Спосіб керованого охолодження електричних машин з самовентиляцією

Реферат: Спосіб керованого охолодження електричних машин з самовентиляцією включає застосування вентилятора з власним приводом, охолодження в момент пуску, визначення залежності зміни струму в обмотках ротора, розрахунок коефіцієнта математичного виразу, здійснення вибору закону керування відповідно до розрахунків залежності зміни струму при пуску, отримання закону керування, відключення окремого вентилятора, охолодження машини вентилятором, що встановлений на валу машини. Закон керування отримується шляхом аналітичного розв'язку рівняння адіабатного нагріву обмотки ротора і підстановки в розв'язок відповідної залежності зміни струму статора у часі при пуску, який є завданням на зміну параметрів вихідної напруги перетворювача частоти окремого вентилятора. UA 85321 U (54) СПОСІБ КЕРОВАНОГО ОХОЛОДЖЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИН З САМОВЕНТИЛЯЦІЄЮ UA 85321 U UA 85321 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі електротехніки, для підвищення надійності та ефективності електричних машин в різних галузях виробництва. Корисна модель може бути використана в умовах промислових підприємств для охолодження електричних машин в момент пуску та можливістю охолодження машини протягом всього режиму роботи. Відомий спосіб охолодження електричних машин за допомогою вентилятора механічно з'єднаного з валом електричної машини, який забезпечує вентиляцію машини під час обертання її ротора [Кацман М.М. Расчет и конструирование электрических машин. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - С. 33, рис. 3.1]. Ознаки, що збігаються із способом, що заявляється є: використання вентилятора механічно з'єднаного з валом електричної машини, а вентиляція забезпечується під час обертання її ротора. Недоліком способу є те, що під час пуску машини швидкість її обертання не відповідає номінальній і вентилятор не забезпечує інтенсивного охолодження машини, в той час як струми в обмотках максимальні і обмотки інтенсивно нагріваються, що призводить до перегріву машини, зниження ресурсу її роботи і передчасного виходу з ладу. Відомий спосіб охолодження електричних машин, коли охолоджуюче повітря подається в машину спеціальним вентилятором з власним приводом який має незалежну від режиму роботи охолоджуваної машини частоту обертання [Кацман М.М. Расчет и конструирование электрических машин. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - С. 33, рис. 3.1]. Ознаки, що збігаються із способом, що заявляється є: застосування вентилятору з власним приводом. Недоліком відомого способу є: неможливість регулювання частоти обертання вентилятора і як наслідок економічно неефективне використання ресурсу привода вентилятора в усталені моменти роботи машини. Наведений спосіб приймається як найближчий аналог способу, що заявляється. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення ефективності роботи системи охолодження машини змінного струму в момент пуск. Поставлена задача вирішується шляхом використання вентилятора з власним приводом та системою керування. Поліпшується охолодження електричної машини, завдяки форсуванню охолодження машини за рахунок прискорення вентилятора з окремим приводом, а при постійному навантажені відключенню окремого вентилятора, а охолодження електричної машини продовжується за рахунок вентилятора, що встановлений на валу машини. Таким чином досягається зменшення перегріву електричної машини, та збільшення строку її експлуатації. Спосіб пояснюється кресленням, де на фіг. 1 наведена блок-схема системи охолодження, на якій прийняті позначення: 1 - перетворювач частоти; 2 - асинхронний двигун; 3 - вентилятор; 4 - датчик струму; 5 - синхронний двигун; 6 - аналого-цифровий перетворювач (АЦП); 7 мікропроцесорний блок; 8 - блок вибору закону керування (БЗК); на фіг. 2 зображена структурний алгоритм роботи системи охолодження. Спосіб реалізується наступним чином. Відповідно до алгоритму (фіг. 1), запускається синхронний двигун, одночасно АЦП (блок 6) опитує датчики струму і дискретні його значення передаються до мікропроцесорного блоку визначення закону керування БЗК (блок 8). У блоці БЗК на основі алгоритму, який реалізує метод найменших квадратів, виміряні перші три дискретні значення струму апроксимуються і визначається коефіцієнт "а", і за алгоритмом (фіг. 2) визначається характер зміни струму і необхідний закон керування перетворювачем частоти вентилятора охолодження. В залежності від потужності двигуна і характеру навантаження зміна струму статора у часі може носити вид однієї з залежностей: лінійно зростаючий характер зміни струму I(t)=at; (1) незмінний характер струм I(t)=Ik=const; (2) лінійно спадаючий характер I(t)=Ik-at; (3) -at нелінійно спадаючий характер I(t)=Ike . (4) Закон керування перетворювачем частоти вентилятора охолодження отриманий шляхом аналітичного розв'язку рівняння адіабатного нагріву обмотки ротора і підстановкою в розв'язок відповідної залежності зміни струму статора у часі при пуску: (1), (2), (3) або (4) залежностей (таблиця 1): 1 UA 85321 U Таблиця 1 Закони продуктивності вентилятора в залежності від характеру зміни струму. Характер зміни струму Закон зміни продуктивності вентилятора V t   (1)  1  зад3S3k v  2a2tR xCSk v  a2t 2R x 2S2k v    St    2S2  e C  1       St    St       2S2  e C  1  2C2a2R xk v  e C  1          St   St     2 Ik R x k v  e C  1  e C   S задk v  1   V t    St St            e C  1  e C  1         (2) V t   (3)  1    St  2 2 C  1  S  e         St      e C  1       2  RxIk 2S2k v  2S2  2CR xIkaSk v  2C2Rxa2k v V t   (4)   зад3S3k v 2S2  R xk v  2atIk 2S2  2a2tC S  a2t 22S2  1    St        e C  12aC  S             зад 2k v SaC  k v 2S2    St    St      2  S  2aC e C  1  R xIk k v S e C  e2at           5 10 15 Попередньо у блоці БЗК до мікропроцесора вводяться параметри і коефіцієнти двигуна і процесу нагрівання обмоток, а також допустиму температуру нагріву, яка визначається класом ізоляції обмотки. По закінченні процесу розгону синхронного двигуна, перетворювач частоти відключається, а подальше охолодження відбувається за допомогою вентилятора самовентиляції встановленого на валу машини. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб керованого охолодження електричних машин з самовентиляцією, що полягає у застосуванні вентилятора з власним приводом, який відрізняється тим, що охолодження машини відбувається в момент пуску, визначається залежність зміни струму в обмотках ротора, розраховується коефіцієнт її математичного виразу і здійснюється, відповідно розрахованій залежності зміни струму при пуску, вибір закону керування, який отриманий шляхом аналітичного розв'язку рівняння адіабатного нагріву обмотки ротора і підстановкою в розв'язок відповідної залежності зміни струму статора у часі при пуску, і який є завданням на зміну параметрів вихідної напруги перетворювача частоти окремого вентилятора, а при закінченні 2 UA 85321 U процесу пуску машини окремий вентилятор відключається і охолодження електричної машини відбувається за рахунок вентилятора, що встановлений на валу машини. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3