РОЗДІЛ 2
ІДЕНТИФІКАЦІЯ ПАРАМЕТРІВ КОРОТКОЗАМКНЕНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГУНА БЕЗ НАВАНТАЖЕННЯ
2.1. Поділ втрат в електроприводі з короткозамкненим АД
Одним із підходів до визначення гріючих втрат у зібраному двигуні є застосування балансу потужностей в режимі холостого ходу, коли вся потужність, що підведена до двигуна, йде на його нагрів [22]. У [30] розглянутий спосіб визначення втрат в асинхронному двигуні при живленні його від регулятора напруги, що підтримує частоту живлячої статор напруги постійною , і здійснює регулювання тільки по напрузі . В цьому випадку баланс потужності в режимі холостого ходу має вигляд:
, (2.1)
де - загальні втрати, що дорівнюють всій потужності, підведеній від джерела живлення;
- активні втрати в колі статора;
- втрати в сталі пакета статора;
- сума механічних втрат, ;
- додаткові втрати в роторі;
- електричні втрати в обмотці ротора.
Втрати в сталі з урахуванням (1.1) подамо у вигляді [42, 54]:
; (2.2)
де - коефіцієнт, що враховує дефекти при обробці, марку сталі, масу магнітопроводу;
- поточне значення ЕРС двигуна;
- номінальна напруга фази статора;
та - відповідно поточна та номінальна частота живлячої мережі;
- показник ступеня, що залежить від марки сталі. Згідно з [60], .
Визначити ЕРС фази статора в ході досліду при невідомих параметрах схеми заміщення неможливо, тому згідно з [22, 50, 54], замість електрорушійної сили у формулу (2.2) часто підставляють напругу статора
. (2.3)
З урахуванням того, що номінальна напруга та її номінальна частота є конструктивними параметрами електричної машини, вони можуть бути враховані в постійному коефіцієнті
. (2.4)
Відомо [50], що
(2.5)
де - ковзання,
- електромагнітна потужність, записана в (2.1) в лапках
, (2.6)
яка в режимі холостого ходу цілком витрачається в роторі.
Механічні втрати є функцією кутової швидкості двигуна і не змінюються при [30]. Додаткові втрати в роторі від основної гармоніки пропорційні частоті живлячої напруги в роторі (тобто ковзанню - ) в ступені 1,3 , а додаткові втрати від вищих гармонік - в ступені 1,5 [33, стор. 101], можна вважати, що в режимі холостого ходу цими втратами можна знехтувати.
Електричні втрати в роторі в режимі холостого ходу за (1.3) мають місце, але їх величина настільки незначна, що ними можна знехтувати [50, 54, 78].
Враховуючи, що при регулюванні напруги живлення у режимі холостого ходу швидкість двигуна змінюється незначно [22], приймаємо у дослідженні . Для визначення складових втрат потужності представимо систему рівнянь балансу потужності в режимі холостого ходу відповідно до (2.1), за числом невідомих
; (2.7)
де - поточне значення підведеної до статора потужності;
- поточне значення діючої фазної напруги при тому вимірюванні;
- поточне значення діючого фазного струму;
- поточне значення коефіцієнта потужності;
- поточний номер виміру;
- кількість вимірів (невідомих).
Коефіцієнт потужності в режимі холостого ходу можна визначити методом двох ватметрів або, при синусоїдальному характері напруги живлення, шляхом виміру фазового зсуву між напругою і струмом статора. Фіксуючи проміжок часу між нульовими значеннями кривих струму та напруги, знак їх похідних в цей момент, ми можемо отримати коефіцієнт потужності за формулою
, (2.8)
де - крок квантування, сек.;
- порядкові номери квантів струму статора та напруги, що дорівнюють нулю;
- частота живлячої напруги, Гц.
Для побудови часових залежностей напруги та струму статора необхідно виміряти миттєві значення напруг і струмів в кожній фазі на інтервалі періоду їх зміни. За відомими [50, стор. 820] виразами отримуємо результуючі (узагальнені) вектори напруги та струму статора
(2.9)
(2.10)
де - значення фазних напруг;
- значення фазних струмів;
- одиничний комплекс міжфазного зсуву.
При з'єднанні фаз статора у "зірку" без нульового виводу визначення фазної напруги ускладнене, тому вимірюють лінійні напруги між окремими фазами. В цьому випадку вираз (2.9) матиме вигляд
(2.11)
де - значення лінійних напруг;
- одиничний комплекс зсуву між фазною та лінійною напругою.
Діючі значення синусоїдальних напруги та струму можна знайти, використовуючи знайдені узагальнені вектори
(2.12)
де , - амплітуди результуючих комплексів відповідно струму та напруги статора.
За відомими діючими значеннями струму, напруги та коефіцієнта потужності, виконавши виміри , та , та прийнявши Гц, можна одержати систему рівнянь
(2.13)
У цій системі рівнянні невідомими є , та . З системи (2.13) методом підстановки можна одержати значення механічних втрат в АД, активного опору фази статора та коефіцієнта втрат у сталі [19, 30]
, (2.14)
, (2.15)
. (2.16)
де - поточні значення відповідно напруги струму статора та коефіцієнта потужності при тому вимірі;
- значення сумарних втрат при тому вимірі.
Розрахувавши значення активного опору обмотки статора та привівши його значення до робочої температури за (1.5), можна визначити номінальні втрати в міді статора АД згідно з (1.2).
Знаючи значення коефіцієнта , можна за виразом (2.2) з урахуванням (2.4) отримати величину втрат у сталі при номінальних значеннях живлячої напруги та її частоти, а також розрахувати залежність цих втрат від зазначених величин. При наявності частотоміра значення втрат у сталі можна уточнити, використовуючи вираз (2.2).
Розрахунки за (2.14)-(2.16) у подальшому будуть нами використовуватись для розподілу втрат у двигуні та ідентифікації решти його параметрів. Викладений метод відрізняється від відомих методів поділу втрат на основі аналізу рівнянь енергетичного балансу [22] насамперед кількістю досліджень, що необхідно провести. Виконання вимірів лише на трьох рівнях напруги живлення зменшують час дослідження, кількість перехідних процес
- Київ+380960830922