Теплові режими автоматизованої системи електропривода під час рушання під навантаженням

Abstract

UK: Мета роботи. Проведення експериментальних досліджень температурних режимів асинхронного двигуна під час рушання на лабораторному комплексі. Отримання реальних характеристик процесу нагрівання під час виконання рушання, оцінка його вплив на стан ізоляції асинхронного двигуна, підтвердження адекватності непрямого методу визначення температури нагрівання обмоток асинхронного двигуна під час формування циклічного пускового моменту в процесі рушання. Методи дослідження. Для розв’язання поставлених задач використовувалося математичне моделювання за вперше отриманими математичними виразами що розраховують температури обмотки статора під час рушання з урахуванням впливу частоти напруги живлення на параметри асинхронного двигуна. Фізичне моделювання на розробленому лабораторному стенді режимів рушання з фіксування температури під час кожного етапу експерименту для підтвердження теоретичних досліджень рушання при імпульсному характері пускового моменту. Отримані результати. Застосування різних методів побудови еквівалентних теплових схем (ЕТС) для розрахунку температурних режимів АД вимагає значних ресурсовитрат, що є нерентабельним, коли ротор машини нерухомий як у випадку рушання. З використанням методу визначення втрат у сталі в режимі глибокого насичення виведені математичні залежності розрахунку температурного режиму під час виконання алгоритму, що враховує зміну властивостей обмотки статора під час нагрівання, розраховані допустимі параметри перевантаження за струмом з урахуванням допустимого нагрівання обмоток статора. У роботі отримані математичні залежності для розрахунку температурних режимів обмоток статора під час формування циклічного пускового моменту для виконання рушання, що враховують зміну початкових умов рушання для кожного циклу і зміну властивостей обмоток статора під час нагрівання. Розроблений лабораторний комплекс дозволяє проводити дослідження температурних режимів обмотки статора при рушанні асинхронного двигуна із загальмованим ротором, при завданні різних значень амплітуди і частоти напруги живлення. Результати досліджень вказують, що математичні залежності, виведені в роботі дозволяють забезпечити контроль температури нагрівання аналітичним методом. Аналіз режимів роботи асинхронного двигуна під час виконання рушання підтвердив необхідність контролю температурних показників обмоток статора для попередження виникнення аварійних ситуацій. В цілому при рушанні з застосуванням покрокової подачі напруги живлення зниженою частоти для отримання підвищеного пускового моменту, нагрів обмоток статора відбувається повільніше в порівнянні з нагріванням при тривалому режимі роботи асинхронного двигуна із загальмованим ротором, що дозволяє виконувати багаторазові спроби рушання на зниженій частоті з великою амплітудою напруги живлення. Наукова новизна. Вперше отримані та експериментально підтвердженні математичні залежності для розрахунку температури обмоток статора під час рушання зі загальмованим ротором асинхронної машини, що враховують зміну властивостей обмотки статора під час нагрівання та вплив частоти напруги живлення. Практична цінність. Вперше пропонується непрямий метод контролю температури нагрівання обмоток статора асинхронної машини під час рушання для запобігати виникненню аварійних ситуацій на технологічному обладнанню що пускається під навантаженням. EN: Purpose. Conducting experimental studies of temperature regimes of an induction motor during start-up on a laboratory complex. Obtaining real characteristics of the heating process during the start of the start, assessing its impact on the insulation state of the induction motor, confirming the adequacy of the indirect method of determining the heating temperature of the induction motor windings during the formation of the cyclic starting torque during the start. Methodology. To solve these problems, we used mathematical modeling based on the first mathematical expressions that calculate the temperature of the stator winding during start-up, taking into account the influence of the frequency of the supply voltage on the parameters of the induction motor. Physical modeling on the developed laboratory stand of modes of movement on fixing of temperature during each stage of experiment for confirmation of theoretical researches of movement at pulse character of the starting moment. Findings. The use of different methods of constructing equivalent thermal circuits (ETS) to calculate the temperature of an induction motor requires significant resource consumption, which is unprofitable when the rotor of the machine is stationary as in the case of failure. Using the method of determining losses in steel in the deep saturation mode, the mathematical dependences of the calculation of the temperature regime during the algorithm, taking into account the change in the properties of the stator winding during heating, calculated the allowable current overload parameters taking into account the allowable heating of stator windings. The paper obtains mathematical dependences for calculating the temperature regimes of the stator windings during the formation of the cyclic starting torque for the movement, taking into account the change of the initial conditions of the movement for each cycle and the change in the properties of the stator windings during heating. The developed laboratory complex allows to carry out research of temperature modes of a stator winding at movement of the induction motor with the braked rotor, at assignment of various values of amplitude and frequency of supply voltage. The results of research indicate that the mathematical dependences derived in the work allow to control the heating temperature by the analytical method. Analysis of the modes of operation of the induction motor during the execution of the movement confirmed the need to control the temperature of the stator windings to prevent accidents. In general, when starting with a step-by-step supply of low frequency supply voltage to obtain increased starting torque, the heating of the stator windings is slower compared to heating during prolonged operation of an induction motor with a braked rotor, which allows multiple attempts to move at low frequency. nutrition. Originality. For the first time, mathematical dependences for calculating the temperature of stator windings during start-up with a braked rotor of an asynchronous machine are obtained and experimentally confirmed, which take into account the change in stator winding properties during heating and the influence of supply voltage frequency. Practical value. For the first time, an indirect method of controlling the heating temperature of the stator windings of an asynchronous machine during start-up is proposed to prevent emergencies on process equipment that is started under load.