CC BY
2
doc LAW 83311/ (дата обращения 3.10.2018)
5. Федеральный закон от 06.12.2011 N 402-ФЗ (ред. от 29.07.2018)
"О бухгалтерском учете". URL: http://www.consultant.ru/document/cons doc L AW 122855/ (дата обращения 3.10.2018)
6. Федеральный закон от 12.01.1996 N 7-ФЗ (ред. от 29.07.2018) "О некоммерческих организациях". URL: http://www.consultant.ru/document/cons
doc LAW 8824/ (дата обращения 3.10.2018)
7. Юртайкина А.И. Современные подходы к аудиту государственных и муниципальных учреждений // Молодой ученый. - 2016. - №9. - С. 776-780. URL: https://moluch.ru/archive/113/29379 (дата обращения: 28.10.2018).
УДК 621.313.333.2
Филатенков А.А. студент магистратуры 2 курса факультет «Электроэнергетика и электротехника»
ФГБОУ ВО НИУ "МЭИ" филиал в г. Смоленске научный руководитель: Курилин С.П.
профессор Россия, г. Смоленск ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ПОВЫШЕНИЯ ПУСКОВЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПЕРЕМЕННОГО
ТОКА
В статье анализируются современные конструкции асинхронных электродвигателей с повышенной добротностью пуска. Решение проблемы лежит в создании конструкций электродвигателей, с модифицированными короткозамыкающими кольцами. В качестве технического результата представляются разработанные конструкции клеток ротора.
Ключевые слова: асинхронный электродвигатель, добротность пуска, эффект вытеснения тока, конструкция клетки ротора, экраны на короткозамыкающих кольцах.
Filatenkov A.A. magistracy student
2 course, faculty "Electrical Power Engineering and Electrical
Engineering"
The Smolensk branch of National Research University "MPEI"
Russia, Smolensk Scientific advisor: Kurilin S.P.
Professor
TECHNICAL MEANS OF INCREASING THE START-UP INDICATORS OF ELECTRIC AC MACHINES
The article analyzes the modern design of asynchronous electric motors with high quality start. The solution to the problem lies in the creation of designs of
electric motors, with modified short-circuiting rings. The developed designs of rotor cells are presented as a technical result.
Keywords: asynchronous electric motor, quality of start, effect of current displacement, rotor cage design, screens on short-circuiting rings.
Проблема повышения добротности пуска является актуальной и имеет большое значение как для потребителей электродвигателей, так и для электромеханики в целом. Согласно постановлению правительства Российской Федерации под номером 301 от 15.04.2014 - Об утверждении государственной программы Российской Федерации "Развитие науки и технологий" на 2013 - 2020 годы, направление развития научно -технологического комплекса - является одним из ключевых для государства. Заинтересованными в решении поднимаемой проблемы являются так же и владельцы частных электрических сетей, что обусловлено определенными причинами. Частные сети, в сравнении с государственными, обладают "ограниченными" ресурсами, таким образом - с трудом конкурируют со своими оппонентами. Для увеличения собственной выгоды и получения конкурентных преимуществ, становится необходимым применение определенных мер по снижению затрат на собственном производстве. Простейшим примером подобных мер служит - повышение стабильности электрической сети предприятия. Некоторые частные сети являются относительно слабыми, а потому критичны к высоким нагрузкам и перегрузкам. Одним из аспектов, на который обращает внимание владелец такой сети - момент запуска электрического двигателя. Одновременный запуск определенного количества двигателей в таких сетях способен на некоторое время вывести либо часть потребителей электрической энергии, либо всю питающую сеть из строя, что негативно скажется на экономических показателях сети. Именно поэтому - критически важно поставлять на рынки электродвигателей такие электрические машины, которые будут иметь не только высокую добротность пуска, но и не будут уступать своим аналогам в области технического качества рабочих характеристик.
