происходит снижение потребляемого тока на 47$, реактивной мощности па 63% н, вместе с тем, увеличение коэффициента мощности на 36$ я КПД - на 23¡«.

В соответствии с принципами функционирования тирис.торных ключей предложен способ пофазного переключения обмотки статора АД с одной симметричной схемы соединения на другу», который заглючается в следующем. После подачи сигнала на переключение обмотка с одной схемы на другую снимают сигналы управлешш с тиристорннх ключей отключаемой группы. Затем в момент перехода тока одной из фазти об-могок через нулевое значение подаётся сигнал на включение тиристор-иого ключа пз включаемой группы, соединённого с концом этой об?,'.от-кд. Аналогичным образом производится включение остальных тирястор-пнх ключой из включаемой группы. Предложенный алгоритм управления тяристорнкми ключами позволил ограничить размах тонов при переключении обмоткя статора АД со звезды на треугольник до гяличпн пусковых двигателя по схеме звезда,

В седьмой глава приведены результат« промдалвнлнх аошипяяй разработанной системы регулирования напряжения статора я добавоздо-го сопротдалошш п цэгш ротора АД.

Испытания опытного образца проводились в промышленных условиях ПО "Москвич" на кривошипном листоштамповочном прессе "£RFURT " усилием 500 тс. В качестве привода главного движения на прессе установлен АД с фазным ротором номинальной мощностью 75 кВт на напряжение 380/660 В. С помощью счётчиков активной и реактивной энор-гии проводились зямп.рн потребляемой электрозияртии при однпрр<э*™ц-

Рис. 5

SO (6 fá 9

4

Ir/

/ r /

y // ß/*

Vy У

г

M

Pft кВт S •

à) .

! *l r / it /

À r /

t W &

h -

o 0,z q4 qe qe i,o

' л) Ркс. 6

ной регистрации режимов работ АД в течение семи рабочих смен при питании АД от симиоторного регулятора в различные времена года и в течение одной смены при питании АД непосредственно от оети, Результаты экспериментов приведены к базовому варианту, в качества которого принят олучай питания АЦ непосредственно от оети. Результаты измерений показали, что применение оиммсторного регулятора в охемэ привода преооа позволяет уменьшить потребление активной электроэнергии на 10-12^, реактивной - на 60-65/8. Вместе о этим, при средней для двигателя преоса нагрузке-, не превышающей 30£ номинальной, происходит умею шение потребляемого тока на 25реактивной мсщкооти на 55£, увеличение коэффициента мощности на 25% и КПД -на 4*.

Результаты экспериментов подтверздены актом о внедрении,

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Энергетические показатели работы систем фазового и импульсного регулирования напряжения отатора и добавочного сопротивления

в цепи ротора аоинхронных двигателей неудовлетворительны вследствие значительного потребления реактивной мощности. Эксплуатация подобных оиотем сопровождается лекаже гаем формы кривых тока и напря-» женил в питающей сети.

2. Перспективным о энергетической точки зрения является применение устройств, работающих по принципу диокретного изменения напряжения отатора и добавочного сопротивления в цепи ротора асинхронных двягатолей с использованием в качестве ключевых элементов силовых полупроводниковых приборов.

3. Разработана и предложена система автоматического регулирования режима электропотребления аоинхронного двигателя о фазным ротором, позволяющая за счёт дискретного изменения напряжения статора к добавочного сопротивления в цепи ротора в зависимости от нагрузки на валу улучшить энергетические показатели, выровнять нагрузку в системе питающая оеть - регулятор - асинхронный двигатель.

4. Предложенный способ регулирования напряжения статора и добавочного сопротивления в цепи ротора асинхронного двигателя не вызывает иокажения форды кривых тока и напряжения в питающей сети.

6. Разработанная система регулирования режима электропотребле-нвя асинхронного двигателя с фазным ротором позволяет в значительной отепэни уменьшить потребление реактивной мощности, сушарные

потери активной мощности как в самом двигателе, так и в питающей сети в области малых нагрузок двигателя.

