Пример оформления дайджеста

УДК 621.313
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПСЕВДОПОЛИГАРМОНИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ
ПРИ ИДЕНТИФИКАЦИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПАРАМЕТРОВ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
А. Л. Потапов, Ю. В. Ромашихин
Кременчугский национальный университет имени Михаила Остроградского
ул. Первомайская, 20, г. Кременчуг, 39600, Украина. Е-mail: [email protected]
Определение электромагнитных параметров асинхронных двигателей обусловлено необходимостью расчета
потерь в стали и меди, перегрузочной способности двигателя, а также построения рабочих характеристик. Изменение электромагнитных параметров асинхронного двигателя может быть вызвано производственным браком, интенсивной эксплуатацией или проведением ремонтных работ. Таким образом, возникает необходимость
точного определения параметров с заданной точностью. Однако не существует универсального метода, подходящего для двигателей различных мощностей, в особенности, без отрыва от производства. В работе предложено использовать энергетический метод, в основе которого лежит баланс составляющих мгновенной мощности
для каждого из элементов Т-образной схемы замещения. В свою очередь, многообразие компонент мгновенной
мощности позволяет составить достаточное количество идентификационных уравнений. Существенным недостатком метода является необходимость использовать дополнительный источник полигармонического напряжения, что влечет за собой увеличение себестоимости комплекса. Для решения этой проблемы рассмотрена
возможность и показана эффективность использования псевдосигналов тока и напряжения, которые принято
называть «псевдополигармоническими».
Ключевые слова: асинхронный двигатель, энергетический метод, мгновенная мощность.
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. В настоящее время
существует большое количество работ, посвященных вопросам идентификации электромагнитных
параметров (ЭМП) асинхронных двигателей (АД).
Однако вопрос знания точной информации о параметрах электрических машин до сих пор остается
открытым. Многообразие методов говорит о том,
что не существует универсального метода, который
бы подходил для идентификации электромагнитных
параметров (ЭМП) двигателей различных мощностей и типоразмеров в условиях ремонтных цехов и
электроремонтных предприятий [1]. Следует отметить, что идентификация параметров АД связана с
рядом сложностей, которые определяются широким
спектром исследований и необходимостью использования большого количества сложного и дорогостоящего оборудования.
Современные методы идентификации ЭМП АД
могут быть развиты за счет использования источника питания с синусоидальным амплитудноуправляемым напряжением, а также за счет уменьшения количества измерений и уменьшения погрешности методов исследований [2].
МАТЕРИАЛ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.
Одним из современных методов, позволяющих существенно упростить и автоматизировать процесс
идентификации ЭМП АД, является энергетический
метод, в основе которого лежит использование баланса составляющих мгновенной мощности р(t) на
каждом из элементов схемы замещения. Мгновенной мощностью называют физическую величину,
определяемую произведением тока i(t) и напряжения u(t) на участке цепи в определенный момент
времени p(t) = i(t)u(t).
Асинхронный двигатель принято описывать
Т-образной схемой замещения (рис. 1), которая достаточно детально описывает физические процессы,
протекающие в АД. На рис. 1 приняты следующие
обозначения: R1 – активное сопротивление статорной цепи; L1 – индуктивность статорной цепи; R –
активное сопротивление контура намагничивания;
L – индуктивность контура намагничивания; R2 –
активное сопротивление роторной цепи; L2 – индуктивность роторной цепи; U – напряжение, подводимое к АД.
R1
L1
L2
R
R2'
U
L
Рисунок 1 – Т-образная схема замещения АД
В соответствии с законом сохранения энергии
сумма мгновенной мощности для каждого из элементов схемы замещения равна мощности на источнике [1]:
pist t   p R1 t   p R2 t   p L1 t   p Lm t   p L2 t ,
где pist  t  – мгновенная мощность источника поли-
гармонического напряжения;
p R1 t  ,
p R2 t  ,
p L1 t  , p Lm t  , p L2 t  – мгновенная мощность на
элементах схемы замещения.
