,На главную страницу Ссылки Электронная библиотека
магистерской выпускной работы Федюк О.А
Основу электропривода в промышленности составляют асинхронные электродвигатели (АД), которые работают в различных режимах. Двигатели средней и большой мощности при пусках потребляют большие токи (5-7 кратные по отношению к номинальным), что во многих электроприводах приводет к посадке напряжения на их зажимах. Это приводет к снижению их пусковых моментов, увеличению времени пуска и существенным нагревам обмоток АД, что обуславливает снижение рабочего ресурса и изоляции. Существующие методы расчета АД предусматривают, что напряжение на их зажимах во всех режимах постоянно и равно номинальному значению. Поэтому весьма актуальной является задача разработки методов определения теплового состояния АД при их работе в электроприводах с учетом посадки напряжения при пуске.
Разработать методы определения теплового состояния закрытых (взрывозащищенных) обдуваемых АД в продолжительных, кратковременных и повторно-кратковременных режимах работы с учетом реальных величин напряжений на зажимах при пусках.Для выполнения этой цели необходимо решить следующие задачи:
1) Обработать простые и достаточно точные методы определения величин посадки напряжения при пуске (в первый момент времени) и функции его изменения в процессе разгона АД.
2) Обработать метод определения пусковых потерь в обмотках АД с переменной величиной напряжения на зажимах в процессе пуска.
3) Разработать методику расчета нагрева АД в продолжительных, кратковременных и повторно-кратковременных режимахс учетом пунктов 1) и 2).
Научная новизна работы состоит в том, что практически впервые рассматриваются комплексно вопрос расчета переходного процесса в сети электроснабжения при пуске АД, определяется реальная величина напряжения на его зажимах, изменяющегося в процессе пуска, что дало возможность получить реальные величины пусковых моментов, пусковых потерь и времени пуска, а также рассчитать кривые нагрева обмоток с учетом всех отмеченных факторов.
Будут разработаны методики численного расчета теплового состояния обдуваемых закрытых и взрывозащищенных АД в кратковременных, продолжительных и повторно-кратковременных режимах с учетом реального напряжения на зажимах при пусках. Методики предназначены для выполнения расчетов в эксплуатирующих организациях (или по их заказах), что направлено на повышение надежности АД.
1.Разработана методика расчета посадки напряжения в первый момент пуска и его изменения в функции времени пуска.
2.Разработана методика расчета пусковых потерь в обмотках АД с учетом изменения напряжения на зажимах двигателя при пуске. Расчет выполняется следующим образом.
Время пуска АД определяется по формуле:
,где 
-момент инерции вращающихся масс;
-угловая частота;
-номинальное значение момента двигателя;
-текущее значение момента двигателя;
-момент сопротивления двигателя.
Общее количество тепла, выделяющееся в обмотке ротора за пуск:
.
Принимая 
на каждом интервале скольжения 
значения моментов и равными их средним значениям, производится
расчет заменой значений интервалов их суммами.Вначале вычисляем коэффициенты при фиксированных значениях
скольжения от 1 до 
(для АД со средней мощностью целесообразно выбрать от 0.1 до 0.15):
,
,
,
,
,
.После того как вычисленим коэффициенты и подставим их в первоначальное выражение время пуска АД и количество тепла, выделяющегося в обмотке ротора находятся по формулам:
,
,где 
-число интервалов скольжения;
-коэффициент пропорциональности.
Общее количество тепла, выделяющееся в обмотке статора за пуск:
,где 
-ток холостого хода;
-диаметр круговой диаграммы;
-сопротивление обмотки статора и ротора;
Интервал времени на протяжении которого скольжение изменяется на :
.Время пуска:
.Средний квадрат тока на i-том интервале скольжения:
.Коэффициенты пропорциональности потерь:
,
.Количество тепла, выделившегося в обмотках за отрезок времени:
а) в обмотке ротора 
;
в) в обмотке статора 
.
Далее выполняется тепловой расчет по методу схем замещения. Рассмотрим особенности составления тепловых ясхем замещения для закрытых и взрывозащищенных обдуваемых АД. Тепловая схема составляется для половины длины двигателя, коэффициенты теплообмена и подогрев воздуха над концевой частью корпуса принимаются средними между значениями со стороны привода и со стороны вентилятора. Тепловая схема замещения двигателя без внутренней вентиляции состоит из семи тел: части обмотки статора в пазах и лобовые, сердечник статора, части корпуса над сердечником и концевая, ротор, внутренний воздух. Тепловая схема описывается системой уравнений теплового баланса - шестью дифференциальными первого порядка и одним алгебраическим.
