Багатофункціональне використання асинхронних двигунів з фазним ротором

БАГАТОФУНКЦІОНАЛЬНЕ ВИКОРИСТАННЯ АСИНХРОННИХ ДВИГУНІВ З ФАЗНИМ РОТОРОМ

MULTIFUNCTIONAL USE OF ASYNCHRONOUS MOTORS WITH PHASE ROTOR

Сторінки: 104-112. Номер: №1, 2021 (293)
Автори:
А.А. ВИДМИШ, А.А. ШТУЦЬ, М.А. КОЛІСНИК
Вінницький національний аграрний університет
А. А. VIDMYSH, А. А. SHTUTS, M. KOLISNYK
Vinnytsia National Agrarian University
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2021-293-1-104-112
Рецензія/Peer review : 12.01.2021 р.
Надрукована/Printed : 10.03.2021 р.

Анотація мовою оригіналу

Найактуальнішими проблемами сучасної електроенергетики є проблеми раціонального використання енергоресурсів та забезпечення високої надійності технологічних процесів.
Проблема вибору приводу для різноманітних сільськогосподарських установок (лебідки, насоси і т.д.) залишається актуальною. Практично вибір прийнятного варіанту зводиться до зіставлення нерегульованого і регульованого за  частотою обертання приводів. Відомо, що зі збільшенням навантаження ефективність застосування регульованого приводу (на базі асинхронного двигуна з фазним ротором або двигуна постійного струму) зростає [1]. Такий привід найкращим чином відповідає технологічним вимогам, таким як істотне збільшення обсягу і вартості електрообладнання, втрат і т.д. У той же час при невеликих і малозмінних навантаженнях застосування нерегульованого або частково регульованого приводу – синхронного електроприводу більш актуальне (менші втраті, можливість регулювання реактивної потужності і т.д.).
Використання двигунів змінного струму з фазним ротором у синхронному режимі доцільно при номінальній потужності 25–100 кВт. Для забезпечення їх нормальної роботи номінальна потужність у синхронному режимі повинна бути знижена на 25–30%, та застосовано автоматичне регулювання збудження для забезпечення стійкості при короткочасних перевантаженнях. Додаткові затрати компенсуються збільшенням к.к.д. двигуна на 1.5–2% та зменшенням втрат у мережі живлення.
Застосування синхронізованих асинхронних двигунів з фазним ротором (САДФР) є частиною загальної альтернативи щодо заміни асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором більш економічними високонадійними двигунами.
Робота САДФР у багатьох механізмах при швидкості , що на 5-6% перевищує робочу швидкість асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором (АДКР), забезпечує помітне збільшення продуктивності технологій або додаткову економію енергоспоживання при заданому обсязі виробництва.
Запропонований синхронний компенсатор на базі АДФР з напівпровідниковим збуджувачем є простим і надійним засобом компенсації реактивної потужності.
Багатоцільове використання електроприводів дозволяє розширити сферу енергозберігаючих технологій та зменшити витрати електричної енергії.
Ключові слова: асинхронний двигун з фазним ротором, синхронізований асинхронний двигун, синхронний компенсатор.

Розширена анотація англійською мовою

The most pressing problems of modern electricity are the problems of rational use of energy resources and ensuring high reliability of technological processes.
The problem of choosing a drive for various agricultural installations (winches, pumps, etc.) remains relevant. In practice, the choice of an acceptable option is to compare unregulated and adjustable in speed drives. It is known that with increasing load, the efficiency of the adjustable drive (based on an induction motor with a phase rotor or a DC motor) increases [1]. This drive best meets the technological requirements, such as a significant increase in the volume and cost of electrical equipment, losses, etc. At the same time at small and invariable loadings application of the unregulated or partially regulated drive – the synchronous electric drive is more actual (smaller losses, possibility of regulation of reactive power, etc.).
The use of AC motors with a phase rotor in synchronous mode is advisable at a rated power of 25 – 100 kW. To ensure their normal operation, the rated power in synchronous mode should be reduced by 25 – 30%, and automatic excitation control is applied to ensure stability during short-term overloads. Additional costs are offset by an increase in efficiency. motor by 1.5 – 2% and reducing power losses.
The use of synchronous induction motors with a phase rotor (SADFR) is part of a general alternative to replacing induction motors with a short-circuited rotor with more economical, highly reliable motors.
The operation of SADFR in many mechanisms at speeds that are 5-6% higher than the operating speed of induction motors with short-circuited rotor (ADCR), provides a significant increase in technology productivity or additional energy savings at a given volume of production.
The proposed synchronous compensator based on ADFR with a semiconductor exciter is a simple and reliable means of reactive power compensation.
Multi-purpose use of electric drives allows to expand the field of energy-saving technologies and reduce electricity consumption.
Key words: induction motor with phase rotor, synchronized asynchronous motor, synchronous compensator.

