Энергетические показатели синхронного частотно-регулируемого электропривода
Another Title
Energetic Factors of a Frequency-Controlled Synchronous Electric Drive
Bibliographic entry
Фираго, Б. И. Энергетические показатели синхронного частотно-регулируемого электропривода = Energetic Factors of a Frequency-Controlled Synchronous Electric Drive / Б. И. Фираго, С. В. Александровский // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. - 2018. - № 4. - С. 287-298.
Abstract
По сравнению с асинхронными частотно-регулируемыми электроприводами синхронные имеют меньшие потери мощности, жесткие механические характеристики без обратной связи по скорости, самое простое частотное управление (когда напряжение изменяется пропорционально частоте). Проведено аналитическое исследование энергетических показателей (потери мощности, коэффициент полезного действия, коэффициент мощности) частотно-регулируемого синхронного двигателя с электромагнитным возбуждением и с возбуждением от постоянных магнитов. Коэффициент полезного действия силового преобразователя, в рассматриваемом случае преобразователя частоты, зависит от структуры преобразователя (одно- или двухзвенный), применяемых силовых полупроводниковых приборов, дополнительных элементов (дросселей, конденсаторов, трансформаторов, активных сопротивлений и т. д.). КПД синхронного электродвигателя, входящего сомножителем в общий КПД регулируемого синхронного электропривода, представляет интерес при скалярном частотном управлении этого синхронного двигателя, так как публикаций на данную тему почти нет. Поэтому рассмотрена эффективность преобразования энергии синхронным двигателем, который получает ее от преобразователя частоты при различных частотах и преобразует в механическую энергию. В целях удобства аналитического исследования использовали широко применяемое понятие относительной частоты как отношение текущего значения частоты напряжения к номинальному. Показано, что максимум КПД смещается в сторону меньшего коэффициента загрузки при уменьшении относительной частоты питающего двигатель напряжения. Разработанная методика расчета энергетических показателей частотно-регулируемого синхронного двигателя иллюстрируется графиками КПД и cosϕ для двигателя типа СД3 13-34-6 мощностью 500 кВт и напряжением 6 кВ и синхронного двигателя с постоянными магнитами типа YGT132S4 мощностью 5,5 кВт.
Abstract in another language
As compared to asynchronous frequency-controlled electric drives, synchronous drives are characterized by lower power losses, rigid mechanical characteristics without speed feedback and by the simplest law of frequency control (when the voltage changes proportionally to the frequency). An analytical study of energy factors (power loss, efficiency, power factor) of frequency-controlled synchronous motor with electromagnetic ignition and with excitation caused by permanent magnets has been fulfilled. The efficiency of the power converter, in this case (i. e. in the case of the frequency converter), depends on the structure of the converter (single-link or two-link), on the power semiconductor devices being used, on additional elements (i. e. chokes, capacitors, transformers, active resistance, etc.). The efficiency of a synchronous electric motor (which is a cofactor of general efficiency of a controlled synchronous electric drive) is of an interest in the scalar frequency control of the mentioned synchronous motor, since there are almost no publications on this subject. Therefore, the energy conversion efficiency of the synchronous motor, which receives energy from the frequency converter at different frequencies and converts to mechanical energy, has been considered. For the convenience of analytical research, we used the widely used concept of relative frequency as the ratio of the current value of the voltage frequency to the nominal one. It is demonstrated that the maximum efficiency is shifted in the direction of a lower load factor with a decrease in the relative frequency of the motor supply voltage. The method of calculating the energy performance of variable frequency synchronous motor that has been developed is illustrated by the graphs of efficiency and cosϕ for the engine of the SD3 13-34-6 type of the capacity of 500 kW and of a voltage of 6 kV and for a synchronous motor with permanent magnets of the YGT132S4 type of a capacity of 5.5 kW.
View/
Collections
- №4[8]