Высокую приоритетность в электромеханике имеют работы, связанные с созданием асинхронных двигателей для нужд оборонной промышленности, лифтового хозяйства, железнодорожного и городского транспорта, двигателей для электромеханических трансмиссий и гибридных силовых установок, двигателей для АЭС.
Как известно в момент запуска асинхронного двигателя возникает большой пусковой ток, который может в 5-6 раз превышать номинальный. Однако такой значительный ток не создает большого момента, т.к. этот ток имеет в основном реактивный характер, а момент развиваемый асинхронным двигателем определяется активной составляющей этого тока. В данной модели имитируется процесс пуска мощного асинхронного двигателя в цепи ограниченной мощности (рис. 1).
В данной модели двигатель подключается ко вторичной обмотке трансформатора через контактор. Вторичная обмотка трансформатора соединена по схеме звезда без нулевого провода, а первичная обмотка соединена по схеме треугольник. Трансформатор понижает напряжение линии 11кВ, до напряжения 400В. Мощность трансформатора 1МВА. Мощность асинхронного двигателя 75кВт, напряжение питания 400В.
Также имеются блоки вычисления действующего значения переменного напряжения со стороны сети (11кВ), и со стороны низшего напряжения (400В). При помощи контактора двигатель подключается ко вторичной обмотке трансформатора через 0.1с после начала моделирования.
В результате моделирования получаются следующие эпюры напряжений (рис. 2).
На верхней эпюре представлена зависимость действующего значения переменного тока в первичной обмотке трансформатора от времени. На нижней эпюре представлена зависимость действующего значения переменного тока во вторичной обмотке трансформатора от времени.
Как видно из приведенных выше эпюр в момент времени 0.1с происходит сильный провал напряжения. Действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора резко упало до 207В. Время переходного процесса составляет примерно 0.2с, также следует заметить, что по окончанию переходного процесса действующее значение напряжения будет ниже чем до коммутации.
На следующем графике представлена зависимость токов всех 3-х фаз от времени (рис. 3).
Анализируя приведенный выше график можно заметить, что амплитуда пускового тока составила 2700А.
Совместив графики зависимости действующего значения напряжения и тока получим следующее:
Как видно из приведенных выше графиков провал напряжения вызван резким увеличением пускового тока. Следовательно, на преобразователь частоты, по мимо регулирования скорости вращения асинхронного двигателя, также предъявляется требование ограничения пускового тока, чтобы не вызывать резкое падение напряжения в питающей сети.