В детерминированных (стандартных) режимах каждую фазу рабочего цикла описываем системами уравнений с постоянными коэффициентами (проводимостями и потерями), равными средним значениям за длительность определенной фазы цикла.
В кратковременном режиме S2 (ГОСТ 183-74) происходит пуск, затем работа при неизменной нагрузке на протяжении установленного отрезка времени (10, 30, 60, 90 минут). В связи с тем, что механизм, приводимый в движение двигателем, может иметь большую маховую массу, что приведет к значительному нагреву за пуск, то в таком случае рассматриваем нагрев двигателя в двух рабочих фазах- при пуске и последующей рвботе с неизменной нагрузкой. Следовательно, при этом тепловой расчет представляет из себя последовательное решение двух систем уравнений: пуск- работа под нагрузкой.При проведении расчета на ЭВМ сигналом к окончанию расчета является истечение времени работы.
При принятии условия окончания расчета в виде достижения установившегося превышения температуры получаем кривые нагрева в продолжительном режиме S1.
В повторно-кратковременных режимах S3, S4 периоды пуска и кратковременной работы с неизменной нагрузкой чередуются с периодами отключения двигателя. Тепловое состояние двигателя при этом описывается тремя системами уравнений для пуска, работы под нагрузкой, паузы (остывания), решаемыми последовательно на ЭВМ. Сигналом к окончанию расчета является достижение квазиустановившегося превышения температуры.
Разработаны методики расчета теплового состояния закрытых обдуваемых АД в продолжительном, кратковременном и повторно-кратковременных режимах работы с учетом реальных величин напряжений на зажимах в процессе пуска.
1.Борисенко А.И., Костиков О.Н., Яковлев А.И. Охлаждение промышленных электрических машин.-М.:Энергоатомиздат, 1983.-296 с.
2.Бурковский А.Н., Ковалев Е.Б., Коробов В.К. Нагрев и охлаждение электродвигателей во взрывонепроницаемом исполнении.-М.:Энергия, 1970.-198 с.
3.Вольдек А.И. Электрические машины.-Л.:Энергия,1974.-840 с.
4.Сипайлов Г.А., Санников Д.Н., Жадан В.А. Тепловые, гидравлические и аэродинамические расчеты в электрических машинах.-М.:Высшая школа, 1980.-238 с.
5.Шуйский В.П. Расчет электрических машин.-Л.:Энергия,1968.-732 с.
6.Бурковский А.Н., Голянд Б.С., Кублицкая Т.В., Родионенко Г.Я. Расчет нагрева обмоток глубокопазного асинхронного двигателя в пусковом режиме.//Техническая электродинамика.-1984.-№2.-С.80-86.
7.Бурковский А.Н., Снопик Л.Ф. Расчет полезной мощности взрывозащищенных асинхронных двигателей серии ВВР в повторно-кратковременных режимах работы.//Электротехническая промышленность.Электрические машины.-1978.- №3(85).-С.8-10.
8.Бурковский А.Н., Макеев В.В. Исследование и аппроксимация кривых нагрева обмоток статора взрывозащищенных асинхронных двигателей в режимах S1, S2.//Техническая электродинамика.-1982.-№3.-С.8-14.
9.Бурковский А.Н., Титкова Т.О., Канашенкова Т.П., Макеев В.В. Определение допустимого тока статора взрывозащищенных асинхронных двигателей серии ВВР в кратковременных режимах работы.//Электротехническая промышленность. Электрические машины.-1979.-№7(89)-С.5-7.
10.Бурковский А.Н., Макеев В.В., Снопик Л.Ф., Канашенкова Т.П. Исследование нагревов взрывозащищенных асинхронных электродвигателей В, ВР в повторно-кратковременных (S4, S5) режимах работы.//Электротехническая промышленность. Электрические машины.-1977.-№10(80)-С.12-15.
11.Савин Б.В., Ширнин И.Г. Исследование и разработки взрывозащищенных асинхронных двигателей мощностью 0,25-2000 кВт.//Электротехническая промышленность. Электрические машины.-1977.-№10(80)-С.7-8.
12.Кравчик А.Э. Основные направления развития асинхронных двигателей общего применения.//Электротехническая промышленность. Электрические машины.-1977.-№10(80)-С.6-7.