vestiagИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия аграрных наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Agrarian Series1817-72041817-7239The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1817-7204-2020-58-1-99-115vestiag-481Research ArticleМЕХАНІЗАЦЫЯ І ЭНЕРГЕТЫКАMECHANIZATION AND POWER ENGINEERINGУлучшение технических характеристик регулируемого трехфазного асинхронного двигателя осевого вентилятора системы воздухообмена птичниковImprovement of specifications of controlled three-phase asynchronous motor of axial fan in henhouse air exchange systemЛипницкийЛ. А.LipnitskiL. A.

Липницкий Леонид Александрович – кандидат технических наук, доцент кафедры энергоэффективных технологий

ул. Долгобродская, 23/1, 220070 г. Минск

Leanid A. Lipnitski – Ph. D. (Engineering)

23/1 Dolgobrodskaya Str., 220070 Minsk

leonid-l@tut.byМеждународный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова Белорусского государственного университетаInternational Sakharov Environmental Institute of Belarusian State University202010022020581108115Copyright © Липницкий Л.А., 20202020Липницкий Л.А.Lipnitski L.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestiagr.belnauka.by/jour/article/view/481

Для обеспечения воздухообмена в птичниках используются вентиляционные системы, оборудованные осевыми вентиляторами с трехфазными асинхронными двигателями с регулированием частоты вращения для непрерывного плавного удаления загрязненного воздуха. В статье приведены результаты исследований влияния мощности трехфазного асинхронного двигателя осевого вентилятора на технические характеристики двигателя при регулировании его частоты вращения изменением величины питающего синусоидального напряжения. Установлено, что в этом двигателе в диапазоне вращения 950–1000 об/мин фазный ток статорной обмотки превышает номинальный фазный ток в 1,5 раза, что при длительной работе ведет к перегреву и выходу из стоя двигателя. Для надежной и устойчивой работы регулируемого двигателя мощность вентиляторной нагрузки была уменьшена в 2 раза, при этом максимальный фазный ток стал меньше номинального фазного тока двигателя, что повысило устойчивость и надежность работы двигателя. Однако при этом был значительно сужен линейный диапазон регулировочной характеристики, ряд параметров двигателя ухудшились. В результате было предложено модернизировать трехфазный асинхронный двигатель путем увеличения числа витков статорной обмотки, что привело к снижению мощности исследуемого двигателя. Как показало исследование, модернизированный трехфазный асинхронный двигатель с вентиляторной нагрузкой обладает улучшенными техническими характеристиками, включая расширение линейного участка регулировочной характеристики, средних значений коэффициента мощности и КПД, уменьшение среднего значения фазного тока статорной обмотки двигателя, меньшую крутизну изменения числа оборотов двигателя от изменения напряжения. Была достигнута большая надежность и устойчивость работы двигателя и улучшен его тепловой режим работы. Значимость полученных результатов состоит в том, что они позволяют рекомендовать модернизированный регулируемый ТАД для привода осевых вентиляторов, используемых в вентиляционных системах птичников, для организации непрерывного плавного удаления загрязненного воздуха.

To ensure air exchange in henhouses, ventilation systems equipped with axial fans with three-phase asynchronous motors with speed control for continuous smooth removal of contaminated air are used. The paper presents the results of studies of the effect of power of a three-phase asynchronous motor of an axial fan on specifications of the motor when controlling its speed by changing the value of the supply sinusoidal voltage. It is determined that in the rotation range of 950–1000 rpm in this motor, the phase current of the stator winding exceeds the rated phase current by 1.5 times, which leads to overheating and getting the motor out of order in case of prolonged operation. For reliable and stable operation of the adjustable motor, the fan load power was 2 times reduced, while the maximum phase current became less than the nominal phase current of the motor, which increased the stability and reliability of the motor. However, the linear range of the control parameters was significantly narrowed, a number of engine parameters deteriorated. As a result, it was proposed to upgrade the three-phase asynchronous motor by increasing the number of coils of the stator winding, which led to decrease in power of the motor studied. As the study showed, the upgraded three-phase asynchronous motor with a fan load has improved specifications, including expansion of the linear section of the control parameter, the average values of power factor and efficiency, decrease in the average phase current of the stator winding of the motor, the lower steepness of change in the motor rpm from voltage changes. High reliability and stability of the motor were achieved and its thermal operating mode was improved. The research results allow to recommend the upgraded three-phase asynchronous motor for axial fans drives of henhouse ventilation systems for continuous smooth removal of contaminated air.

