Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Электромеханические характеристики трехвазного асинхронного двигателя при несимметрии обмотки статора Омон Александр Борисович

Электромеханические характеристики трехвазного асинхронного двигателя при несимметрии обмотки статора
<
Электромеханические характеристики трехвазного асинхронного двигателя при несимметрии обмотки статора Электромеханические характеристики трехвазного асинхронного двигателя при несимметрии обмотки статора Электромеханические характеристики трехвазного асинхронного двигателя при несимметрии обмотки статора Электромеханические характеристики трехвазного асинхронного двигателя при несимметрии обмотки статора Электромеханические характеристики трехвазного асинхронного двигателя при несимметрии обмотки статора Электромеханические характеристики трехвазного асинхронного двигателя при несимметрии обмотки статора Электромеханические характеристики трехвазного асинхронного двигателя при несимметрии обмотки статора Электромеханические характеристики трехвазного асинхронного двигателя при несимметрии обмотки статора Электромеханические характеристики трехвазного асинхронного двигателя при несимметрии обмотки статора Электромеханические характеристики трехвазного асинхронного двигателя при несимметрии обмотки статора Электромеханические характеристики трехвазного асинхронного двигателя при несимметрии обмотки статора Электромеханические характеристики трехвазного асинхронного двигателя при несимметрии обмотки статора
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Омон Александр Борисович. Электромеханические характеристики трехвазного асинхронного двигателя при несимметрии обмотки статора : диссертация ... кандидата технических наук : 05.09.01 / Омон Александр Борисович; [Место защиты: Сам. гос. техн. ун-т].- Оренбург, 2009.- 156 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/1729

Содержание к диссертации

Введение

1 Состояние исследуемого вопроса по литературным источникам 10

1.1 Вопросы анализа и расчета асинхронных двигателей при несимметрии, вызванной исключением части витков из фазных обмоток 17

1.2 Вопросы анализа и расчета асинхронных двигателей при несимметрии, вызванной наличием короткозамкнутых контуров в фазных обмотках 19

1.3 Выводы. Постановка задач исследования 25

2 Электромагнитные процессы и характеристики трехфазного асинхронного двигателя при несимметрии фазных обмоток статора, вызванной исключением части витков 27

2.1 Уравнения напряжений при несимметрии фазных обмоток статора.. 27

2.2 Параметры контуров асинхронной машины при несимметрии фазных обмоток 31

2.3 Физические модели для исследования асинхронных машин с несимметрией фазных обмоток 36

2.4 Расчет и экспериментальное определение электромагнитных характеристик асинхронных двигателей 41

Выводы по разделу 2 53

3 Вращающие моменты трехфазного асинхронного двигателя при несимметрии фазных обмоток 54

3.1 Высшие гармоники МДС, возникающие при несимметрии фазных обмоток статора 54

3.2 Вращающие моменты асинхронной машины с несимметричными фазными обмотками 60

Выводы по разделу 3 73

4 Методика расчета электромеханических характеристик асинхронных двигателей и определение допустимой нагрузки для общего случая исключения части витков фазных обмоток 74

4.1 Методика расчета электромеханических характеристик асинхронных двигателей для общего случая исключения части витков обмотки статора 74

4.2 Определение допустимой нагрузки асинхронного двигателя принесимметрии фазных обмоток 87

Выводы по разделу 4 88

5 Электромагнитные процессы и характеристики трехфазного асинхронного двигателя при несимметрии фазных обмоток, вызванной короткими замыканиями в обмотках 90

5.1 Модель междувиткового короткого замыкания части фазной обмотки статора 90

5.2 Уравнения напряжений при наличии короткозамкнутых контуров в обмотке статора 91

5.3 Параметры короткозамкнутого контура фазы А 95

5.3.1 Индуктивное сопротивление рассеяния короткозамкнутого контура в обмотке статора 99

