Експериментальне визначення модуляційних втрат енергії в асинхронному двигуні

Abstract

При живленні асинхронного двигуна (АД) з короткозамкненим ротором від автономного інвертора напруги (АІН) з широтно-імпульсною модуляцією (ШІМ) у ньому крім втрат від дії синусоїдального струму ΔР АДсин , виникають додаткові втрати енергії, що викликані пульсаціями струму статора з частотою ШІМ [1–3] (модуляційні втрати ΔР АДмод ). Вони викликають додатковий нагрів АД (обмотка, сталь) і обумовлюють недовикористання АД за потужністю, у зв'язку з чим виникає необхідність числового визначення і мінімізації даного типу втрат. У роботах [1, 3] показано, що модуляційні втрати енергії в АД складають 9% від загальних втрат енергії, що погіршує його енергетичні характеристики. Ці втрати енергії не є постійними і змінюються при частотному керуванні АД [4], оскільки зі зміною частоти й амплітуди основної гармоніки вихідної напруги АІН U s(1) також змінюються форма напруги і струму статора двигуна, а, отже, і втрати ΔР АДмод. Одним із напрямів зменшення впливу цих втрат є проектування АД зі збільшеним значенням індуктивності розсіювання [2], через що зменшується амплітуда високочастотних пульсацій струму статора і модуляційні втрати в АД. Але при цьому зменшується перевантажувальна здатність двигуна. Зменшення амплітуди високочастотних пульсацій струму АД досягається за рахунок використання додаткових фільтрів або за рахунок підвищення частоти модуляції при відповідному збільшенні втрат енергії в АІН. Іншим напрямом зменшення втрат ΔР АДмод є формування напруги статора за особливим законом керування перетворювачем частоти (ПЧ), що дозволяє мінімізувати їх вплив на загальні втрати АД. Так, у роботі [4, 5] пропонується формування вихідної напруги АІН при регулюванні його вхідної напруги за допомогою імпульсного перетворювача. Слід зазначити, що на даний момент питання визначення втрат енергії у АД при частотному керуванні вивчене недостатньо, існуючі методики [1–4] не дозволяють аналітично визначити втрати ΔР АДмод. Вирішення цього питання потребує додаткових експериментальних досліджень.