Русская версия English version

Оценка энергии внешних электромагнитных помех частотно-регулируемых асинхронных двигателей

Ю. Казаков, Е. Шумилов, А. Тамьяров, А. Морозов

Вестник ИГЭУ, 2017 г. выпуск 4, сс. 37—43

Скачать PDF

Аннотация на русском языке: 

Состояние вопроса: Частотно-регулируемые асинхронные двигатели с питанием от преобразователей частоты с широтно-импульсной модуляцией напряжения являются источниками высокочастотных внешних электромагнитных полей и помех, которые оказывают влияние на оборудование и обслуживающий персонал, вызывают проблемы электромагнитной совместимости. Уровень магнитных полей и помех при заданной частоте не должен превышать допустимых значений. Существующие расчетные методики не позволяют определять внешние электромагнитные поля и энергию помех асинхронных двигателей при несинусоидальном питающем напряжении. Необходима оценка энергии внешних электромагнитных помех частотно-регулируемых асинхронных двигателей при разных несущих частотах преобразователей частоты.

Материалы и методы: Разложение формы кривой напряжения на временные гармоники выполнено с использованием рядов Фурье. Расчет гармоник тока выполнен на основании схем замещения асинхронного двигателя с учетом изменения сопротивлений в зависимости от частоты гармоник. Моделирование электромагнитных полей при действии спектра токовых гармоник выполнено методом конечных элементов. Расчеты энергии внешних электромагнитных помех частотно-регулируемых асинхронных двигателей выполнены с использованием результатов расчета электромагнитных полей.

Результаты: Разработана методика оценки влияния несинусоидальности питающего напряжения на энергию внешних электромагнитных помех частотно-регулируемых асинхронных двигателей, учитывающая широтно-импульсную модуляцию напряжения при разных несущих частотах преобразователя и спектр временных гармоник электромагнитных полей. Определены величины энергии электромагнитных помех и индукции внешних электромагнитных полей частотно-регулируемых асинхронных двигателей разной мощности при питании от преобразователя частоты с широтно-импульсной модуляцией напряжения с разной несущей частотой преобразователя. Установлено, что высокочастотные составляющие внешних электромагнитных полей частотно-регулируемых АД при использовании преобразователей частоты с широтно-импульсной модуляцией напряжения расширяют частотный диапазон воздействия, повышают индукцию внешних электромагнитных полей до 13,5 % и энергию электромагнитных помех до 10 %, по сравнению с синусоидальным питающим напряжением, что отрицательно сказывается на электромагнитной совместимости работы магниточувствительных устройств и на обслуживающем персонале.

Выводы: С увеличением несущей частоты инвертора ШИМ результирующая индукция внешних электромагнитных полей и энергия электромагнитных помех частотно-регулируемых АД снижается и приближается к случаю питания синусоидальным напряжением. Разработанная методика позволяет оценить внешние электромагнитные поля частотно-регулируемых асинхронных двигателей и определить их влияние на электромагнитную совместимость работы магниточувствительных устройств и на обслуживающий персонал.

Список литературы на русском языке: 

1.   Асадуллин А.И., Белашов В.Ю. Исследование ЭМ полей, генерируемых электрооборудованием и элементами ЭЭС // Известия вузов. Проблемы энергетики. – 2011. – № 11/12. – С. 98–105.

2.   Овсянников А.Г., Борисов Р.К. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике: учебник. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2010. – 196 с.

3.   Васильева Л.К., Горский А.Н. Электротехнические аспекты влияния низкочастотных электромагнитных полей на человека // Вестник МАНЭБ. – 2000. – № 4(28). – С. 31–35.

4.   Соколовский Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием: учебник для студ. высш. учеб. заведений. – М.: Изд. центр «Академия», 2006. – 272 с.

5.   Курнышев Б.С., Фомин П.А. Электромагнитная совместимость регулируемых асинхронных электроприводов / ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». – Иваново, 2005. – 100 с.

6.   Малков Н.А., Пудовкин А.П. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств: учеб. пособие. – Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2007. – 88 с.

7.   Зырянов В.М., Митрофанов Н.А., Соколовский Ю.Б. Анализ гармонического состава напряжения частотного электропривода // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. – 2015. – № 1. – С. 154–159.

8.   Численный анализ внешних электромагнитных полей асинхронных двигателей при питании широтно-импульсно-модулированным напряжением / Ю.Б. Казаков, А.В. Тамьяров, Е.А. Шумилов, Д.О. Чуянов // Вестник ИГЭУ. – 2011. – Вып. 5. – С. 34–37.

Ключевые слова на русском языке: 
частотно-регулируемый асинхронный двигатель, несинусоидальное питающее напряжение, гармонический анализ, внешние магнитные поля, энергия электромагнитных помех, конечно-элементное моделирование
Ключевые слова на английском языке: 
frequency-controlled asynchronous motor, non-sinusoidal supply voltage, harmonic analysis, external magnetic fields, electromagnetic interference energy, finite element simulation
Индекс DOI: 
10.17588/2072-2672.2017.4.037-043
Количество скачиваний: 
14