5.4 Формирование системы уравнений 100

5.5 Экспериментальные исследования на физических моделях 104

5.6 Расчетное определение токов и характеристик. Решение уравнений на ЭВМ 114

5.7 Оценка точности математической модели 115

5.8 О возможности оценки степени междувиткового короткого замыкания в фазных обмотках асинхронных двигателей 116

Выводы к разделу 5 122

Заключение 124

Список использованных источников 126

Приложение

Введение к работе

Актуальность темы. По данным статистики более половины случаев выхода из строя асинхронных машин (AM) происходит из-за повреждений обмотки статора. Главной причиной является повреждение проводниковой и пазовой изоляции. Это может быть следствием как нарушений в технологии производства или ремонта двигателей, так и неправильной эксплуатации или длительной работы. В результате возникают короткие замыкания: междувитковые, междуфазные, на корпус. Об их наличии свидетельствуют повышение уровня шума и вибрации двигателя, возникает несимметрия фазных токов. В этом случае, как правило, машины должны быть отключены от сети и отправлены в ремонт. Однако иногда допустима их работа на некоторое время, особенно в ответственных установках, до момента включения резервных машин. В настоящее время ограниченные средства на ремонт оборудования часто вынуждают промышленные предприятия сокращать объем ремонтных работ. Так, при выходе из строя нескольких секций обмотки статора асинхронных двигателей (АД), эти секции не извлекают из пазов, но исключают из схемы обмотки, а концы оставшихся секций соединяют в обход неисправных. В результате обмотка статора (ОС) становится несимметричной и двигатель в дальнейшем эксплуатируется с такой обмоткой. Несимметрия фазных токов приводит к отклонению характера магнитного поля в воздушном зазоре от кругового. В итоге в кривой поля появляются гармоники различных порядков, которые вызывают искажение формы кривых вращающих моментов и при значительной доле выведенных секций могут сделать невозможным пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Возникает необходимость определить допустимое число исключаемых секций, при котором искажения пусковых характеристик еще могут позволить эксплуатацию двигателя при требуемой нагрузке. Решение этой

задачи сводится к расчету вращающих моментов асинхронной машины при несимметрии фазных обмоток трехфазной обмотки статора.

С помощью известных методик, приведенных в работах А.И. Адаменко, Т.Г. Сорокера и других авторов, фазные токи при небольшой степени несимметрии фазных обмоток статора определяются достаточно точно, однако электромагнитный момент определяется без учета высших гармоник, возникших из-за несимметрии. Это вызывает значительную погрешность расчета величины момента. В известной литературе отсутствуют сведения о расчете гармоник МДС низшего и дробного порядков, возникающих при несимметрии фазных обмоток. Возникает задача разработки методики определения вращающих моментов с учетом высших гармоник МДС.

В связи с изложенным, задача расчета электромеханических характеристик асинхронных машин, при наличии несимметричной обмотки статора, сегодня является актуальной.

Цель диссертационной работы - определение работоспособности и качества функционирования трехфазных асинхронных двигателей с несимметрией обмотки статора для продления срока эксплуатации.

Основные задачи исследования:

1) разработка математической модели асинхронной машины с
несимметричными (усеченными) фазными обмотками в трехфазной системе
координат;

2) усовершенствование существующей методики расчета
электромеханических характеристик и определения вращающих моментов
несимметричного АД с учетом высших гармоник МДС;

3) определение допустимой нагрузки асинхронного двигателя с
усеченными фазными обмотками.

4) получение аналитических выражений для взаимоиндуктивностей
несимметричных фазных обмоток и уединенных короткозамкнутых витков;

5) разработка математической модели асинхронной машины с короткозамкнутыми витками в фазных обмотках.

Объект исследования - несимметричная трехфазная асинхронная машина при усечении, либо коротком замыкании витков в фазных обмотках статора.

Предмет исследования - электромагнитные и электромеханические процессы при несимметрии фазных обмоток статора и эксплуатационные характеристики АД..

Методы исследования. Теоретические исследования проведены с использованием методов анализа электрических и магнитных цепей, магнитосвязаных контуров, метода симметричных составляющих. Достоверность результатов подтверждается сопоставлением расчетных и экспериментально полученных данных. Экспериментальные исследования проводились в лаборатории посредством методов испытания электромашинных систем.

