Розробка методів подолання автоколивальних режимів асинхронного електроприводу з тиристорним регулятором напруги
DOI:
https://doi.org/10.15587/2706-5448.2026.358421Ключові слова:
пускові пристрої, автоколивальні режими, керований реакторний компенсатор, симуляційне моделюванняАнотація
Об’єктом дослідження є процеси електромагнітного перетворення у потужних асинхронних електроприводах в процесі керованого пуску з використанням тиристорного регулятора напруги.
Проблема, на вирішення якої спрямовано дослідження, полягає в подоланні автоколивальних режимів потужних високовольтних асинхронних електроприводів в процесі керованого пуску в області номінального ковзання.
Конструктивною особливістю потужних високовольтних асинхронних двигунів у порівнянні з двигунами загальнопромислового призначення є невелике значення (до 1%) номінального ковзання. Також такі електродвигуни мають відносно невелике значення власного моменту інерції. Ці особливості створюють умови для виникнення автоколивань при виході в усталений режим роботи.
Розроблено математичну модель асинхронного двигуна з урахуванням впливу явища витіснення струму ротора для дослідження режимів керованого пуску асинхронного електропривода промислового механізму з урахуванням впливу розподільчої мережі підприємства.
Асинхронний двигун з точки зору живлячої мережі є нелінійним активно-індуктивним опором, фазовий кут якого може швидко змінюватися у широких межах в околиці номінального ковзання. Розкрито механізм виникнення автоколивань при керованому пуску високовольтних асинхронних двигунів від тиристорного регулятора напруги. Автоколивання виникають в області номінального ковзання через перехід тиристорного регулятора напруги в некерований режим роботи, коли фазовий кут навантаження стає більшим за кут керування тиристорами, в тому числі в квазігенераторний режим роботи.
Для запобігання появі автоколивальних режимів запропоновано використання керованого компенсатора реактивної потужності між двигуном та тиристорним регулятором напруги, який стабілізує сумарний фазовий кут навантаження, що сприяє покращенню керованості електропривода.
Посилання
- Tan, O. T., Paap, G. C., Kolluru, M. S. (1993). Thyristor-controlled voltage regulators for critical induction motor loads during voltage disturbances. IEEE Transactions on Energy Conversion, 8 (1), 100–106. https://doi.org/10.1109/60.207412
- Soft Starter Market (2024–2030). Grand View Research. Available at: https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/soft-starter-market-report
- Thanyaphirak, V., Kinnares, V., Kunakorn, A. (2017). Comparison of Starting Current Characteristics for Three-Phase Induction Motor Due to Phase-control Soft Starter and Asynchronous PWM AC Chopper. Journal of Electrical Engineering and Technology, 12 (3), 1090–1100. https://doi.org/10.5370/jeet.2017.12.3.1090
- Antonino-Daviu, J. A., Corral-Hernandez, J., Resina-Munoz, E., Climente-Alarcon, V. (2015). A study of the harmonics introduced by soft-starters in the induction motor starting current using continuous time-frequency transforms. 2015 IEEE 13th International Conference on Industrial Informatics (INDIN). Cambridge: IEEE, 777–781. https://doi.org/10.1109/indin.2015.7281835
- Zhou, J., Sun, X., Sirat, A. P., Mu, Q., Wang, Y., Zhao, T. (2024). Optimized Soft Starting of SiC MOSFET-Based Soft Starter with Constant Transient Current for Motor Control Center Applications. IECON 2024–50th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society. Chicago: IEEE, 1–6. https://doi.org/10.1109/iecon55916.2024.10905667
- Tytiuk, V., Rozhnenko, Z., Baranovska, M., Berdai, A., Chornyi, O., Saravas, V. (2020). Soft Starters of Powerful Electric Motors and Economic Aspects of Their Application. 2020 IEEE Problems of Automated Electrodrive. Theory and Practice (PAEP). Kremenchuk: IEEE. https://doi.org/10.1109/paep49887.2020.9240859
