Содержание к диссертации
Введение
2. Анализ существующих методов исследования асинхронных двигателей для регулируемого электропривода. Постановка задачи 13
2.1 Особенности асинхронных двигателей для регулируемого электропривода и предъявляемые к ним требования 13
2.2 Особенности эксплуатации регулируемых асинхронных двигателей 24
2.3 Многофазные асинхронные двигатели в регулируемом электроприводе и законы управления асинхронными двигателями 28
2.4 Методы анализа многофазных асинхронных двигателей 46
2.5 Состояние работ по надёжности электрических машин 57
2.6 Постановка задачи 71
2.7 Выводы 72
3. Математическое моделирование теплового состояния многофазных асинхронных двигателей в аварийных режимах работы 74
3.1 Математическая модель теплового состояния многофазного асинхронного двигателя в аномальных режимах работы 74
3.2 Алгоритм исследования теплового поля многофазного асинхронного двигателя 82
3.3 Анализ результатов моделирования 91
3.4 Экспериментальная установка 101
3.5 Выводы 108
4. Математическое моделирование магнитных полей многофазных асинхронных двигателей 111
4.1 Методы моделирования магнитных полей электрических машин 111
4.2 Обоснование выбора метода моделирования магнитных полей многофазных асинхронных двигателей 127
4.3 Выводы 135
5. Математическое моделирование надёжности многофазных асинхронных двигателей 137
5.1 Теоретические основы надёжности асинхронных двигателей 137
5.2 Математическая модель вероятности безотказной работы многофазного асинхронного двигателя 148
5.3 Рекомендации по построению многофазного преобразователя частоты для питания многофазных асинхронных двигателей 156
5.4 Выводы 158
Заключение 162
Литература 167
Приложение 1
- Особенности эксплуатации регулируемых асинхронных двигателей
- Алгоритм исследования теплового поля многофазного асинхронного двигателя
- Обоснование выбора метода моделирования магнитных полей многофазных асинхронных двигателей
- Математическая модель вероятности безотказной работы многофазного асинхронного двигателя
Введение к работе
Сегодня является очевидным то, что электроприводы (ЭП) постоянного тока уже не являются единоличными представителями регулируемых электроприводов (РЭП). Развитие науки, техники и технологии подошло к тому рубежу, когда стало возможным создание РЭП переменного тока вообще и в первую очередь на основе асинхронных двигателей (АД) [2,21,132, 133, 134,136].
Преимущества РЭП - повышение качества обслуживаемого технологического процесса, реализация возможности энергосбережения за счёт экономии электроэнергии до 30% (в насосах и вентиляторах — до 50%) при оптимизации рабочего процесса механизма, снижение износа механического оборудования за счёт «мягкой» динамики и пр. — были, разумеется, известны специалистам ранее, однако его широкое применение сдерживалось отсутствием необходимой элементной базы. Все большее место в продукции электромашиностроительных заводов занимают модификации и специализированные исполнения электродвигателей [4, 16, 17, 19, 20, 22].
Создать универсальный, подходящий для всех случаев жизни частотно-регулируемый двигатель нельзя. Оптимальным он может быть только для каждого конкретного сочетания закона и способа управления, диапазона регулирования частоты и характера нагрузки: постоянной, обратно пропорциональной частоте вращения ротора, вентиляторной и случайной, заданными вероятностными характеристиками. В идеале, двигатели следует дифференцировать по типам производственных механизмов, естественно, подсчитывая экономическую целесообразность такого подразделения. Она, конечно, будет зависеть от массовости (объемов) применения и назначения электропривода [77]. Многофазный асинхронный двигатель (МАД) может являться альтернативой трёхфазным машинам при питании последних от преобразователя частоты (ПЧ). Под многофазными асинхронными двигателями мы понимаем такие двигатели, у которых число фаз обмотки статора более трёх — т 3 — и обмотка яв 5 ляется расщеплённой (статорная обмотка, оси одноимённых фаз которой сдвинуты по расточке статора на ж/т ряд, соединена в т/3 симметричные группы и питается симметричной системой напряжений, имеющей временной сдвиг, равный пространственному сдвигу фаз [6, 7]) . Во-первых, МАД является системой «Многофазный преобразователь частоты — Асинхронный Двигатель», что означает симбиоз источника и потребителя энергии. ПЧ управляется микропроцессором, следовательно, проблема обеспечения постоянства частоты питающего напряжения, а значит и частоты вращения вала МАД решается на программном уровне. Во-вторых, снижение пульсаций момента и скорости на валу МАД следует из свойств самого МАД, благодаря увеличенному числу фаз. В третьих, МАД остаются принципиально работоспособными при отключении (обрыве) одной или даже нескольких фаз обмотки статора, так как в этом случае в нём продолжает создаваться вращающееся магнитное поле, что является существенным фактором вообще и в особенности в ответственных технологических процессах.
