ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения НИР.

Ввиду массового применения асинхронных электродвигателей их испытания после капитального ремонта имеют большое практическое значение. Для непосредственной нагрузки электродвигателя требуется специальное нагрузочное устройство, с которым на фундаменте должен быть сочленён электродвигатель, что трудно реализовать в ремонтной практике.

Известен простой способ искусственной нагрузки асинхронных электродвига­телей. После запуска электродвигателя по обычной схеме одна из фаз обмотки статора, соединённой «звездой», отключается от сети и замыкается на нейтраль обмотки через фазосдвигающий элементzн,представляющий собой сочетание активного и реактивного (емкостного) сопротивлений.

Однако расчёт и подбор параметров фазосдвигающего элемента достаточно сложен, так как связан с протеканием в этом режиме токов прямой, обратной и нулевой последовательностей. Для определения параметров режима искусственной нагрузки предлагается использовать математическую системуmathcad2000pro,которая широко используется в современных математических и физических расчётах и устанавливается в базу данных современных компьютеров. В общем случае векторная диаграмма токов и напряжений при искусственной нагрузке электродвигателей имеет вид, приведённый на рис. 1.

Рис. 1. Векторная диаграмма режима искусственной нагрузки трёхфазных

асинхронных двигателей

Ток в «здоровой» фазеiв и ток в фазеi_А, замкнутой на фазосдвигающий эле­мент, сдвинуты на некоторый уголa.

Из условия равенства модулей этих токов, при котором , можно получить зависимость сопротивления фазосдвигающего элемента от угла а (при последовательном соединении активного и реактивного сопротивлений) по выражению:

(1)

с учётом сопротивлений прямойz₁,обратнойz₂и нулевой zo последовательностей обмотки статора.

Далее в системе mathcad, задаваясь с необходимым шагом значениямиaи, следовательно,zнпросчитываются комплексы токов:

(2)

(3)

Затем рассчитываем модули этих токов, которые равны. При величине тока в фазах двигателя, равной номинальному значению, вибирают комплекс фазосдвигающего элементаz _h = r _Н-jxн, (рис. 2).

При таком сочетании активного и реактивного (емкостного) сопротивлений во всех фазах электродвигателя обеспечивается абсолютное равенство токов, как и в режиме непосредственной нагрузки. По известным законам электротехники можно получить значения активного и реактивного сопротивлений при их параллельном включении. Аналогично могут быть получены параметры фазосдвигающего элемента для другой степени загрузки.

Сопротивление токам прямой последовательности принимают равным сопротивлению холостого ходаz₁»zx.x.,сопротивление токам обратной последовательности принимают равным сопротивлению короткого замыканияz ₂»zк.з., сопротивление токам нулевой последовательности определяют опытным путём, например, путём подключения напряжения к обмотке статора при последовательно включенных фазах. Расчётные значения параметров искусственной нагрузки для электродвигателей серии 4А и АИР мощностью 0,55 кВт и 1,1 кВт хорошо совпадают со значениями, полученными опытным путём.

Рис. 2 Графическое определение параметров фазосдвигающего элемента

Приведённая выше методика расчёта позволяет реализовать способ искусственной нагрузки электродвигателей для их испытания как на месте установки двигателя, так и в условиях ремонтно-эксплуатационной базы.

В процессе эксплуатации трёхфазных асинхронных электродвигателей в помещениях с высокой относительной влажностью или на открытом воздухе их обмотки увлажняются, вследствие чего снижаются сопротивление изоляции обмоток и их электрическая прочность, что приводит к замыканию в обмотке (витковому, межфазному или на корпус). В связи с этим имеет место внезапный выход электродвигателя из строя и неоправданные затраты, связанные с капитальным ремонтом электродвигателя и компенсацией технологического ущерба.

Обычно обмотку электродвигателя при снижении сопротивления изоляции вследствие увлажнения до 0,5-1,0 мОм подвергают профилактической сушке. Недо­статком общеизвестных способов и устройств токовой сушки обмоток электродвигателей при неподвижном роторе является необходимость источника нестандартного напряжения, что требует демонтажа и транспортировки электродвигателя на ремонтно-эксплуатационную базу. Кроме того, эти устройства не обеспечивают равномерности нагрева обмотки при сушке.

На рис.3 представлена принципиальная схема устройства токовой сушки обмоток электродвигателя при вращающемся роторе с использованием искусственной нагрузки при пониженном напряжении.

Рис.3. Принципиальная схема устройства токовой сушки обмоток электродвигателей

Устройство содержит двухпозиционный переключатель 1, конденсатор пере­менной ёмкости 2 и регулируемый резистор 3.

После запуска электродвигателя по обычной схеме в первом положении двухпозиционного переключателя, последний переводится во второе положение, при котором вращающийся без внешней нагрузки электродвигатель включается на пониженное (фазное) напряжение сети, а одна из фаз электродвигателя замыкается на нейтраль его обмотки через параллельно включенные конденсатор переменной ёмкости и регулируемый резистор.

Расчёт параметров регулируемого резистора и конденсатора переменной ёмкости для профилактической токовой сушки ведётся аналогично определению

параметров фазосдвигающего элемента для искусственной нагрузки при испытаниях асинхронного электродвигателя на нагрев. Однако величину сопротивления токам прямой последовательности принимают с учётом понижения напряжения, а также снижения частоты вращения ротора асинхронного электродвигателя до номинальной, пользуясь Т-образной схемой замещения асинхронной машины.

Подбором величин регулируемого резистора и конденсатора переменной ёмкости достигается абсолютное равенство по модулю токов во всех фазах и их соответствие номинальному току электродвигателя, что при вращающемся роторе обеспечивает равномерный нагрев фаз электродвигателя, оптимальную температуру и надлежащее качество сушки обмотки.

Регулируемый резистор должен выдерживать номинальный ток электродвигателя для схемы «звезда», напряжение на конденсаторе и фазных обмотках электродвигателя не превышает 127 В.

Таким образом, при использовании предлагаемого устройства профилактическая сушка производится при одинаковых значениях токов во всех фазах электродвигателя, что обеспечивает хорошее качество сушки при температуре нагрева обмотки 80-90°С и необходимый уровень безопасности её проведения.