Методические вопросы определения допустимого числа реверсов асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в перемежающемся режиме работы
В статье на основании экспериментальных данных обоснован способ расчета потерь энергии в обмотках асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в переходных режимах и разработана методика определения допусти- мого количества реверсов в режимах S7....
Збережено в:
| Дата: | 2006 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
2006
|
| Назва видання: | Електротехніка і електромеханіка |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142708 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Методические вопросы определения допустимого числа реверсов асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в перемежающемся режиме работы / А.Н. Бурковский, О.А. Рыбалко // Електротехніка і електромеханіка. — 2006. — № 3. — С. 15-17. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-142708 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1427082018-10-15T01:23:02Z Методические вопросы определения допустимого числа реверсов асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в перемежающемся режиме работы Бурковский, А.Н. Рыбалко, О.А. Електричні машини та апарати В статье на основании экспериментальных данных обоснован способ расчета потерь энергии в обмотках асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в переходных режимах и разработана методика определения допусти- мого количества реверсов в режимах S7. The article substantiates, with experimental data, a method of power loss calculation in the windings of an induction motor with a shortcircuited rotor in transient modes and presents a technique for determining permissible reversal number in S7 modes. В статті на основі експериментальних даних обґрунтовано спосіб розрахунку втрат енергії в обмотках асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором в перехідних режимах і розроблена методика визначення допустимої кількості реверсів в режимах S7. 2006 Article Методические вопросы определения допустимого числа реверсов асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в перемежающемся режиме работы / А.Н. Бурковский, О.А. Рыбалко // Електротехніка і електромеханіка. — 2006. — № 3. — С. 15-17. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 2074-272X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142708 621.313.333 ru Електротехніка і електромеханіка Інститут технічних проблем магнетизму НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Електричні машини та апарати Електричні машини та апарати |
| spellingShingle |
Електричні машини та апарати Електричні машини та апарати Бурковский, А.Н. Рыбалко, О.А. Методические вопросы определения допустимого числа реверсов асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в перемежающемся режиме работы Електротехніка і електромеханіка |
| description |
В статье на основании экспериментальных данных обоснован способ расчета потерь энергии в обмотках асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в переходных режимах и разработана методика определения допусти- мого количества реверсов в режимах S7. |
| format |
Article |
| author |
Бурковский, А.Н. Рыбалко, О.А. |
| author_facet |
Бурковский, А.Н. Рыбалко, О.А. |
| author_sort |
Бурковский, А.Н. |
| title |
Методические вопросы определения допустимого числа реверсов асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в перемежающемся режиме работы |
| title_short |
Методические вопросы определения допустимого числа реверсов асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в перемежающемся режиме работы |
| title_full |
Методические вопросы определения допустимого числа реверсов асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в перемежающемся режиме работы |
| title_fullStr |
Методические вопросы определения допустимого числа реверсов асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в перемежающемся режиме работы |
| title_full_unstemmed |
Методические вопросы определения допустимого числа реверсов асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в перемежающемся режиме работы |
| title_sort |
методические вопросы определения допустимого числа реверсов асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в перемежающемся режиме работы |
| publisher |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України |
| publishDate |
2006 |
| topic_facet |
Електричні машини та апарати |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142708 |
| citation_txt |
Методические вопросы определения допустимого числа реверсов асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в перемежающемся режиме работы / А.Н. Бурковский, О.А. Рыбалко // Електротехніка і електромеханіка. — 2006. — № 3. — С. 15-17. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
| series |
Електротехніка і електромеханіка |
| work_keys_str_mv |
AT burkovskijan metodičeskievoprosyopredeleniâdopustimogočislareversovasinhronnogodvigatelâskorotkozamknutymrotoromvperemežaûŝemsârežimeraboty AT rybalkooa metodičeskievoprosyopredeleniâdopustimogočislareversovasinhronnogodvigatelâskorotkozamknutymrotoromvperemežaûŝemsârežimeraboty |
| first_indexed |
2025-07-10T15:34:54Z |
| last_indexed |
2025-07-10T15:34:54Z |
| _version_ |
1837274701974470656 |
| fulltext |
Електротехніка і Електромеханіка. 2006. №3 15
УДК 621.313.333
МЕТОДИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОПУСТИМОГО ЧИСЛА
РЕВЕРСОВ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ
В ПЕРЕМЕЖАЮЩЕМСЯ РЕЖИМЕ РАБОТЫ
Бурковский А.Н., д.т.н., проф.,
Донецкий национальный технический университет
Украина, 83003, Донецк, ул. Карпинского, 25/296, кафедра "Электроснабжение промышленных предприятий и
городов", тел. (0622) 95-98-83, e-mail: air.ps@mail.ru.