Проблема обеспечения надёжности остро стоит перед создателями энергетических объектов, транспортных устройств, электрических машин для различных отраслей народного хозяйства России. В настоящее время нет такой отрасли техники, где бы эта проблема ни была одной из актуальнейших [99].
Большинство современных электрических машин (ЭМ) должны выполнять свои функции и задачи при воздействии на них различных видов внешних воздействующих факторов, действующих в процессе эксплуатации. Это обстоятельство определяет необходимость оценить эксплуатационные свойства ЭМ и в первую очередь - надёжность.
Условно разделив исследования за рубежом и в нашей стране, можно перечислить следующее применение многофазных машин. В США отмечают перспективность МАД для электромобилей, медицинской техники, в испытательных приборах, а также существует патент на многофазный асинхронный ЭП для глубоководного аппарата [76]. В Германии МАД применяются для привода компрессоров и проводились исследования, которые выявили целесообразность выполнения ЭП переменного тока мощностью выше /МВт с двумя 3-фазными обмотками [36]. В Японии фирма «SANYO» использует различные типоиспол-нения 5-фазных двигателей в металлорежущих станках для работы в глубоком вакууме (ЭП — низковольтный). Многофазные двигатели применяются для видеомагнитофонов (запатентовано в США). В Португалии на химкомбинате в Porto Torres установлен частотно-регулируемый синхронный ЭП турбокомпрессора мощностью 13 кВт (ПЧ работает в /2-фазном режиме).
В СССР серийно выпускались 6-фазные генераторы [3, 42], которые применялись на атомном ледоколе «Ленин». Одним из вариантов является применение МАД в текстильной промышленности, в частности для привода механизма производящего нити. Дело в том, что современная текстильная индустрия работает с очень тонкими нитями, а это условие накладывает очень жесткие требования к качеству нитей, т.е. нить должна быть одного диаметра по всей длине. Обеспечение этого требования (изготовления нити заданного качества) невозможно без качественного приводного механизма, а, следовательно, и без ЭП, обеспечивающего постоянство частоты вращения вала приводного двигателя [11]. Наиболее актуальным можно считать применение МАД в специальных вентиляционных системах и комплексах, где требуется повышенная надёжность двигателя при низком уровне шума и вибрации.
Многофазными машинами и изучением электромагнитных процессов в них занимались Соустин Б.П. и Бражников В.Ф. в Красноярском Государственном техническом университете В настоящее время в России многофазными машинами занимаются в Ивановском Государственном техническом университете Голубев А.Н., его коллеги и другие исследователи.
В Томском политехническом институте вопросами надёжности АД начали заниматься с 1962 года Стрельбицкий Э.К., Похолков Ю.П, Муравлёв О.П. совместно с СКБ «Сибэлектромотор», а также вопросами надёжности занимались Матялис А.П, Дудкин А.Н. Гольдберг О.Д., Любомен В.Э., Макаров Л.Н., Ванеев Б.Н. и др. Преимущества МАД и их свойства требуют дополнительных исследований в области моделирования их магнитных, тепловых полей и надёжности указанных двигателей. Разработанные математические модели и результаты проведённых теоретических исследований будут использованы при проектировании двигателей для ЭП повышенной надёжности, что является актуальным в настоящее время.
Особенности эксплуатации регулируемых асинхронных двигателей
В настоящее время структура потребления электроэнергии в России такова, что примерно половина вырабатываемой энергии расходуется на промышленное производство. По экспертной оценке, не менее 30% этой энергии расходуется турбомеханизмами: насосами, вентиляторами, компрессорами. В большинстве случаев производительность этих агрегатов регулируется весьма неэкономичным способом — дросселированием. Поэтому, с точки зрения внедрения энергосберегающих технологий, вышеозначенные механизмы представляют существенный интерес и, очевидно, являются первоочередными при модернизации технологических процессов.