Научная новизна исследования:

1) разработана математическая модель трехфазной AM в трехфазной
вращающейся системе координат с несимметричными (усеченными)
фазными обмотками с использованием метода вращающихся магнитных
полей;

2) уточнен существующий способ определения составляющих
вращающих моментов с помощью пространственно-временных эпюр МДС
обмотки статора;

  1. получены аналитические выражения для главных индуктивностей частей фазных обмоток и взаимных индуктивностей между ними;

  2. разработана математическая модель трехфазной AM в трехфазной системе координат с короткозамкнутыми витками в фазных обмотках;

5) предложен принцип работы устройства для обнаружения
междувиткового короткого замыкания в обмотке статора на ходу машины.

Практическая значимость работы:

1) разработана методика и компьютерная программа расчета
характеристик AM с усеченными фазными обмотками;

  1. разработана методика определения допустимой нагрузки АД при усеченных фазных обмотках;

  2. разработана методика расчета токов в фазах АД при коротком замыкании части витков.

На защиту выносятся:

  1. математические модели трехфазной AM с усеченными, либо частично закороченными фазными обмотками;

  2. усовершенствованная методика расчета вращающего момента AM с усеченными фазными обмотками с учетом моментов от высших гармоник поля;

  3. аналитические выражения для главных и взаимных индуктивностей несимметричных фазных обмоток и их частей.

Реализация результатов работы. Методика расчета характеристик AM с несимметрией обмотки статора используется на Газоперерабатывающем заводе ООО «Газпром добыча Оренбург».

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на семинарах кафедры "Электромеханика" ГОУ ВПО «Оренбургский государственный университет». Результаты исследований по этапам докладывались на ежегодных Всероссийских научно-практических конференциях (Оренбург, 2006, 2007, 2008 г.г.), на Всероссийской научно-технической конференции (Оренбург, 2007 г.), на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием (Оренбург, 2007 г.). По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе 2 в периодических научных изданиях из перечня ВАК.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников из 56 наименований, 5 приложений на 25

страницах и содержит 156 страниц машинописного текста, 74 рисунка, 11 таблиц.

Первый раздел диссертации посвящен анализу состояния исследуемого вопроса по литературным источникам. Приводится обзор методов расчета характеристик AM с электрической несимметрией. Показана необходимость в разработке и усовершенствовании известных методик расчета электромеханических характеристик AM при несимметрии ОС.

Второй раздел посвящен разработке математической модели AM с несимметрией ОС, вызванной исключением части витков. Описаны физические модели AM с исключением части витков фазных обмоток.

В третьем разделе рассмотрены вращающие моменты от высших и дробных гармоник магнитного поля. Предложено уточнение существующей методики расчета моментов, обусловленных высшими гармониками.

В четвертом разделе представлен расчет характеристик и дано определение допустимой нагрузки для общего случая исключения части витков обмотки статора асинхронных двигателей.

Пятый раздел посвящен описанию асинхронного двигателя с несимметрией фазных обмоток, вызванной междувитковыми короткими замыканиями. Дано описание соответствующей математической модели AM, представлены результаты экспериментальных исследований. Предложен принцип работы устройства для диагностики междувиткового короткого замыкания в обмотке статора в режиме холостого хода машины.

Вопросы анализа и расчета асинхронных двигателей при несимметрии, вызванной наличием короткозамкнутых контуров в фазных обмотках

