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Effekt Pulsweitenmodulation auf den Fehlerstromzähler und Induktionsverluste in einem Asynchronmotor

Wirkung der Pulsweitenmodulation auf Fehler Stromzähler und Induktionsverluste in einem asynchronen Motor

A. P. Popov, AO Chugulov AA Gorshenkov, SM Klevansky

Sibirischen Staatlichen Automobile und Highway Academy (SibADI)

Forschungsergebnisse Fehler induktive Messgeräte elektrische Energie und elektrische Verluste in dem Induktionsmotor in einem hohen Niveau von Harmonischen in den Strom- und Spannungskurven Umrichters Mitsubishi Company (E 500 FR - E 540-5,5 K - EC) in als Quelle von nicht-sinusförmigen Spannung. Es wird gezeigt , dass der Fehler der Induktionsenergiezähler und elektrischer Verluste in einem Asynchronmotor mit nicht-sinusförmigen PWM - Modi in Schaltungen mit um mehr zehn Prozent.

Da bekannt ist, aufgrund der erhöhten Stromverbraucher Stromsysteme im Pulsbetrieb arbeiten, sowie Systeme mit Pulsweitenmodulation (PWM) Wechselrichtern in dem Motorantriebssystem mit Asynchronmotoren, linearen Lasten des Thyristor - Wandler und dergleichen gibt es ein hohes Maß an Harmonischen.

In dieser Hinsicht ist die Frage der Messung elektrischer Energie unter diesen Bedingungen gültig bleibt , trotz der Tatsache , dass die Messungen an elektrischer Energie , wie in sinus Modi und unter den Bedingungen der nicht-sinusförmigen elektromagnetischer Vorgänge eine erhebliche Menge an Arbeit gewidmet, beispielsweise [1, 6] .

Für die Messung der elektrischen Energie in Energiesystemen werden derzeit als Induktions und elektronische Stromzähler verwendet. Letztere werden oft basierend auf Analog-zu-Digital - Wandler Mikroprozessor - Rechner verwenden, t. E. In dem Prozess der elektrische Leistung angelegt Abtastung Meßzeit Berechnung und Quantisieren von Eingangssignalen proportional zu den aktuellen Werten von Strom und Spannung an der Last, die zwangsläufig Fehlerenergieberechnung erzeugt.

Diese Arbeit stellt die Ergebnisse einer Untersuchung der Induktion von Fehlerzählern von elektrischer Energie sowie Energieverluste in dem Induktionsmotor in einem hohen Niveau von Harmonischen in den Strom- und Spannungskurven. In diesem speziellen elektronischen Zähler wurde elektrische Energie verwendet, die zuverlässigen Informationen zu nichtsinusförmige Bedingungen durch PWM verursacht erhalten kann.

Als ein solcher elektronischer Zähler verwendet wird , die speziell für diesen Zweck einen elektronischen Zähler ausgebildet ist, die eine ausreichend hohe Genauigkeit der Berechnung des aktuellen Wertes der Elektrizität liefert verglichen mit Induktionszählern, in Übereinstimmung mit dem Ausdruck:

(1)

wo - der Momentanwert der Lastspannung;

* - der Momentanwert des Laststroms;

- die aktuelle Zeitmessung.

Im Blockschaltbild des Meters als die Momentanwerte des Multiplizierers und mit gepulster Multipliziereinrichtung, Impulsintegrator und einen digitalen Pulszähler, der bei der Messung elektrische Stromwerte in der Größenordnung von einigen Zehnteln Prozent (0,1¸0,2%) in einem hohen Pegel der höheren Harmonischen bei mehreren Frequenzen von 50 Hz bis zum Gesamtfehler ermöglicht, Frequenz von mehreren zehn Kilohertz, und es als ein beispielhaftes Mittel zum Messen von elektrischer Energie verwendet werden .

In diesem Papier nicht beabsichtigt ist , die vollständigen strukturellen und schematische Darstellungen des Zählers zu beschreiben (interessierte Organisationen und Agenturen können solche Informationen zur Verfügung gestellt werden). Eine der Herausforderungen , ist die möglichen Induktionsniveau Fehlerzähler nicht sinusförmigen Modi mit einem hohen Verzerrungskurven von Strom und Spannung an der Last zu bestimmen.

Die Studien wurden unter Verwendung eines Frequenzumrichters (PE) Mitsubishi E 500 FR durchgeführt - E 540-5,5 K - EC mit einer Nennleistung von 5,5 kW. Die Belastung in den Heizelementen und der Asynchronmotor verwendet. Structural Einstellschaltung mit den Heizelementen und Zeitdiagramme der Ströme und Spannungen sind in der gezeigten Fig. 1 und Fig. 2 .

