Моделі та методи досягнення електромагнітної сумісності в кабельних лініях електроприводів із частотним управлінням

Abstract

Дисертацію присвячено розробці методів підвищення довжини кабельних ліній в частотно-регульованих електроприводах із забезпеченням їх електромагнітної сумісності. В дисертації, на підставі математичної моделі розповсюдження електричної енергії в кабельних лініях електроприводів із частотним управлінням, розроблено метод аналітичного розрахунку хвильових процесів в кабельних лініях та створено метод аналітичного розрахунку коефіцієнту корисної дії лінії. На підставі цього визначено умови передачі електричної енергії між частотними перетворювачами та двигунами з мінімальними втратами. Доведено, що при використанні багатожильних кабелів висновок покращення електромагнітної сумісності як ліній зв’язку між частотними перетворювачами та двигунами не є можливою. Запропоновано методику покращення електромагнітної сумісності, яка полягає в використанні системи окремих екранованих одножильних кабельних ліній, які працюють в режимі без спотворень. Запропонована методика дозволяє збільшити довжину кабельної лінії між широтно-імпульсним перетворювачем та асинхронним двигуном із забезпеченням електромагнітної сумісності між ними.

Диссертация посвящена разработке методов повышения длины кабельных линий в частотно-регулируемых электроприводах с обеспечением их электромагнитной совместимости. На основе проведенного обзора литературы показано, что причиной нарушения электромагнитной совместимости (возникновения проблемы длинного кабеля) являются искажения формы кривой напряжения, которое передается по кабелю от широтно-импульсного преобразователя к двигателю. Эти искажения предопределены особенностями волновых процессов в кабельных линиях и не могут быть устранены путем установки фильтров. Для обеспечения электромагнитной совместимости в диссертации разработаны математические модели распространения электромагнитной энергии в кабельных линиях между частотным преобразователем и асинхронным двигателем. Модели отличаются от существующих простотой использования и повышенной точностью, которая достигается за счет использования аналитических выражений. Это позволило разработать метод аналитического расчета волновых процессов в кабельных линиях электроприводов с частотным управлением. Предложенная методика позволяет увеличить длину кабельной линии между широтно-импульсным преобразователем и асинхронным двигателем при сохранении электромагнитной совместимости между ними.

The dissertation is devoted to the development of methods for increasing the length of cable lines in variable frequency drives with ensuring their electromagnetic compatibility. In the thesis, on the basis of a mathematical model of the distribution of electric energy in cable lines of frequency-controlled electric drives, a method for the analytical calculation of wave processes in cable lines is developed and a method for the analytical calculation of the line efficiency is created. Based on this, the conditions for the transfer of electric energy between frequency converters and motors with minimal losses are determined. It is proved that when using multicore cables, the conclusion of improving electromagnetic compatibility as communication lines between frequency converters and motors is not possible. A technique is proposed for improving electromagnetic compatibility, which consists in using a system of separate shielded single-core cable lines operating in a distortion-free mode. The proposed method allows to increase the length of the cable line between the pulse-width converter and an induction motor with electromagnetic compatibility between them.