Пінчук Ольга Георгіївна. Вплив несиметрії напруги живлення на тепловий стан асинхронного двигуна у тривалих та повторно-короткочасних режимах роботи

Короткий опис

Пінчук Ольга Георгіївна. Вплив несиметрії напруги живлення на тепловий стан асинхронного двигуна у тривалих та повторно-короткочасних режимах роботи : Дис... канд. наук: 05.09.01 2008

Пінчук О.Г. Вплив несиметрії напруги живлення на тепловий стан асин-хронного двигуна у тривалих та повторно-короткочасних режимах роботи. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.01 «Електричні машини і апарати». ДВНЗ «Донецький національний технічний університет», Донецьк, 2008.
Дисертацію присвячено вирішенню актуального науково-практичного завдання оцінки теплового стану асинхронних двигунів у тривалих та повторно-короткочасних режимах роботи при несиметрії напруги живлення з урахуванням кута зсуву між симетричними складовими напруги прямої та зворотної послідовностей, зміна якого може призводити до перегріву та пошкодження АД. За результатами дослідження встановлено вплив на локальний нагрів окремих фазних обмоток статора АД не тільки величин симетричних складових прямої та зворотної послідовностей, але й зсуву за фазою між ними. Розроблено, на основі методу симетричних складових, метод визначення екстремальних значень температури та струму найбільш навантаженої фазної обмотки статора у функції зсуву за фазою між симетричними складовими напруги, за допомогою якого показано, що зміна кута зсуву між напругами прямої та зворотної послідовностей може призводити до теплових перевантажень окремих фазних обмоток статора асинхронних двигунів на 5 - 10%, і в результаті - до дострокового виходу з ладу АД при допустимій ГОСТ 13109 - 97 несиметрії напруги мережі. З метою підвищення експлуатаційної надійності удосконалено алгоритм врахування несиметрії напруги в системах контролю теплового стану АД, оснований на контролі струму найбільш навантаженої фазної обмотки статора та суми струмів статора, який відрізняється врахуванням кута зсуву між напругами прямої та зворотної послідовностей.

У дисертації вирішено актуальне науково-прикладне завдання оцінки теплового стану АД у тривалих та повторно-короткочасних режимах роботи при несиметрії напруги живлення з урахуванням кута зсуву між симетричними складовими напруги прямої та зворотної послідовностей, зміна якого може призводити до перегріву та пошкодження АД. За результатами досліджень удосконалено алгоритм роботи системи контролю теплового стану АД, що дозволяє підвищити його експлуатаційну надійність при несиметричній напрузі живлення шляхом своєчасного вимкнення.
Основні наукові і практичні результати роботи полягають у наступному:
1. Встановлено вплив на локальний нагрів окремих фазних обмоток статора асинхронного двигуна не тільки величин симетричних складових напруги прямої та зворотної послідовностей, але й зсуву за фазою між ними.
2. Запропоновано метод визначення кута зсуву між напругами прямої та зворотної послідовностей, при якому досягається максимальне значення локальної температури статора при заданому рівні несиметрії напруги живлення та який може бути визначено за даними Т-подібної схеми заміщення на етапі проектування АД.
3. Розроблено, на основі метода симетричних складових, метод визначення екстремальних значень температури та струму найбільш навантаженої фазної обмотки статора у функції кута зсуву між симетричними складовими напруги, за допомогою якого показано, що зміна зсуву за фазою між напругами прямої та зворотної послідовностей може призводити до теплових перевантажень окремих фазних обмоток статора асинхронних двигунів на 5 - 10%, і в результаті - до дострокового виходу з ладу АД при допустимій ГОСТ 13109 - 97 несиметрії напруги мережі.
4. Встановлено більш інтенсивне додаткове нагрівання асинхронного двигуна внаслідок дії напруги зворотної послідовності у тривалому режимі порівняно з експлуатацією у повторно-короткочасному режимі. Це викликано меншою тривалістю дії струму зворотної послідовності у повторно-короткочасному режимі, при цьому абсолютні величини струмів зворотної послідовності у тривалому та повторно-короткочасному режимах мало відрізняються. Тому, при проектуванні електродвигунів, які призначені для експлуатації як у тривалих, так і у повторно-короткочасних режимах, тепловий вентиляційний розрахунок при несиметрії напруги живлення достатньо виконувати тільки для тривалого режиму роботи.
5. Удосконалено метод оцінки допустимої несиметрії струмів зворотної послідовності статора залежно від параметрів Т-подібної схеми заміщення асинхронного двигуна, який відрізняється врахуванням найбільш несприятливого значення зсуву за фазою між напругами прямої та зворотної послідовностей та може бути використано при визначенні установлення спрацьовування пристроїв контролю теплового стану асинхронних двигунів.
6. Розроблено методику розрахунку струмів і температур закритих обдувних АД, яка дозволяє оцінити тепловий стан електродвигунів при найбільш несприятливому зсуві за фазою між напругами прямої та зворотної послідовностей, як при проектуванні АД, так і в умовах їх експлуатації.
7. Визначено допустимі навантаження при несиметрії напруги живлення з урахуванням найбільш несприятливого зсуву за фазою між напругами прямої та зворотної послідовностей в режимах S1, S3 для широкого класу двигунів.
8. Удосконалено методику оцінки допустимої несиметрії струмів зворотної послідовності статора залежно від параметрів Т-подібної схеми заміщення асинхронного двигуна, з урахуванням найбільш несприятливого кута зсуву між напругами прямої та зворотної послідовностей.
9. Удосконалено алгоритм врахування несиметрії напруги живлення в системах контролю теплового стану АД, оснований на контролі струму найбільш навантаженої фазної обмотки статора та суми струмів статора, який відрізняється врахуванням кута зсуву між напругами прямої та зворотної послідовностей та використано у пристрої захисту УЗТН - 5м.