харківський державний технічний університет
сільського господарства

Овчаров Сергій Володимирович

УДК 621.313.333.004.58

експлуатаційні режими роботи асинхронних
електродвигунів потокових технологічних ліній
в умовах агропромислового комплексу

05.09.16 – електротехнології та електрообладнання
в агропромисловому комплексі

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук

Харків – 2004

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Харківському державному технічному
університеті сільського господарства
Міністерства аграрної політики України.

Науковий керівник доктор технічних наук, професор
Савченко Петро Ілліч,
Харківський державний технічний університет
сільського господарства,
професор кафедри застосування електричної енергії
в сільському господарстві

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, доцент
Труфанов Іван Дмитрович,
Запорізький національний технічний університет,
професор кафедри електроприводу та
автоматизації установок

кандидат технічних наук, доцент
Трунова Ірина Михайлівна,
Харківський державний технічний університет сільського господарства,
доцент кафедри електропостачання
сільського господарства

Провідна установа: Національний аграрний університет
кафедра електричних машин і
експлуатації електрообладнання,
Кабінет Міністрів України, м. Київ

Захист відбудеться 17 червня 2004 року о 1000 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.832.01 в Харківському державному технічному університеті сільського господарства
за адресою: 61002, м. Харків, вул. Артема, 44, аудиторія 206

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Харківського державного технічного університету за адресою: 61002, м. Харків, вул. Артема, 44

Автореферат розісланий 12 травня 2004 року

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Черенков О.Д.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми

Досвід експлуатації електрообладнання в агропромисловому комплексі свідчить про те, що аварійність основного елементу електроприводу – трифазного асинхронного електродвигуна з короткозамкненим ротором – значна, що завдає сільськогосподарському виробництву додаткові збитки за рахунок непередбаченої зупинки технологічного обладнання, недовипуску продукції, незапланованих ремонтів електродвигунів.

Однією з причин такого стану є специфічні умови роботи електрообладнання в агропромисловому комплексі, до яких відносяться неприпустимі відхилення від номінального значення напруги, несиметрія напруги, неповнофазні режими, перевантаження електродвигунів та інші.

Відключення електродвигунів засобами захисту при відхиленні їх режиму роботи від номінального призводить до технологічних збитків. Тому дослідження, які спрямовані на аналіз режимів роботи асинхронних електродвигунів в експлуатаційних умовах агропромислового комплексу, зокрема потокових технологічних ліній, на розробку методів полегшення аварійних режимів роботи електродвигунів для завершення технологічного циклу, на обгрунтування параметрів систем їх діагностування та захисту, є актуальними.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами

Робота виконана в рамках іноваційного комплексного науково-технічного проекту “Організація ресурсозберігаючого виробництва первинної обробки шерсті на основі екологічно чистої безвідходної технології, яка не має світових аналогів, з використанням електромагнітних та пружних коливань” (державний реєстраційний номер 001697) інституту тваринництва степових районів імені М.Ф. Іванова (Асканія-Нова) і Харківського державного технічного університету сільського господарства.

Мета і задачі дослідження

Мета дослідження: покращення експлуатаційних показників асинхронних електродвигунів потокових технологічних ліній в умовах агропромислового комплексу шляхом об'єктивного безперервного контролю експлуатаційних режимів роботи, діагностування і захисту електродвигунів на базі узагальненої моделі процесів витрати ресурсу ізоляції та електромеханічного перетворення енергії під дією експлуатаційних впливів і полегшення аварійних режимів за рахунок об’єднання нульових точок обмоток статорів.

Задачі дослідження:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Об'єкт дослідження – процеси витрати ресурсу ізоляції та електромеханічного перетворення енергії в асинхронних електродвигунах при дії експлуатаційних впливів в умовах сільськогосподарського виробництва.

Предмет дослідження – закономірності витрати ресурсу ізоляції та електромеханічного перетворення енергії в асинхронних електродвигунах при незалежному живленні і об’єднанні нульових точок їх обмоток статорів в експлуатаційних умовах сільськогосподарського виробництва.

Методи досліджень.

Процеси витрати ресурсу ізоляції та електромеханічного перетворення енергії в асинхронних електродвигунах досліджувалися з використанням символічного методу аналізу електричних кіл, методу симетричних складових, методу кругових діаграм, методів аналізу лінійних електричних кіл. Обробка результатів експериментальних досліджень проводилася математико-статичними методами на ЕОМ з використанням методу кореляційного аналізу.