Рыбалко О.А.
Донецкий национальный технический университет
Украина, 83120, Донецк-83120, ул. Пинтера, 52/7, кафедра "Электроснабжение промышленных предприятий и
городов", тел. (062) 334-88-35, e-mail: olya_ua@list.ru.
В статті на основі експериментальних даних обґрунтовано спосіб розрахунку втрат енергії в обмотках асинхронного
двигуна з короткозамкненим ротором в перехідних режимах і розроблена методика визначення допустимої кількості
реверсів в режимах S7.
В статье на основании экспериментальных данных обоснован способ расчета потерь энергии в обмотках асинхрон-
ного двигателя с короткозамкнутым ротором в переходных режимах и разработана методика определения допусти-
мого количества реверсов в режимах S7.
Постановка проблемы. Перемежающийся режим
с реверсами (S7 по ГОСТ 183-74) состоит из двух ос-
новных рабочих фаз: работа под нагрузкой (постоян-
ной) на протяжении определенного отрезка времени,
затем осуществляется реверс двигателя (как правило,
изменением чередования фаз) и он снова работает с
такой же постоянной нагрузкой, вращаясь в противо-
положном направлении. В таких режимах работают
асинхронные двигатели (АД) в различных отраслях
промышленности, в том числе в металлургической,
машиностроении, химической и др. Способы опреде-
ления допустимого числа реверсов при заданной ве-
личине нагрузочного тока в таких режимах освещены
весьма недостаточно, что обусловлено сложностью
определения потерь в обмотках при реверсах и их
влияния на общий нагрев обмоток при продолжи-
тельной работе в таком режиме; поэтому чаще всего
эта задача решается экспериментальным способом.
Анализ публикаций и исследований. Определе-
ние потерь электроэнергии в обмотках АД в переход-
ных режимах представляет собой весьма сложную
задачу, так как эти потери зависят от нагрузки на ва-
лу, от механической и электромагнитной инерцион-
ности двигателя и т.п. Процесс реверса состоит из
торможения противовключением и разгона двигателя
в противоположном направлении по сравнению с
предыдущим.
Способ определения потерь электроэнергии в
обмотках АД при пуске достаточно отработан и дает
удовлетворительные результаты, а способы определе-
ния потерь электроэнергии при реверсе недостаточно
отработаны.
В известной монографии [1] приведена формула
для расчета потерь энергии в обмотках при реверсе
АД, работающего на холостом ходу:
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+⋅
ω
⋅⋅= '
2
1
2
0
рев 1
2
4
R
RJA ;
где J – суммарный момент инерции привода; 0ω –
угловая частота холостого хода; 1R , '
2R – сопротив-
ление обмотки статора и приведенное сопротивление
обмотки ротора; это, однако не дает информации о
потерях энергии в обмотках при реверсе АД, рабо-
тающего под нагрузкой.
Цель статьи. Разработать способ определения
допустимого числа реверсов АД с короткозамкнутым
ротором в перемежающемся режиме, при заданной
величине нагрузочного тока обмотки статора.
Результаты исследований. Для получения ин-
формации о величине потерь энергии в обмотках при
реверсе АД, работающего под нагрузкой, была произ-
ведена обработка осциллограмм пуска и реверса взры-
возащищенного АД В100L4 ( 42H =P кВт; =Hn 1440
об/мин), нагруженного машиной постоянного тока
(рис. 1) при различных коэффициентах инерции FJ.
Результаты обработки указанных осциллограмм при-
ведены в табл. 1.
