Аналіз впливу неякісної живлячої напруги на робочі характеристики асинхронних двигунів у нерегульованих електроприводах

UKR: У статті досліджено вплив зниження якості електричної енергії на технічні показники роботи систем нерегульованого асинхронного електроприводу технологічного обладнання підприємств залізничного транспорту. Обґрунтовано актуальність тематики в умовах нестабільності параметрів живлячої напруги, спричиненої дефіцитом генеруючих потужностей в наслідок пошкодження об’єктів енергетичної інфраструктури. Виконано аналіз складу та розподілу потужностей електроприводів критично важливого обладнання локомотивних депо, за результатами якого встановлено, що більшість приводів має потужність до 5 кВт, що створює передумови для впровадження локальних резервних джерел електропостачання. На основі модифікованого виразу формули Клосса отримано сукупності механічних характеристик асинхронних двигунів із урахуванням усталеного відхилення напруги в діапазоні, характерному для реальних умов експлуатації мереж напругою 0,4 кВ. Визначено гранично допустимі значення відхилення напруги, за яких забезпечуються необхідні умови пуску, перевантажувальна здатність та стійкість роботи електроприводів різних типорозмірів. Показано, що електроприводи механізмів із сталим моментом статичного опору є найбільш чутливими до зниження напруги, тоді як приводи турбомеханізмів характеризуються вищою стійкістю. Експериментальні дослідження, виконані на стенді взаємного навантаження, підтвердили адекватність аналітичного підходу до побудови механічних характеристик при зміні напруги живлення. Отримані результати дозволяють кількісно оцінювати вплив неякісної електроенергії на працездатність електроприводів, прогнозувати ресурс обладнання та обґрунтовувати доцільність застосування резервних систем електропостачання, зокрема на основі відновлюваних джерел енергії для забезпечення безперервності технологічних процесів.

ENG: The article investigates the impact of reduced electrical energy quality on the technical performance of unregulated asynchronous electric drive systems for technological equipment of railway transport enterprises. The relevance of the topic in conditions of instability of supply voltage parameters caused by a shortage of generating capacities as a result of damage to energy infrastructure facilities is substantiated. An analysis of the composition and distribution of electric drive capacities of critically important locomotive depot equipment is performed, the results of which show that most drives have a capacity of up to 5 kW, which creates the prerequisites for the introduction of local backup power sources. Based on the modified expression of the Kloss formula, a set of mechanical characteristics of asynchronous motors is obtained, taking into account the steady-state voltage deviation in the range characteristic of real operating conditions of networks with a voltage of 0.4 kV. The maximum permissible voltage deviation values are determined, under which the necessary starting conditions, overload capacity and stability of operation of electric drives of various sizes are ensured. It is shown that electric drives of mechanisms with a constant moment of static resistance are the most sensitive to voltage drops, while drives of turbomechanisms are characterized by higher stability. Experimental studies performed on a mutual load stand confirmed the adequacy of the analytical approach to constructing mechanical characteristics when changing the supply voltage. The results obtained allow us to quantitatively assess the impact of poor-quality electricity on the performance of electric drives, predict the resource of equipment and justify the feasibility of using backup power supply systems, in particular based on renewable energy sources to ensure the continuity of technological processes.