Автор: Мартынюк Л.В., Маренич К.Н.
Источник: Автоматизація технологічних об’єктів та процесів. Пошук молодих. Збірник наукових праць ХІ науково-технічної конференції аспірантів та студентів в м. Донецьку 17–20 травня 2011 р. – Донецьк, ДонНТУ, 2011. – 306 c.
Мартынюк Л.В., Маренич К.Н. Моделирование обратных энергетических потоков в отключенной обмотке статора двухскоростного двигателя с целью совершенствования защиты от утечек тока на землю. Рассмотрена типовая схема системы низковольтной электрической сети очистного участка шахты и пртменение в ней двухскоростного асинхронного двигателя. Промоделирован обратный энергетический поток в отключенно обмотке статора.
Асинхронные двигатели (АД) в силу ряда достоинств (относительная дешевизна, высокие энергетические показатели, простота обслуживания) являются наиболее распространёнными среди всех электрических машин. Они – основные двигатели в электроприводах практически всех промышленных предприятий.
Типовая схема системы низковольтной электрической сети очистного участка шахты предполагает электропитание нескольких электроустановок от одной трансформаторной подстанции до электропотребителей (двигателей). Защита человека от поражения электрическим током осуществляется аппаратом защиты от утечек тока на землю (АЗУР).
Двухскоростные АД имеют две обмотки статора и одну обмотку ротора. Ступенчатое изменение скорости вращения в двухскоростных АД достигается за счет изменения числа полюсов.
Работать одновременно обе обмотки статора не могут, поэтому подключают их поочередно. Одна из них является основной рабочей, а вторая – дополнительной, которая необходима для вспомогательных операций. Особенность таких двигателей заключается в следующем: при подаче на одну из обмоток статора промышленной частоты f = 50 Гц во второй обмотке статора наводится ЭДС. Частота тока в отключенной обмотке определяется конфигурацией зубцов статора и его общей компановкой.
Таким образом, опасность поражения человека электрическим током в таких видах двигателей обусловлена ЭДС, наводимой во второй обмотке статора, которая должна быть обесточена (рисунок1). АЗУР будет срабатывать только в том случае, если обмотки статора соединить дросселем. Поставленная задача сводится к моделированию обратных энергетических потоков в отключенной обмотке статора двухскоростного двигателя с целью совершенствования защиты от утечек тока на землю.
Рисунок 1 – Схема подключения двухскоростного АД и опастность травматизма
Для моделирования за основу возьмем осциллограммы ЭДС статора асинхронного двигателя на неподключенных обмотках «пониженной скорости» (а) и «номинальной скорости» (б), которые были получены при испытаниях в производственной среде.
Рисунок 2 – Осциллограммы ЭДС статора асинхронного двигателя на неподключенных обмотках «пониженной скорости» (а) и «номинальной скорости» (б)
Используя, программу Electronics Workbench реализуем моделирование (рисунок 3).
Рисунок 3 – Моделируемая схема
На рисунке 4 представлен график зависимостей I (ток), S (сечение), l (длина), который построен исходя из результатов моделирования для марки кабеля КГЭШ.
Рисунок 4 – График зависимостей: I (ток), S (сечение), l (длина)
Таким образом эксплуатация двухскоростного двигателя сопровождается возникновением состояний цепи неподключенной части стаатора, представляющих потенциальную опастность электропоражения человека. Это требует введения соответствующтх защитних устройств.