Спосіб захисту асинхронного електродвигуна з короткозамкненим ротором від теплового перевантаження

Спосіб захисту асинхронного електродвигуна з короткозамкненим ротором від теплового перевантаження, що включає попереднє визначення перед введенням в експлуатацію короткозамкненого асинхронного двигуна при відомій початковій температурі холодного стану машини опору обмоток статора, гілки намагнічування з досліду неробочого ходу і функціональних залежностей опору ротора від ковзання з дослідів подачі на статор трифазної напруги різної частоти при нерухомій 3 проводять відключення двигуна від живлячої мережі. Досягнення технічного результату найближчим аналогом представляється можливим тільки в стаціонарних режимах роботи АЕД при постійному навантаженні на валу і незмінній напрузі статора. У динамічних режимах виникають похибки вимірювань, що впливають на точність визначення температури нагріву обмотки ротора. Загальними ознаками найближчого аналога, з ознаками способу захисту, що заявляється, від теплового перевантаження є: попереднє визначення перед введенням в експлуатацію короткозамкненого асинхронного двигуна при відомій початковій температурі холодного стану машини опору обмоток статора, вітки намагнічування з досліду неробочого ходу і функціональні залежності опору ротора від ковзання з дослідів подачі на статор трифазної напруги різної частоти при нерухомій машині, безперервне вимірювання в робочому режимі миттєвих значень фазних струмів і напруг, ковзання, температури нагріву статора, обчислення за даними вимірювань активних опорів ротора для поточного ковзання і поточної температури і для поточного ковзання і температури холодного стану, визначення температури нагріву ротора на основі порівняння між собою вказаних вище опорів, при перевищенні допустимих значень температури нагріву статора або ротора проводять відключення двигуна від живлячої мережі. У основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу захисту асинхронного електродвигуна з короткозамкнутим ротором від теплового перевантаження, в якому за рахунок можливості урахування похідних струмів при розрахунку температури нагріву ротора забезпечується підвищення точності вимірювань температури, що приводить до підвищення надійності релейного захисту двигуна. Поставлена задача вирішується тим, що в способі захисту асинхронного електродвигуна з короткозамкнутим ротором від теплового перевантаження, який включає попереднє визначення перед введенням в експлуатацію короткозамкненого асинхронного двигуна при відомій початковій температурі холодного стану машини опору обмоток статора, вітки намагнічування з досліду неробочого ходу і функціональні залежності опору ротора від ковзання з дослідів подачі на статор трифазної напруги різної частоти при нерухомій машині, безперервне вимірювання в робочому режимі миттєвих значень фазних струмів і напруг, ковзання, температури нагріву статора, обчислення за даними вимірювань активних опорів ротора для поточного ковзання і поточної температури і для поточного ковзання і температури холодного стану, визначення температури нагріву ротора на основі порівняння між собою вказаних вище опорів, при перевищенні допустимих значень температури нагріву статора або ротора проводять відключення двигуна від живлячої мережі, згідно корисної моделі в динамічних режимах додатково вимірюють напругу, що пропорційна похідним фазних струмів статора, за допомогою яких з диференціальноінтегральних рівнянь контурів статора і ротора 45151 4 знаходять похідні струмів вітки намагнічування і контура ротора, а потім виробляють обчислення температури нагріву ротора. Суть способу пояснюється рисунками 1 і 2, на яких представлені Фіг.1 Функція активного опору ротора від ковзання RRисх(s) для початкової температури холодного стану ТRнач, Фіг.2 Схема заміщення АЕД з урахуванням ефекту витіснення струму та контуром втрат в сталі. Процес визначення