Разработка и исследование однофазного асинхронного электропривода сельскохозяйственной машины с полупроводниковым устройством регулирования скорости

Abstract

Однофазные асинхронные электроприводы широко используются в машинах и агрегатах всех отраслей сельского хозяйства. При этом применяются устаревшие и неэффективные способы питания от сети, например, конденсаторный пуск. Для наиболее эффективного и энергосберегающего питания асинхронного электродвигателя повсеместно используются частотные преобразователи. Однако однофазные частотные преобразователи являются довольно дорогостоящими. Альтернативой использования дорогостоящих частотных преобразователей, а также низкоэффективных конденсаторов в однофазном асинхронном электроприводе, может оказаться питание с помощью систем управления векторно-алгоритмического типа. Полупроводниковое устройство регулирования скорости состоит из 4 пар полупроводниковых ключей, подсоединенных к источнику постоянного тока и обмоткам статора. С помощью различных вариантов включения статорных обмоток электродвигателя можно создавать различные типы вращающихся магнитных полей, которые можно использовать для регулирования скорости электродвигателя и обеспечивать возможность реверса электродвигателя. Для снижения денежных затрат на изготовление лабораторных образцов на начальном этапе проектирования полупроводниковых устройств целесообразно провести компьютерное моделирование. Целью работы является разработка однофазного асинхронного электропривода на основе векторно-алгоритмического управления для мобильных сельскохозяйственных машин малой мощности. Для построения имитационной модели электропривода использовалась среда компьютерного имитационного моделирования Matlab Simulink. Показаны поэтапный алгоритм построения модели в блоках и их взаимосвязь. На основе полученной модели получены электромеханические характеристики асинхронного двигателя сельскохозяйственной машины при работе с полупроводниковым устройством регулирования скорости, которые свидетельствуют о целесообразности его использования в электроприводе мобильных сельскохозяйственных машин. Было выяснено, что данное полупроводниковое устройство позволяет производить пуск однофазного асинхронного электродвигателя в прямом и обратном направлении с пусковым моментом 202% от пускового момента при конденсаторном пуске, а также позволяет производить работу с критическим моментом 286% от критического момента при конденсаторном пуске.