24XVМеждународная научно-практическая конференция УДК: 62-83.01
Максимов Никита Максимович Maksimov Nikita Maksimovich, Корнякова Ольга Юрьевна Kornyakova Olga Yurievna, Головань Игорь Николаевич Golovan Igor Nikolaevich Магистрант Master
Южно-Уральский государственный университет
South Ural State University
ВЛИЯНИЕ НАГРЕВА ОБМОТОК НА ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
THE EFFECT OF HEATING THE WINDINGS ON THE TRANSIENT PROCESSES OF AN ASYNCHRONOUS ELECTRIC MOTOR
Аннотация. Нагрев электродвигателя до критической температуры приводит не только к нарушению работы технологического процесса, но может стать угрозой жизни и здоровью людей. В статье рассмотрена работа асинхронного двигателя типа MTF111-6, с помощью преобразователя частоты ABB ACS-880 получены характеристики электродвигателя при различных значениях температуры. В программе SimlnTech проведены исследование электропривода на перегрузочную способность, сделаны соответствующие выводы по проделанной работе.
Abstract. Heating the electric motor to critical temperature leads not only to disruption of the technological process, but can become a threat to human life and health. The article discusses the operation of an asynchronous motor of the MTF 111-6 type, with the help of the ABB ACS880 frequency converter, the characteristics of the electric motor at different temperature values are obtained. The SimlnTech program conducted a study of the electric drive for overload capacity, made appropriate conclusions on the work done.
Ключевые слова. нагрев, температура, электродвигатель, SimlnTech, удельное сопротивление.
Key words. heating, temperature, the electric motor, SimlnTech, resistivity.
«Инновационные аспекты развития науки и техники» Электродвигатели - незаменимые силовые агрегаты в любом технологическом процессе. Они надежны, доступны, просты в исполнении и не прихотливы в обслуживании. Однако они также требуют к себе оперативно-ремонтное обслуживание. Одним из главных критериев проверки требующий это нагрев. Помимо того, что высокая температура работы негативно сказывается на качестве изоляции обмоток двигателя, она также влияет на электромеханическую характеристику двигателя [1, с. 146].
Большая часть обмоток электродвигателей выполняется из электротехнической меди, удельное сопротивление которой при температуре 20°С составляет 0,0172 Оммм2/м. На рисунке 1 представлен график зависимости удельного сопротивления от температуры [2, с. 209]. На температурном промежутке от 0 до 100°С изменение удельного сопротивление не значительно. Однако, необходимо понимать как эта разница может повлиять на работу электропривода.
о 400 800 1200 1600 °С
Рис.1. Температурная характеристика электротехнической меди
В этом случае в программе математического моделирования SimlnTech [3] спроектируем модель асинхронного двигателя, получающего питания напрямую от сети. В качестве исследуемого электродвигателя выбран MTF111-6. Ниже представлены данные, взятые из справочника [4].
XVМеждународная научно-практическая конференция Таблица 1. Технические параметры электродвигателя MTF111-6
Параметр Значение
Номинальная мощность, кВт 3,5
Номинальное напряжение, В 220
Номинальный ток статора, А 10,4
КПД, % 70
Коэффициент мощности 0,73
Момент инерции ротора, кгм2 0,05
Для начала проведения исследований на базе Южно-Уральского государственного университета на лабораторном стенде были получены параметры асинхронного электродвигателя при 27°С и 65°С. Данные получены с помощью индификационного прогона электропривода в частотном преобразователе ABB ACS-880. Параметры представлены в таблице 2. На исследуемом электродвигателе отсутствует датчик температуры, поэтому представленные в таблице значения температуры, измерены частотным преобразователем с помощью формул, записанных в его память.
Таблица 2. Параметры электродвигателя в зависимости
от температуры
Параметр 27°С 70°С
Сопротивление статора, Ом 1,673 1,957
Сопротивление ротора, Ом 1,411 1,397
Индуктивность намагничивания, мГн 76,71 73,79
Индуктивность рассеяния, мГн 18,13 18,28
Для дальнейших расчетов необходимо определить удельное сопротивление медной обмотки. Оно определяется по формуле (1).
Я-Б
Р =
I
где, R - сопротивление обмотки статора, Ом; S - сечение поперечного сечения проводника, мм2; ! - длина проводника, м.
(2)
Чтобы найти реальную температуру меди обратимся к формуле
Р2 = Р1 • (1 + а • (72 - 71)),
где, р1 - удельное сопротивление, принятое в качестве базового уровня, Оммм2/м;
а - температурный коэффициент удельного сопротивления, °С-
1;
Т1 и Т2 -базовая и установленная температуры, °С. Выразим через данную формулу Т2. Таким образом, получаем следующие значения: при р = 0,0221 Оммм2/м температура медной обмотки составляет Т = 91 °С.
Рассмотрим работу электродвигателя при различных температурах обмотки статора (рис. 2)
а) б)
Рис.2. Переходные процессы при температурах обмотки:
а) 25°С; б) 91°С
Из полученных переходных процессов, можно сделать следующие выводы:
— время разгона «горячего» двигателя больше «холодного» на 0,2 секунды;
— из таблицы 1 можно заметить, что при высокой температуре обмотки статора индуктивность намагничивания уменьшается, тем самым увеличивая значения тока намагничивания;
XVМеждународная научно-практическая конференция
Полученные знания рекомендуется при изучении электроприводов, проведения соответствующих лабораторных исследований. Автор выражает большую благодарность кафедре «Автоматизированный электропривод» за предоставления учебного лабораторного стенда для написания данной статьи.
Библиографический список:
1. Беспалов, В. Я. Электрические машины : учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по направлению подгот. 140600 "Электротехника, электромеханика и электротехнологии" / В. Я. Беспалов, Н. Ф. Котеленец ; Беспалов В. Я., Котеленец Н. Ф.. - Москва : Academia, 2006. - (Высшее профессиональное образование. Электротехника). -ISBN 5769522283.
2. Лившиц, Б. Г. Физические свойства металлов и сплавов / Б. Г. Лившиц, В. С. Крапошин, Я. Л. Линецкий. - Москва : Металлургия, 1980. - 320 с.
3. https://simintech.ru/
4. Рабинович A.A. Крановое электрооборудование: Справочник / К 78 Алексеев Ю.В., Богословский А.П., Певзнер Е.М. и др.; Под ред. А. А. Рабиновича. - М.: Энергия, 1979. - 240с., ил.
