CC BY
15
УДК 631.371.621.316 Доктор техн. наук Ф.Д. КОСОУХОВ
(СПбГАУ, 4762118@mail.ru) Канд. техн. наук Н.В. ВАСИЛЬЕВ (СПбГАУ, profkom_gau@mail.ru) Канд. техн. наук М.Ю. ТЕРЕМЕЦКИЙ (СПбГАУ, 9213398325@mail.ru)
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ ПРЯМОЙ И ОБРАТНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ТРЁХФАЗНЫХ АСИНХРОННЫХ
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
Трёхфазные асинхронные электродвигатели, сопротивления прямой и обратной последовательностей, экспериментальное определение
Известно, что сельские электрические сети 0,38 кВ с коммунально-бытовой нагрузкой работают в несимметричном режиме [1]. Для расчёта показателей несимметрии токов и напряжений в таких сетях необходима информация о сопротивлениях прямой и обратной последовательностей трёхфазных асинхронных электродвигателей [2].
Эти сопротивления определяются экспериментальным способом на электроустановке, представленной на рис.1 [3]. Она содержит: трёхфазный автотрансформатор ТСЗО, который предназначен для создания и регулирования несимметричной системы линейных напряжений; испытываемый асинхронный двигатель АД; генератор постоянного тока G, предназначенный для загрузки исследуемого электродвигателя; нагрузочный и регулировочный реостатыКН, RP, а также приборы А4. А5, VI, V2, с помощью которых контролируется режим работы нагрузочного генератора. Измерение токов, напряжений, углов сдвига фаз осуществлялось с помощью измерительного устройства «Энергомонитор 3.3».
Энергомонитор 3.3
ТСЗО
+
Рис.1. Принципиальная электрическая схема установки для измерения сопротивления асинхронных электродвигателей Измерение комплексных сопротивлений прямой и обратной
последовательностей проводилось косвенным методом, т.е. и определялись по значениям напряжений и токов прямой ^лх, Iх и обратной, /2 последовательностей^]. В свою очередь, комплексные значения Ц_Л1, ЦД2 и ^, /2 а также углы сдвига фаз рх и р2 измерялись с помощью прибора «Энергомонитор 3.3». Эксперименты проводились при
коэффициенте загрузки двигателя ¡3 от холостого хода до номинального значения при коэффициенте несимметрии напряжений обратной последовательности от 0 до 10%. Экспериментальные данные по определению сопротивлений прямой и обратной последовательностей электродвигателя типа А51/4 мощностью 4,5 кВт при коэффициенте обратной последовательности К2и2% и 10% представлены в табл.1 и 2.
В этих таблицах обозначены:
- линейные (междуфазные) напряженияиАв, ивС, иСА;
- линейные токи1а,1в,1с;
- напряжения прямой и1 и обратной и2 последовательностей;
- токи прямой/1 и обратной /2 последовательностей;
- углы сдвига фаз прямой^ и обратной^ последовательностей.
По экспериментальным данным определены комплексные сопротивления прямой и обратной последовательностей:
= Це*;
А
= Ц2 е*2 . (2)
12
Причём с ростом коэффициента несимметрии напряжений обратной последовательности график становится более крутым. Так, при Ки = 0% и изменении коэффициента загрузки от холостого хода до номинального значения сопротивление прямой последовательности снижается на 56%, при &2и = 10% - на 64%.
Таблица 1. Экспериментальные данные при К2и = 2%
(Ом)
Холостой 0,2 0,4 0,5 0,6 0,8 1
Изм. величина Ед. измер. ход
иАВ В 369,1 369,2 367,7 365,5 366,4 365,1 364
ивс В 356,7 357 355,8 355,5 354,1 353,7 353
ЦСА В 361,4 361,6 360,3 358,9 358,4 357,0 356,6
А А А 3,98 4,26 5,23 5,87 6,55 7,96 9,43
Ав А 3,7 3,82 4,45 4,98 5,54 6,92 9,43
Ас А 2,55 2,82 3,88 4,36 5,08 6,51 8,01
Ц В 362,5 362,3 361,1 360,1 359,5 358,52 357,8
Ц 2 В 7,44 7,22 6,94 7,5 7,43 6,96 6,56
11 А 3,33 3,57 4,47 5 5,66 7,08 8,58
12 А 0,86 0,84 0,81 0,9 0,92 0,88 0,88
град. 76,7 66,5 49,3 44,15 40 34,8 32,2
*2 град. 65,7 65 63,8 64 63,5 62 59,3
Сопротивление обратной последовательности изменяется незначительно, в пределах от 14% до 7%, с ростом коэффициента обратной последовательности напряжения при увеличении коэффициента загрузки от нуля до номинального значения.
Сравнение полных сопротивлений прямой и обратной последовательностей (табл.3 и 4) показывает, что отношение ^ 1а /2.[2/ постепенно уменьшается по мере увеличения коэффициента загрузки электродвигателя:
так при К2и = 2% и Р = 0,2 , = 11,8 , а при К2и = 2% и Р = 1,0 ,
= 5,6 ; при К2и = 10% и Р = 0,2 , г^/г2/ = 11,89 , а при К2и = 10% и Р = 1,0, Ж1//Ж2/ = 4,93.
Из этих данных следует, что при небольшом коэффициенте загрузки Р электродвигателя, независимо от величины коэффициента обратной последовательности напряжений К2и , сопротивление прямой последовательности на порядок больше сопротивления обратной последовательности. При номинальной загрузке электродвигателя ^ 1а больше ^2/ примерно в 5 раз.
Таблица 2. Экспериментальные данные при К2и = 10%
Холостой ход 0,2 0,4 0,5 0,6 0,8 1
Изм. величина Ед. измер.