Наукова новизна отриманих результатів

Наукова новизна отриманих результатів полягає в наступному:

1.

2.

3.

Практичне значення отриманих результатів

Практичне значення отриманих результатів полягає в наступному:

1.

2.

3.

Особистий внесок здобувача

У наукових працях, написаних у співавторстві, особистий внесок здобувача полягає в наступному: в роботі [1] запропоновано принцип діагностування, в роботі [2] запропоновано діагностичні показники, в роботі [5] запропоновано принцип ком’ютерної діагностики, в роботі [10] запропоновано метод розрахунку ковзання електродвигуна при різному завантаженні та неномінальному живленні.

Апробація результатів дисертації

Результати досліджень, що включені в дисертацію, представлені і схвалені на науково-технічних конференціях державного і міжнародного рівня:

-

-

-

-

Публікації

Результати дисертації опубліковані в 10 статтях у наукових фахових виданнях у період
з 1997 року по 2004 рік.

Структура й обсяг дисертації

Дисертаційна робота викладена на 142 сторінках машинописного тексту, ілюстрована
1 таблицею, 46 рисунками і складається із вступу, п’яти розділів, висновків, списку використаних джерел із 144 найменувань та 5 додатків на 23 сторінках.

Основний зміст роботи

Вступ

Обгунтовано актуальність обраної теми досліджень, її новизну і практичну цінність для агропромислового комплексу, показано підстави і вихідні дані для розробки теми, необхідність проведення запланованих досліджень, наведено загальну характеристику роботи.

Розділ 1. Стан питання і завдання досліджень

Розглянуто і проаналізовано специфічні умови експлуатації асинхронних електродвигунів в агропромисловому комплексі, зокрема на потокових технологічних лініях.

Окреслено основні напрямки досліджень експлуатаційних режимів. Експлуатаційні впливи на режими роботи електродвигунів розділені на два класи: кліматичні і режимні.
До експлуатаційних впливів режимного характеру відненсені: перевантаження з боку робочих машин, підвищення, зниження і несиметрія напруги мережі, неповнофазний режим, незавершені запуски електродвигунів, застопорювання електродвигунів під напругою, погіршення умов охолодження, підвишення температури навколишнього середовища.

Розкрито механізм розвитку процесів пошкодження ізоляції асинхронних електродвигунів в експлуатаційних умовах агропромислового комплексу.

Наведена характеристика існуючих методів і засобів контролю режимів роботи і захисту асинхронних електродвигунів. Показано, що існуючі методи і технічні засоби, як правило, враховують тільки один із експлуатаційних впливів на режим роботи електродвигунів, пристрої захисту електродвигунів працюють на відключення, практично не передбачається пристріїв, які б полегшували аврійний режим роботи електродвигуна до заверешення технологічного циклу.

Виходячи з відомого методу створення штучних нульових точок трифазних електричних кіл, в роботі висунута наступна гіпотеза: якщо з’єднати поміж собою нульові точки обмоток статорів асинхронних електродвигунів, то в цьому разі буде полегшена їх робота в аврійному режимі (наприклад, при неповнофазному живленні).

Показана необхідність проведення досліджень експлуатаційних режимів роботи
при сукупній дії експлуатаційних впливів, порівняння їх при незалежному живленні та
при об’єднанні нульових точок обмоток статорів асинхронних електродвигунів.

Розділ 2. Аналітичне дослідження режимів роботи асинхронних електродвигунів під дією експлуатаційних впливів

Для оцінки експлуатаційних режимів роботи асинхронних електродвигунів потокових технологічних ліній з позиції їх роботоздатності введено два діагностичних параметри: механічна потужність на валу електродвигуна і витрати ресурсу їзоляції.

Шляхом аналітичного дослідження розроблена математична модель процесів витрати ресурсу ізоляції і електромеханічного перетворення енергії при незалежному живленні електродвигунів.

Механічна потужність на валу електродвигуна визначена через ковзання і момент:

, (1)

де Р2 – механічна потужність на валу електродвигуна, Вт;

М – момент, який розвивае електродвигун, Нм;

н – номінальна кутова швидкість, с–1;

s – поточне ковзання електродвгуна;

sн – номінальне ковзання електродвгуна.