При междувитковом коротком замыкании КК может содержать как 1-2 витка, так и всю обмотку фазы. Предельным случаем такой неисправности является однофазное короткое замыкание. В книге И. А. Сыромятникова /17/ представлено теоретическое описание процессов в электрической машине при таком повреждении. Здесь рассматривается случай замыкания одной фазы обмотки статора двигателя (рисунок 1.3, а), подключенного к сети с незаземленной нейтралью. На рисунке 1.3, б показана расчетная схема для случая, когда между источником питания и двигателем имеется сопротивление прямой Zcl и обратной последовательности Zc2. Рисунок 1.3 - Трехфазная схема (а) и схема замещения для тока прямой последовательности (б) при замкнутой одной фазе статора двигателя, питающегося от сети бесконечной мощности. Из рассмотрения схемы замещения следует, что в этом случае в. двигателе возникают токи обратной последовательности, которые создают тормозящий момент. При питании же от сети бесконечной мощности, т. е. в том случае, когда сопротивление самого двигателя значительно превышает сопротивление, включенное между источником питания и двигателем, токов обратной последовательности в двигателе не будет, следовательно, вращающий момент двигателя практически останется неизменным. Это объясняется тем, что в этом случае в двигателе будут существовать только токи прямой и нулевой последовательностей, причем токи нулевой последовательности не создают вращающего момента, т. к. они не создают магнитного поля, связанного с обмотками ротора.

Далее рассмотрен наиболее часто встречающийся случай, когда можно считать, что двигатель подключен к сети бесконечной мощности. В этом случае Zcl = Zc2 = 0, и токи прямой и нулевой последовательностей равны между собой: По этим уравнениям можно сравнительно просто рассчитать параметры АД при однофазном коротком замыкании, однако для случая междувиткового замыкания представленные выражения неприменимы. В работах М. А. Гашимова и его соавторов /21, 22, 23/ представлен анализ работы электродвигателей при возникновении междувитковых замыканий. В них рассматривается влияние данной неисправности на работу АД: электромагнитные процессы, изменения вибрационных и акустических параметров. Экспериментальные исследования проводились при различных значениях тока в замкнутом контуре и при разных режимах работы двигателей. По результатам экспериментов установлено, что при повышении тока в замкнутом контуре в поврежденной фазе значительно снижается третья гармоническая составляющая тока, а в неповрежденных фазах происходит ее увеличение.

Вибрация и ненормальный шум значительно возрастают при увеличении числа замкнутых витков и величины тока в них. На основе результатов данных работ можно судить о наличии неисправности АД, при этом невозможно дать количественную оценку повреждения (количество замкнутых витков, величина тока в замкнутом контуре). В /24, 25/ описан другой метод выявления междувитковых замыканий. В его основе лежит использование математической модели защищаемого электродвигателя, на вход которой поступают такие же возмущения, как и на сам двигатель. В качестве начальных параметров модели принимаются значения схемы замещения АД, соответствующие номинальному режиму работы. Далее в рабочем режиме производится вычисление соответствующих объекту текущих параметров модели и их сравнение с допустимыми значениями. Предпосылкой возникновения аварийного режима является выход полученных параметров за пределы допустимой области. Определение начальных параметров модели асинхронного двигателя осуществляется на основе стандартной Г-образной схемы замещения АД (рисунок 1.4), где Zs— полное сопротивление статора; Zr - полное сопротивление ротора; Zm - полное сопротивление контура намагничивания. Qz, При работе АД на его зажимах измеряются мгновенные значения токов и напряжений, а также измеряется скольжение. При нормальных переходных процессах изменение скольжения сопровождается изменением величин фазных напряжений и токов, эквивалентные активное и индуктивное сопротивления остаются неизменными. В случае возникновения МКЗ изменение величин напряжений и токов будет сопровождаться изменением эквивалентных сопротивлений. Реакция АД сравнивается с реакцией математической модели. Полученные таким образом и доступные для измерения параметры модели используются для оценки состояния двигателя. 1. В известной нам литературе наиболее подробно рассмотрены предельные режимы работы трехфазного АД при одной отключенной фазе. Исключение составляет работа Т. Г. Сорокера /19/. 2. Расчет токов в фазах обмотки статора при исключении части витков производится традиционным методом симметричных составляющих, справедливым при отсутствии насыщения магнитной цепи. 3. Запись уравнений во взаимно перпендикулярных осях d и q обладает определенным неудобством, так как непосредственно не дает реальных значений токов в фазах. 4.

