Износ изоляции обмоток асинхронных двигателей при случайной нагрузке Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ИЗВЕСТИЯ '

ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА

Том 229 1972

ИЗНОС ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТОК АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПРИ СЛУЧАЙНОЙ НАГРУЗКЕ

Ю. М. БАШАГУРОВ, А. С. ГИТМАН, Э. К- СТРЕЛЬБИЦКИЙ

(Представлена научным семинаром кафедры электрических машин и отделом электрических машин НИИ АЭМ)

Важнейшим моментом при выборе асинхронного двигателя для определенного привода является его проверка по перегреву обмотки. Если нагрузка привода является случайной функцией времени, то расчет перегрева обмотки по методу средних потерь может привести к ошибочным результатам. Знание средних потерь не дает сведений о распределении температур, которые в некоторые промежутки времени могут превышать допустимую температуру для данного класса изоляции. Из-за экспоненциальной зависимости износа изоляции от температуры возникающая ошибка возрастает при увеличении размаха колебаний температуры. В этом случае проверка по методу средних потерь должна быть дополнена проверкой на износ изоляции за расчетный срок службы двигателя.

Для определения дополнительного износа используется задача о выбросах случайной функции за данный уровень, где исходными являются распределения амплитуды выбросов к, длительности выбросов на данном уровне и распределение пауз /0 между выбросами.

Износ изоляции в течение времени \ можно найти по формуле

г

;/(/) = (1)

О

где в — температура обмотки; Ь и С — постоянные для данного класса изоляции.

Для кратковременных перегрузок двигателя можно пренебречь теплоотдачей. Зная перегрев обмотки двигателя в номинальном режиме д®ком при номинальном токе ¿ном, можно с удовлетворительной точностью получить перегрев для тока I

АО = ( ЛУ Д0НСМ. (2)

\ ¿ном /

В общем случае, когда время выброса соизмеримо с постоянной времени нагревания обмотки, необходим учет теплоотдачи. Обозначим через

к = -—, через кН2Ч — отношение начального тока 1нач к номинальном

ному и через 0нач—начальную температуру. Тогда температура обмотки при нагревании с учетом температуры окружающей среды вокр

©нагр= ®<жр + Двнои К2 — Деном (/С2 - К^ач ) £ * , (3)

а температура обмотки при охлаждении в течение времени Ь

^в __Ъ.

©охл = в0Кр+ [Д@ном к2 — Двном (к2 - к£ач )е~Т\е г, (4)

где Т — постоянная времени нагревания и охлаждения. Дополнительный износ от действия выброса состоит из износа при нагревании и охлаждении

V (£) = ^„агр + ^охл- (5)

Найдем слагаемые формулы (5). Износ изоляции при нагревании

^нагр

Iо 1В

11 е*»н.гр ^ = 1 | ехр Ь [вокр + Дв1ЮМ к2 +

-- 1

+ Двном («2.4 - К2) е г ] м = ~ ехр Ъ (90кр + Двном к2) X

и

/в

х

о

J ехр [6Д9Н0М (л2ач - к2) б г ] <И. (6)

о

Интеграл вида

ж

I" е~ае~п( <И{а> 0) о

подстановкой — ае~п< = и преобразуется к выражению, в котором используются табличные интегралы интегральной показательной функции £;(—гг)

г

е-ае-Ш М= 1 ^ _ Е. ^

П

о

тогда

= — ехр Ь (вокр + Д@ном к2) х № [6Двном (*„2ач - к2)] -

с _ Ь

г])- (7)

Износ изоляции при охлаждении

/о

К>хл = ^ / еЙ9°ХЛ ^ = е6Р°Кр +

+ ¿Двном (^нач — К2) е

Т

1°. т

- [бДвном к2е -г (<в + 'о>

+ ¿Двном (Кнач — е

(8)

6. Заказ 6523., 81

По приведенным формулам был произведен расчет для определения дополнительного износа двигателей, установленных на универсальных токарных станках при следующих распределениях параметров выбросов:

/(к) = _!_ = 1,37 при 1,22 <к < 1,95 (9)

¡3 — а

/(*) = о при к < 1,22 и к > 1,95 (10)

= 0,05 ехр(-0,05 «>) (И)

/(¿о) = 0,01 ехр (— 0,01 ¿0). (12)

Дополнительный износ в этом случае составил величину около 3% от износа от средней температуры. При увеличении степени загрузки двигателя доля дополнительного износа возрастает.