Не враховуючи кліматичні впливи, витрати ресурсу ізоляції під дією експлуатаційних впливів режимного характеру прийняті рівними тепловим витратам ресурсу:

(2)

де – поточні витрати ресурсу ізоляції, базова год./год.;

н – номінальні витрати ресурсу ізоляції, базова год./год.;

В – параметр класу ізоляції, К;

н – абсолютна номінальна температрура ізоляції даного класу, К;

1 – перевищення температури ізоляції над температурою навколишнього середовища, С;

сер – температура навколишнього середовища, С.

Асинхронний електродвигун у тепловому відношенні розглянуто як систему двох тіл:
1 – обмотки; 2 – сталі (рис.1).

Рис.1. Теплова схема заміщення асинхронного електродвигуна

як системи двох тіл.

На схемі (рис.1) наведено наступні позначення:

С1, С2 – теплоємності відповідних тіл, Дж/С;

Р1, Р2 – втрати активної потужності у відповідних тілах, Вт;

1, 2 – перевишення температур відповідних тіл, С;

Л12, Л1, Л2 – теплові провідності між тілами,
між ними і навколишнім середовищем, Дж/(сС);

Ссер – теплоємність навколишнього середовища, Дж/С.

Для теплової схеми заміщення складено рівняння теплового балансу:

С1 + Л11 + Л12(1 – 2) = (1 + 1)Р10, (3)

С2 + Л22 + Л12(2 – 1) = Р2, (4)

де Р10 – втрати активної потужності в обмотці
при температурі навколишнього середовища, Вт;

– температурний коефіцієнт опору матеріалу
провідника обмотки, 1/С;

t – поточний час, с.

Рішення рівнянь (3) і (4) складається із двох експонент з парціальними складовими усталених перевищень температур і постійних часу нагрівання. Рішення для обмотки замінено однією еквівалентною експонентою:

1 = 1у(1 – е – t/Tе) + 1поче – t/Tе, (5)

, (6)

(7)

де 1у, 1поч, 1н, iн – превищення температур відповідно усталене, початкове, номінальне обмотки, номінальне i-го тіла, С;

Те – еквівалентна постійна часу нагрівання електродвигуна, с; –

коефіцієнт погіршення тепловіддачі;

а – коефіцієнт втрат активної потужності електродвигуна;

k – кратність сили струму електродвигуна
по відношенню до номінального значення;

сi – питома теплоємність i-го тіла, Дж/(кгС);

mi – маса i-го тіла, кг;

Рн – номінальні втрати активної потужності в електродвигуні, Вт.

Для дослідження кратності сили струму використана спрощена Г-образна схема
заміщення однієї фази електродвигуна (рис.2).

Рис.2. Спрощена Г-образна схема заміщення однієї фази електродвигуна.

Із схеми заміщення одержано:

, (8)

, (9)

, (10)

, (11)

= – '. (12)

На базі одержаних рівнянь побудована кругова діаграма (рис.3), за допомогою якої досліджувався комплекс сили струму електродвигуна в залежності від ковзання.

Рис.3. Кругова діаграма сили струму в функції ковзання.

Дослідження ковзання, як основного параметру експлуатаційного режиму роботи електродвигуна, проведено при різному завантаженні робочої машини, зниженній напрузі, несиметрії напруги, підвищенній напрузі, неповнофазному живленні. За аргументи функції ковзання прийняті: коефіцієнт завантаження робочої машини і коефіцієнт впливу кратностей симетричних складових напруг прямої і зворотньої послідовностей:

а) для приводу робочої машини з незалежною механічною характеристикою
(х = 0)

, (13)

, (14)

б) для приводу робочої машини з лінійно зростаючою механічною характеристикою
(х = 1)

, (15)

в) для приводу робочої машини з параболічною механічною характеристикою (х = 2)

, (16)

де kз – коефіцієнт завантаження робочої машини; –

коефіцієнт впливу кратностей симетричних складових напруг
прямої і зворотньої послідовностей;

ku1 і ku2 – кратності симетричних складових напруг прямої і зворотньої послідовностей;

mп і m0 – кратності пускового моменту єлектродвигуна і початкового моменту

робочої машини по відношенню до номінального моменту електродвигуна.

