Исследование влияния несимметрии напряжения по обратной последовательности на нагрев, срок службы и коэффициенты снижения номинальной мощности асинхронных электродвигателей

Автор: Галеева Р.У., Альмиева Д.С.

Журнал: Мировая наука @science-j

Рубрика: Естественные и технические науки

Статья в выпуске: 4 (4), 2017 года.

Бесплатный доступ

Статья посвящена исследованию влияния несимметричных режимов работы сети на отдельные характеристики асинхронного двигателя, в результате которого получены зависимости и предложены мероприятия для минимизации негативных последствий несимметрии напряжения.

Несимметрия напряжения по обратной последовательности, коэффициент снижения номинальной мощности, коэффициент дополнительных потерь, температура дополнительного перегрева, кратность снижения срока службы

Короткий адрес: https://sciup.org/140262823

IDR: 140262823

Текст научной статьи Исследование влияния несимметрии напряжения по обратной последовательности на нагрев, срок службы и коэффициенты снижения номинальной мощности асинхронных электродвигателей

При эксплуатации асинхронных двигателей может возникнуть несимметрия питающих напряжений из-за несимметрии нагрузки сети по фазам или из-за аварийных ситуаций [1]. Несимметрия напряжений вызывает ряд негативных последствий, одним из которых является уменьшение располагаемой мощности асинронных двигателей (АД) [4,5]. Стандарт МЭК 60034-26 содержит график ухудшения параметров асинхронных электродвигателей при несимметрии напряжений, который может использоваться, когда эти явления выявлены или могут появиться в питании электродвигателя [2].

Коэффициент,который     отражает     снижение     мощности электродвигателя называется коэффициентом снижения мощности и обозначается как Kp или K2.

Коэффициент снижения мощности при несимметрии напряжений источника питания определяется по формуле [2,6]:

К 2 =

Р ном

Р ном

Р ном

Р ном + ^ Р 2 и  Рном + 1 п ^ Р ном К 2U Р ном

1 + К ад К U

где Рном- номинальная мощность АД, АРНОМ - номинальные потери мощности АД, кР - потери мощности АД при несимметрии напряжения по обратной последовательности, Iп – кратность пускового тока, K – коэффициент дополнительных потерь, К – коэффициент несимметрии напряжения по обратной последовательности

Проведено исследование влияния несимметрии напряжения по обратной последовательности на снижение мощности АД серии А4 мощностью 400кВт напряжением 6 и 10 кВ и серии 4А мощностью 250кВт напряжением 380 В при К = 2; 5; 8; 10; 15%

Кривые зависимости К2 = f(K2U) построены с учетом КаД из справочника, а также с учетом расчетного К ад, определенного для каждого АД через каталожные параметры [3]. Результаты расчетов приведены на рисунке 1.

Рисунок 1- Зависимость K2=f(K2U) АД серий А4, 4А

Из графика (рис.1) видно,что несимметрия напряжения уменьшает располагаемую мощность электродвигателя. Поэтому, для оптимального выбора АД при работе сети с несимметричными нагрузками, необходимо учитывать снижение номинальной мощности электродвигателя. Разница между кривыми снижения мощности, посчитанными используя справочный коэффициент Кад и коэффициент расчетный, существенна (3,75,3%). Применение укрупненного отраслевого значения коэффициента Кад приводит к значительным погрешностям в расчете коэффициента снижения мощности.

Несимметрия напряжения по обратной последовательности так же оказывает значительное влияние на нагрев АД. Поскольку сопротивление обратной последовательности АД намного меньше сопротивления прямой последовательности, ток обратной последовательности, даже при малой величине напряжения обратной последовательности, получается большим, что приводит к перегреву АД.

Установившееся значение температуры дополнительного перегрева от тока обратной последовательности можно найти по формуле [9]

Д ^ = С K\и                         (2)

2      2^    2 U где c29 - коэффициент передачи [8], °C/%2; К2у- коэффициент несимметрии напряжения по обратной последовательности

Коэффициент передачи c 2 & зависит от класса изоляции [23].

Кратность снижения срока службы АД определяется по выражению [9]

Y z 2 = e                             (3)

где b - параметр изоляции,характеризующий тепловые свойства, ( ° C ) - 1 [8]

Произведен расчет температуры дополнительного перегрева АД и кратности снижения срока службы АД марки 4АЗМ–1000/6000УХЛ4 при увеличении K с 2 до 5% с интервалом 0,5%.

Для 4АЗМ-1000/6000УХЛ4 с классом изоляции F, коэффициент передачи c 2 & =0,833 ° C /%2 , значение кратности снижения срока службы b =0,052 ( ° C ) - 1.

