close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

1645 novojilov a.n parametri asinhronnogo dvigatelya pri obrive sterjney korotkozamknutogo rotora a.n.novojilov a.p.kislov o.a.andreeva

код для вставкиСкачать
^ Ф
пт,тЩ
УДК 621.313
ПАРАМЕТРЫ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ПРИ
ОБРЫВЕ СТЕРЖНЕЙ КОРОТКОЗАМКНУТОГО
РОТОРА
А.Н.Новожилов, А.П.Кислов, О.А.Андреева
Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова
Кыскр туйыцталган ораманъщ уцгысы зацымдалган жагдайдагы ушфазалыц
асинхроды крзгалт^ыш роторы тогыныц ecenmix adici вершен. Ротор орамасыныц
зацымдалган жагдайды icice крсылурежШ есебтщ нотижелер1 усынылган асинхроды
цозгалтцыштыц энергетикалык, кврсеткшиперше арналган зацымдалган уцгылардыц
эсер етуте талдау жасалган.
Предложен метод расчета токов ротора трехфазного асинхронного двига­
теля при повреждении стержней короткозамкнутой обмотки. Представлены резуль­
таты расчета резкими пуска с повреждением обмотки ротора. Проанализировано
влияние количества поврежденных стержней на энергетические показатели асинх­
ронного двигателя типа.
The mathematical model o f the three-phase asynchronous engine with damage
rotor windings is developed. The currents proceeding in stator are designed on differential
equations o f the machine with phase coordinates. The model o f calculation currents o f a
rotor is offered at damage o f cores. Results calculation a mode o f start-up, and also influence
quantity o f the damaged cores on power parameters the asynchronous engine are submitted.
109
А.Н.Новожилов, А.П.Кислое, О.А.Андреева
Повреждение «беличьей клетки» ротора асинхронного двигателя (АД)
обычно сводится к обрывам стержней [1,2]. Из опыта эксплуатации АД известно,
что обрывы стержней ухудшают эксплуатационные характеристики АД и
увеличивают расход электроэнергии. Анализ публикаций по данной проблеме
показал, что количественной оценки энергетических параметров не делалось. В
данной работе изменения параметров АД при нескольких поврежденных стержнях
в эксплуатационных режимах предлагается оценить следующим образом.
Распределение токов в обмотках АД
Наиболее полно описывает процесс преобразования энергии в трехфазных
АД математическая модель машины с фазовыми координатами [3,4]. Упрощенная
математическая модель [5] идеализированного трехфазного АД (рис. 1) включает в
себя систему дифференциальных уравнений напряжений обмоток и уравнения
движения вращающихся частей:
uab
=(R a + R B)i, ~ Reii+ d V , l dt;
иве ~ (Rb + R cli2 ~ R e ii+
2! ^ ’
0 = (Ro + Rb)i3 - RbU + d V sldt'>
( 1)
0 =(Rb+Rc)i4~ Rbis+d W4l dt
Tdo)2 _ V • V • ^ Lien
if
J ~ T ~ = L l k L l n - l --------M C
dt
где
U ab и
k = l,2
n -3 ,4
“
GClcn
(2)
ubc~ мгновенные значения линейных напряжений
i\ .,/4.токи контуров;
iA ’ 1в» ic и in ’ ib> ic~ мгновенные значения токов фаз А, В, С обмоток статора и
ротора;
R a >R b ’ Rc и Ra' Rb » Rc~ активные сопротивления фаз статора и ротора;
i i ~ IА' 6 ~ ~ i c i i ~ i a ‘ 1 4 ~ ~ ic »
M e • момент сопротивления механизма;
J - момент инерции вращающихся частей АД и механизма;
О)2 ' угловая скорость вращения ротора.
110
Вестник ЛГУ №4 2003 г.
Технические науки
Потокосцепления контуров у/j + у/4 определяются по [3 ч-5]. Активные
сопротивления и индуктивности ротора [S] для схемы на рис. 1 при обрыве стержней
рассчитываются с учетом коэффициентов
К
К
=p j p a’ I *4
; К =pjp'c.
=QalQ'a • К =<2ь/е’ь • K=Qj Q' c .
где Р а , Pb, Рс (Q a , Qb , Q c) h Р * , Р *, Р* (Q*a ,Q*b , Q *) - активная (реактивная)
мощность фазы неповрежденного ротора и при обрыве стержней.
Тогда собственные активные сопротивления фаз ротора
~ к ъ & Ь ' &с = К Rc >
Ra = K R a'
а собственные и взаимные индуктивности, например фазы А
К
L a b = K K L ' a b ’ L A a = k Xa L'Aa
(3)
и так далее, где La - индуктивное сопротивление фазы А ротора;
La - индуктивное сопротивление фазы А статора;
LAj, Lab- взаимные индуктивные сопротивления фазы А статора;
знаком (*) помечаются их доаварийные значения.
