О РАСЧЕТЕ ПАРАМЕТРОВ ДВУХМАССОВОЙ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

В.П. Метельков

doi:10.14529/power160109

Авторы

В.П. Метельков Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург

DOI:

https://doi.org/10.14529/power160109

Ключевые слова:

асинхронный двигатель, нагрев, термодинамическая модель, тепловая схема, расчет тепловых проводимостей

Аннотация

Обоснована практическая необходимость использования простых двухмассовых термодинамических моделей асинхронных двигателей в электроприводе для оценки теплового состояния обмотки статора и применения в устройствах тепловой защиты. Получено математическое описание термодинамической модели, в которой обмотка статора выделена в отдельный узел (первая масса), а остальная часть
двигателя представляет собой второй узел. На основе этого описания сформирована система уравнений,
устанавливающая взаимосвязи между параметрами двухмассовой термодинамической модели. Выполнен анализ этой системы уравнений и установлены соотношения величин входящих в нее параметров.
Показано, что для закрытых асинхронных двигателей отношение среднего значения установившегося
превышения температуры второй массы при работе в номинальном режиме к превышению температуры
обмотки статора находится в сравнительно узком диапазоне от 0,75 до 0,85. На основе проведенного
анализа решена задача получения простых аналитических соотношений, позволяющих рассчитать тепловые проводимости двухмассовой термодинамической модели асинхронных двигателей закрытого исполнения с привлечением минимального объема информации о внутренних параметрах двигателя.
Ключевые слова: асинхронный двигатель, нагрев, термодинамическая модель, тепловая схема, расчет тепловых проводимостей.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Библиографические ссылки

Справочник по электрическим машинам: в 2 т. / под общ. ред. И.П. Копылова и Б.К. Клокова. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – Т. 1. – 456 с.

Fundamentals of a Motor Thermal Model and its Applications in Motor Protection / B. Venkataraman, B. Godsey, W. Premerlani, E. Shulman etc. // Proceedings of 58th Annual Conference “Protective

Relay Engineers”. – Kansas City, USA, 2005. – P. 127–144.

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).

Engelmann, R.H. Handbook of Electric Motors / R.H. Engelmann, W.H. Middendorf. – New York:

Marcel Dekker, 1995. – 801 p.

Котеленец, Н.Ф. Испытания и надежность электрических машин: учеб. пособие для вузов /

Н.Ф. Котеленец, Н.Л. Кузнецов. – М.: Высш. шк., 1988. – 232 с.

Метельков, В.П. Оценка ресурса изоляции обмотки статора асинхронного двигателя при работе в циклических режимах / В.П. Метельков // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». – 2013. – Том 13. – № 2. – С. 96–101.

Boglietti, A. TEFC Induction Motors Thermal Models: A Parameter Sensitivity Analysis / A. Boglietti, A. Cavagnino, D.A. Staton // IEEE Transactions on Industry Applications. – 2005. – Vol. 41, Iss. 3. – P. 756–763.

Chin, Y.K. Transient Thermal Analysis using both Lumped-Circuit Approach and Finite Element

Method of a Permanent Magnet Traction Motor / Y.K. Chin, D.A. Staton. // IEEE Africon. – Gaborone,

Botswana, 2004. – P. 1027–1035.

Boglietti, A. Evolution and Modern Approaches for Thermal Analysis of electrical machines

/ A. Boglietti, A. Cavagnino, D. Staton, M. Shanel, M. Mueller, C. Mejuto. // IEEE Transactions On Industrial Electronics. – 2009. – Vol. 56, No. 3. – P. 871–882.

Tang, W.H. A Simplified Transformer Thermal Model Based on Thermal-Electric Analogy /

W.H. Tang, Q.H. Wu, Z.J. Richardson // IEEE Transactions on Power Delivery. – 2004. – Vol. 19, no. 3. –

P. 1112–1119.

Зюзев, А.М. Использование термодинамических моделей для проверки асинхронного двигателя по нагреванию / А.М. Зюзев, В.П. Метельков. // Труды Международной пятнадцатой научнотехнической конференции «Электроприводы переменного тока», 12–16 марта 2012 г., Екатеринбург: УрФУ, 2012. – С. 183–186.

Zyuzev, A.M. Thermodynamic Models for Asynchronous Motor Heating Tests / A.M. Zyuzev, V.P. Metelkov // Russian Electrical Engineering. – 2012. – Vol. 83. – No. 9. – P. 512–515.

Бугаев, Г.А. Математические модели нагрева и охлаждения для микропроцессорного реле

тепловой защиты / Г.А. Бугаев, А.Н. Леонтьев, Е.Ю. Ерохин, Д.В. Павлова // Электротехника. –

– № 2. – С. 51–54.

Егоров, Е.Г. Микропроцессорное реле тепловой защиты асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором / Е.Г. Егоров, В.С. Генин, Н.М. Михайлов, С.К. Яковлев // Электротехника. –1997. – № 1. – С. 53−55.

Федоров, М.М. Динамические тепловые модели узлов электрических машин / М.М. Федоров // Електромашинобудування та електрообладнання: міжвід. наук.-техн. зб. – К.: Технiка,

– Вип. 53. – C. 70–73.

Федоров, М.М. Моделирование теплового состояния узлов электрических машин в различных режимах / М.М. Федоров // Збірник наукових праць ДонДТУ. – Донецьк: ДонДТУ, 1999. –

Вип. 10. – С. 90–95.

Федоров, М.М. Особенности тепловых переходных процессов в узлах асинхронного двигателя при различных режимах работы / М.М. Федоров // Електромашинобудування та електрообладнання: міжвід. наук.-техн. зб. – К.: Технiка, 2000. – Вип. 54. – С. 71–75.

Вареник, Е.А. Тепловые переходные процессы в элементах конструкции асинхронных двигателей при неподвижном роторе / Е.А. Вареник, М.М. Федоров, В.Е. Михайлов // Взрывозащищенное электрооборудование: сб. науч. тр. УкрНИИВЭ. – Донецк, 2009. – С. 146–154.

Гуревич, Э.И. Переходные тепловые процессы в электрических машинах / Э.И. Гуревич,

Ю.Л. Рыбин. – Л.: Энергоатомиздат, – 1983. – 216 с.