Fig. 1. Blockschaltbild der Installation: Wh 1, 3 Wh - Induktion der Stromzähler SB 505; Wh 2, Wh 4 - elektronischer Stromzähler; TT - Stromwandler; DN - Spannungssensor; PE - Frequenzumformer; R n - Lastimpedanz.

Bevor das Experiment in nicht-sinusförmigen Bedingungen vorher Kontrolle des Identifikations Zeugnis von elektronischen und Induktions Metern durchgeführt , während zur sinusförmigen in der Nähe auf der gleiche Last arbeiten. Das Schema der Aufnahme von Geräten in Fig. 3. Das Zeitdiagramm der Spannung an der Belastungskurve in gezeigt Fig. 2a .

a)

b)

c)

Fig. 2. Timing - Diagramme der Phasenspannungen (a und c) und Phasenströme (und)

Einlass und Auslass für lineares PE aktive Last

Fig. 3. Das System der Kontrolle der Induktion und elektronischer Zähler auf

Lesen von Identifikations bei nahezu sinus Modus

In dem Experiment verwendete die folgenden Funktionsweise des Frequenzumrichters:

- die Frequenz der Grundwelle der Ausgangsspannung PE f = 50 Hz;

- Frequenz der PWM - Ausgangsspannung PE - 1 kHz;

- Wechselrichter - Lastwiderstand R H = 38 Ohm (der Modus der Nähe von nominal)

Mehrere Versuche mit einer hinreichend genauen Messung der Zeit der Energiezähler und ihr Zeugnisses Aufzeichnung durchgeführt wurden.

Durch entsprechende Anzeigen elektronischer Stromzähler Mittelwert der Koeffizienten der Frequenzwandlereffizienz bestimmt wird, wenn die Last:

wo - Durchschnittsleistung am Ausgang des PE;

- Durchschnitt verbrauchte Energie PE;

(Standardabweichung des Messwerts von dem Mittelwert betrug 0,05%)

Als Ergebnis der Messung durch das Schema in Fig. 1 gesetzt wurden die relativen Werte von * Unterschiede von elektronischen Nachweis und Induktionsstromzählern als Prozentsatz des Eingangs- und Ausgangsausnahmezustand, der die statistische Verarbeitung gegeben, den folgenden Werte besteht:

. .

Aus diesen Ergebnissen ergibt sich , dass für die gleichen Werte der Last unter nicht-sinusförmigen Modi in PWM - Schaltungen, Grundfehler Induktionsstromzähler in den verschiedenen Zehnfachen ihres Grundfehler in Sinus Modus.

Diese Forschungsergebnisse wurden erhalten, wie bereits erwähnt, für eine lineare ohmsche Last. Aufgrund der Tatsache , dass im Grunde genommen PP Leistung für Asynchronmotoren (BP) verwendet wird, die Kontrolle zu beschleunigen, ein Experiment , die Verlustleistung zu bestimmen , wurde in BP durchgeführt , wenn es aus PE Mitsubishi E 500 FR Feeding - E 540-5,5 K - EC . Für experimentelle Untersuchungen wurde der Induktionsmotor AIR100 L 2 Y 3 verwendet (SG. Leistung 5,5 kW, 3000 U / min). Die angelegte Last BP geladen auf Erhitzer Gleichstromgenerator mit gemischter Anregung. den Stromverbrauch von Blutdruck und die Last mit einer sinusförmigen Modus vorge gemessen. Nach der Verarbeitung der experimentellen Daten wurde gefunden , dass die Leistung BP von PE unter sonst gleichen Bedingungen, um 30% des Leistungsverlust in Blutdruckanstieg , wie mit einer sinusförmigen Modus verglichen. Dies führt zu einer Änderung des Temperaturprofils von Blutdruck und die Notwendigkeit , seine Last zu reduzieren. Gründe für den Anstieg des Verlustes des Blutdruckes in nicht-sinusförmigen Modi sind bekannt und werden in diesem Papier diskutiert. Das Hauptziel war es, die Höhe dieser Verluste zu etablieren.

Schlussfolgerungen:

1. Erster experimentell eingestellter Pegel des Grundfehlers (zehn Prozent) der Induktion der Elektrizitätszähler in einer nicht-sinusförmigen PWM erzeugt.

2.    Verluste in den gesteuerten Induktionsmotoren, angetrieben von einem Notfall, erhöht sich auch im Vergleich zu einem Standard - Power - Modus bis zu einigen zehn Prozent, was zu einer Überhitzung des Blutdrucks führt und die Notwendigkeit , die Lastleistung zu reduzieren.