Ви є тут

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

Автор: 
Пінчук Ольга Георгіївна
Тип роботи: 
Дис. канд. наук
Рік: 
2008
Артикул:
0408U003720
129 грн
Додати в кошик

Вміст

РАЗДЕЛ 2
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПРИ НЕСИММЕТРИИ ПИТАЮЩЕГО НАПРЯЖЕНИЯ В СТАЦИОНАРНЫХ РЕЖИМАХ РАБОТЫ

2.1. Методы исследования электромеханических характеристик при несимметрии источника питания

Под электромеханическими характеристиками асинхронного двигателя понимают совокупность его рабочих характеристик, а также изменение их в функции времени. Рабочие характеристики характеризуются изменением основных эксплуатационных параметров электродвигателя при изменении нагрузки на валу двигателя [59, с.418]. Среди рабочих характеристик интерес представляют: потребляемая мощность (Р1), токи (I1) и потери (рм1) в обмотках статора, токи (I2) и потери (рм2) в обмотках ротора, добавочные потери (рдоб), скольжение (s), электромагнитный момент (M), КПД (?), коэффициент мощности (cos?) и др.
Многообразие электромеханических процессов, имеющих место при эксплуатации электродвигателей, можно условно разделить на переходные и установившиеся режимы АД [59, с.52]. Работа асинхронных электродвигателей в продолжительном режиме работы S1 характеризуется установившимися значениями токов в обмотках. В этом случае интерес представляет оценка влияния несимметрии напряжения и ее отдельных параметров (К2U, Uпр, ??) на электромеханические характеристики при различных уровнях нагрузки на валу АД.
Исследования электромеханических характеристик АД выполняются экспериментальным и аналитическим путем. Описание установки [77] и методики [66] проведения опытов приведены в приложении А. Для аналитических исследований при анализе установившихся режимов работы может быть использован метод симметричных составляющих с применением Т-образной схемы замещения [44, с.418]. В этом случае поочередно рассчитываются прямая и обратная последовательность, по которым формируется результирующая. Схема замещения АД для прямой последовательности имеет вид, представленный на рис. 2.1 [44, с. 397]:

Рис. 2.1. Т-образная схема замещения АД для прямой последовательности
При составлении схемы замещения для обратной последовательности скольжение s заменяют на (2 - s) [60, с. 397]. По заданному значению коэффициента несимметрии напряжения формируются симметричные составляющие прямой и обратной последовательностей. Далее задаются шагом изменения скольжения , формируется массив и рассчитываются параметры последующих i участков. Согласно Т-образной схемы замещения (рис. 2.1) сопротивления для прямой и обратной последовательности равны [60, с. 397]:

. . (2.1)

Комплексы сопротивлений цепи определяются из выражений:

, . (2.2)

В алгоритме для определения скольжения, соответствующего заданной несимметрии напряжения сети предусмотрен итерационный цикл.

Мэм i = Мпр i - Мобр i; (2.3)
?.

В результате этого цикла формируется скольжение , соответствующее заданной несимметрии напряжения сети. Далее определяются сопротивления вторичного контура и рассчитываются токи , соответствующие скольжению по формулам [60, с. 397]:

(2.4)
. (2.5)

Результирующие токи в обмотках статора определяются из выражений [44, с. 446]:

,
, (2.6)
.

Токи в обмотках ротора имеют несинусоидальный характер [60, с. 446], поэтому их действующие значения определяются по формулам [43, с. 207]:
I2А = I2В = I2С = . (2.7)

Опыт эксплуатации свидетельствует [46 - 48, 71, 112], что в зависимости от вида несимметрии электромеханические характеристики могут существенно различаться. Далее выполнена оценка влияние каждого параметра несимметрии питаюшего напряжения (Uпр, К2U, ??) на электромеханические характеристики АД.

2.2. Характеристики асинхронных двигателей при различных коэффициентах несимметрии обратной последовательности

Анализ электромеханических характеристик был проведен на примере короткозамкнутого (АД АИУМ225М4, Uн = 380В, P2н = 55 кВт) и АД с фазным ротором (АД МТН111-6, Uн = 220В, P2н = 2.7 кВт). На первом этапе было принято, что Uпр = Uн, а сдвиг по фазе между векторами напряжений прямой и обратной последовательностей ?? = 0. Результаты расчетов в абсолютных и относительных единицах для АД АИУМ225М4 и АД МТН111-6 представлены соответственно в табл. 2.1 и в приложении Б (табл. Б.2). В качестве базовых приняты величины при номинальной нагрузке и симметричном напряжении сети.
По данным табл. 2.1 в качестве примера были построены зависимости действующих значений токов в обмотках статора от величины К2U (рис. 2.2) [140]. Из данных, приведенных на рис. 2.2 следует [140, 141], что токи в фазах статора распределены неравномерно вследствие искажения симметрии питающего напряжения. Например (рис. 2.2), при изменении напряжения обратной последовательности на 4% токи в фазах А и В статорной обмотки выросли в 1.14 и 1.01 раз соответственно, а в фазе и С снизился 1.13 раз, при несимметрии К2U = 10% ток в фазах А и В увеличится соответственно в 1.36 и 1.04 раза, а в фазе С снизился в 1.27 раза [140]. При постоянном значении напряжения прямой последовательности скольжение АД остается практически неизменным (табл. 2.2), поэтому величины токов прямой последовательности статора и ротора также остаются неизменными.
Таблица 2.1
Параметры АД АИУМ225М4 при Uпр = Uн, ? = 1.0 и различных значениях К2U
К2U, %02410152025I1А, А63.167.571.985.898.6113.6127.5I1А/ I1н1.001.071.141.361.561.802.02I1В, А63.163.463.965.966.875.180.1I1В/ I1н1.001.001.011.041.061.191.27I1С, А63.159.355.549.949.250.551.7I1С/ I1н1.000.940.880.790.780.800