Zk2 3 Z b
I
26
Г
1к2б
~1
z cl
ф Е м 0 Е| 0 Е 2 © Е з 0 Е 4
Л 1с2б
MIcl____ Л 1С2
'Ic3
^cld
Ф ЕМ
М1С4
б)
а)
Рис. 2
Распределение токов по стержням «беличьей клетки»
Активные и реактивные мощности фаз ротора до и после аварии определяют
по токам рис.2. Токи в элементах схемы представляют в виде суммы этих токов до
аварии (рис.2,а) и добавочных токов. Токи в обмотке ротора до аварии определяют
из ( 1), а в стержнях и элементах кольца ротора из системы
2(zc + z k)
“ zc
0
0
~ zc
2(zc + z k)
~zc
0
0
..-zc
-zc
2(zc + z k)
...0
...0
“ zc
...2(zc + z k)
У
h
X
h
In.
'A -e 2 ‘
E2 - E 3
» E3 - e 4
En-i| - E „ .
где Е ] -г Е„ - ЭДС в стержнях, индуцируемые при заданном скольжении.
(4)
111
А.Н.Новожилов, А.П.Кислов, О.А.Андреева
Добавочные токи в стержнях и элементах кольца ротора также определяют
по (4), где матрицу ЭДС (E j - Е 2, Е 2 —Е 3) заменяют матрицей добавочных ЭДС
( E j d , E 2d) поврежденных стержней. Например, при обрыве первого стержня
Е \ - Е 2 заменяют E Jd, а все остальные приравнивают нулю. ЭДС E Id
рассчитывают по схеме на рис.2,6, которую получают из рис.2,а, приняв в ней
Z /l 26 = 00 (что обуславливает разрыв схемы в этом месте) и определив Z 3Ke. Для
этого в схеме на рис.2,6 принимают ^ id ( l) равной единице и по (5) определяют
ток Icld( 1) и г жв •Так как добавочный ток в поврежденном стержне I cld - - I cj,
то
Z 3кв - E l d ( l ) l h l d ( l ) ~ Z d - ^ d d d ) ~ z cl', E ld = ~ I c ^ c ld ( I .) • (5)
Бели оборвано два стержня, то схема по рис.2,6 будет иметь два контура. В
ней ЭДС E Jd,K E 2d определяются из условия I cld = - / c/ и I c2d = - I c2 ■%экв
можно взять из (5) или определить более точно. Результаты расчета амплитудного
значения токов в стержнях ротора при обрыве одного (кривая 1) и трех (кривая 2)
стержней приведены на рис.З.
Рис. 3
Ток в стержнях ротора при обрыве одного и трех стержней
Система (3) на ЭВМ решается в среде редактора MatLAB. Что позволяет
использовать ее практически для любого типа двигателей. При выводе расчетных
соотношений зависимость индуктивных сопротивлений рассеяния обмоток ротора и
статора двигателя от насыщения может быть учтена любым традиционным способом.
Таблица
Средние значения параметров
Режим
COS<p, Потребляемая
Ток
Изменение
работы
мощность Р,
фазы, А
мощности АР, %
%
кВт
Без повреждения
5,3600
82,78
0,976
0
При повреждении
5,4824
82,56
0,997
2
одного стержня
При повреждении
двух стержней
5,7617
81,94
1,039
6,4
112
Вестник ЛГУ Ms4 2003 г.
Технические науки
В таблице представлены результаты расчетов энергетических показателей
рассмотренных аварийных режимов, полученные в результате моделирования.
||||||||^ ^
coscpi-------------------------------------------------
а)
COS (р
М„
в)
Рис.4
Результаты расчета тока фазы А и co s (р в АД
На рис.4 приведены расчетные кривые для двигателя АО-31-4, где на рис.4,а
приведен режим пуска
номинальной нагрузки с неповрежденным ротором, а на
рис.4,6 и рис.4,в с обрывом одного и двух стержней соответственно.
Анализ данных показывает, что при повреждении одного и двух стержней
ротора, ток фазы возрастает на 2,3% и 7,5%, a cos (р снижается на 0,3% и 1%. При
этом потребляемая активная мощность возрастает на 2% и 6,4 %. Очевидно, что
при обрыве даже одного стержня стоимость потерь электроэнергии за год составит
сумму, сопоставимую со стоимостью самого двигателя.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гемке Р.Г. Неисправности электрических машин.-Л.: Энергия, 1975.-296с.
ИЗ
Ф.К. Баяхметова, P.M. Мустафина
2. Известия Академии наук СССР. Энергетика и транспорт.-1982.-№ 1
Богуславский И.З. Токи в несимметричной короткозамкнутой клетке ротора.
3. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины: Учебник для вузов. М.: Энергия, 1980.-928с.
4. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин. М.: Высшая школа, 1994.-218с.
5. Новожилов А.Н. Математическое моделирование эксплуатационных и
аварийных режимов работы асинхронных двигателей//Электричество.- 2000.-№5,С.37-41.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
285 Кб
Теги
kislov, korotkozamknutogo, 1645, sterjney, dvigatelya, parametrov, obrive, asinhronnogo, novojilov, rotors, andreev, pri
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа