Оценка влияния колебаний нагрузки на ресурс изоляции асинхронных двигателей
Автор: Браславский Исаак Яковлевич, Метельков Владимир Павлович, Есаулкова Дина Владимировна, Костылев Алексей Васильевич
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Рубрика: Электромеханические системы
Статья в выпуске: 3 т.18, 2018 года.
Бесплатный доступ
Актуальность исследований обусловлена необходимостью повышения надежности и снижения аварийности асинхронных электроприводов из-за выхода из строя обмотки статора. Целью исследований является разработка способа учета влияния изменений температуры обмотки при колебаниях нагрузки на термический ресурс изоляции. Исследования проводились с использованием 5-массовой термодинамической модели закрытого асинхронного двигателя, работающего в режиме случайного нагружения. Была использована кластеризация серии двигателей с последующим созданием обобщенной термодинамической модели для каждого кластера. При подборе параметров обобщенной модели использовался метод генетических алгоритмов. С помощью моделирования на основе обобщенных термодинамических моделей были получены выражения для приближенного учета влияния колебаний температуры обмотки на ускорение расхода термического ресурса изоляции. Предложен простой способ учета этого влияния на этапе выбора и проверки двигателя при конструировании электропривода.
Асинхронный двигатель, нагрев обмотки, обмотка статора, кластерный анализ, случайное нагружение, скорость старения изоляции
Короткий адрес: https://sciup.org/147232697
IDR: 147232697 | УДК: 62-83:621.313 | DOI: 10.14529/power180310
Evaluation of load fluctuations impact on induction motors insulation resource
The research is considered relevant as there is a need for higher reliability and lower fault rate of asynchronous electric drives caused by the failure of the stator winding. The research aims to develop a method to account for the effect of winding temperature changes under load fluctuations on the thermal resource of winding insulation. The investigations were carried out using a 5-node thermodynamic model of a TEFC asynchronous motor operating in the random loading mode. The motor series was clustered with the subsequent creation of a generalized thermodynamic model for each cluster. The parameters of the generalized model were determined with the genetic algorithms method. The simulations based on generalized thermodynamic models allowed generating the expressions for approximate accounting of the impact that the temperature fluctuations have on the acceleration of the insulation thermal resource expenditure. The paper suggests a simple method of accounting of this influence on the stage of selection and verification of the motor during the electric drive design.
Список литературы Оценка влияния колебаний нагрузки на ресурс изоляции асинхронных двигателей
- Dakin, T.W. Electrical Insulation Deterioration Treated as a Chemical Rate Phenomenon / T.W. Dakin // AIEE Trans. - 1948. - Vol. 67. - P. 113-122. DOI: 10.1109/T-AIEE.1948.5059649
- Zyuzev, A.M. Toward the Evaluation of the Thermal State of an Induction Motor in the Recursive Short-Term Mode / A.M. Zyuzev, V.P. Metelkov // Russian Electrical Engineering. - 2014. - Vol. 85, no. 9. - P. 554-558. DOI: 10.3103/S1068371214090090
- Evaluation of dynamic properties of the TEFC induction motors thermal models / I.Ya. Braslavskiy, V.P. Metelkov, A.V. Kostylev, D.V. Esaulkova // Conf. Proc. 2016 9th Int. Conf. on Power Drives Systems, ICPDS 2016, Perm, Russian Federation, 3-7 Oct. 2016. DOI: 10.1109/ICPDS.2016.7756677
- Toward the evaluation of the influence of temperature fluctuations on the durability of the stator winding insulation of asynchronous motors in random mode loading / I.Ya. Braslavsky, V.P. Metelkov, D.V. Esaulkova, A.V. Kostylev, K.A. Kondakov // Conf. Proc. 2016 Int. Symp. on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion (SPEEDAM), Anacapri, Italy, 22-24 June. - 2016. - P. 447-451. DOI: 10.1109/SPEEDAM.2016.7525821
- Some aspects of the reliability increasing of the transport electric drives / I.Ya. Braslavsky, V.P. Metelkov, S. Valtchev, D.V. Esaulkova, A.V. Kostylev, A.V. Kirillov // Conf. Rec. 2016 IEEE International Power Electronics and Motion Control Conference (PEMC), Varna, 25-30 Sept. - 2016. - P. 706-710. DOI: 10.1109/EPEPEMC.2016.7752080
- ГОСТ IEC 60034-1-2014. Машины электрические вращающиеся. Ч. 1. Номинальные значения параметров и эксплуатационные характеристики. - М.: Стандартинформ, 2015. - 58 с.
- Метельков, В.П. Оценка ресурса изоляции обмотки статора асинхронного двигателя при работе в циклических режимах / В.П. Метельков // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». - 2013. - Т. 13, № 2. - С. 96-100.
- Зюзев, A.M. Учет влияния колебаний температуры обмотки статора на термический ресурс асинхронного двигателя / А.М. Зюзев, В.П. Метельков // Электротехника: сетевой электронный научный журнал. - 2015. - Т. 2, № 1. - С. 62-71.
- DOI: 10.24892/RIJEE/20150109
- Ведяшкин, М.В. Оценка параметров законов распределения отказов обмоток статоров при эксплуатации крановых асинхронных двигателей / М.В. Ведяшкин, О.П. Муравлев // Известия Томского политехн. ун-та. - 2011. - Т. 319, № 4. - С. 117-121.
- Тонких, В.Г. Метод диагностики асинхронных электродвигателей в сельском хозяйстве на основе анализа параметров их внешнего магнитного поля: дис. … канд. техн. наук / В.Г. Тонких. - Барнаул, 2009. - 181 с.
- Fundamentals of a Motor Thermal Model and its Applications in Motor Protection / B. Venkataraman, B. Godsey, W. Premerlani, E. Shulman et al. // Proc. of 58th Annual Conf. Protective Relay Engineers. - Kansas City, USA, 2005. - P. 127-144.
- DOI: 10.1109/CPRE.2005.1430428
- Грундулис, А.О. Защита электродвигателей в сельском хозяйстве / А.О. Грундулис. - М.: Колос, 1982. - 140 с.
- Полковниченко, Д.В. Послеремонтная оценка технического состояния короткозамкнутых асинхронных электродвигателей / Д.В. Полковниченко // Научные журналы НТУ «ХПИ»: Электротехника и электромеханика. - 2005. - № 1. - С. 59-62.
- Пономарев, В.А. Комплексный метод диагностики асинхронных электродвигателей на основе использования искусственных нейронных сетей / В.А. Пономарев, И.Ф. Суворов // Новости электротехники. - 2011. - № 2 (68).
- Ратнер, Н.И. Расчет электроприводов в случайных режимах / Н.И. Ратнер. - М.: Энергия, 1969. - 127 с.
- Гайдукевич, В.И. Случайные нагрузки силовых электроприводов / В.И. Гайдукевич, В.С. Титов. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 160 с.
- Some peculiarities of the simulation of electric drives with random mode loading / I.Ya. Braslavskiy, V.P. Metelkov, D.V. Esaulkova, A.V. Kostylev // Conf. Rec. 2017 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM), St. Petersburg, Russia, 16-19 May 2017.
- DOI: 10.1109/ICIEAM.2017.8076306