References

1. Vydmysh A. A. Osnovy elektropryvoda: Teoriia ta praktyka. Chastyna 1 : navchalnyi posibnyk / Vydmysh A. A., Yaroshenko L. V. – Vinnytsia : VNAU, 2020. – 388 s.
2. Popovych M. H. Teoriia elektropryvoda : pidruchnyk / M. H. Popovych. – K. : Vyshcha shkola, 1993. – 494 s.
3. Vydymysh A.A. Teoriia elektropryvoda kursove ta dyplomne proektuvannia : navch. posib. / Vydymysh A.A., Babii S.M., PetrusV.V. – Vinnytsia : VNTU, 2012. – 101 s.
4. Ipatenko N.R. Primenenie asinkhronnogo dvigatelya s kompaundirovaniem v privodakh s peremennoj nagruzkoj / N.R. Ipatenko // Vestnik ehlektropromyshlennosti. – 1979. – № 2.
5. Postnikov I.M. Obobshchennaya teoriya i perekhodnye processy ehlektricheskikh mashin / I.M. Postnikov. – M. : Vysshaya shkola, 1975.
6. Elektrychni mashyny i transformatory : navch. posibnyk / M. O. Ostashevskyi, O. Yu. Yurieva ; za red. V. I. Milykh. – Kharkiv : FOP Panov A. M., 2017. – 452 s.
7. Loginov S.I. Vsesoyuznoe soveshchanie po regulirovaniyu vozbuzhdeniya sinkhronnykh dvigatelej / Loginov S.I. // Ehlektrichestvo. – 1964. – № 7.
8. Bezverkhyi S.O. Enerhopokaznyky faznykh rotornykh obmotok asynkhronnykh dvyhuniv pry zhyvlenni postiinym strumom / Bezverkhyi S.O., Vydmysh A.A, Kalenska V.V. // Sb. nauchnыkh trudov Kremenchuhskoho HPY “Problemы sozdanyia novыkh mashyn y tekhnolohyi”. – Kremenchuh, 1998. – № 1. – S. 47–50.
9. Vydmysh A. A. Synkhronizovani asynkhronni dvyhuny z faznym rotorom dlia enerhozberihaiuchykh tekhnolohii v ahropromyslovomu kompleksi / A. A. Vydmysh Tekhnika, enerhetyka, transport APK. – 2019. – №1 (104). – S. 84–88.
10. Bezverkhij S.O. Tiristornye vozbuditeli malomoshchnykh asinkhronnykh dvigatelej / S.O. Bezverkhij // Izvestiya Minvuza SSSR. Ehnergetika. – 1987. – № 7. – S. 33–37.
11. Syniavskyi O. Yu. Elektropryvod : navchalnyi posibnyk / O. Yu. Syniavskyi, P. I. Savchenko, V.V. Savchenko, Yu.M.Lavrinenko, V. V. Kozyrskyi, Yu. M. Khondola, I. P. Ilichov. – K. : Ahrar Media Hrup, 2013. – 586 s.
12. Loginov S. I. Vsesoyuznoe soveshchanie po regulirovaniyu vozbuzhdeniya sinkhronnykh dvigatelej / S. I. Loginov // Ehlektrichestvo. – 1964. – №7. – S. 21–28.
13. Vol’dek A. I. Ehlektricheskie mashiny : uchebnik dlya vuzov / A. I. Vol’dek. – L. : Ehnergiya, 1978. – 832 s.
14. Kopilov I. P. Spravochnik po ehlektricheskim mashinam : v dvukh tomakh / I. P. Kopilov, V.K. Klokov. – Tom 1. – M. : Ehnergoatomizdat, 1988. – 456 s.
15. Kopilov I. P. Spravochnik po ehlektricheskim mashinam : dvukh tomakh / I. P. Kopilov, V.K. Klokov. – Tom 2. – M. : Ehnergoatomizdat, 1989. – 688 s.
16. Dombrovs’kij V. V Osnovy proektirovaniya ehlektricheskikh mashin peremennogo toka / V.V. Dombrovs’kij, G. M. Khutoreckij. – L. : Ehnergiya, 1974. – 504 s.
17. Ofitsiino: Natskomisiia z taryfiv pidvyshchyla tsinu na elektroenerhiiu [Elektronnyi resurs]. – Rezhym dostupu : https://www.epravda.com.ua/news/2020/12/28/632623/ .
18. Bezverkhyi S. O. Enerhozberihaiuchi alternatyvni varianty zahalnopromyslovoho elektropryvodu zminnoho strumu / S.OBezverkhyi, A. A. Vydmysh // Problemы avtomatyzyrovannoho эlektropryvoda. Teoryia y praktyka. Vestnyk KhHPU. – 2000. – № 113. – S. 311–313.
19. Bezverkhyi S. O. Enerhozberihaiuchi synkhronni dvyhuny dlia hirnychoi promyslovosti / S.O. Bezverkhyi, A. A. Vydmysh, O.A.Zhukov // Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universytetu Kharkivskyi politekhnichnyi instytut : zbirka naukovykh prats. Tematychnyi vypusk. – Kharkiv : NTU KhPI, 2005. – №  43. – S. 244–247.
20. Stadnik M. I. Proektuvannia system avtomatyzatsii z minimalnoiu nadlyshkovistiu / M. I. Stadnik // Tekhnika, enerhetyka, transport APK, 2017. – № 2. – S. 167–172.