Анализ данных табл. 1 показывает:
- величина эффективного тока обмотки статора
при реверсе (в основном) выше, чем при пуске, что
предопределяет более высокое значение эффективно-
го момента двигателя и относительно небольшое вре-
мя реверса, хотя реверс состоит из торможения от Hn
до нуля и разгона до Hn ;
- с увеличением коэффициента инерции увели-
чивается относительная продолжительность реверса
по сравнению с пуском (от 1,36 до 1,58);
- суммарное количество электроэнергии, выде-
ляемой в обмотке статора за реверс ( tI Δ⋅2
э ) сущест-
венно выше, чем при пуске (в 1,42–2,9 раз), в среднем
в 2,06 раз.
С целью дополнительного анализа процессов
была произведена обработка осциллограмм пуска и
16 Електротехніка і Електромеханіка. 2006. №3
реверса при номинальной нагрузке АД типа Р51-4
( 122н =P кВт; 1460н =n об/мин), приведенных в
монографии [2]. Получено:
- время реверса увеличилось по сравнению с вре-
менем пуска в 1,66 раз: ( 66,1
72,0
2,1
пуск
рев ==
t
t
);
- количество энергии, выделившееся в обмотке
статора за время реверса выше, чем при пуске в 1,745
раз: ( 745,1
12659
8,22096
пуск
2
э
рев
2
э ==
Δ⋅Σ
Δ⋅Σ
tI
tI
).
Следовательно, можно отметить, что время ре-
верса АД (в рассмотренных примерах) увеличилось в
1,36–1,66 раз (в среднем в 1,5 раз) по сравнению с
временем пуска.
Таблица 1
Величина эквив. тока
статора Э1I , А
Суммарное
tI Δ⋅2
Э , ( cA2⋅ )
Мощность
1P , кВт
Коэф.
инерции
FJ
Время пуска
nt , с
Время
реверса
pt , с пуск реверс пуск реверс
4,92 4,2 0,22 0,3 39,6 46,0 345 637,1
4,96 6,2 0,28 0,42 42,2 41,3 499,6 707,2
4,9 10,2 0,48 0,76 36,3 47,6 589,4 1726,5
Рис. 1. Осциллограммы переходных значений U, I, P1, n
при работе электродвигателя в режиме S7,
U = 380 В; P1 = 4,92 кВт; FJ = 4,2
Определим допустимое число реверсов в режиме S7
исходя из метода эквивалентного тока. В связи с тем,
что за время работы в режиме S7 условия охлаждения
АД практически не изменяются, можем записать:
рев
2
э.ревраб
2
7ц
2
н tItItI S ⋅+⋅=⋅ , (1)
где нI , 7SI , э.ревI – ток в обмотке статора соответ-
ственно в номинальном режиме S1, в режиме S7 под
нагрузкой, во время реверса; цt , рабt , ревt – продол-
жительность рабочего цикла, времени работы под
нагрузкой и реверса.
Найдем из выражения (1) допустимую длитель-
ность работы под нагрузкой рабt в режиме S7:
2
7
рев
2
э.ревц
2
н
раб
SI
tItI
t
⋅−⋅
= . (2)
Произведем некоторые преобразования:
рев
2
э.ревревраб
2
н
2
7раб )( tIttIIt S ⋅−+⋅=⋅ ; (3)
рев
2
нрев
2
э.ревраб
2
7
2
н )( tItItII S ⋅−⋅=⋅− . (4)
Выразим
реврев
2
э.рев AKtI ⋅=⋅ ,
где ревA – суммарное количество потерь энергии в
обмотках статора и ротора за реверс.
Тогда в соответствии с (4) можем записать:
2
7
2
н
рев
2
нрев
раб
SII
tIAK
t
−
⋅−⋅
= . (5)
Рис. 2. Осциллограммы переходных значений U, I, P1, n
при работе электродвигателя в режиме S7,
U = 380 В; P1 = 4,96 кВт; FJ = 6,2
Рис. 3. Осциллограммы переходных значений U, I, P1, n
при работе электродвигателя в режиме S7,
U = 380 В; P1 = 4,9 кВт; FJ = 10,2
Величина суммарного количества потерь энер-
гии в обмотке статора (из условия примерного равен-
ства сопротивлений обмотки статора и приведенного
сопротивления обмотки ротора, т.е. '
21 rr ≈ ):
2
рев
рев.ст
А
A ≅Δ , (6)
Електротехніка і Електромеханіка. 2006. №3 17
Г1
ст
рев
2
э.рев 3 r
А
tI
⋅
Δ
=⋅ , (7)
где Г1r – величина сопротивления фазы обмотки ста-
тора в номинальном режиме (соединение обмоток в
звезду).