иАВ В 381 380,5 380 378,3 377,7 376,6 375,9
ивс В 332,6 333,6 337,1 336,9 337,7 338,7 338,3
исА В 328,8 327 324,4 321,9 320,7 319,4 316,9
1а А 5,94 6,34 7,62 8,29 9 10,62 12,23
1в А 6,5 6,48 6,88 7,26 7,75 9,05 10,52
1с А 1,36 1,1 1,17 1,57 2,13 3,49 4,7
и, В 346,5 345,8 345,8 344,2 344 343,5 342,2
и 2 В 34,9 35 34,8 34,8 34,85 34,45 355,68
11 А 3,15 3,35 4,32 4,88 5,57 7,12 8,62
12 А 4,03 4,03 4,08 4,09 4,14 4,19 4,43
(Р1 град. 75,3 66,2 47,8 42,5 38,5 33,6 31,4
(Р2 град. 69,6 69,67 69,55 69,46 69,3 68,7 68,1
Таблица 3 . Зависимость сопротивления прямой последовательности электродвигателя от коэффициента загрузки / и коэффициента К2и (%)
^ (Ом)
\о.е.) Ки (%) Холостой ход 0,2 0,4 0,5 0,6 0,8 1
0 104,42е /78,г 99,68е* 68 82,33е* 52 74,70е-/47Д° 66,01е/42'3 54,27е/3Г 45,08е/33,7
2 108,86^' 76,7 101,48е /66ьУ 80,78е/49'3° 72,02е/44Д5° 63,52е/40° 50,64е/34'8° 41,70е/32'2°
4 107,90е'77,7 101е 66,5 81,60е/50'4 72,72е/44'8° 64,13е-/'40,7 51,32е/35'2° 42,57е/32'6"
6 108,88е'760 102,51 е67 81,88е/49'8 71,38е/43'8° 63,03е/39'5 50,27е/34'8" 42,13е/32'3"
8 109,бзе'76,3 104,54е /65,6° 80,97е/48'5° 71,63е/43'4° 61,81е/38'8 49,25е/34Д° 40,83е/31,7
10 110,00е'75,3 103,22е /66,2° 80,05е/47'8° 70,53е/42'5° 61,76е/38'5 48,24е/33'6 39,70е/31'4°
Таблица 4. Зависимость сопротивления обратной последовательности электродвигателя от коэффициента загрузки / и коэффициента К2и (%)
г2д (Ом)
\/(о.е.) К2и Холостой ход 0,2 0,4 0,5 0,6 0,8 1
2 8,65е/65'г 8,60е/65 8,57е/63'8° 8,33е/64 8,08е/63'5 7,91е/62 7,45е/59'3°
4 8,41е/68'6 8,45е/68'5 8,25е/68'2° 8,19е/68ДГ 8,07е/67'9 7,88е/67'4° 7,63е/66'г
6 8,58е/69'г 8,52е/69'г 8,40е/69Д° 8,35е/69 8,30е/68'8° 8,05е/68Д° 7,88е/67'5"
8 8,66е/69'5 8,50е/70,55 8,46е/69'4 8,46е/69'2Г 8,35е/69 8,15е/685 7,90е/67'8°
10 8,66е/69'6 8,68е/69'6Г 8,53е/69,55 8,51е/69,46 8,42е/69'3° 8,22е/68'г 8,05е/68Д°
Сведения о соотношении 21д и 22д при работе трехфазных асинхронных электродвигателей при несимметричной системе напряжений объясняют причину симметрирующего эффекта асинхронного электродвигателя. А именно: электродвигатель, обладая малым сопротивлением обратной последовательности, шунтирует в узле нагрузок токи обратной последовательности, не пропуская их в линию и трансформатор.
Рис.2. Зависимость сопротивления прямой последовательности асинхронного двигателя от коэффициента загрузки при К2и = 0, 4, 8%
Литература
1. Косоухов Ф.Д., Наумов И.В. Несимметрия напряжений и токов в сельских распределительных сетях.- Иркутск, 2003.- 257 с.
2. Косоухов Ф.Д., Васильев Н.В., Криштопа Н.Ю. Метод расчёта потерь мощности от несимметрии токов в электрических сетях 0,38 кВ. // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета.- 2014.- №36. - С.220-225.
3. Теремецкий М.Ю. Снижение потерь и повышение качества электроэнергии в сельских распределительных сетях 0,38 кВ при несимметричной нагрузке с помощью трансформатора «звезда - звезда с нулем с симметрирующим устройством»: Дис...канд. техн. наук:05.20.02. -СПб., 2012. - 175с.
УДК 621.436.2 Канд. техн. наук Р.А. ЗЕЙНЕТДИНОВ
(СПбГАУ, zra61@mail.ru)
ОСОБЕННОСТИ ЭКСЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ В ОХЛАЖДАЮЩЕЙ СИСТЕМЕ ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Эксергетические потери, теплота, паровые пузырьки, система охлаждения, теплоноситель, радиатор
Улучшение показателей поршневых двигателей непосредственно связано с интенсификацией рабочих процессов в цилиндре, что приводит к росту температуры деталей и увеличению в них термических напряжений. По этой причине создание высокофорсированных и надежных двигателей внутреннего сгорания во многом определяется рациональным охлаждением деталей цилиндропоршневой группы (ЦПГ). Поэтому вопрос об оптимальном тепловом режиме деталей ЦПГ в настоящее время крайне актуален для двигателестроителей.
Система жидкостного охлаждения (СЖО) поршневого двигателя внутреннего сгорания является сложной технической системой, в которой происходят неравновесные процессы различной физико-химической природы - механические, тепловые, гидравлические. Общая картина теплоотдачи от рабочих газов в стенки цилиндра и головки двигателя достаточно сложна. Это обусловлено зависимостью теплоты, передаваемой