Таким образом, для Т-образной схемы замещения получаем систему уравнений в виде суммы
мгновенных мощностей для источника питания и
элементов схемы замещения:
P0è   P0 R1  P0 R  P0 R / ;
2
Pkaè   PkaR1  PkaR  PkaR /  PkaL1  PkaL  PkaL/ ;
2
2
Pkbè   PkbR1  PkbR  PkbR /  PkbL1  PkbL  PkbL/ ,
2
2
где P0è  , P0 R1 , P0 R , P0 R/
– постоянные составляю2
щие мгновенной мощности, соответственно, источника полигармонического напряжения и активных
сопротивлений первичной цепи, контура намагничивания и вторичной цепи; Pkaè  , Pkbè  – косинусные и синусные составляющие мгновенной мощности источника полигармонического напряжения;
PkaR , PkbR , PkaL , PkbL – косинусные и синусные составляющие мгновенной мощности на активных и
индуктивных сопротивлениях первичной цепи, контура намагничивания и вторичной цепи.
Уравнения для каждого из элементов схемы замещения [1]:
– для источника полигармонического напряжения:
pist (t )  u(t )i(t ) ;
– для активного сопротивления:
PR  t   eR  t  i  t   i 2  t  R ;
– для индуктивности:
pl  t   el  t  i  t   L
di  t 
i t  .
dt
Однако, для применения энергетического метода
при идентификации ЭМП АД необходим источник
полигармонического напряжения. В роли такого
источника может выступать тиристорный регулятор
напряжения или преобразователь напряжения со
сложными законами управления. Источник полигармонического напряжения позволяет получить
нужный гармонический состав для формирования
идентификационных уравнений. Однако источник
полигармонического напряжения повышает себестоимость и усложняет процесс идентификации
ЭМП АД.
Альтернативным решением могут выступать так
называемые «псевдоисточники». Подразумевается,
что источник не является физическим устройством,
а полигармонический сигнал получается математическим путем. Полученный таким образом сигнал
принято называть «псевдополигармоническим»
(ПП-сигналы) [2, 3]. С учетом этого, питание АД
можно получать от обычной синусоидальной сети.
В качестве экспериментального подтверждения
теоретических материалов, разработан измерительно-диагностирующий комплекс, структурная схема
которого представлена на рис. 2. Он состоит из таких элементов: блок датчиков тока и напряжения,
аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), электронно-вычислительная машина ЭВМ и непосредственно диагностируемый двигатель. Процесс идентификации ЭМП АД при помощи такого комплекса
выглядит следующим образом:
– с помощью датчиков тока и напряжения производится измерение сигналов напряжения и тока;
– измеренные сигналы математически обрабатывают с целью получения требуемого гармонического состава с последующим вычислением ЭМП АД.
В работе [4] авторами рассмотрено многообразие
методов для формирования ПП-сигналов. В основе
получения всех ПП-сигналов лежит единый принцип: сигналы тока и напряжения усекается до периода T / , т.е. период псевдополигармонических сигналов должен отличатся от периода сетевого Т≠ T /
(рис. 3).
TV 1
ДТ
ДТ
Измерительно-диагностирующий
комплекс
ДТ
Модуль
АЦП
ДН
ДН
ДН
Рисунок 2 – Структурная схема
измерительно-диагностирующего комплекса
U,B
I,A∙10
U(t)
100
I(t)
0
0.01
 100
0.02
t,c
T′
T
Рисунок 3 – Экспериментальные сигналы
напряжения и тока идентифицируемого АД
Оценка эффективности использования ППсигналов выполнена для АД серии АОЛ 21-48ф,
паспортные данные которого представлены в
табл. 1. ПП-сигналы для идентификации ЭМП АД,
полученные с использованием измерительнодиагностирующего комплекса, представлены на
рис. 3. Результаты идентификации ЭМП АД с применением рассмотренных методов сведены в табл. 2.
Таблица 1 – Параметры асинхронного двигателя
серии АОЛ 21-48ф
Параметр
Рн, кВт
Uн , В
Значение
0,27
220
nн, об/мин
1400
соsφ
η
R1, Ом
R′2,, Ом
0,67
0,66
37
32,176
X′1, Ом
52,449
X′2, Ом
X′µ, Ом
54,547
541,872
Таблица 2 – Результаты идентификации ЭМП АД
серии АОЛ 21-48ф
Способ получения
псевдополигармонических сигналов напряжения и тока
Ограничение интервала
разложения сигналов
слева на угол  / 2
Ограничение интервала
разложения сигналов
справа на угол  / 2
Ограничение интервала
разложения сигналов на
симметричные углы
 /2
Ошибки идентификации
электромагнитных параметров асинхронного
двигателя, %
R2 L1 L
L2

1,21
8,2
1
14,7
1
8,7
5
1,24
8,2
5
14,5
6
8,4
3
1,11
6,8
4
14,0
4
6,8
6
ВЫВОДЫ. Показана возможность и эффективность использования энергетического метода для
идентификации ЭМП АД при питании от синусоидального источника напряжения. Обосновано, что
использование ПП сигналов позволяет повысить
точность идентификации ЭМП АД, уменьшает время, затраченное на процесс определения параметров, снижает себестоимость и т.д. Ошибки иденти-
фикации ЭМП АД при рассмотренных способах получения ПП-сигналов не превышают 15 %.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ромашихин Ю.В., Родькин Д.И., Калинов А.П. Энергетический метод идентификации параметров асинхронных двигателей // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету імені Михайла Остроградського. – Кременчук,
2007. – Вип. 3 (44). – С. 130–136.