В соответствии с выражениями (5) и (6) время
рабt :
2
7
2
н
рев
2
н
рев
раб
2
SII
tI
A
t
−
⋅−
= . (8)
Допустимое число реверсов в час в режиме S7 с
учетом (8):
ревраб
рев
3600
tt
Z
+
= . (9)
Пример расчета. Взрывозащищенный асинхрон-
ный двигатель В100L4 ( 4)1(2н =SP кВт; 380н =U В;
2,9н =I А; 73,1Г1 =r Ом).
Определить допустимое число реверсов по пред-
ложенному методу с определением потерь энергии
при реверсе по (6), (7) и по литературным данным [1]
в режиме S7 с параметрами: 2,4=FJ ; 85,8)7( =SI А.
а) Суммарное количество энергии, выделившееся
в обмотках статора и ротора за реверс:
ΣΣ ⋅= пускрев 2 AA .
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+⋅=Σ '
2
1
пуск 1
r
rАA рп ;
dS
M
M
M
M
MMJА
S
рп ⋅
−
⋅ω⋅= ∫
1
н
с
н
н2
H
/ ;
рассчитано заменой интеграла суммами средних вели-
чин моментов при различных величинах скольжения.
2073пуск =ΣA Вт с;
414620732рев =⋅=ΣA Вт с;
2073
2
4146
2
рев
рев.ст ===Δ ΣA
A Вт с;
4,399
73,13
2073
3 Г1
ст
рев
2
э.рев =
⋅
=
⋅
Δ
=⋅
r
А
tI А2 с;
33,05,1 пускрев =⋅= tt с;
6,58
85,82,9
33,02,94,399
22
2
раб =
−
⋅−
=t с.
Длительность рабочего цикла:
93,5833,06,58реврабц =+=+= ttt с.
Допустимое число циклов:
1,61
93,58
3600
==Z рев/ч;
на опыте получено 60=Z рев/ч; отклонение расчета
от опыта %8,1+=Δ .
б) Определим потери энергии при реверсе по
литературным данным.
=⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+⋅
ω
⋅⋅= '
2
1
2
0
рев.xx 1
2
4
r
rJA
( ) 623792,01
2
157066,04
2
=+⋅⋅⋅= Вт с;
5,3118
2
6237
рев.ст ==ΔA Вт с;
8,600
73,13
5,31182
э.рев =
⋅
=⋅ рtI А2 с;
28,94
85,82,9
33,02,98,600
22
2
раб =
−
⋅−
=t с;
61,9433,028,94ц =+=t с;
05,38
61,94
3600
==Z рев/ч;
отклонение от опыта %6,36−=Δ .
Вывод. Разработана методика определения до-
пустимого числа реверсов асинхронного двигателя с
короткозамкнутым ротором в режиме S7, которая в
целом дает удовлетворительные для практики резуль-
таты. В связи с имеющими место отклонениями вели-
чин потерь энергии в обмотках во время реверса от
принятых ( ΣΣ ⋅= пускрев 2 AA ) возможны отклонения
допустимых чисел реверсов; в соответствии с нашими
опытными данными эти отклонения составляют вели-
чины %20±≤ . Поэтому для получения гарантирован-
ных величин расчетное число реверсов целесообразно
уменьшить на 20 %, что позволит предохранить об-
мотки от нагревов, превышающих номинальные.
ЛИТЕРАТУРА
[1] М.Г. Чиликин и др. Основы автоматизированного элек-
тропривода. М.: Энергия. 1974. – 465 с.
[2] И.И. Трещев Электромеханические процессы в машинах
переменного тока. Л.: Энергия. 1980. – 344 с.
Поступила 14.10.2005
|