Проблема состоит в том, что возможности классических конструкций асинхронных двигателей, в области улучшения пусковых характеристик, на имеющемся уровне технологии и культуры производства практически исчерпаны и не оказывают необходимого результата. Существует определенный набор классических приёмов улучшения добротности пуска, например, использование пусковых реакторов, или использование различных схем обмоток при запуске двигателя. Названные решения могут дать некоторый результат, но назвать его достаточным, в нынешних условиях -нельзя. В ходе поиска решения проблемы было установлено, что его необходимо искать в области изменения конструкции электродвигателя и интенсификации эффекта вытеснения тока, так как именно данные меры оказывают наиболее благоприятное воздействие на показатели добротности пуска.
Добротность пуска оценивается специально вводимым коэффициентом добротности, который представляет собой отношение кратности пускового момента к кратности пускового тока
к = тп/¿п,
где, тп - кратность пускового момента, ¿п - кратность пускового тока.
Объектом исследования выступаетклетка асинхронного электродвигателя 4А355М2У3 двухполюсной конструкции и мощностью 315 кВт, значение коэффициента добротности которого, согласно [2] равно
тп 1
1п 7
В работе ставилась следующая цель - разработать такую конструкцию клетки ротора асинхронного электродвигателя 4А355М2У3, значения коэффициента добротности пуска которой, будут выше, чем его же значение для не модифицированной клетки в 1.5-2.0 раза. Для решения задачи, были использованы следующие средства: установка ферромагнитных и медных экранов на короткозамыкающие кольца клетки ротора, площадь сечения которых составляет 45х50 миллиметров, моделирование комбинаций полученных вариантов экранов с короткозамыкающими кольцами, и как следствие - выбор наиболее эффективных конструкций, по показателю кратности изменения активного сопротивления клетки.
В ходе работы, была создана модель клетки двигателя 4А355М2У3, которая использовалась в качестве эталонной, при сравнении вариантов конструкций. Результатом исследования стали - 30 вариантов комбинаций конструкций клеток ротора асинхронного двигателя вида -"короткозамыкающее кольцо - экран", оценочные результаты моделирования которых - сведены в таблицу №1, где, Ы- присваиваемый порядковый номер варианта, Kz=Zn/Zн - коэффициент изменения полного сопротивления клетки при переходе из пускового в номинальный режим работы, Kr=Rп/Rн -коэффициент изменения активного сопротивления клетки при переходе из пускового в номинальный режим работы, Ш=ЫДн - коэффициент изменения индуктивности клетки при переходе из пускового в номинальный режим работы.
Таблица №1 - Результаты расчета коэффициентов сопротивлений
клеток
N Ом ^.Ом т. Гн
1 15.653 2.210 0.921
2 14.488 2.174 0.925
3 13.166 2.256 0.882
4 19.337 2.067 0.957
5 15.885 2.565 0.905
6 21.160 2.249 0.950
7 16.543 2.526 0.905
8 20.494 2.167 0.948
9 17.928 2.010 0.946
10 14.535 2.271 0.905
11 16.587 8.378 0.666
12 16.619 9.299 0.625
13 17.438 9.794 0.650
14 19.224 3.870 0.890
15 31.481 14.694 0.844
16 31.434 15.761 0.824
17 31.445 15.750 0.824
18 33.251 12.592 0.911
19 25.163 6.536 0.868
20 31.928 15.230 0.844
21 27.828 21.387 0.660
22 26.574 7.816 0.875
23 28.130 8.955 0.882
24 25.326 13.664 0.746
25 16.476 15.850 0.342
26 19.853 18.318 0.428
27 27.409 22.197 0.635
28 25.316 22.726 0.553
29 25.405 22.205 0.565
30 25.282 22.664 0.553
Анализ данных таблицы показал, что наиболее перспективными конструкциями, с точки зрения технического эффекта, являются варианты под номерами 20 и 27. Ниже приведены рисунки 1 и 2, которые соответствуют вариантам названных конструкций.
Так, рисунок 1 представляет конструкцию клетки ротора с короткозамыкающим кольцом, окруженным ферромагнитным экраном из стали 10, толщиной 3-4 мм с утолщением треугольной формы в левом верхнем углу. По короткозамыкающему кольцу был пропущен ток силой 8000 А. На рисунке показаны линии магнитного поля, замыкающиеся через экран и окружающее его пространство.