Проведено аналітичне дослідження режимів роботи асинхронного електродвигуна при об’єднанні нульової точки його обмотки статора з нульовими точками обмоток статорів інших електродвигунів потокової технологічної лінії і розроблено математичну модель процесів
електромеханічного перетворення енергії і витрати ресурсу під дією експлуатаційних впливів. На рис.4 приведена розрахункова схема електродвигуна, який працює в неповнофазному
режимі при об’єднанні нульових точок.

Рис.4. Розрахункова схема кола електродвигунів з об’єднаними нульовими точками.

На розрахунковій схемі (рис.4) наведено наступні умовні позначення:

,, – комплекси фазних е.р.с. джерела живлення, В;

,,,,, – комплекси напруг відповідно на фазах досліджуваного електродвигуна, на фазах еквівалентного електродвигуна, на дільниці розриву кола, В; –

комплекс напруги зміщення нейтралі, В;

z і zЕ – комплекси повних опорів фаз досліджуванного електродвигуна і еквівалентного електродвигуна, Ом;

Rп – активний опір нульового прводу, Ом;

ЭВ, ЭС, ЭAЕ, ЭВЕ, ЭСЕ, Э0 – комплекси струмів відповідно досліджуваного електродвигуна, еквівалентного електродвигуна, в нульовому проводі, А.

Аналізуючи коло (рис.4), одержано залежність напруги зміщення нейтралі у функції відношення модулів повних опорів фаз досліджуваного і еквівалентного електродвигунів, а також різниці між кутами зсуву їх фаз:

, (17)

, (18)

, (19)

де – відношення модулів повних опорів фаз досліджуваного
і еквівалентного електродвигунів;

, е – кути зсуву фаз досліджуваного, еквівалентного електродвигунів,рад.

Одержана залежність (17) уявляє собою опис кругової діаграми напруги зміщення
нейтралі (рис.5).

Рис.5. Кругова діаграма напруги зміщення нейтралі.

На базі кругової діаграми проведено дослідження комплексів симетричних складових напруг прямої і зворотньої послідовностей при об’єднанні нульових точок, які визначено
наступним чином:

, (20)

. (21)

Відношення комплексів симетричних складових

(22)

показує, що симетрична складова напруги прямої послідовності при об’єднанні нульових точок більше симетричної складової зворотньої послідовності, що свідчить про полегшення
аварійного режиму роботи.

Одержано залежності комплексів сил струмів фаз електродвигуна, які залишились
в роботі:

, (23)

, (24)

комплекси симетричних складових цих струмів:

, (25)

, (26)

а також їх відношення:

, (27)

де Y , Yе – комплекси повних провідностей фаз відповідно
досліджуваного, еквівалентного електродвигунів, См.

Аналіз наведених залежностей показує, що симетрична складова струму прямої послідовності більше симетричної складової струму зворотньої послідовності при об’єднанні нульових точок, що свідчить про полегшення аврійного режиму.

Одержано залежність напруги зміщення нейтралі у випадку появи перехідного активного опору у колі однієї із фаз електродвигуна:

, (28)

, (29)

, (30)

де R – перехідний активний опір в колі фази А, Ом.

Аналіз виразу (28) показує, що і в цьому випадку буде полегшення аварійного режиму.

З метою обгрунтування параметрів контролю експлуатаційних режимів роботи асинхронних електродвигунів проведено дослідження процесу нагріву сталі електродвигуна у функції перевищення температури його обмотки. Одержана залежність між усталеними перевищеннями температур сталі і обмотки електродвигуна:

. (31)

Аналітично обгрунтовано метод визначення теплових провідностей, застосовуючи результати дослідів холостого ходу та короткого замикання, за наступними виразами:

, (32)

. (33)

На базі проведеного дослідження складено структурну схему розвитку процесів витрати ресурсу ізоляції і електромеханічного перетворення енергії асинхронного електродвигуна під дією експлуатаційних впливів (рис.6).

Рис.6. Структурна схема розвитку процесів витрати ресурсу ізоляції
та електромеханічного перетворення енергії
в асинхронному електродвигуні.

Розділ 3. дослідження закономірностей витрати ресурсу ізоляції та механічної потужності на валу при незалежному живленні та об’єднанні нульових точок

На базі розроблених математичних моделей процесів витрати ресурсу ізоляції та електромеханічного перетворення енергії в асинхронних електродвигунах під дією експлуатаційних впливів проведено порівняльне дослідження вказаних процесів при незалежному живленні (криві 1) та об’єднанні нульових точок статорів електродвигунів потокової технологічної лінії (криві 2).

За досліджуваний прийнято електродвигун типу 4А100S2У3, який приводить робочу машину з параметрами: х = 1, m0 = 0,2. Номінальний момент опору та номінальна швидкість обертання робочої машини прийняті рівними відповідним значенням вказаних величин електродвигуна.

На рис.7 наведено отримані залежності кратностей симетричних складових фазних напруг прямої та зворотньої послідовностей в фунції кратностей повних опорів у неповнофазному режимі роботи електродвигуна при об’єднанні нульових точок.

Рис.7. Залежності ku = f () для = 30.

У порівнянні з випадком незалежного живлення, у якому кратності фазних напруг прямої та зворотньої послідовностей однакові та дорівнюють 0,5, при об’єднанні нульових точок кратність напруги прямої послідовності збільшується до 0,65, а кратність напруги зворотньої послідовності зменшується до 0,35.

На рис.8 наведено отримані залежності ковзання електродвигуна в функції коефіцієнта завантаження робочої машини у вказаних двох випадках.

Рис.8. Залежності s = f (kз) при х = 1.

Ковзання електродвигуна при об’єднанні нульових точок зменшується у порівнянні з незалежним живленням.

На рис.9 наведено отримані залежності середньоквадратичного значення сили струму електродвигуна у фазах, які залишились в роботі, у фунції коефіцієнта завантаження робочої машини.

Рис.9. Залежності I = f (kз) при х = 1.

Сила струму при об’єднанні нульових точок зменшується у порівнянні з незалежним живленням.

На рис.10 наведено отримані залежності усталеного перевищення температури обмотки у функції коефіцієнта завантаження робочої машини.

Рис.10. Залежності 1у = f (kз) при х = 1.

Значення перевищення температури при об’єднанні нульових точок зменшується у порівнянні з незалежним живленням.

На рис.11 наведено одержані залежності витрати ресурсу ізоляції у функції відносного значення потужності на валу електродвигуна. Витрати ресурсу ізоляції при об’єднанні нульових точок значно менше витрат ресурсу при незалежному живленні.

Рис.11. Залежності = f (р2) при х = 1.

Таким чином, аналітичне дослідження показує, що роботоздатність електродвигуна, який працює у неповнофазному режимі, значно підвищується, якщо об’єднати нульову точку його обмотки статора з нульовими точками обмоток статорів інших двигунів потокової технологічної лінії.

Розділ 4. обгрунтування парметрів експлуатаційних режимів роботи асинхронних електродвигунів потокових технологічних ліній

Для контролю експлуатаційних режимів роботи електродвигунів вибрано два параметри: імпульс квадрату кратності надструму і температуру сталі. Для обгрунтуваня допустимого значення імпульсу квадрату кратності надструму з певним припущенням прийнято, що під дією надструмів теплові процеси відбуваються за адіобатним законом:

. (34)

Рішення цього рівняння має наступний вигляд:

. (35)

Введно: критерій нагрівання

, (36)

конструкційний коефіцієнт:

, (37)

імпульс квадрату кратності надструму:

, (38)

де r0 – активний опір обиотки статору

при температурі навколишнього середовища, Ом;

kс – кратність сили надструму по відношенню до номінального значення.

Для досліджуваного електродвигуна:

r0 = 1,27 Ом при = 20 С; I1н = 7,88 А; С1 = 1288,2 Дж/С; = 0,004 1/С; = 0,7310–3 1/с.

Аналізуючи теплові процеси після дії надструму, знайдено додаткові теплові витрати ресурсу після дії надструму:

, (39)

де t0 – час охолодження обмотки електродвигуна після дії надструму, с;

1m – максимальне перевищення температури обмотки в кінці дії надструму, С.

Отримано вираз допустимого значення квадрату кратності надструму:

, (40)

де поч, н – відповідно початкові та номінальні витрати ресурсу ізоляції, базова год./год.

Для досліджуваного електродвигуна:

Те = 1840 с; t0 = 2,56 год.; В = 10200 К; н = 403 К; 1н = 90 С; сер = 20 С;

н = 1 базова год./год.; поч = 0,27 базова год./год.; 1m = 90 С; Пк = 82 с.

