CC BY
32
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА
Том 172
1967
О ЗАКОНЕ НАРАСТАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЯХ СЕРИИ А02 ПРИ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМАХ
Б. А. ИТКИН, Э. К. СТРЕЛЬБИЦКИИ
(Рекомендована научным семинаром кафедр электрических машин и общей электротехники)
Скорость нарастания температуры в обмотке статора асинхронного двигателя при заторможенном роторе — Ту (1;)з является одной из основных характеристик машины. При оценках влияния износа двигателя от аварийных режимов и для правильного выбора защиты его необходимо также зкать скорость нарастания температуры в обмотке статора при стоянке машины на двух фазах — Ту^Ь-
В статье приводятся законы изменения Ту(1)з и Т.у((;)2 для наиболее распространенных двигателей новой серии А02-52-4; А02-42-4; А02-32-4 и А0Л2-11-4.
Обычно расчетное значение скорости нарастания температуры при заторможенном роторе определяется по известной формуле ВНИИЭМ
где А — плотность тока в обмотке статора при коротком замыкании
Надо отметить, что в ряде случаев определенная по (1) Ту3 не дает нужной точности при расчете превышения температуры в обмотке статора © при коротком замыкании
где I — продолжительность аварийного режима.
Формула (1) дает однозначное значение Ту8 и получена исходя из предположения отсутствия теплоотдачи и неизменности величины тока за время короткого замыкания. Проведенные нами экспериментальные исследования нагрева асинхронных двигателей А02 при аварийных режимах показали, что в общем случае нельзя принимать допущение о неизменности скорости нарастания температуры в процессе всего короткого замыкания. При (;>5~10 секунд Ту уменьшается из-за увеличившейся теплоотдачи и уменьшения величины тока из-за 'увеличения омического сопротивления обмоток статора, и ротора от. нагрева.
Для опытного определения Ту(1:)з и Ту^Ь была использована схема [1], которая позволяет производить измерение средней температуры обмотки без отключения электродвигателя от сети. Схема .[1] была нами -дополнена установкой гальванометров осциллографа Н700, что позволило производить непрерывную запись , омического сопротивления. Математическая обработка данных осциллограмм показала, что
(и
двигателя на 3 фазах.
0 =
(2)
10,1
изменение превышения температуры при коротком замыкании можно представить полиномом 2-й степени от времени
е = Туо1-а12 + енач, (3)
где Т У0—начальная скорость нарастания температуры; а — коэффициент уравнения (3); @Нач — начальное превышение температуры обмотки статора. Закон изменения скорости нарастания температуры находится дифференцированием (3)
Ту (О = ТУ0 — 2 а!. (4)
В табл. 1 приведены значения Туо и а при трех- и двухфазных коротких замыканиях как с холодного, так и с горячего состояний исследованных двигателей, полученные обработкой экспериментальных данных по методу наименьших квадратов.
Таблица 1
Тип двигателя Вид к.з. С холодного состояния С горячего состояния
Туо °С/сек. а ^нач °С Туо °С/сек. а ^нач °С
3-ф. 6,2 0,0192 0,83 6,180 0,0125 41,6
А02-52-4 2-ф. 3,667 0,0048 4,6 3,554 0,0021 42,7
3-ф. 5,883 0,0117 0 5,343 0,0076 43,9
А02-42-4 '2-ф. 3,25 0,073 0 3,056 0,0074 51,6
3-ф. 4,512 0,016 1,36 4,407 0,0193 48,4
А02-32-4 2-ф. 3,31 0,01151 0 3„278 0,0148 39,8
3-ф. 3,975 0,0215 2,1 3,658 0,0197 49
АШЯ2-11-4 2-ф. 3,02 0,0137 0,42 2,545 0.012Й 44,7
В случае отсутствия опытных данных значение ТУо приближенно определяется по (1).
Осциллографирование тока короткого замыкания и последующая обработка экспериментальных данных по методу наименьших квадратов показала, что изменение тока в процессе аварийного режима хорошо описывается уравнением
1^)»1„ач-М-гМ2, (5)
где Гяжч — начальный ток короткого замыкания;
кг, кз — коэффициенты уравнения (5).
В табл. 2 дается отношение к2 и к3 к начальному току для рассматриваемых двигателей ври трех- и двухфазных коротких замыканиях*
Для трехфазного режима с холодного состояния приведены абсолютные значения токов, в остальных случаях дается их отношение к этому току.
Таблица 2
Тип Вид С холодного состояния С горячего состояния
двигателя к. 3. 1 К2-10-2 К8-10-* 1нач К2.Ю-2 Кз-10-4
лнач 1нач ^нач 'нач 'нач
А02-52-4 3-ф. 2-ф. 146, 17 а 0,85 0,029 0,402 0,154 0,16 0,956 0,8)16 0,45'2 0,384 0,107 1,31
А02-42-4 3-ф. 2-ф. 85,8 а 0,743 0,51 0,171 0,2(575 0,0879 0,957 0,693 1,03 0,232 1,84 0,121
А02-32-4 8-ф. 2-ф. 41,48 а 0,834 0,559 0,327 0,335 €,159 0,896 0,77 0,447 0,329 0,243 0,131
А0Л2-11-4 3-ф. 2-ф. 7,84 а 0,866 0,667 0,529 0,408 0,323 0,918 0,774 0,708 0,429 0,4712 0,198
Сравнение опытных данных и расчета прешшеадя темгьературы при коротком замыкании по обычно применяемой формуле [2]
0 = (235 + &„)(е^Д21-1), (6)
где т^н — начальная температура обмотки,
К1 —1,98• (для обмоток из меди), показало, что значения в по (6) при 1>20 секунд получаются завышенными на 10-т-20%.
Выводы
1. Скорость нарастания температуры в обмотке статора асинхронного двигателя при заторможенном роторе на трех и двух ф.азах не остается постоянной и меняется по (4).
2. Полученные уравнения (3) и (5) с опытными значениями коэффициентов позволяют значительно повысить точность расчета превышения температуры, износа и выбора уставки срабатывания защиты при аварийных режимах двигателей новой серии А02.
ЛИТЕРАТУРА
1. Д. М. Ш а (р.и п о в. Устройство для измерения омических сопротивлений обмоток электрических машин при наличии переменной э.д.с., сборник ЦИТЭИН, № 'Э-61-72/31, 1961.
2. Г. Г о т т ер. Нагревание и охлаждение электрических машин, ГЭЙ, 1961.
