Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Национальный университет Львовская политехника

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

All Temy ORVN.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

12.02.2016

Размер:

1 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1819 / 2519 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

ОПТИМАЛЬНІ РЕЖИМИ ВУЗЛІВ НАВАНТАЖЕННЯ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАЛЬНИХ СИСТЕМ

3.9Несиметричні режими асинхронних двигунів

Важливий вплив на роботу вузлів навантажень електропостачальних систем виявляють несиметричні режими асинхронних двигунів. Такі режими зумовлюють протікання струмів симетричних послідовностей у електромережі.

Дослідження несиметричних режимів асинхронних двигунів проведемо на прикладі фрагменту схеми електропостачальної системи, зображеного на рис. 3.11.

Рис. 3.11 Фрагмент схеми електропостачальної системи в несиметричному режимі

Найпоширенішою причиною виникнення несиметричного режиму асинхронного двигуна є несиметричність напруги на затискачах його статора.

У свою чергу причинами несиметричності напруги на затискачах АД можуть бути:

•несиметричність напруги мережі живлення;

•несиметричність опорів у колах статора й ротора.

Окремою причиною несиметричного режиму асинхронного двигуна може бути несиметрична схема з'єднань обвиток статора (ротора) внаслідок помилки. Такі помилки трапляються досить рідко (в основному – внаслідок непрофесійних дій некваліфікованого персоналу). Тому ми надалі не розглядатимемо несиметричні режими, викликані цієї причиною.

Дослідження несиметричних режимів здійснимо методом симетричних складових. Узагальнену комплексну заступну схему асинхронного двигуна в несиметричному режимі, що виник внаслідок розриву однієї фази (наприклад, внаслідок перегоряння топкої вставки), наведено на рис.3.12.

ОПТИМАЛЬНІ РЕЖИМИ ВУЗЛІВ НАВАНТАЖЕННЯ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАЛЬНИХ СИСТЕМ

	Z (1)			Z(2)	Z(0)
U1(1)	Z (1)			Z(2)	Z(0)

I	I	(1)	I(2)	I(2) I(0)	I(0)
(1)		(1)

Рис. 3.12 Узагальнена заступна схема асинхронного двигуна у несиметричному режимі

Індексами (1), (2) та (0) у дужках у подальшому позначені опори, а також складові струмів та напруг прямої, оберненої та нульової послідовностей.

Асинхронні двигуни загального призначення практично завжди працюють без нейтрального провідника. Тому можна вважати, що опір нульової послідовності Z(0)=∞, і його можна вилучити із заступної схеми, що на рис.3.12, суттєво спростивши її. На рис. 3.13 зображено розрахункову заступну схема асинхронного двигуна у несиметричному режимі. Індексами 1 і 2 без дужок позначені еквівалентні опори відповідно статора й ротора.

	R1м(1)	U1(1)		R1м(2)	X (s2)
I1	R1м(1)	X	(s1)	R1м(2)	X (s2)
	I 1(1)	I 2(1)		I 1(2)	2(2)
		Rсд			Rсд
	U1(1) I		R (s1)	U1(2) I	R (s2)
U1	U1(1) I		s1	U1(2) I	s2
U1		X (	)		X (2)
		X (	)		X (2)

Рис. 3.13 Розрахункова заступна схема асинхронного двигуна у несиметричному режимі

Напруга U1(1) прямої послідовності викликає в обвитці статора асинхронної машини струм прямої послідовності I1(1), який утворює магнітне поле та магнітний потік прямої послідовності, що обертається із швидкістю:

ОПТИМАЛЬНІ РЕЖИМИ ВУЗЛІВ НАВАНТАЖЕННЯ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАЛЬНИХ СИСТЕМ

n(1) = f1	,	(3.155)
p

де p – кількість пар полюсів обвитки статора.

Це обертове магнітне поле індукує струм прямої послідовності I2(1) у обвитці ротора. Струми I1(1) та I2(1) утворюють результатне магнітне поле прямої послідовності, що обертається із швидкістю n1. Ковзання ротора відносно цього поля є ковзанням прямої послідовності:

	n	1 −n	р		n	р
s(1) = s =		( )		=1−		р	.	(3.156)
s(1) = s =		n(1)		=1−			.	(3.156)
		n(1)			n(1)

Струми та магнітне поле прямої послідовності утворюють у двигуна з m1 –

фазною обвиткою статора обертовий момент прямої послідовності

(прискорювальний момент):

	R	2(1)	I2
M(1) = m1				2(1)	.	(3.157)
	ωs			(1)
		1

Напруга U1(2) зворотної послідовності викликає у первинному колі асинхронної машини струм зворотної послідовності I1(2) , що утворює магнітне поле та магнітний потік зворотної послідовності, що обертається із швидкістю:

n(2) = −n(1) = − f1 .	(3.158)
p

Це обертове магнітне поле індукує струм зворотної послідовності I2(2) у

обвитці ротора. Струми I1(2) та I2(2) утворюють результатне магнітне поле зворотної послідовності, що обертається із швидкістю n2. Ковзання ротора

відносно цього поля є ковзанням зворотної послідовності:

)

−n

−n 1 − n

n 1 + n

s(2)

(

= −

( )

=1+

(3.159)

n(2)

−n(1)

n(1)

З (3.132) визначимо nр:

nр

= (1−s)n(1) .

(3.160)

та, підставивши у (3.135), отримуємо:

ОПТИМАЛЬНІ РЕЖИМИ ВУЗЛІВ НАВАНТАЖЕННЯ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАЛЬНИХ СИСТЕМ

s(2) = 2 −s .

(3.161)

Для системи струмів та напруг зворотної послідовності заступна схема є аналогічною схемі прямої послідовності, однак замість s(1) = s треба підставити s(2) = 2–s (рис.3.12, 3.13).

Струми та магнітне поле зворотної послідовності утворюють обертовий момент зворотної послідовності (гальмівний момент):

M		= −m	R2(2)		I2	= −m	R2(2)	I2	.	(3.162)
			ω s				ω (2 −s)
	(2)	1		2	2(2)	1		2(2)
			1				1

На ротор машини діє єдиний результатний обертовий момент:

= M

+ M

= m

R2(1)

− m

R2(2)

I2 .

(3.163)

ωs

(1)

(2)

2(1)

1 ω (2 −s)

2(2)

Слід підкреслити, що залежні від ковзання параметри ротора R2 та X2 є різними для струмів прямої та зворотної послідовностей. Особливо це виявляється у двигунах із посиленим використанням явища витіснення струму в

роторі, оскільки частоти f2(1) =sf1 та f2(2) = (2 −s)f1 цих струмів є різними. Для аналізу несиметричних режимів асинхронних двигунів і обчислення параметрів елементів заступної схеми за методикою, описаною в розділах 3.4 та 3.5, вважатимемо, що:

	;
R2(1) (s(1) )= R2(1) (s)					(3.164)
			;
R2(2) (s(2) )= R2(2) (2 − s) R2(1) (2 − s)					(3.165)
		;
Xσ(1) (s(1) )= Xσ(1) (s)					(3.166)
				.
Xσ(2) (s(2) )= Xσ(2) (2 − s) Xσ(1) (2 − s)					(3.167)

У відносних одиницях, згідно зі заступною схемою (рис. 3.2, 3.13) для m1=3,

ω1=ωб=ωs:

ОПТИМАЛЬНІ РЕЖИМИ ВУЗЛІВ НАВАНТАЖЕННЯ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАЛЬНИХ СИСТЕМ

R2(1)

2(1)

R2(1) I2(1) 2

ω1

M(1)

ωs

zб

M(1) =

3R2(1)I2(1)

Iб

Mб

Sб

ωss

3UбIб zб

. (3.168)

2(1)*

Підставимо

вираз

(3.144)

для

М(1)*

значення

струму

I2(1) =

U2(1)

3z2(1)

В результаті отримаємо:

I2(1)*

2(1)*

M(1) =

2(1)*

2(1)

2(1)*

(3.169)

2(1)

2(1)*

sZ2(1)*2

Аналогічним чином отримуємо вираз для гальмівного моменту М2:

2(2)*

(2)

= −

2(2)*

= −

2(2)*

(3.170)

(2 −s)

(2 −s)Z2(2)*2

Під впливом струмів зворотної послідовності результивний момент двигуна

MΣ знижується, робоче ковзання за того самого значення Mмех збільшується. Тому, як наслідок, зростають втрати на нагрівання двигуна й, у кінцевому результаті, знижується ККД двигуна.

Висновок: несиметричність напруги мережі погіршує умови роботи двигуна. Тому її слід усіляко уникати, зокрема, – застосовуючи спеціальні технічні засоби (симетрувальні пристрої).