Рисунок 1 - Вариант экспериментальной клетки №20.
Рисунок 2 представляет конструкцию клетки ротора с короткозамыкающим кольцом, окруженным ферромагнитным экраном из стали с медной накладкой. Ферромагнитный экран выполнен из стали 10, толщиной 3-4 мм с утолщением треугольной формы в левом верхнем углу. На внешней поверхности этого угла установлена медная накладка Г-образной формы толщиной 1 мм. По короткозамыкающему кольцу был пропущен ток силой 8000 А. На рисунке показаны линии магнитного поля, замыкающиеся через экран и окружающее его пространство.
V 1 ^п Я ^ --
(1 Г
7? ^-/Г IV
Рисунок 2 - Вариант экспериментальной клетки №27. Ниже приведена таблица №2, в которой представлены значения коэффициентов изменения сопротивлений эталонной клетки и выбранных конструкций №20 и №27.
Таблица №2 - Сравнение результатов моделирования эталонной конструкции с результатами моделирования модифицированных _конструкций_
- Кг L1ш/L1э
Эталонная 12,46 1,95 1 1
конструкция
Конструкция №20 31,93 15,23 2,56 3,681
Конструкция №27 27,41 22,19 2,19 3,631
Где Кzm/Kzэ - отношение коэффициентов изменения полных сопротивлений модифицированной клетки и клетки эталонной конструкции, L1m/L1э - Отношение номинальных индуктивностей модифицированной клетки и клетки эталонной конструкции. Данные таблицы были использованы при расчете рабочих и пусковых характеристик вышеприведенных клеток, в
результате чего была выбрана наилучшая модификация клетки под номером 27, добротность которой составляет 0.30 о.е., что в 2 раза превышает значение показателя эталона. Помимо очевидных достоинств, конструкция №27 имеет негативное свойство. Из-за возросшего индуктивного сопротивления, коэффициент мощности выбранного варианта исполнения ротора асинхронного двигателя снизился со значения равного 0.986 о.е. до значения
0.897.о.е., что составляет примерно 1%.
В результате проведенных работ, было установлено, что проблема повышения добротности пуска актуальна и требует использования современных подходов решения подобных задач. Классические методы повышения добротности пуска исчерпали собственные возможности, в области решения поставленной проблемы. В ходе исследования, была разработана перспективная конструкция клетки ротора, повышающая добротность пуска электродвигателя в 2 раза.
Использованные источники:
1. Филатенков А.А. Состояние и перспективы решения проблемы повышения технических показателей электрических машин переменного тока / Электронный журнал - "Форум молодых учёных." 2018. №10.
2. Курилин С.П, Денисов В.Н, Филатенков А.А, Катюшин А.С. Методы и средства снижения пускового тока асинхронных электродвигателей/Сборник трудов VII-й международной научно-технической конференции "Энергетика, информатика, инновации - 2017", 23-24 ноября 2017 г. Смоленск, в 3-х томах, Т1. Смоленск: филиал МЭИ в г.Смоленске, 2017. - С. 105-108.
3. Гольдберг О.Д. Инженерное проектирование электрических машин / Гольдберг О.Д., Макаров Л.Н., Хелемская С.П.; - М.: ИД "БАСТЕТ" , 2016. -528 с.: ил.
4. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины. В 2-х т. Том 1: Учебник для вузов.- 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательство МЭИ , 2016. - 652 с.: ил.
5. Ротор асинхронного электродвигателя. Патент РФ № 2617445. Опубл.. 25.04.2017. Бюл. №12//Л.Н.. Макаров, В.Н. Денисов, С.П. Курилин, А.А. Власенков
6. Пастухов В.В. Расчет пуска асинхронного двигателя с учетом изменений параметров ротора // Электро. 2011. №5. С.45-52.
7. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник/ Кравчик А.Э., Шлаф М.М., Афонин В.И., Соболенская Е.А.; - М.: Энергоиздат , 1982. - 504с.: ил.
