Расширение возможностей обеспечения системы управления и защиты асинхронных двигателей электрическим сигналом

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

УДК 621.313.333                                    

Представлено исследование измерительных обмоток, обеспечивающих качественный электрический сигнал для системы управления и зашиты при обрыве фаз, возникающих в асинхронных двигателях (Рисунок 1). Для обеспечения этих требований трехфазный чувствительный элемент управления и управления реактивной мощностью асинхронного двигателя размещается в пространстве между основными обмотками и обмотками на клиньях статора и обеспечивает нормативное значение принимаемых выходных сигналов. При этом получение от чувствительного элемента сигнала, определяющего симметричность трехфазных первичных токов асинхронного двигателя и отключение тока от какого-либо статора, может расширить возможности этого преобразователя тока и обеспечить нормальную на выходе электрическую величину, а также возможность использования этих сигналов непосредственно в системах защиты и управления асинхронного двигателя. Измерительная обмотка установлена таким образом, что при воздействии на статор генерируемого основного и рассеивающего магнитных потоков с измерительной обмотки получалась величина выходного напряжения в виде напряжения [1-3].

Риcунок 1. Расположение преобразователя тока в напряжение на пазу статора асинхронного двигателя и вид магнитных потоков

Величина выходных напряжений в измерительной обмотке подобрана таким образом, чтобы генерировать максимум 5В для измерительных приборов и систем управления соответственно Представленный преобразователь тока спроектирован таким образом, чтобы иметь простую конструкцию, технологию и не требовать дополнительного магнитного сердечника [2, 4]. Статические характеристики преобразователя токов статора асинхронного двигателя во вторичное напряжение на основе физико-математических моделей, сформулированных по результатам исследований, основаны на модели магнитного сердечника статора и выполнены путем исследования процессов преобразования сигнала.

При анализе статических характеристик преобразователя токов статора асинхронного двигателя, в выходной сигнал в виде напряжения требуется определить зависимость выходных напряжений от токов статора асинхронного двигателя, количества обмоток измерительного инструмента, а также параметров статорной системы [5 ,6].

Различие в изменении токов трехфазного статора асинхронного двигателя на выходные величины в виде вторичного напряжения можно использовать физико-технические эффекты. изолированный токопроводящий провод, полученный в качестве измерительного элемента, представляет собой деталь, которая обеспечивает линейную выходную характеристику, высокую точность и чувствительность преобразователя, обеспечивая преобразование токов статора в эффективное выходное напряжение. При этом размещение измерительных элементов между основными обмотками и обмотками на клиньях статора асинхронного двигателя обеспечивает формирование величины на выходе в виде напряжения. На основе графических моделей, обеспечивающих высокую формализованность и наглядность, трехфазные токи статора асинхронного двигателя определяют магнитные силы рассеяния fσ в магнитном сердечнике (стержнях) статора, первичные трехфазные токи Uσ на основе магнитных токов рассеяния, пересекающих создаваемые ими чувствительные элементы fσ.чик процесс преобразования во вторичные напряжения и модель структуры преобразователя статические характеристики преобразования токов соответствующего статора во вторичные составляющие напряжения определяются аналитическим выражением в виде [7]:

и вых . „ 1 = К фи „n^W ( F . 111 , F . 121 ) К 1 1 f . 1 1 + W ( F . 213 , F . 121 ) К 1 2 F 1 2 +

+ W ( F . 313 , F . 121 ) К 1 3 f . 1 3 ;

U вых . . 2 = К ф . и _тП 2 (W ( F . 213 , I 223 ) К 1 2 F „ 1 2 + W ( F .^ , F 223) К 1 1 F „ 1 1 +

+ W(I 313 , F . 223 ) К 1 3 F „ 1 3 ;

U вых . 3 = К ф . и чик П . 3 (W ( F . 313 , F . 323 ) К 1 3 F . 1 3 + W ( F .^ , F . 323 ) К i 1 f . 1 1 +

+ W (F. 213, F.3233) К12 F. 12- где Фσ — магнитных потоков и Uвых, σ — коэффициент межцепочечной связи между выходными электрическими напряжениями. Исследование статических характеристик зависимости первичных токов асинхронного двигателя от вторичных напряжений на выходе на основе аналитического выражения преобразователя токов статора показало, что число обмоток измерительной обмотки является определяющим параметром при обеспечении требуемого значения выходного напряжения для систем управления и контроля реактивной мощности асинхронных двигателей. На величину токов статора асинхронного двигателя в виде вторичного напряжения к чувствительным элементам преобразователя предъявляются такие требования, как высокая чувствительность и скорость изменения, изолированность от первичной цепи, экономичность, малые размеры и вес, низкая стоимость. Для обеспечения этих требований целесообразно размещение трехфазного преобразователя тока управления и управления асинхронным двигателем в пространстве между основными обмотками и обмотками на клиньях статора чувствительного элемента. Преобразователи тока для систем управления и управления имеют возможности получения сигналов в виде напряжений с измерительных приборов, получение сигналов в виде выходных напряжений разного значения с измерительных обмоток асинхронного двигателя можно объяснить по Pисунку 2:

Рисунок 2. Положение выходных концов трехфазного преобразователя тока.

При раздельном приеме значения выходных напряжений измерительных приборов взаимно равны и различаются по фазе на 1200С то есть:

и .=и ,=и ,=и

вых .1        вых .2        вых .3        вых .

U вых .1 = U м • sin at ;

<и_вых 2 = U_M • sin( at + 120 0 ); вых .2       м

U_eblx з = U_M • sin(at - 120 0 ) вых .3       м

Исходя из выражений (2) и (3) и изменяя подключение выходов измерительных приборов из Рисунка 2, для управления и контроля подаются напряжения различной величины. Соединение выходов измерительных обмоток в виде звезды и векторная схема выходных напряжений приведены на Рисунке 3.

а)

Рисунок 2. Соединение выходов измерительных обмоток в виде звезды (а) и векторной диаграммы выходных напряжений (б)

При подключении асинхронного двигателя к трехфазному симметричному источнику напряжения с измерительных обмоток получается два напряжения, величина которых отличается √3:

Выходы измерительных обмоток последовательно соединяют между собой соответственно, получая выходное напряжение на концах w1-u2 (Рисунок 3).

а)

б)

Рисунок 3. Выходы измерительных обмоток представляют собой последовательную схему подключения (а) и векторную диаграмму выходных напряжений (б).

Выходные напряжения, симметричные от измерительных обмоток, получают, если значения напряжений и токов в каждой фазной обмотке асинхронного двигателя взаимно равны и отличаются по вектору на 120. Когда выходы измерительной обмотки подключены, как показано на Рисунке 3, напряжение u w1-u2 на выходе Uw1-u2 равно нулю:

U w1 - u 2 = ^Uu 1 - u 2 + ^Uv 1 - v 2 + ^Uw1 - w 2 = ⁰

В асинхронных двигателях, питаемых от трехфазной ЭСС, потеря какой-либо одной фазы является обычным явлением, в связи, с чем актуально обеспечение современных систем управления требуемыми управляющими сигналами [2].

Анализ широко применяемых асинхронных двигателей показывает, что размещение измерительной обмотки на клиньях статора с числом обмоток 1-2 обеспечивает требуемое напряжение 5В для систем управления и защиты.