трехфазный асинхронный двигательосевой вентиляторвоздухообменптичниквентиляторная нагрузкамощностьчастота вращениянапряжениетокобмотка статораthree-phase asynchronous motoraxial fanair exchangehenhousefan loadpowerrpmvoltagecurrentstator windingReferencesАвтоматизированная система обеспечения микроклимата в птичниках / И. М. Довлатов [и др.] // Вестн. НГИЭИ. – 2018. – № 7 (86). – С. 8–18.Dovlatov I. M., Yuferev L. Yu., Kirsanov V. V., Pavkin D. Yu., Matveev V. Yu. Automated system of provision of the microclimate in poultry houses. Vestnik NGIEI = Bulletin NGIEI, 2018, no. 7 (86), pp. 8-18 (in Russian).Овсянников, А. П. Показатели микроклимата в птицеводческом помещении для кур несушек / А. П. Овсянников, С. М. Домолазов // Учен. зап. Казан. гос. акад. ветеринар. медицины им. Н. Э. Баумана. – 2015. – Т. 221, № 1. – С. 160–161.Ovsyannikov A. P., Domolazov S. M. Indicators of microclimate in poultry premises for laying hens. Uchenye zapiski Kazanskoi gosudarstvennoi akademii veterinarnoi meditsiny im. N. E. Baumana = Scientific notes Kazan Bauman State Academy of Veterinary Medicine, 2015, vol. 221, no. 1, pp. 160-161 (in Russian).Егиазаров, А. Г. Отопление и вентиляция зданий и сооружений сельскохозяйственных комплексов / А. Г. Егиазаров. – М. : Стройиздат, 1981. – 239 с.Egiazarov A. G. Heating and ventilation of buildings and structures of agricultural complexes. Moscow, Stroiizdat Publ., 1981. 239 p. (in Russian).Попова, Л. Н. Эффективная система технологии обеспечения микроклимата в птичниках / Л. Н. Попова, М. Г. Гамидов // Дальневост. аграр. вестн. – 2009. – № 4. – С. 48–50.Popova L. N., Gamidov M. G. Effective system of technology of maintenance of a microclimate in hen houses. Dal’nevostochnyi agrarnyi vestnik = Far Eastern Agrarian Herald, 2009, no. 4, pp. 48-50 (in Russian).Лукьянов, В. Проблемы микроклимата в птицеводстве / В. Лукьянов // Птицеводство. – 2005. – № 3. – С. 46–48.Luk’yanov V. Microclimate problems in poultry farming. Ptitsevodstvo [Poultry], 2005, no. 3, pp. 46-48 (in Russian).Мамедов, Э. С. Регулирование воздухообмена в бройлерном птицеводстве / Э. С. Мамедов // Междунар. техн.-экон. журн. – 2012. – № 2. – С. 84–87.Mamedov E. S. Regulating air interchage in broiler production. Mezhdunarodnyi tekhniko-ekonomicheskii zhurnal = The International Technical-Economic Journal, 2012, no. 2, pp. 84-87 (in Russian).Регулируемые асинхронные электродвигатели в сельскохозяйственном производстве / В. Н. Андрианов [и др.]; под ред. Д. Н. Быстрицкого. – М. : Энергия, 1975. – 399 с.Andrianov V. N., Bystritskii D. N., Pavlov A. V., Cheburkina G. M. Adjustable asynchronous electric motors in agricultural production. Moscow, Energiya Publ., 1975. 399 p.Оськин, С. В. Особенности электропривода вентиляционных установок в птичниках / С. В. Оськин, В. И. Шипалов // Механизация и электрификация сел. хоз-ва. – 2008. – № 6. – С. 21–22.Os’kin S. V., Shipalov V. I. Features of electric drive ventilation systems in poultry houses. Mekhanizatsiya i elektrifikatsiya sel’skogo khozyaistva [Mechanization and Electrification of Agriculture], 2008, no. 6, pp. 21-22 (in Russian).Харченко, Д. П. Многоскоростной электропривод вентилятора птичника с коммутатором статорной обмотки на основе бесконтактных коммутирующих ключей // Д. П. Харченко // Механизация и электрификация сел. хоз-ва. – 2015. – № 10. – С. 18–20.Kharchenko D. P. Multi-speed electric house fan with stator winding switch based on non-contact switching keys. Mekhanizatsiya i elektrifikatsiya sel’skogo khozyaistva [Mechanization and Electrification of Agriculture], 2015, no. 10, pp. 18-20 (in Russian).Масандилов, Л. Б. Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей / Л. Б. Масандилов, В. В. Москаленко. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Энергия, 1978. – 96 с. – (Библиотека электромонтера ; вып. 469).Masandilov L. B., Moskalenko V. V. Adjusting the rotation speed of asynchronous motors. 2nd ed. Moscow, Energiya Publ., 1978. 96 p. (in Russian).Дайнеко, В. А. Электрооборудование сельскохозяйственных предприятий : учеб. пособие / В. А. Дайнеко, А. И. Ковалинский. – Минск : Новое знание, 2008. – 319 с.Daineko V. A., Kovalinskii A. I. Electrical equipment of agricultural enterprises. Minsk, Novoe znanie Publ., 2008. 319 p. (in Russian).Воробьев, В. А. Электропривод сельскохозяйственных машин / В. А. Воробьев. – М. : БИБКОМ ; ТРАНСЛОГ, 2016. – 299 с.Vorob’ev V. A. An electric drive of agricultural machinery. Moscow, BIBKOM, TRANSLOG Publ., 2016. 299 p. (in Russian).