В расчетах определяется средний электромагнитный момент без учета паразитных моментов, вызванных высшими гармониками полей при нарушении симметрии фазных обмоток. 5. Не рассмотрена допустимая степень несимметрии обмотки статора с точки зрения температуры и минимального момента вращения при пуске. 6. Отдельную задачу представляет определение токов в контурах фазной обмотки при возникновении междувитковых коротких замыканий. Эта задача практически не рассмотрена в известной нам литературе. 7. Желательно разработать простой способ для обнаружения междувитковых коротких замыканий в обмотке статора на ходу двигателя. На основе изложенных выводов сформулированы задачи, решение которых приводится в последующих разделах диссертации: 1) разработать систему уравнений напряжения асинхронной машины при несимметрии фазных обмоток статора, вызванной исключением части витков или наличием междувитковых замыкании; 2) усовершенствовать методику определения вращающих моментов с учетом высших гармоник МДС, вызванных несимметрией обмотки статора; 3) разработать методику расчета характеристик асинхронных двигателей для общего случая исключения части витков из фазных обмоток статора; 4) определить допустимую нагрузку АД с усеченными фазными обмотками; 5) разработать способ обнаружения короткозамкнутых витков в обмотке статора.

Параметры контуров асинхронной машины при несимметрии фазных обмоток

По изложенной выше методике (см. п. 2.1 - - 2.3) было создано программное обеспечение на языке программирования Delphi 7.0. Решение матричного уравнения (2.54) позволяет получить токи контуров в комплексной форме. Расчет токов в фазах статора выполнялся для значений скольжения s = (0 -f- l,2)sH для построения рабочих характеристик, а также s = 0 -г 1 - для пусковых характеристик. Значения токов в фазах статора представлены на рисунках 2.5 - - 2.8 для двигателей АД №1, АД №2 и АД №3. Расчеты выполнялись для случаев симметричных и несимметричных фазных обмоток статора. Опыты были проведены при пониженном трехфазном напряжении. Измерялись напряжения, токи, мощности (приборы класса точности 0,5) и частота вращения. Измеренные значения токов представлены на рисунках 2.5-2.8. При симметричной ОС расчетные значения токов совпадают с измеренными. Для несимметричных фазных обмоток (при исключении от 1 до 3 секций из фазы) расчетные значения токов практически совпадают с измеренными (АД №1 и АД №2), либо близки к измеренным (АД №3). Разница не превышает (4 — 6)% при 75% исключенных секций в одной фазе ОС. Таким образом, токи в несимметричных фазах рассчитываются также с достаточно высокой точностью. Подводимая активная мощность для симметричной фазной системы равна сумме мощностей отдельных фаз где активные мощности фаз определяются как вещественная часть произведения фазных напряжений на сопряженные комплексы фазных токов Для найденных выше значений токов статора и скольжения определяется ток в фазе ротора. Полный ток, созданный составляющими прямой Іг и обратной Іоб последовательности, равен Электрические потери в ОС рассчитываются в отдельности для каждой фазы Электрические потери в клетке ротора Основные потери в стали статора Рсо рассчитываются пропорционально квадрату индукции, соответствующей среднему числу витков в фазах ОС. Добавочные потери в стали при холостом ходе определяются известным способом. Добавочные потери нагрузочного режима принимаются равными 0,5%——. Л Механические потери определяются обычным способом /27, 28, 29, 30/.