Одним із найнебезпечніших аварійних режимів асинхронного двигуна є обрив однієї фази статора. Причиною такої ситуації може бути перегоряння запобіжника однієї фази (наприклад, фази А) низьковольтного двигуна під час його роботи з повним навантаженням.

ОПТИМАЛЬНІ РЕЖИМИ ВУЗЛІВ НАВАНТАЖЕННЯ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАЛЬНИХ СИСТЕМ

За методом симетричних складових рівняння для цього випадку матимуть вигляд:

= IA(1) + IA(2) + IA(0) = IA(1) + IA(2) +0 = IA(1) + IA(2) = 0 ;

(3.171)

IB = IB(1) + IB(2) + IB(0)

= IB(1) + IB(2) +0 = a2IA(1) +aIA(2) ;

(3.172)

= IC(1) + IC(2) + IC(0)

= IC(1) + IC(2) +0 = aIA(1) +a2IA(2) ,

(3.173)

2π

де a = ej 3 .

З цих рівнянь отримуємо:

IA(1) = −IA(2)

;

(3.174)

IB = a2IA(1) −aIA(1)

= (a2 −a)IA(1)

= −j

3IA(1)

;

(3.175)

= aIA(1) −a2IA(1)

= (a −a2 )IA(1)

= +j

3IA(1) .

(3.176)

Отже:

IA = 0 ; IB = −IC =

3IA(1)

(3.177)

Трохи перетворимо вираз (3.146) для M(2)* із врахуванням (3.153):

(2) = −

2(2)*

= −

s R

2(2)*

R2(1)*

= −

R2(1)*

R2(2)*

I2(2)*

I2(2)* ,

(3.178)

−s)

s (2

−s) R2(1)*

−s) s

2(1)*

Припустивши (для спрощення), що R2(2)* R2(1)* (3.165), отримуємо:

2(1)* R2(2)*

R2(1)*

M(2) = −

I2(2)* −

I2(1)*

= −

M(1)

(3.179)

−s)

R2(1)*

(2 −s)

−s)

Отже:

1−s

ME = M(1) + M(2)

M(1) +

−

M(1) = 1

−

M(1)

.(3.180)

2 −s

−s

2 −s

Як видно з (3.156), за номінального навантаження, коли ковзання s мале, електромагнітний момент від струмів оберненої послідовності дуже малий, і ним можна знехтувати. Тобто, у нормальних режимах можна вважати ME M(1) .

Навпаки, при s=1 маємо M(2) –M(1) , тобто MEпуск 0 (рис. 3.14).

Якщо прийняти умову, що у нормальному режимі струм фази А асинхронного двигуна мав номінальне значення IA=IA(1)=Iном, то у несиметричному

ОПТИМАЛЬНІ РЕЖИМИ ВУЗЛІВ НАВАНТАЖЕННЯ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАЛЬНИХ СИСТЕМ

режимі за умови обриву фази А струм непошкоджених фаз IB = −IC =			3IA(1) –
тобто струм у непошкоджених фазах збільшується у 3 разів.		Із урахуванням
збільшення	ковзання матимемо ще значніше збільшення	цього	струму:
IB = −IC >	3Iном .

Приклад механічних характеристик несиметричного режиму асинхронного двигуна за умови обриву однієї фази зображено на рис. 3.14.

Рис. 3.14. Механічна характеристика асинхронного електродвигуна типу

4АН355М4У3 (Pном=400 кВт, Uном=380)

у несиметричному режимі, зумовленому обривом фази А

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1819 / 2519 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
12.02.201640 Кб18agd_moya_kontrolna.docx
#
12.02.201639 Кб12agd_moya_kontrolna.docx
#
12.02.2016108 Кб134agd_moya_kontrolna1.docx
#
01.05.202571 Кб1agrarna_partiya.doc
#
12.02.2016464 Кб149AiSD Lection.docx
#
12.02.20161 Мб68All Temy ORVN.pdf
#
01.04.2025928 Кб1All_Lections(13)+content_DPIK.docx
#
30.10.201849 Кб24alzhir_ekonomkogeo.doc
#
22.04.201923 Мб36amo_lab_metod.doc
#
01.04.202527 Кб1analiz_2_modul.docx
#
12.02.2016476 Кб28Analiz_portfelya_Ukrayinskoyi_strakhovoyi_grupi.docx