Обгрунтування температури сталі як параметру контролю експлуатаційних режимів роботи електродвигунів проведено за умови, що напруга номінальна. Одержана залежність усталеного перевищення температури сталі у функції перевищення температури обмотки:

. (41)

Розроблено пристрій діагностування і захисту від роботи в аварійному режимі групи асинхронних електродвигунів потокової технологічної лінії при дії надструму (рис.12).

Рис.12. Конструктивна схема пристрою контролю дії надструмів групи
електродвигунів.

Одержано вираз для конструкційного параметру плавкої вставки запобіжника:

, (42)

та поперечного її перерізу:

. (43)

Для плавкої вставки запобіжника: п = 1083 С; сер = 20 С; = 0,004 1/С; н = 90 С; 0 ,01710 –6 Омм; I2н = 5 А; с0 = 380 Дж/(кгС); 8900 кг/м3; п = 0,0172 1/с;
s = 0,1710 – 6 м2; d = 0,47 мм.

Розділ 5. експериментальне дослідження режимів роботи електродвигунів при незалежному живленні та об’єднанні нульових точок

Результати аналітичного дослідження перевірено експериментально. Одержано експериментальні залежності середньоквадратичного значення сили струму при неповнофазному режимі у функції коефіцієнта завантаження робочої машини (рис.13).

Рис.13. Експериментальні залежності середньоквадратичного значення
сили струму I у функції коефіцієнту завантаження kз:

1 – у випадку незалежного живлення;

2 – у випадку об’єднання нульових точок.

Результати експеритментального дослідження підтверджують одержані результати аналітичного дослідження.

Середній час безвідмовної роботи пристрою:

Тсер = 9615 год.

Вирогідність безвідмовної роботи пристрою:

р(t) = 0,923.

Річний економічний ефект від зниження витрат при використанні діагностичного пристрою на потоковій технологічній лінії у разрахунку на один електродвигун середньої потужності 5,5 кВт складає 30 грн. Строк окупності пристрою становить 2,8 роки.

Висновки

На підставі проведених досліджень зроблено наступні висновки:

1.

2.

3.

4.

5.

–

–

–

–

–

6.

7.

8.

9.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

анотація

Овчаров С.В. Експлуатаційні режими роботи асинхронних електродвигунів потокових технологічних ліній в умовах агропромислового комплексу. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.16 – електротехнології та електрообладнання в агропромисловому комплексі. Харківський державний технічний університет сільського господарства. – Харків, 2004.

Робота спрямована на поліпшення експлуатаційних показників асинхронних електродвигунів приводу робочих машин потокових технологічних ліній в умовах агропромислового комплексу.

Досліджено процеси витрати ресурсу та електромеханічного перетворення енергії в асинхронному електродвигуні під дією експлуатаційних впливів режимного характеру. У ході дослідження отримані математичні моделі цих процесів при незалежному живленні і об’єднанні нульових точок обмоток статорів. На базі даних моделей проведені порівняльні дослідження, що показали значне полегшення аварійного режиму при об’єднанні нульових точок.

Розроблено пристрій діагностування і захисту від роботи в аварійному режимі групи асинхронних електродвигунів потокової технологічної лінії від дії надструму, що дозволяє поліпшити експлуатаційні показники асинхронних електродвигунів.

Ключові слова: асинхронний електродвигун, потокова технологічна лінія, експлуатаційні впливи, режимні показники, витрата ресурсу ізоляції, роботоздатність, імпульс квадрату кратності надструму.

аннотация

Овчаров С.В. Эксплуатационные режимы работы асинхронных электродвигателей поточных технологических линий в условиях агропромышленного комплекса. – Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.09.16 – электротехнологии и электрооборудование в агропромышленном комплексе. Харьковский государственный технический университет сельского хозяйства. – Харьков, 2004.

Работа направлена на улучшение эксплуатационных показателей асинхронных электродвигателей привода рабочих машин поточных технологических линий в условиях агропромышленного комплекса.

Исследованы процессы расхода ресурса и электромеханического преобразования энергии в асинхронном электродвигателе под влиянием эксплуатационных воздействий режимного характера: перегрузки со стороны рабочих машин, повышение, понижение и несимметрия напряжения сети, неполнофазный режим работы, незавершённый запуск электродвигателя, застопоривание электродвигателя под напряжением, ухудшение условий охлаждения, повышение температуры окружающей среды.