Суммарные потери в АД с несимметричными обмотками фаз Полезная мощность на валу АД Коэффициент полезного действия Коэффициент мощности вычисляется в отдельности для каждой фазы (например, для фазы А): Расчетные значения токов при симметричных и несимметричных фазных обмотках отличаются от измеренных значений не более, чем на несколько процентов для двух-, четырех- и шестиполюсных двигателей, даже при значительной несимметрии обмоток (рис. 2.5 2.8 и приложение Б). При уменьшении числа витков в фазной обмотке (напр., фазы А), ток возрастает не только в этой фазе, но и в двух других. Это явление вызвано токами обратной последовательности. В нагрузочном режиме при неизменной полезной мощности на валу минимальное значение тока во всех фазах имеет место при симметрии фазных обмоток. С ростом степени несимметрии чисел витков значения токов увеличиваются во всех фазных обмотках. Это приводит к возрастанию электрических потерь и понижению КПД (рис. 2.9, 2.12, 2.13 и приложение Б). 1. С целью создания методик расчета характеристик асинхронных двигателей при несимметрии обмоток статора разработана математическая модель, представляющая собой систему уравнений ЭДС и моментов. Особенностью системы является введение искусственного контура на роторе, в котором существует ток обратной последовательности. Поскольку несимметрия обмоток допустима только при соединении их в звезду, то введено в систему уравнение, отражающее условие равенства нулю суммы токов в фазах. 2. Математическая модель позволяет рассчитать токи в контурах статора и ротора в комплексной форме. Действующие значения токов практически совпадают, либо близки к измеренным величинам, полученным на физических моделях (максимальная погрешность не превышает 6 %). 3. По значениям токов в контурах определены электромагнитные характеристики двигателей при несимметрии фазных обмоток.

Вращающие моменты асинхронной машины с несимметричными фазными обмотками

Амплитуда Fsvnp прямовращающеися составляющей v-u гармоники МДС обмотки статора определяется из разложения кривой МДС несимметричной трехфазной обмотки (см. таблицы 3.1 и 3.2). Обратновращающаяся составляющая МДС V-PL гармоники обмотки статора определяется также из разложения. Приведенный к ротору ток статора обратной последовательности определяется по формуле, аналогичной формуле (3.17). Подставив значение тока i svnpno формуле (3.17) (а также тока I svo6no аналогичной формуле) в выражение (3.16), получим Формула (3.18) позволяет вычислять вращающие моменты, обусловленные гармониками разного происхождения. В нее входят параметры и обмоточный коэффициент клетки ротора, которая в данной задаче является симметричной.

Амплитуды МДС Fsv и Fsvo6 определяются из разложения кривой МДС, полученной графоаналитическим методом для несимметричной трехфазной обмотки. Результирующий момент будет равен Верхний предел порядка гармоник п может быть взят равным первому зубцовому порядку. Суммирование моментов производится с учетом направления вращения гармоник поля. По формуле (3.18) были выполнены расчеты вращающих моментов испытуемых двигателей при исключении разного количества секций из фазных обмоток. Расчеты проводились для интервала скольжений s от 1 до О (рисунки 3.6 и 3.7). Там же представлены значения расчетного момента по /19/, то есть, без учета высших гармоник. Экспериментальные значения вращающих моментов во всем интервале скольжений были получены с помощью балансирного моментомера /41/ (см. приложение Д, рис. Д.2). Погрешность измерений составила не более 1%. Анализ кривых вращающих моментов показывает, что неучет дополнительных моментов, обусловленных высшими гармониками полей, возникающими при несимметрии фазных обмоток, может привести к значительной разнице между расчетными и измеренными величинами.

При этом форма кривой измеренного момента может быть существенно искажена по сравнению с кривой, обусловленной прямо- и обратновращающимися полями (рис. 3.8 и 3.9). Расчетные зависимости M(s), построенные с учетом дополнительных моментов, значительно близки по форме и величине к измеренным значениям. 1. Предложен уточненный способ расчета вращающих моментов при несимметрии обмоток с учетом высших гармоник МДС и магнитных полей в воздушном зазоре (максимальная погрешность не превышает 5 %). В известных способах расчета учитываются только прямая и обратная составляющие магнитного поля. 2. Экспериментальные исследования показали, что при исключении значительного числа витков из фазной обмотки (50% и более) кривая момента сильно искажается и измеренный момент может оказаться значительно меньше расчетного, определенного без учета высших гармоник. 3. Предложенный способ расчета вращающего момента с учетом дополнительных асинхронных моментов позволяет существенно повысить точность определения моментов при значительном нарушении симметрии фазных обмоток статора.