2. Родькин Д.И. Особенности применения
энергетического метода идентификации двигателей
переменного тока при псевдополигармонических
сигналах // Електромеханічні і енергозберігаючі системи. – Кременчук, 2009. – Вип. 1 (5). – С. 7–20.
3. Ромашихин Ю.В. Оценка эффективности
идентификации параметров асинхронных двигателей при использовании псевдополигармонических
сигналов разной формы // Електромеханічні і
енергозберігаючі системи. – Кременчук: КрНУ,
2013. – Вип. 1 (21). – С. 58–68.
4. Потапов А.Л., Ромашихин Ю.В., Мосюндз Д.А. Определение параметров асинхронных
двигателей с использованием псевдосигналов
напряжения и тока // Електромеханічні і енергозберігаючі системи. – Кременчук: КрНУ, 2013. – Вип.
3 (23). – С. 18–27.
EFFICIENCY PSEUDOPOLIHARMONIC SIGNALS IN IDENTIFICATION ELECTROMAGNETIC
PARAMETERS OF INDUCTION MOTOR
A. Potapov, Yu. Romashykhin
Kremenchuk Mykhailo Ostrohradskyi National University
ul. Pervomayskaya, 20, Kremenchug, 39600, Ukraine. E-mail: [email protected]
Relevance of determining the electromagnetic parameters induction motors is caused by the need to determine the
iron loss and copper overload capacity of the engine, as well as calculating and performance. Change electromagnetic
parameters induction motors may be caused by manufacturing defects, intensive exploitation or renovations. Thus, there
is a need for an accurate determination of the parameters with predetermined accuracy. However, there is no universal
method suitable for different engine capacities, especially on the job. The paper proposed to use the energy method,
which is based on the instantaneous power balance components for each of the T-shaped equivalent circuit. In turn, a
variety of components of instantaneous power allows to make a sufficient number of identification equations. A significant drawback of this method is the need to use an additional source of polyharmonic voltage that causes an increase in
the cost of the complex. To solve this problem, in the article the possibility and efficiency pseudosignals shows current
and voltage, which are called "pseudopoliharmonic". Shown various ways of forming pseudosignals and principles on
which you built the signal. Alternatively pseudopoliharmonic signals proposed method using the dummy low-frequency
power source. The efficiency of determining blood pressure using electromagnetic parameters pceudosources for different frequencies of the supply voltage.
Key words: induction motor, the energy method, fictitious source, the instantaneous power.
REFERENCES
1. Romashykhin, Yu., Rodkin, D. and Kalinov, A.
(2007), "Energy method for parameter identification of
induction
motors",
Visnyk
Kremenchutskogo
derzhavnogo politekhnichnogo universytetu imeni
Mykhayla Ostrogradskogo, Vol. 3 no. 5, pp. 130–136.
(in Russian).
2. Rodkin, D. (2009), "Features of application the
energy method of identification AC motors with pseudopoliharmonic Signals", Elektromekhanіchnі i energozberіgayuchі systemy, Vol. 1, no. 5, pp. 7–20.
(in Russian)
3. Romashykhin, Yu. (2013), "Evaluating the effectiveness of parameter identification of induction motors using pseudopoliharmonic signals of different
shapes", Elektromekhanіchnі i energozberіgayuchі systemy, Vol. 1, no. 21, pp. 58–68. (in Russian).
4. Potapov A., Romashykhin, Yu. and
Mosyundz, D. (2013), "Definition parameters of induction motors with using pceudosignals voltage and
current", Elektromehanіchnі i energozberіgayuchі systemy, Vol. 3, no. 23, pp. 18–27. (in Russian).