книги из ГПНТБ / Некоторые вопросы исследования режимов и параметров корабельных электроэнергетических систем

В координатных осях, вращающихся с синхронной ско­ ростью, условие /1-30/ имеет вид

Вводя условие /1-31/ в исходные уравнения /1-28/, /1-29/ тем же способом, что и выше, и пренебрегая для простоты членами, содержащими коэффициент В , находим

и+}*s)e ***]

/1-32/

2(7+x 2s)+sxZ f-— ~

'SZ~J-SXZ

Момент вращения в этом случае рассчитывается по формуле

А

Примечание. Колебание стрелки амперметра превышало минимальное значение в 1,5-2,О

раза.

50

В табл.1-4 даны токи и момент вращения двигателя для этого случая. При обрывах стержней ротора и одной фазы статора двигатель качается, гудит и работает*не­ устойчиво, особенно при малой нагрузке. На рис.1-15 по­ казаны кривые момента вращения в зависимости от сколь­ жения, полученные расчетным /I/ и опытным /2/ путем. Как видно, совпадение удовлетворительное. Увеличение расхоздения между кривыми при возрастании скольжения следует отнести за счет неучета коэффициента £ и изменения параметров двигателя.

м,ае.

Рис. I-15

Таким образом, приведенные выше формулы расчета и методика анализа работы двигателя с короткозамкну­ тым ротором при обрывах стержней и фазы статора под­ тверждаются экспериментально.

51

Остановимся теперь более подробно на эксперимен­ тальных данных.

На опытном двигателе производился обрыв /разрез/ стержней и колец. После этого исследовалась работа двигателя в разных режимах. На рис.1-16 показаны кри-

52

вне токов статора при разных повреждениях ротора в функции от момента вращения на валу: кривая I - двига­ тель не поврежден; кривая 2 - оборвано 5 стержней рото­ ра; кривая 3 - оборвано 10 стержней ротора; кривая 4 - оборвано 15 стержней и кольцо в одном месте; кривая 5 - оборвано 15 стержней и кольцо в трех местах. Как видно, по мере усиления повреждения клетки ротора /увеличение числа оборванных стержней, числа обрывов колец/ при одной и той же нагрузке ток возрастает.Не­ сколько возрастает и ток х.х.

На рис.1-17 представлены кривые тока статора при тех же повреждениях ротора и обрыве фазы статора /обозначения те же, что и на рис.1-16/. В этом случае по мере увеличения числа повреждений ротора увеличива­ ются колебания ротора, усиливается гул машины. Однако при х.х. и малой нагрузке токи статора несколько мень­ ше, чем при неповрежденном роторе. В дальнейшем с уве­ личением нагрузки токи при поврежденном роторе нараста­ ют значительно быстрее и их величина тем больше, чем больше повреждение ротора. При моменте, равном 0,2 - 0,3 от номинального и более, токи при поврежденном ро­ торе уже будут превышать токи при неповрежденном ро­ торе. Объяснить это можно тем, что при оборванной фа­ зе статора нарушение симметрии, в частности увеличение тока намагничивания, особенно сильно проявляется при полной намагничивающей силе ротора, т.е. когда обор­ ванных стержней нет. Однако с увеличением нагрузки по валу создание требуемого момента при оборванных стерж­ нях ротора возможно лишь за счет увеличения тока в обмотках, что и наблюдается при эксперименте.

Как уже говорилось, при одновременном обрыве фа­ зы статора и фазы ротора в двигателе с фазный ротором

53

появляется опасные перенапряхения на обнотке статора. Для двигателя с короткозамкнутым ротором это .явление может возникнуть лишь при определенных условиях. При обрыве стержней лишь в одном месте напряжение на обор­ ванной фазе несколько возрастает.

Рис. I-I7

54

Однако при обрыве стерхней и колец в разных местах на­ пряжение на этой-фазе не возрастает, а наоборот,значи­ тельно уменьшается. Это происходит потому, что большие перенапряжения возникают в том случае, если на статоре и роторе результирующие поля пульсируицие. В короткозамкнутом роторе, особенно в многополюсной машине д е е т ­ ся много вариантов замыкания роторных токов при раз­

ных повреждениях. Поэтому образуется не пульсирующее, а вращающееся поле с переменной амплитудой.

55

Пульсирующее поле ротора скорее всего может появиться в двухполюсных машинах. С этой точки зрения предпочте­ ние следует отдавать электроприводам с меньшей скоро­ стью вращения, так как для них требуются многополюсные двигатели.

й

Рис. I-I9

56

На рис.1-18 и I-I9 показаны кривые скольжения /обозначения те же, что и на рис.1-17/ в зависимости от момента вращения при повреждениях ротора, указанных выше. Скольжения возрастают как при увеличении момента, так и с увеличением степени повреждения ротора. В по­

следнем случае требующийся момент вращения и соответст­ венно поток ротора создаются при возрастающих токах в роторе, т.е. при увеличивающихся скольжениях.

В табл.1-5 приведены данные, показывающие увеличе­ ние времени пуска и реверса опытного двигателя по мере увеличения повреждений ротора. Это время возрастает примерно в 1,5 раза при очень сильных повреждениях. Кроме того, усиливаются качания ротора и увеличивается неравномерность протекания процесса.

Таким образом, многополюсный асинхронный двига­ тель может выдерживать большие повреждения короткозаик*- нутой клетки, если нагрузка на валу снижена до допусти­ мых пределов по току статора. Изложенное следует учитм-

57

вать при выборе типа асинхронного двигателя для ответ­ ственных судовых потребителей.

По мере увеличения поврелдений ротора возрастает неравномерность работы машины и отклонение кривых тока и напряжения от синусоиды.

Таким образом,

I/ корабельные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, особенно тихоходные, легче перено­ сят повреждения обмоток статора и ротора, чем двигате­ ли с контактными кольцами. В аварийных случаях при не­ обходимости можно даже допустить работу двигателей с повреждениями клетки при ограниченной нагрузке на ва­ лу /по допустимому току статора/, если отсутствуют ме­ ханические повреждения;

2/ аналитический метод расчета, изложенный в данном параграфе, дает результаты, удовлетворительно совпадающие с экспериментальными.

§ 1-4. Общие уравнения Горева-Патжа для машины с успокоительными конту­

рами

В /~19; 20 J рассмотрены возможные разновидности уравнений Горева-Парка и общие статорные уравнения синхронной машины без успокоительных контуров. Полу­ чим общие уравнения Горева-Парка для машины с успоко­ ительными контурами.

Анализ разновидностей уравнений для такой машины показывает, что особенностями, влияющими на форму уравнений, являются: использование чередования осей с/-^ м и ^ - d f введение напряжения генератора ^

58

С помощью матрицы Горева-Парка преобразованные статорные уравнения в переменных У можно получить в виде Г 20J х

Из данной формулы следует, что изменение чередо­ вания осей влияет лишь на знак перед э.д.с. вращении

машины / f d f ft и У а Р Р /• Этой 18 Формулой учи-

Г

59