В связи с повсеместным наличием искажений в питающем напряжении элементы схемы замещения следует представлять с учетом действия на них высших гармоник. Зависимость параметров элементов электротехнического комплекса предприятия от частоты широко и неоднозначно представлено в литературе[1-4].
В работе представлены результаты теоретических исследований, на основе которых авторы предлагают свою интерпретацию схемы замещения асинхронного двигателя (АД), как наиболее часто встречающегося вида нагрузки. В основе схемы замещения положен ее классический вид в однофазном исполнении, применяемый при расчетах режимов работы электрической сети (рисунок 1).
Для определения параметров схемы замещения АД с учетом высших гармоник (ВГ) была сформирована модель, включающая нагружаемый постоянным моментом двигатель. Модель представлена на рисунке 2.
Рисунок 2. Модель комплекса с АД
Источник несинусоидального напряжения моделируется путем последовательного соединения источников синусоидального напряжения на разных частотах. Спектр несинусоидального напряжения принят стандартным[5]. Нагрузка двигателя моделируется путем подачи на вход блока АД постоянного сигнала с блока Constant, соответствующего нагружающему моменту.
В блоке обработки данных вычисляются значения активной и реактивной мощности и затем активного и реактивного сопротивлений на каждой гармонике по формулам:
где .gif){kind=small}
, .gif){kind=small}
, .gif){kind=small}
- соответственно напряжение, реактивная и активная мощности на i-ой гармонике.
Параметры имитационной модели приняты следующие:
.gif){kind=small}
Результатом расчетов режимов, полученных на компьютерной модели, являются зависимости от частоты активного и реактивного сопротивлений АД в относительных единицах, где за базисные были приняты соответствующие значения сопротивлений на первой гармонике.
Для примера на рисунках 3 и 4 представлены зависимости .gif){kind=small}
и .gif){kind=small}
от частоты при номинальной нагрузке двигателя:
Рисунок 3. Зависимость активного сопротивления АД от частоты при нагрузке, равной номинальной
Рисунок 4. Зависимость индуктивного сопротивления АД от частоты при нагрузке , равной номинальной
На основе анализа полученных результатов было установлено, что:Значения активного и индуктивного сопротивлений в виде их параллельного соединения, представляющего схему замещения АД, нелинейны по отношению к частоте питающего напряжения и различны в зависимости от загрузки двигателя;
Значения активного и индуктивного сопротивлений АД в относительных единицах для различной его номинальной мощности совпадают, а значит можно предположить, что распространение полученных зависимостей на все асинхронные двигатели будет справедливо.
Библиографический список
- Жежеленко, И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий. – 4-е изд., перераб. и доп. – М: Энергоатомиздат, 2000. – 331 с.
- Курбацкий, В.Г. Распределение коэффициента несинусоидальности по отдельным нелинейным потребителям энергосистем / Курбацкий В.Г., Яременко В.Н. // Промышленная энергетика. – 1989. – №6. – С.15-19.
- Кудрин, Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий. – М: Интермет Инжиниринг, 2006. – 669 с.
- Скамьин, А.Н. Способы уменьшения влияния высших гармоник на работу электрооборудования / Я.Э.Шклярский, А.Н.Скамьин // Записки Горного института. РИЦ СПГГИ (ТУ). СПб. – 2011. – Том 189. – С.121-124.
- Скамьин, А.Н. Уменьшение влияния высших гармоник на работу электротехнического комплекса горного предприятия / Я.Э.Шклярский, Д.А.Ситников, А.Н.Скамьин // Записки Горного Института. РИЦ СПГГИ (ТУ). СПб. – 2008. – Т. 178. – С.162-165.