Калинин, И. Ф. Исследование рациональных способов частотного регулирования скорости асинхронных двигателей / И. Ф. Калинин, В. И. Пантелеев, Б. П. Соустин // Изв. Том. политехн. ин-та. – 1972. – Т. 225. – С. 136–140.Kalinin I. F., Panteleev V. I., Soustin B. P. The study of rational methods of frequency regulation of the speed of asynchronous motors. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo instituta [Bulletin of the Tomsk Polytechnic Institute], 1972, vol. 225, pp. 136-140 (in Russian).Гринштейн, Б. И. Опыт разработки и внедрения тиристорных преобразователей частоты для пуска и регулирования частоты вращения мощных синхронных машин / Б. И. Гринштейн, А. М. Колоколкин, А. Н. Тарасов // Электр. станции. – 2005. – № 8. – С. 45–53.Grinshtein B. I., Kolokolkin A. M., Tarasov A. N. Experience in the development and implementation of thyristor frequency converters for starting and controlling the speed of powerful synchronous machines. Elektricheskie stantsii = Electrical Stations, 2005, no. 8, pp. 45-53 (in Russian).Браславский, И. Я. Линеаризация САР скорости асинхронного электропривода с тиристорным фазовым управлением / И. Я. Браславский, A. M. Зюзев, Л. П. Кокшаров // Электричество. – 1981. – № 12. – С. 42–46.Braslavskii I. Ya., Zyuzev A. M., Koksharov L. P. Linearization of automatic control systems of speed of asynchronous electric drive with a thyristor phase control. Elektrichestvo, 1981, no. 12, pp. 42-46 (in Russian).Копылов, И. П. Электрические машины / И. П. Копылов ; под ред. И. П. Копылова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Юрайт, 2012. – 675 с.Kopylov I. P. Electrical machinery. 2nd ed. Moscow, Yurait Publ., 2012. 675 p. (in Russian).Фоменков, А. П. Электропривод сельскохозяйственных машин, агрегатов и поточных линий / А. П. Фоменков. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – М. : Колос, 1984. – 288 с.Fomenkov A. P. Electric drive of agricultural machinery, units and production lines. 2nd ed. Moscow, Kolos Publ., 1984. 288 p. (in Russian).Алиев, И. И. Асинхронные двигатели в трехфазном и однофазном режимах / И. И. Алиев. – М. : РадиоСофт, 2004. – 125 с.Aliev I. I. Asynchronous motors in three-phase and single-phase modes. Moscow, RadioSoft Publ., 2004. 125 p. (in Russian).Чупейкина, Н. Н. Виды отказов асинхронных двигателей, их признаки, причины и методы устранения / Н. Н. Чупейкина, Э. О. Удодова // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2006. – Спец. вып. 3 (регион. прил. Якутия). – С. 221–248.Chupeikina N. N., Udodova E. O. Types of failures of asynchronous motors, their signs, causes and methods of elimination. Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten’ = Mining Informational and Analytical Bulletin, 2006, spec. iss. 3, pp. 221–248 (in Russian).Данилов, В. Н. Электропривод с вентиляторной нагрузкой для получения низких частот вращения / В. Н. Данилов, Б. Д. Папин, Г. Н. Синева // Вестн. Челяб. агроинженер. ун-та. – 1996. – Т. 14. – С. 114–121.Danilov V. N., Papin B. D., Sineva G. N. Fan-driven electric drive for obtaining low speeds. Vestnik Chelyabinskogo agroinzhenernogo universiteta [Bulletin of the Chelyabinsk Agroengineering University], 1996, vol. 14, pp. 114-121 (in Russian).Ванурин, В. Н. Снижение пускового тока асинхронных двигателей изменением параметров статорной обмотки / В. Н. Ванурин, К. Б. Пономаренко, А. С. Креймер // Науч. журн. КубГАУ. – 2013. – № 87 (03). – С. 226–239.Vanurin V. N., Ponomarenko K. B., Kreimer A. S. Reduction of inrush current for induction motors with changing parameters of a stator winding. Nauchnyi zhurnal KubGAU = Scientific Journal of KubSAU, 2013, no. 87 (03), pp. 226-239 (in Russian).Маковский, А. Л. Силовые преобразователи электрической энергии в технических системах управления : учеб. пособие / А. Л. Маковский. – Минск : БГУИР, 2018. – 250 с.Makovskii A. L. Power converters of electric energy in technical control systems. Minsk, Belarusian State University of Informatics and Radioelectronics, 2018. 250 p. (in Russian).Прохоров, С. Г. Электрические машины / С. Г. Прохоров, Р. А. Хуснутдинов. – Казань : Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2002. – 162 с.Prokhorov S. G., Khusnutdinov R. A. Electrical machinery. Kazan, Publishing House of Kazan State Technical University, 2002. 162 p. (in Russian).Дементьев, Ю. Н. Электрический привод : учеб. пособие / Ю. Н. Дементьев, А. Ю. Чернышев, И. А. Чернышев. – Томск : Том. политехн. ун-т, 2010. – 223 с.Dement’ev Yu. N., Chernyshev A. Yu., Chernyshev I. A. An electric drive. Tomsk, Tomsk Polytechnic University, 2010. 223 p. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.