6. Предложенный алгоритм управления полупроводниковыми плотями регулятора позволил ограничить размах токов при переключйпаи обмотки статора со зйезды на треугольник до величин пусковых двигателя по схеме звезда. Причем, по характеру изменения во времени токов статора и электромагнитного момента наиболее предпочтительным является способ переключения обмотки со звезды на треугольник (-30 эл.град.), а при обратном переключении - о треугольника (+30 эл.град.) на звезду.

7. В результате внедрения симисторного регулятора на кривошипном листоштамповочном прессе "ERFURT " усилием 500 тс обеспечена годовая экономя электроэнергии 10287 кВт.ч, что составляет 9 % от годового электропотребления пресса до установки регулятора.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Катков A.A. К вопросу аффективной эксплуатации асинхронных двигателей с фазным ротором в маховиковом приводе кузнечно--прессошх машин // Тр.ин-та /Ш>ск.энорг.пн-т. - 1989. - Вып. 210. - С. IIS-I23.

2. Катков A.A. Улучшение энергетических характеристик двигателей привода механических кузнечно-прессовых машин // Тр.ин-та / Моск. энерг.ии-т. - 199I. - Вып.631. - С.88-93.

3. Сидоренко Э.Т., Катков A.A. Пускэтель-переклгачзтоль бесконтактный типа ПБ-40-380П-У5. Информационный листок И 184-85. - .Казань: Татар.межотрасл.торритор.центр.научн.-техн. информации и пропаганды, 1985.

4. Шевченко В.В., Бурунин O.A., Катков A.A. Бестрансформятор-ные ралойно-импульсныэ регуляторы прошиленшх приемников электроэнергии // Республиканская научно-техническая конференция "Повышение эффективности энергоснабжения промышленных предприятий" : Тез. докл. - Казань, 1990. - 0.36-37.

5. Шевченко В.В., Бурунин O.A., Катков A.A. Дискретные регуляторы напряжения промышленных приемников электроэнергии // Всесопч-иая научно-техническая конференция "Разработка методов и средств экономии электроэнергии в электрических системах и системах электроснабжения промышленности и транспорта": Тез.докл. - Днепропетровск, 1990. - 0. 234-236.

6. Шевченко З.В., Бурунин O.A., Катков A.A. Способы улучшения энергетических хлректеристик двигятадей кузнечно-прессорчх

машин // Научно-практическая конференция " Региональные проблемы повышения качества в экономии электроэнергии" : Тез.докл. - Астрахань, 199I. - С.35-37,

7. Шевченко В,В., Бурунин O.K., Катков A.A. Повышение эффективности работы электродвигателей прессов // Республиканская научно-техническая конференция "Повышение эффективности энергоснабжения промышленных предприятий" : Тез.докл. - Казань, 1990. - С.22-23.

8. Шевченко В.В..Бурунин O.A., Катков A.A. Повышение эффективности алектропотреблечия двигателей крупных прессов // Всесоюзная научно-техническая конференция "Разработка методов и средств экономии электроэнергии в электрических системах и системах электроснабжения промышоннооти и транспорта" : Тез.докл. - Днепропетровск, 1990. - С.236-237.

9. Шевченко В.В., Бурунин O.A., Катков A.A. Оптимизация режима электропотребления асинхронных двигателей при периодичеокой нагрузке // Всесоюзная научно-техническая конференция " Повышенна еффективнооти и качеотва электроснабжения": Тез.докл. - Мариуполь, 1990. - С.21-22.

10, Бурунин O.A., Катков A.A., Шевченко В.В. О рациональной режиме электропотребления куэначно-преооовых машин // Научно-тех-вячеокая конференция "Повышение эффективности электроснабжения

на промышленных предприятиях" : Тез.докл. - Челябинск, 1990. - С.21-23.

11. Шевченко В.В., Бурунин O.A., Катков A.A. Автоматическое регулирование режима электропотребления общепромышленных установок о периодической нагрузкой // ХП оеооия Всесоюзного' научного овми-пара "Кибернетика электрических онотеи": Тез. докл. - Гомель, 1991, - С.7-6.

' tti ,__ьФ» /СО yj//