При питании двигателя в режиме однократной широтно-импульсной модуляции (ШИМ) напряжение на выходе инвертора имеет вид, показанный на рис. 2.
Такая ступенчатая форма напряжения создает спектр высших гармоник напряжения вызывающих дополнительные потери в меди.
При использовании пространственно-векторной ШИМ амплитуды высших гармоник незначительны [8], и как следствие они не вызывают потерь в двигателе.
Частоты гармоник ротора по отношению к ротору 5-я и 11-я гармонические являются обратно вращающимися, а 7-я и 13-я – прямо вращающимися.
Идентифицируем параметры схемы замещения для v гармоники.
Активные сопротивления статора и ротора:
Таким образом, мы имеем все составляющие потерь в асинхронном тяговом двигателе.
Выводы.
Рассмотрены основные подходы по определению потерь в тяговом асинхронном двигателе при питании его от полупроводникового преобразователя в режимах однократной и пространственно-векторной ШИМ, позволяющие оптимизировать режимы работы тягового асинхронного привода по критерию минимальных потерь с учетом теплового состояния двигателя.
Представлены соотношения позволяющие установить связь между, частотой вращения, напряжением питания, скольжением и температурой обмоток с составляющими потерь, как основными, так и добавочными, а также потерями от высших гармоник напряжения в режиме однократной ШИМ.
Установлены соотношения по определению основных потерь в асинхронном тяговом двигателе (в меди статора, в меди ротора, в стали) на основании расчета нелинейной схемы замещения.
Предложено рекуррентное уравнение для определения коэффициента насыщения магнитной цепи тягового двигателя.
Список литературы:
- Копылов И.П. Проектирование электрических машин/ И.П. Копылов — М.: Энергия, 1980. – 495с.
- Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические машины. Часть 2 Машины переменного тока [Изд 3 перераб]/ М.П. Костенко, Л.М. Пиотровский – Ленинград: Энергия, 1973. – 648 с.
- Любарский Б.Г. Теоретичні основи для вибору та оцінки перспективних систем електромеханічного перетворення енергії електрорухомого складу. – Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.22.09. — «Електротранспорт». Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут». Харків, — 2014. 368с.
- Любарский Б.Г. Оптимизация режимов работы тягового асинхронного привода / Б.Г. Любарский // Электрика. Курск– 2014 – №6 – С5–10.
- Находкин М.Д. Проектирование тяговых электрических машин [Учебное пособие для вузов ж.-д. транспорта, Изд. 2, перераб. и дополн.] / М.Д. Находкин – М.: Транспорт, 1976. – 624 с/
- Проектирование электрических машин. / И.П. Копылов, Б.К. Горяинов и др.; Под. ред. Копылова. – М.: Энергия, 1980. – 496с.
- Северин В. П. Методы одномерного поиска. / В.П. Северин, Е.Н. Никулина – Харьков: НТУ ХПИ, 2013. – 124 с.
- ТитяевД.К. Сравнительный анализ векторной и традиционной широтно-импульной модуляции/ Д.К Титяев, Д.Н. Мирошник //мат конф. Автоматизація технологічних проектів. Пошук молодих. ДонНТУ – 2004 –С. 301-306
- Henneberger, G. Variable reluctance electrical machines/ G. Henneberger, I.A. Viorel – Shaker Verlag, Aachen, Germany, 2001.[schema type=»book» name=»АНАЛИЗ ПОТЕРЬ В ТЯГОВОМ АСИНХРОННОМ ДВИГАТЕЛЕ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ ПИТАНИЯ» description=»В современном тяговом приводе для питания асинхронного тягового двигателя применяются два режима работы автономного инвертора напряжения – режим однократной широтно-импульсной модуляции (ШИМ), при больших скоростях вращения и пространственно-векторной ШИМ, при пуске и малых скоростях. Эффективность тягового привода в определенном режиме его работы оценивать по критерию максимума его КПД при условии соблюдения требований, налагаемых режимами работы. Поэтому задача определения эффективности тягового привода сводится к нахождению максимума функции КПД привода, а следовательно потерь в его составляющих одной из которых является тяговый двигатель. Цель работы: разработать методику определения потерь в асинхронном тяговом двигателе с учетом нелинейности магнитной системы. Методы: методы расчета нелинейных электрических цепей, одномерная минимизации функции невязки на базе метода «деления пополам», методы общей теории электрических машин. Рассмотрены основные подходы по определению потерь в тяговом асинхронном двигателе при питании его от полупроводникового преобразователя в режимах однократной и пространственно-векторной ШИМ, позволяющие оптимизировать режимы работы тягового асинхронного привода по критерию минимальных потерь с учетом теплового состояния двигателя.» author=»Рябов Евгений Сергеевич, Петренко Александр Николаевич, Оверьянова Лилия Викторовна» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-01-13″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_30.12.16_33(2)» ebook=»yes» ]