Определение допустимой нагрузки асинхронного двигателя принесимметрии фазных обмоток

Адекватность разработанной математической модели (ММ) оценивается точностью описания электромагнитных процессов с помощью уравнений и близостью расчетных результатов к экспериментальным данным. Точность уравнений определяется правильностью теоретических выражений для коэффициентов уравнений в системе, а также близостью результатов расчета к опытным данным. Для АД №3 в режиме холостого хода при замыкании выведенных витков в фазе А расчетные значения токов в фазах отличаются в среднем не более (3- -5)%. При этом количество замкнутых витков изменялось в пределах от 3 до 30. Приблизительно в тех же пределах находятся отклонения расчетных токов от измеренных при замыканиях отводов фазы С. (см. таблицу Г.1) При нагрузке, близкой к номинальной {пн = 950 об/мин), расхождение между расчетными и измеренными значениями токов также не превышает 5% (таблица Г.З и рисунки 5.6 - - 5.9) для АД №2. Для АД №3 значения расчетных и измеренных токов в фазах при холостом ходе и нагрузке отличаются не более 7% (таблица Г.2 и рис 5.14).

Приведенные данные позволяют заключить, что разработанная математическая модель обладает достаточной точностью. Изложенные выше экспериментальные данные были дополнены измерениями токов в контурах фазных обмоток по схеме на рисунке 5.15. Результаты представлены в таблицах 5.1 и 5.2 для двигателей АД №3 (число витков в фазе ws = 240) и АД №4 (ws =144). Зависимости значения cos#? в фазах от количества замкнутых витков изображены на рисунках 5.16- -5.18. В режиме холостого хода измерения были проведены при пониженном трехфазном напряжении питания.

При этом последовательно замыкались витки в фазных обмотках. Измерялись токи и мощности в фазах, вычислялся коэффициент мощности cos ср. Анализ результатов, приведенных в таблицах 5.1 и 5.2, показал, что в режиме холостого хода короткие замыкания нескольких витков в одной фазной обмотке имеют следующие особенности: 1) Значения cos ср в разных фазах неодинаковы. 2) С увеличением числа короткозамкнутых витков до (8 -ь 10) % ws значение cos (р растет, и по сравнению с симметричным режимом может увеличиться в несколько раз (от 0,1 - - 0,2 до 0,7 - - 0,8). 3) Для поврежденной фазной обмотки cos(р может стать больше, чем в двух других. 4) Токи в короткозамкнутом контуре фазы значительно больше, чем токи в неповрежденной части фазы. Значения токов в ветвях контура близки друг к другу (показания амперметров А1 и А2). Эти особенности говорят о том, что ток в короткозамкнутом контуре индуцируется, в основном, магнитным полем в воздушном зазоре. Между КК фазы возникает индуктивная связь с ротором в значительной мере благодаря токам обратной последовательности контура. Соответствующий поток обратной последовательности в клетке ротора индуцирует ток, который создает потери в клетке.

При этом cos р будет расти с увеличением количества короткозамкнутых витков фазы (см п.2 «особенностей»). На основании изложенных соображений нами предлагается описанный ниже способ определения междувитковых коротких замыканий в АД. АД запускается в режиме холостого хода при номинальном или пониженном напряжении. Измеряются напряжения, токи и мощность, потребляемая АД. Определяется cos (р. При отсутствии внутренних коротких замыканий cos# не должен превосходить 0,1 - 0,15 (большее значение относится к АД малой мощности). Если по измерению cos ср 0,3, то это указывает на присутствие короткозамкнутых контуров в фазной обмотке статора. С возрастанием числа короткозамкнутых витков значение cos р увеличивается и может приблизиться к 0,8. Наличие короткозамкнутых контуров в фазной обмотке может быть обнаружено также по повышенному значению тока в фазе. Однако приведенные данные (таблицы 5.1 и 5.2) показывают, что ток возрастает не только в поврежденной, но и в исправных фазах.

Похожие диссертации на Электромеханические характеристики трехвазного асинхронного двигателя при несимметрии обмотки статора