Оценка влияния частотно-регулируемых асинхронных электроприводов на функционирование судовых энергетических установок и их элементов

Валерий Феодосиевич Белей, Кирилл Викторович Коротких
{"title":"Оценка влияния частотно-регулируемых асинхронных электроприводов на функционирование судовых энергетических установок и их элементов","authors":"Валерий Феодосиевич Белей, Кирилл Викторович Коротких","doi":"10.46845/1997-3071-2023-71-105-116","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"Показано, что использование в судовых энергетических установках энергосберегающих частотно-регулируемых асинхронных электроприводов вместо традиционных (контактор-асинхронный двигатель) позволяет снизить потребление электроэнергии в долевых режимах в разы, значительно расширить функциональные возможности оборудования. Однако при работе частотно-регулируемого электропривода имеет место эмиссия в питающую сеть высших гармоник тока, а к асинхронному электродвигателю наряду с основной гармони-кой подаются гармоники напряжения. Гармоники тока, распространяясь по си-стеме электроснабжения, приводят к снижению эффективности работы элементов судовых энергетических установок, в состав которых они входят. Установлено, что во всех режимах работы электропривода имеют место высокие значения потребляемой реактивной мощности. При большом числе частотно-регулируемых асинхронных электроприводов на судне будет невозможна полная загрузка дизель-генераторов по активной мощности. При работе частотно-регулируемого электропривода эмиссируются в питающую сеть гармоники тока, кратные трем. Эти гармоники являются токами нулевой последовательности. Так как судовая сеть не имеет нулевого провода, то ток третьей гармоники от одной фазы замыкается по проводам двух других фаз. Этот ток создает в электрических машинах поле нулевой последовательности с вытекающими последствиями. Наибольший интерес вызывают результаты экспериментальных исследований спектра вибраций при 10 %-й нагрузке на валу асинхронного двигателя: на частоте, близкой к 20 Гц, что может свидетельствовать о несимметрии полюсов исследуемого асинхронного двигателя; на частоте 300 Гц от взаимодействия моментов пятой (обратной последовательности) и седьмой (прямой последовательности) гармоник; на частоте 50 Гц, обусловленной воздействием основной гармоники.","PeriodicalId":431102,"journal":{"name":"KSTU News","volume":"22 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0000,"publicationDate":"2023-11-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"KSTU News","FirstCategoryId":"1085","ListUrlMain":"https://doi.org/10.46845/1997-3071-2023-71-105-116","RegionNum":0,"RegionCategory":null,"ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"","JCRName":"","Score":null,"Total":0}
引用次数: 0

Abstract

Показано, что использование в судовых энергетических установках энергосберегающих частотно-регулируемых асинхронных электроприводов вместо традиционных (контактор-асинхронный двигатель) позволяет снизить потребление электроэнергии в долевых режимах в разы, значительно расширить функциональные возможности оборудования. Однако при работе частотно-регулируемого электропривода имеет место эмиссия в питающую сеть высших гармоник тока, а к асинхронному электродвигателю наряду с основной гармони-кой подаются гармоники напряжения. Гармоники тока, распространяясь по си-стеме электроснабжения, приводят к снижению эффективности работы элементов судовых энергетических установок, в состав которых они входят. Установлено, что во всех режимах работы электропривода имеют место высокие значения потребляемой реактивной мощности. При большом числе частотно-регулируемых асинхронных электроприводов на судне будет невозможна полная загрузка дизель-генераторов по активной мощности. При работе частотно-регулируемого электропривода эмиссируются в питающую сеть гармоники тока, кратные трем. Эти гармоники являются токами нулевой последовательности. Так как судовая сеть не имеет нулевого провода, то ток третьей гармоники от одной фазы замыкается по проводам двух других фаз. Этот ток создает в электрических машинах поле нулевой последовательности с вытекающими последствиями. Наибольший интерес вызывают результаты экспериментальных исследований спектра вибраций при 10 %-й нагрузке на валу асинхронного двигателя: на частоте, близкой к 20 Гц, что может свидетельствовать о несимметрии полюсов исследуемого асинхронного двигателя; на частоте 300 Гц от взаимодействия моментов пятой (обратной последовательности) и седьмой (прямой последовательности) гармоник; на частоте 50 Гц, обусловленной воздействием основной гармоники.
评估频率控制异步电动装置对船舶动力装置及其部件运行的影响
研究表明,在船舶动力装置中使用节能型变频控制异步电动机取代传统的(接触器-异步电动机),可将共享模式下的电能消耗降低数倍,并大大扩展设备的功能能力。然而,当变频驱动装置运行时,会向供电网络排放较高的电流谐波,而电压谐波则与主谐波一起提供给异步电动机。在供电系统中传播的电流谐波会导致作为其组成部分的船舶电站元件效率降低。已经证实,在所有电力驱动运行模式下,消耗的无功功率值都很高。如果船上有大量的变频控制异步电动装置,柴油发电机就不可能满载有功功率。变频驱动装置运行时,会向供电网络发射除以 3 的谐波电流。这些谐波是零序电流。由于船用网络没有中性线导体,因此来自一个相位的三次谐波电流会通过另外两个相位的导体短路。该电流会在电机中产生零序电场,从而造成后果。感应电机轴在 10% 负载时的振动频谱实验研究结果最令人感兴趣:频率接近 20 赫兹时,可能表明所研究的感应电机极不对称;频率为 300 赫兹时,来自五次谐波(反序)和七次谐波(正序)时刻的相互作用;频率为 50 赫兹时,由于主谐波的影响。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
求助全文
约1分钟内获得全文 求助全文
来源期刊
自引率
0.00%
发文量
0
×
引用
GB/T 7714-2015
复制
MLA
复制
APA
复制
导出至
BibTeX EndNote RefMan NoteFirst NoteExpress
×
提示
您的信息不完整,为了账户安全,请先补充。
现在去补充
×
提示
您因"违规操作"
具体请查看互助需知
我知道了
×
提示
确定
请完成安全验证×
copy
已复制链接
快去分享给好友吧!
我知道了
右上角分享
点击右上角分享
0
联系我们:info@booksci.cn Book学术提供免费学术资源搜索服务,方便国内外学者检索中英文文献。致力于提供最便捷和优质的服务体验。 Copyright © 2023 布克学术 All rights reserved.
京ICP备2023020795号-1
ghs 京公网安备 11010802042870号
Book学术文献互助
Book学术文献互助群
群 号:481959085
Book学术官方微信