- Sundareswaran, K., Jos, B. M. (2005). Development and analysis of novel soft-starter/energy-saver topology for delta-connected induction motors. IEE Proceedings – Electric Power Applications, 152 (4), 922–932. https://doi.org/10.1049/ip-epa:20050091
- Deraz, S. A., Azazi, H. Z. (2017). Current limiting soft starter for three phase induction motor drive system using PWM AC chopper. IET Power Electronics, 10 (11), 1298–1306. https://doi.org/10.1049/iet-pel.2016.0762
- Dinolova, P., Ruseva, V., Dinolov, O. (2023). Energy Efficiency of Induction Motor Drives: State of the Art, Analysis and Recommendations. Energies, 16 (20), 7136. https://doi.org/10.3390/en16207136
- Dems, M., Majer, K., Komeza, K. (2025). Optimization of Induction Motor Control to Limit the Maximum Current and Torque During Voltage Start-Up Using FEM and Analytical Simulation. Energies, 19 (1), 240. https://doi.org/10.3390/en19010240
- Busher, V., Chornyi, O., Tytiuk, V., Glazeva, O., Shestaka, A., Melnikova, L. (2023). Research of Electromagnetic and Electromechanical Processes in High-Voltage Soft Start Devices with Gate Turn-Off Thyristors. 2023 IEEE 5th International Conference on Modern Electrical and Energy System (MEES). Kremenchuk: IEEE, 1–5. https://doi.org/10.1109/mees61502.2023.10402382
- Jiang, F., Tu, C., Guo, Q., Wu, Z., Li, Y. (2019). Adaptive soft starter for a three‐phase induction‐motor driving device using a multifunctional series compensator. IET Electric Power Applications, 13 (7), 977–983. https://doi.org/10.1049/iet-epa.2018.5079
- Wang, Y., Yin, K., Yuan, Y., Chen, J. (2019). Current-Limiting Soft Starting Method for a High-Voltage and High-Power Motor. Energies, 12 (16), 3068. https://doi.org/10.3390/en12163068
- Kucuk, S., Ajder, A. (2022). Analytical voltage drop calculations during direct on line motor starting: Solutions for industrial plants. Ain Shams Engineering Journal, 13 (4), 101671. https://doi.org/10.1016/j.asej.2021.101671
- Bhuvaneswari, G., Charles, S., Nair, M. G. (2008). Power quality studies on a Soft-start for an induction motor. 2008 IEEE/PES Transmission and Distribution Conference and Exposition. Chicago: IEEE, 1–6. https://doi.org/10.1109/tdc.2008.4517215
- Tytiuk, V., Chornyi, O., Zachepa, Y., Kuznetsov, V., Tryputen, M. (2020). Control of the start of high-powered electric drives with the optimization in terms of energy efficiency. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 5, 101–108. https://doi.org/10.33271/nvngu/2020-5/101
- Maddi, Z., Aouzellag, D. (2017). Dynamic modelling of induction motor squirrel cage for different shapes of rotor deep bars with estimation of the skin effect. Progress In Electromagnetics Research M, 59, 147–160. https://doi.org/10.2528/pierm17060508
- High voltage induction motors. ABB. Available at: https://search.abb.com/library/Download.aspx?DocumentID=9AKK103508&LanguageCode=en&DocumentPartId=&Action=Launch=
- W60 GP three phase induction motor. WEG. Available at: https://static.weg.net/medias/downloadcenter/h18/he1/WEG-three-phase-induction-motor-w60-gp-line-50140909-brochure-english.pdf
- Zhang, Y., Peng, H., Hofmann, W. (2023). Transient skin effect in highly dynamic induction motor drives: energy-optimized design. Electrical Engineering, 105 (2), 1015–1024. https://doi.org/10.1007/s00202-022-01712-3
- Zhuk, O., Zhuk, D., Kryvoruchko, D., D’yakonov, O. (2018). Control of Improved Hybrid Power Line Conditioner. 2018 IEEE 38th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO). Kyiv: IEEE, 605–610. https://doi.org/10.1109/elnano.2018.8477453
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Victor Busher, Vladyslav Baranovskyi, Oleksiy Gromovyy, Valeriy Druzhinin, Lubov Melnikova, Andriі Tkachuk, Andrii Romanets, Oleksandr Pidtychenko, Anna Humeniuk, Ilya Kolysnychenko
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