температури виробляється при будь-якій величині живлячої напруги, струму і навантаженню на валу. Контроль температури нагріву виробляється безперервно, шляхом додаткового вимірювання напруг, що пропорційні похідним фазних струмів статора, за допомогою яких з інтегрально-диференціального рівняння вхідного кола статора знаходять похідні струмів вітки намагнічування і контура ротора, а потім виробляють обчислення температури нагріву ротора на основі розрахунку, що використовує схему заміщення АЕД показану на Фіг.2. Пропонований спосіб вимірювання може бути реалізований для контролю теплового стану ротора короткозамкнених асинхронних електродвигунів, для виявлення режиму перевантаження машини, що є найчастішою причиною пошкодження АЕД. Приклад реалізації способу: Попереднє проведення дослідів холостого ходу і короткого замикання, подачі на статор трифазної напруги різної частоти при нерухомій машині, вимірювання початкової температури холодного стану обмоток статора (TSпоч) і ротора (TRпоч). Визначення за даними дослідів опорів у відносних одиницях (в.о.) для обмоток статора (RS, XσS), вітки намагнічування (Хµ), контура втрат в сталі (RFE, XσFE) і функціональних залежностей опору ротора RRпоч(s) від ковзання при відомій початковій температурі холодного стану TRпоч. Для робочого стану машини в кожному циклі виконуються: - вимірювання фазних струмів (іа, іb, іс) і напруг (uа, ub, uс); - вимірювання ковзання s; - вимірювання температури нагріву обмотки статора TS; - вимірювання похідних фазних струмів статора (ріа, ріb, ріс); - коректування активного опору обмотки статора АЕД поч R S.K. = R s (1 + α ⋅ (Ts − TS ) , де α - температурний коефіцієнт провідника s обмотки статора, 1/ °С; T - поточне значення температури обмоток статора, що вимірюється термодатчиками, °С; - переклад миттєвих значень фазних струмів (іа, іb, іс) і напруг (uа, ub, uс) в нерухому систему координат α, β (іα, іβ, uα, uβ) 2 i +i i +i iα = ⋅ (ia − b c ), iβ = b c , 3 2 3 2 u + uc u + uc ; ), uβ = b ⋅ (ua − b 3 2 3 - визначення напруги кола статора в осях α, β uα = 5 45151 uµα = uα − R S.K ⋅ iα − X σS ⋅ pi α , uµβ = uβ − R S.K ⋅ iβ − X σS ⋅ piβ ; h n + iFEβ , XσFE де h - проміжок часу між вимірюваннями; n поточна розрахункова крапка - визначення струму вітки намагнічування в осях α, β на основі чисельного рішення диференціальних рівнянь методом Ейлера h in −1 = uµα ⋅ + in , µα µα Xµ n+ n iFE1 = (uµβ − RFE ⋅ iFEβ ) ⋅ β h + in ; µβ Xµ - визначення струму, що протікає в короткозамкненій обмотці ротора iRα = iα − iFE α − iµα , iRβ = iβ − iFE β − iµβ ; 1 n n n ⋅ (3 ⋅ iRα − 4 ⋅ iR−1 + iR− 2 ) , α α 2⋅h 1 n n n piRβ = ⋅ (3 ⋅ iRβ − 4 ⋅ iR−1 + iR− 2 ) ; β β 2 ⋅h - обчислення активного опору ротора в гарячому стані для поточного значення ковзання s Uµβ ⋅ pIRα − Uµα ⋅ pIRβ гар ; RR (s) = IRα ⋅ pIRβ − IRβ ⋅ pIRα piRα = - визначення струму контура втрат в сталі в осях α, β на основі чисельного рішення диференціальних рівнянь методом Ейлера h n+ n n iFE1 = (uµα − RFE ⋅ iFEα ) ⋅ + iFEα , α XσFE in −1 = uµβ ⋅ µβ 6 визначення похідної струму ротора ( piRα , piRβ ) чисельним способом по трьох попере - обчислення температури ротора АЕД ⎡ Rгар ( s) − Rпоч ( s) ⎤ поч поч ⋅ ( 235 + TR ) + TR ⎥, °C ; TR = ⎢ R поч R ⎢ ⎥ RR ( s) ⎣ ⎦ - порівняння температури ротора з його допустимим значенням і при перевищенні температури допустимого значення проводять відключення електродвигуна від живлячої мережі. Використання запропонованого способу забезпечує удосконалення способу захисту асинхронного електродвигуна з короткозамкненим ротором від теплового перевантаження за рахунок безперервного вимірювання параметрів стану машини в динамічних режимах (фазні струми і напруги, ковзання, температура статора), додаткового вимірювання похідних струмів статора і безперервного визначення температури нагріву ротора. дніх крапках в осях α, β Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601