Дослідження способів покращення пуску асинхронного двигуна сільськогосподарської машини

Abstract

Cільськогосподарські машини через особливості технологічних процесів, неякісну електроенергію в сільських мережах та некваліфікований персонал мають за статистикою частіші аварійні режимами роботи, мають тривалі і короткочасні перевантаження та більше відмов двигунів. Такі режими характерні для асинхронних двигунів дробарок, подрібнювачів кормів, змішувачів кормів, транспортерів, відцентрових вентиляторів, гноєприбиральних транспортерів тощо. Електродвигуни відомі своїм дуже високим коефіцієнтом корисної дії порівняно з іншими приводними механізмами. Високе значення коефіцієнта корисної дії справедливе для усталеної роботи в номінальних режимах, під час перехідних процесів втрати суттєво зростають. Одним з найбільш витратних процесів є розгін: для виходу на необхідну швидкість двигуну варто забезпечити підвищений момент, що призводить до зростання струму і, відповідно, квадратичного збільшення електричних втрат. Особливо це важливо для приводів, які працюють в повторнокороткочасному режимі роботи, тобто з частими зупинками та пусками. Поліпшити пускові властивості перевантаженого в момент пуску асинхронного двигуна можна змінюючи початкові умови включення двигуна в мережу (початкову фазу напруги живлення, кутове положення ротора). У цьому випадку забезпечується пуск з максимальним ударним моментом, що позитивно позначається при пуску двигунів з великим моментом зрушення. Досліджено можливість підвищення експлуатаційної надійності привода сільськогосподарських машин для перевантажених асинхронних двигунів під час їх пуску. В результаті проведених досліджень було отримано: для визначення максимального перехідного моменту асинхронного двигуна вираз для визначення «піків» перехідного моменту при пуску. З метою усунення аварійного режиму перевантаження при пуску асинхронних двигунів розроблено спосіб, що дозволяє захистити двигун шляхом формування динамічного моменту при пуску. Це досягається за рахунок «зрізання» негативних динамічних моментів.

Сельскохозяйственные машины из-за особенностей технологических процессов, некачественной электроэнергии в сельских сетях и неквалифицированного персонала имеют по статистике более частые аварийные режимы работы, длительные и кратковременные перегрузки и больше отказов двигателей. Такие режимы характерны для асинхронных двигателей дробилок, измельчителей кормов, смесителей кормов, транспортеров, центробежных вентиляторов, навозных уборочных транспортеров и т.д. Электродвигатели известны своим очень высоким коэффициентом полезного действия по сравнению с другими приводными механизмами. Высокое значение коэффициента полезного действия справедливо для устоявшейся работы в номинальных режимах, во время переходных процессов потери существенно возрастают. Одним из наиболее затратных процессов является разгон: для выхода на необходимую скорость двигателя следует обеспечить повышенный момент, что приводит к росту тока и, соответственно, квадратичного увеличения электрических потерь. Особенно это важно для приводов, работающих в повторно-кратковременном режиме работы, то есть с частыми остановками и пусками. Улучшить пусковые свойства перегруженного в момент пуска асинхронного двигателя можно изменяя начальные условия включения двигателя в сеть (начальную фазу питающего напряжения, угловое положение ротора). В этом случае обеспечивается пуск с максимальным ударным моментом, что положительно сказывается при запуске двигателей с большим пусковим моментом. Исследована возможность повышения эксплуатационной надежности привода сельскохозяйственных машин для перегруженных асинхронных двигателей при их пуске. В результате проведенных исследований было получено: для определения максимального переходного момента асинхронного двигателя выражение для определения пиков переходного момента при пуске. В целях устранения аварийного режима перегрузки при пуске асинхронных двигателей разработан способ, позволяющий защитить двигатель путем формирования динамического момента при пуске. Это достигается за счет «срезания» отрицательных динамических моментов.

Agricultural machines, due to the peculiarities of technological processes, poor quality electricity in rural networks and unskilled personnel, have statistically more frequent emergency modes of operation, long and short-term overloads and more engine failures. Such modes are typical for asynchronous crusher motors, feed shredders, feed mixers, conveyors, centrifugal fans, manure harvesters, etc. Electric motors are known for their very high efficiency compared to other drive mechanisms. The high value of the efficiency is true for established work in nominal modes, during the transient losses increase significantly. One of the most costly processes is acceleration: to reach the required motor speed, you must provide increased torque, which leads to an increase in current and, accordingly, a quadratic increase in electrical losses. This is especially important for drives operating in repeated short-term operation, ie with frequent stops and starts. It is possible to improve the starting properties of the induction motor overloaded at the time of startup by changing the initial conditions for connecting the motor to the mains (initial phase of the supply voltage, angular position of the rotor). In this case, starting with maximum impact torque is ensured, which has a positive effect when starting engines with high starting torque. The possibility of increasing the operational reliability of the drive of agricultural machines for over-loaded induction motors during their startup has been studied. As a result of the conducted researches it was received: for definition of the maximum transient mo-ment of the induction motor the expression for definition of peaks of transient moment at startup. In order to eliminate the emergency overload mode when starting asynchronous motors, a method has been developed to protect the motor by generating a dynamic torque at startup. This is achieved by "cutting" the negative dynamic moments.