На главную страницу Ссылки Электронная библиотека
Актуальность темы Асинхронные двигатели (АД) составляют основу электропривода в промышленности.В ряде производств двигатели с короткозамкнутым ротором мощностью 0.25-75 кВт работают в повторно-кратковременных режимах.
Особую группу составляют механизмы, в которых нужна точная остановка АД, что осуществляется с помощью электрического торможения; это режимы S5 (ГОСТ 183-74).
В ряде механизмов в металлургии, машиностроении, химических производствах необходима работа АД в режимах с продолжительной постоянной нагрузкой и с реверсами; это режимы S7 (ГОСТ 183-74).
Для работы в режимах S5 и S7 двигатели выбирают из модификаций, предназначенных для работы в режимах S3 (или S4) с некоторым запасом по мощности, чтобы учесть влияние потерь переходного режима при торможении (S5) или реверсе (S7) на нагрев.
Установить требуемую величину этого запаса по мощности весьма затруднительно, т. к. величины потерь энергии в обмотках при переходных режимах в S5 и S7, зависящие от многих факторов, точно рассчитать не представлялось возможным.
В конечном счете предварительно выбранный АД проходит испытания в реальном режиме с заданными параметрами , что, и позволяет окончательно решить вопрос о правильности выбора АД.
Поэтому весьма актуальной является задача разработки расчетно-теоретических методов определения допустимой мощности АД (в частности, закрытых и взрывозащищенных) в режимах S5 и S7 и способов расчета их теплового состояния.
Разработать методы расчета теплового состояния и определения допустимой мощности закрытых (взрывозащищенных) АД в повторно-кратковременных режимах с электрическим торможением (S5) и в перемежающихся режимах с реверсами (S7).
Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:
1) разработать методики тепловых расчетов в повторно-кратковременных режимах S5 и перемежающихся S7;
2) разработать методы определения допустимого тока статора двигателей при работе под нагрузкой в режимах S5 и S7.
научная новизна работы состоит в следующем:
- на основании анализа данных осциллографирования переходных электромагнитных и электромеханических процессов в АД различных типов в режимах S5 и S7 определены достаточно точные методы расчета потерь в обмотках при торможении противовключением и реверсе;
- уточнен способ определения допустимого тока статора АД с короткозамкнутым ротором в режимах S5;
- разработан неизвестный ранее расчетно-теоретический метод определения допустимого тока статора в перемежающихся режимах S7.
Будут разработаны методики численного расчета теплового состояния обдуваемых закрытых и взрывозащищенных АД в повторно-кратковременных S5 и перемежающихся режимах S7 с достаточно точными значениями потерь в обмотках в переходных процессах торможения и реверса;
будут даны практические методы расчета тока обмотки статора в режимах S5 и S7.
1. Разработана методика определения потерь в обмотках статора и ротора в переходных режимах торможения противовключением и реверса, которые определенным образом увязаны с пусковыми потерями в обмотках АД в данном электроприводе.
2. Разработаны методики теплового расчета закрытых (взрывозащищенных) АД в повторно-кратковременных S5 и перемежаащихся S7 режимах работы.
Тепловой расчет выполняется по методу схем замещения.
Для обдуваемых АД без внутренней вентиляции тепловая схема составляется для половины длины двигателя; при этом расчет проводится для более нагретой части АД со стороны привода.
Тепловая схема замещения 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 системами уравнений теплового баланса шестью дифференциальными первого порядка и одним алгебраическим.
В режимах S5 и S7 каждую фазу рабочего цикла описываем системами уравнений с постоянными коэффициентами (проводимостями и потерями) , равными средним значениям за длительность определенной фазы цикла.
В режиме S5 (ГОСТ 183-74) происходит пуск, работа при неизменной нагрузке на протяжении заданного интервала времени, электрическое торможение (методом противовключения или динамическое) , пауза; затем цикл повторяется.
В каждой фазе рабочего цикла изменяются как величины тепловыделений, так и интенсивность теплоотвода, что изменяет условия нагрева.
Поэтому нагрев двигателя в течение рабочего цикла рассматриваем в каждой фазе цикла: при пуске, работе с неизменной нагрузкой, электрическом торможении, паузе.
Следовательно, тепловой расчет при этом представляет из себя последовательное решение систем дифференциальных уравнений для пуска, работы под нагрузкой, электрического торможения, паузы; расчет проводится до достижения квазиустановившегося состояния.
В режиме S7 рабочий цикл состоит из работы с постоянной нагрузкой в течение заданного интервала времени и реверса, что описывается двумя соответствующими системами уравнений.
Расчет проводится до достижения квазиустановившегося состояния (или на протяжении заданной продолжительности работы в данном режиме).
Расчет допустимого тока обмотки статора в режиме S5 в соответствии с методом средних потерь проводится по следующему выражению:
где
номинальный ток в пррдолжительном режиме S1;
допустимые суммы потерь в двигателе в номинальном режиме S1 и в режиме S5 ; при этом величина 
определяется, как и в режиме S4, с учетом изменения условий охлаждения в цикле и величины суммы потерь энергии в обмотках АД при пуске и торможении.
Расчет допустимого тока в режиме S7 выполняется по методу эквивалентного тока с учетом полученных величин потерь в обмотках в режиме реверса.
Выполненные контрольные расчеты для испытанного взрывозащищенного АД типа В100L-4 
показали, что в соответствии с разработанными методами расчета допустимый ток обмотки статора в режимах S5 (с различными маховыми массами и продолжительностями включения)
и в S7 определяется с отклонениями от опытов 
.
1. Разработаны методики расчета теплового состояния закрытых АД в повторно-кратковременных режимах с электрическим торможением (S5) и в перемежающихся режимах (S7).
2. Разработаны методы определения допустимого тока обмотки статора закрытых (взрывозащищенных) АД с короткозамкнутым ротором в режимах S5 и S7 ; погрешность расчета
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.Кравчик А.Э. Основные направления развития асинхронных двигателей общего применения.//Электротехническая промышленность. Электрические машины.-1977.-№10(80)-С.6-7.
На главную страницу Ссылки Электронная библиотека