Результаты расчета представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Дополнительный перегрев и кратность снижения срока службы АДмарки 4АЗМ-1000/6000УХЛ4 при увеличении K с 2 до 5%

K 2 U

А ^ , ° C

Y z 2

2,0

3,332

1,189

2,5

5,206

1,310

3,0

7,497

1,476

3,5

10,204

1,699

4,0

13,328

1,999

4,5

16,868

2,403

5,0

20,825

2,952

При максимально допустимом коэффициенте несимметрии K =4%, дополнительный перегрев составляет 13,328 ° C .Нагрев вызывает сокращение срока службы АД. При K =2% кратность сокращения срока службы составит 1,18, а при K =4% кратность сокращения срока службы составит 1,99%.

На рисунках изображены графики, показывающие как несимметрия напряжения влияет на нагрев АД и срок службы.

Рисунок 2 – График влияния несимметрии напряжения на нагрев АД

Рисунок 3 – График влияния несимметрии напряжения на кратность снижения срока службы АД

Вывод:

  • 1.    Несимметрия напряжения уменьшает располагаемую мощность электродвигателя.

  • 2.    При выборе АД необходимо учитывать снижение номинальной мощности электродвигателя в случае работы сети с несимметричными нагрузками.

  • 3.    Для правильно расчета снижения мощности, необходимо учитывать расчетный коэффициент К ад .

  • 4.    Во избежание перегрева двигателя, необходимо снижать его загрузку. Согласно публикации 892 МЭК полная загрузка АД возможна лишь при коэффициенте обратной последовательности напряжения не более 1 %. При 2% загрузка должна быть снижена до 96%, при 3% – до 90 %, при 4% – до 83% и при 5% –до 76% [7].

Список литературы Исследование влияния несимметрии напряжения по обратной последовательности на нагрев, срок службы и коэффициенты снижения номинальной мощности асинхронных электродвигателей

  • Альмиева Д.С. Влияние несимметрии на характеристики асинхронного электродвигателя / Д.С. Альмиева, Р.У. Галеева // Материалы докладов X Международной молодежной научной конференции «Тинчуринские чтения». - 2015. - Т.1. - С.158.
  • Альмиева Д.С. Исследование влияния несимметрии напряжения по обратной последовательности на коэффициенты снижения номинальной мощности асинхронных электродвигателей и дополнительных потерь / Д.С. Альмиева, Р.У. Галеева // Труды XVI Международного симпозиума «Энергоресурсоэффективность и энергосбережение». - 2016. - С.409 - 412.
  • Альмиева Д.С. Влияние несимметрии напряжения по обратной последовательности на характеристики высоковольтных асинхронных двигателей / Д.С. Альмиева, Р.У. Галеева // Энергетика, электромеханика и энергоэффективные технологии глазами молодежи: материалы III российской научной школы-конференции. - Томск: Изд-во ООО «СКАН». - 2015. - С.184 - 188.
  • Альмиева Д.С. Сравнительный анализ дополнительных потерь от несимметрии по напряжению обратной последовательности высоковольтных и низковольтных асинхронных электродвигателей / Д.С. Альмиева, Р.У. Галеева // Материалы докладов XI Международной молодежной научной конференции «Тинчуринские чтения». - 2016. - Т.1. - С.162 - 163.
  • Альмиева Д.С. Определение коэффициента дополнительных потерь в высоковольтных асинхронных двигателях от несимметрии напряжения по обратной последовательности / Д.С. Альмиева, Р.У. Галеева // Материалы докладов XIX Аспирантско-магистерского научного семинара, посвященного «Дню энергетика». - 2016. - Т.1. - С.50 - 51.
  • Галеева Р.У. Исследование влияния несимметрии напряжения по обратной последовательности на коэффициент снижения номинальной мощности асинхронных электродвигателей / Р.У. Галеева, Д.С. Альмиева // Электроэнергетика глазами молодежи-2016: Материалы VII Международной молодежной научно-технической конференции. - Т. 2. - 2016. - С. 148 - 151.
  • Исследования взаимосвязи показателей качества электроэнергии и надежности электроснабжения / Ю.В.Шаров [и др.] // Энергоэксперт. - 2011. - № 6. - С. 78 - 83.
  • Кузнецов В.Г. Электромагнитная совместимость. Несимметрия и несинусоидальность напряжения / В.Г. Кузнецов, Э.Г. Куренный, А.П. Лютый. - Донецк: Изд-во «Донбасс», 2005. - 247 с.
  • Шакиров В.А. Исследование влияния несимметрии напряжения на работу асинхронных двигателей / В.А. Шакиров, А.М. Сыровешкин, О.А. Буянина // Труды Братского Государственного Университета, серия: естественные и инженерные науки. - 2011.
Еще
Статья научная