Диагностика эксплуатационных режимов работы и защиту асинхронного двигателя с температурой стали и кратностью силы тока

Диагностика эксплуатационных режимов работы и защиту асинхронного двигателя по температуре стали и кратностью силы тока Ежегодный выход из строя асинхронных двигателей в АПК Украины составляет 10 — 25%, что приводит к незапланированным расходам связанных с внезапной остановкой технологического оборудования и ремонтом асинхронных двигателей. Причиной является недостаточный уровень эксплуатации асинхронных двигателей, в частности — несовершенство контроля, диагностирования и защиты двигателей. Одно из путей решения этой народнохозяйственной проблемы является повышение уровня эксплуатации путем объективного непрерывного контроля, диагностирования и надежной защиты асинхронных электродвигателей.

Интернет-магазин подарков и сувениров
Изоляция обмотки асинхронных двигателей является самым уязвимым элементом ее конструкции, поэтому надежность асинхронного двигателя в основном определяется надежностью изоляции. Во время эксплуатации двигателя в условиях сельскохозяйственного производства испытывают ряда эксплуатационных воздействий, результатом которых является ухудшение теплового состояния двигателя. Известно, что в общем износе изоляции определяющим является именно тепловой износ. Скорость теплового износа изоляции, как объективный параметр функционального диагностирования режима работы асинхронного двигателя, определяется по выражению Итак, скорость теплового износа изоляции находится в функциональной зависимости от температуры обмотки электродвигателя. Известно много устройств диагностирования режимов работы и защиты, оценивают температуру обмотки по потребленным электрической машиной током или непосредственно измеряют ее с помощью вмонтированных термоиндикаторных. В первом случае несомненным преимуществом является простота подключения прибора диагностики, но действительная температура обмотки, обусловлена изменением условий охлаждения, напряжения питания или механических потерь, может быть не учтена. Подобные недостатки отсутствуют в устройствах второго типа, однако трудности установления термоиндикаторных в обмотку двигателя препятствуют широкому применению этого способа. Обеспечить легкость установки с достаточным уровнем контроля действительной температуры обмотки может способ диагностирования за температурой стали. Так как между температурами обмотки и стали двигателя существует достаточно существенный перепад, то в указанном способе диагностики необходимо также контроль фазных токов асинхронного двигателя. Таким образом, целью статьи является обоснование способа диагностирования эксплуатационных режимов работы асинхронных двигателей с температурой стали и кратностью силы тока. Рассмотрим асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором с точки зрения его нагрева как систему трех тел — обмотки, ротора и стали. Тела 1, 2 и 3 (обмотка статора, ротор и сталь) имеют теплоемкость соответственно С 1, С 2, С 3; связаны между собой тепловыми проводимостью Λ 13 Λ 23; с окружающей средой тело 3 связано тепловой проводимостью Λ 3; теплоемкость окружающей среды С СР принята равной бесконечности; потери активной мощности, выделяют в телах соответственно Р 1, Р 2, Р 3. Предполагается, что теплоемкости и тепловые проводимости практически не зависят от температуры; температура окружающей среды ϑ СР принята постоянной. В работе показано, что устоявшиеся превышение температуры зависят от тепловых проводимостей двигателя и потерь активной мощности в соответствующих узлах двигателя. В свою очередь, потери мощности могут быть определены в функции кратности силы тока обмотки статора асинхронного двигателя. Постоянные времени парциальных составляющих находятся в функциональной зависимости от тепловых проводимостей, теплоемкостей узлов и потерь мощности в обмотке статора двигателя. Расчет превышений температуры обмотки τ 1 (t) и стали τ 3 (t) выполняется на основе пассивных параметров тепловой схем замещения и кратности загрузки двигателя по току. Из системы уравнений (2) также видно, что превышение температуры узлов зависят от начальных условий — превышений температуры в момент времени t = 0. Представим графические зависимости Δ Τ 1 в функции времени, кратности загрузки двигателя и начальных условий. Анализ графических зависимостей показывает, что с увеличением кратности перегрузки двигателя по току в пределах 1 — 1,4 перепад температур между обмоткой и сталью изменяется в пределах 42 — 115 ° С. Исходя из характера переходного теплового процесса обмотки и стали также видно, что обмотка может достичь номинального значения температуры раньше сталь, так как нагрев последней происходит с опозданием. Поэтому сигнал о ненормальном ходе теплового процесса с температурой стали поступит с опозданием, в результате чего будет наблюдаться повышенный тепловой износ изоляции вследствие перегрева обмотки над номинальным значением. Ликвидировать указано отрицательное явление позволяет одновременный контроль и кратности силы тока. В этом случае контроль ведется не по абсолютному значению температуры стали, а по расчетным превышением температуры обмотки, состоящее из значения превышения температуры стали τ 3В, измеряемый устройством диагностики и перепадом температур Δ Τ 13 определенным на основании кратности силы тока двигателя и его предыдущего теплового состояния. В практике эксплуатации сельскохозяйственных поводов наиболее распространенным является режим работы двигателя с нагрузкой, постоянно меняется. В таком случае тепловое состояние обмотки и стали двигателя определяется дискретно по среднеквадратичным кратности загрузки двигателя. Исследования показали, что оптимальная дискретность измерения уменьшается при увеличении скорости изменения нагрузки. Выводы Таким образом, температура стали вместе с кратностью силы тока статора асинхронного двигателя может служить диагностическим параметром теплового процесса при перегрузке по току. Список литературы

  1. Соркинд М. Асинхронные электродвигатели 0,4 кВ. Аварийные режимы работы // Новости электротехники. &Mdash; 2005. — №2 (32). &Mdash; С. 36 — 38
  2. Овчаров В. В. Эксплуатационные режимы работы и непрерывная диагностика электрических машин в сельскохозяйственного производстве. &Mdash; Киев: Изд-во УСХА, 1990. — 168 с.
  3. Рыжков А. А. Исследование зависимости между температурой обмотки и температурой стали и кратностью силы тока асинхронного двигателя // Вестник Харьковского национального технического университета сельского хозяйства имени Петра Василенко. Выпуск 43 «Проблемы энергообеспечения и энергосбережения в АПК Украины». — Том. 1. — Харьков: ХНТУСГ, 2006. — с. 171 — 175