Для оценки эксплутационных режимов работы асинхронных электродвигателей с позиции их работоспособности введено два диагностических параметра: механическая мощность на валу электродвигателя и расход ресурса изоляции его обмоток.

Путём аналитического исследования разработаны математические модели процессов расхода ресурса изоляции обмоток и электромеханического преобразования энергии в электродвигателе при независимом питании и объединении нулевых точек обмоток статоров.

На базе разработанных математических моделей проведено сравнительное исследование указанных процессов при независимом питании и объединении нулевых точек обмоток.

Показано, что для электродвигателя типа 4А100S2У3 в случае объединения его нулевой точки обмотки статора с нулевыми точками обмоток статоров других асинхронных электродвигателей поточной технологической линии при выпадении фазы значительно облегчается аварийный режим его работы по сравнению с раздельным питанием: кратность симметричной составляющей напряжения прямой последовательности увеличивается от 0,5 до 0,65, а кратность
симметричной составляющей напряжения обратной последовательности уменьшается от 0,5 до 0,35; скольжение электродвигателя уменьшается от 0,04 до 0,02 при коэффициенте загрузки
kз = 0,3 и от 0,14 до 0,08 при коэффициенте загрузки kз = 1; среднеквадратичное значение силы тока, потребляемого электродвигателем, снижается от 7,5 А до 5,0 А при коэффициенте загрузки kз = 0,3 и от 22 А до 17 А при коэффициенте загрузки kз = 1; установившееся значение превышения температуры обмотки уменьшается от 80С до 50С при коэффициенте загрузки
kз = 0,3 и от 420С до 150С при коэффициенте загрузки kз = 0,6; расход ресурса изоляции уменьшается от 0,13 бч/ч до 0,01 бч/ч при коэффициенте загрузки kз = 0,3.

Таким образом, работоспособность асинхронного электродвигателя в аварийном режиме в случае объединения нулевых точек улучшается.

Для контроля эксплуатационных режимов работы электродвигателей предложено два параметра: импульс квадрата кратности сверхтока и температура стали. Получено выражение допустимого значения импульса квадрата кратности сверхтока.

Разработано устройство диагностирования и защиты от работы в аварийном режиме группы асинхронных электродвигателей поточной технологической линии от действия сверхтока. Получены выражения для расчёта конструкционных параметров этого устройства.

Результаты аналитического исследования проверены экспериментально. Получены экспериментальные зависимости среднеквадратического значения силы тока при неполнофазном питании в функции коэффициента загрузки рабочей машины, которые подтверждают результаты аналитического исследования.

Ключевые слова: асинхронный электродвигатель, поточная технологическая линия, эксплуатационные воздействия, режимные показатели, расход ресурса изоляции, работоспособность, импульс квадрата кратности сверхтока.

Summary

Ovcharov S. Operational conditions of activity asynchronous motors of line contribution links in conditions of agriculture. – Manuscript.

Thesis for a technical science candidate's degree by specialty 05.09.16 – еlectrotechnology and electric equipment in the agroindustrial complex. – Kharkov state technical university of an agriculture. – Kharkov, 2004.

The activity is directed on improvement of operational parameters of asynchronous motors of the drive of working machines of line contribution links in conditions of agriculture.

The processes of the consumption of resource and electromechanical transformation of energy in an asynchronous motor under influencing of operational effects of regime nature are investigated. During research the mathematical models of these processes are obtained at an independent power and association of dead centers of a winding of stators. On the database of models the comparative researches are conducted, which one have shown considerable facilitation of stand-by mode at association of dead centers.

The device of diagnosing and protection against emergency operation of group of asynchronous motors of the line contribution link from operating overcorrect is designed, which one allows to improve operational parameters of asynchronous motors.

Key words: an asynchronous motor, line contribution link, operational effects, regime parameters, consumption of resource of isolation, functionality, impulse of a square of ratio of overcorrect.

Підписано до друку 05 травня 2004р. Формат 6090/16

Обсяг 1,0 авт. арк. Тираж 100 прим. Зам. № 08

Надруковано в типографії Таврійської державної агротехнічної академії

72312, Запорізька обл., м. Мелітополь, пр. Б.Хмельницького, 18