Потребная мощность в этом случае, т.е. при изменении подачи Q от номинального значения до 70% номинального, при регулировании частоты вращения п значительно меньше мощности, потребляемой при регулировании дроссельными клапанами [16, 17, 18, 19, 20]. Достигаемая экономия мощности существенно зависит от подачи, при которой в среднем работает насос. Применение МАД в подобных установках может быть оправдано чрезвычайной ответственностью и повышенной надёжностью механизма, например на АЭС [59]. Также есть потребность в высоконадёжных вентиляторных установках с низким уровнем шума и вибрации. Необходимо отметить ряд преимуществ МАД для использования их в качестве двигателей ЭП: повышенная надёжность многофазной конструкции обмотки обусловленная тем, что обрыв (отключение) одной или даже нескольких фаз не ведёт к остановке машины, так как в ней продолжает создаваться вращающееся магнитное поле; МАД обладают сниженными требованиями к качеству управляющих сигналов, что даёт возможность упростить, а значит и удешевить систему управления; увеличение частоты и снижение амплитуды пульсаций электромагнитного момента ведёт к улучшению виброшумовых характеристик двигателя; многофазные двигатели обладают лучшими, по сравнению с трёхфазными, динамическими характеристиками.
Больших успехов добиваются предприятия ЖКХ г. Москвы и других городов при внедрении РЭП на базе трёхфазных АД в насосных установках. Привлекательность МАД в подобных установках проявляется в более простом и гибком способе регулирования режима работы МАД, а также его высокая надёжность и низкий уровень вибрации и шума, позволяющая упростить и удешевить эксплуатацию насосных станций. Достоинства многофазного РЭП делают его использование привлекательным в областях, позволяющих экономить потребляемую электроэнергию.
В течение 10 последних лет РЭП получили широкое распространение за рубежом. При этом основные работы ведутся в использовании либо общепромышленных, либо специально разработанные для РЭП трёхфазных АД. Многофазные АД применяются в текстильной промышленности, где требуется стабильная скорость вращения в пределах одного оборота вала, а также и других областях, требующих наличие высоконадёжных вентиляторных установок с низким уровнем шума и вибрации.
В качестве примера можно взять эффективность применения РЭП насосного агрегата на рис.2.1, где кривая 1— характеристика сети без дросселировании, кривая 2 - характеристика сети при дросселировании, 3 - кривая характеристика центробежного насоса. Графики характеристики насосного агрегата и сети при регулировании подачи Q изменением частоты вращения центробежного насоса приведены на рис.2.1 справа, где кривая / - характеристика сети, кривая 4 - характеристика центробежного насоса при 70% номинальной частоты вращения.
Рисунок составлен таким образом, что на обоих графиках приведена одна и та же характеристика сети (кривая /) и характеристика насоса (кривая 3). Кривая 4 на правом графике показывает снижение потребляемой мощности при использовании РЭП вместо дросселирования (потребляемая мощность пропорциональна заштрихованным прямоугольникам).
Эксплуатация АД для РЭП имеет ряд особенностей [45, 46], по сравнению с эксплуатацией ЭМ общего назначения. Эти особенности обусловлены следующими обстоятельствами.
Во-первых, АД для РЭП во многих случаях работают при жёстких воздействиях различных климатических и механических факторов, повышенных частотах вращения, механических, электромагнитных и тепловых перегрузках.
Во-вторых, такие машины работают, как правило, совместно со статическими ПЧ и другими управляющими устройствами, в которых возможны явления, не оговоренные в технических требованиях к ним (связанные, например, с коммутацией вентилей) или вызванные нарушениями в режиме работы. Наконец, как известно, в электромеханических системах предъявляется ряд достаточно жёстких требований к их динамическим показателям, выполнение которых связано с конструкцией и качеством эксплуатации как АД для РЭП, так и управляющих устройств, и коммутационной аппаратуры.
Указанные особенности эксплуатации во многом учитываются при проектировании регулируемых машин (выбор конструкции, параметров и т.д., разработка инструкции по эксплуатации), но совершенно очевидно, что они обусловливают необходимость строгого контроля состояния ЛД для РЭП и тщательного соблюдения правил эксплуатации. При совместной работе АД для РЭП с другими элементами электромеханической системы возможно появление эпизодических перенапряжений, импульсов тока, колебаний момента, скорости, и т.д., которые, как правило, не учитываются при разработке машины и которые, как известно, приводят к ухудшению её характеристик, снижению срока службы, повреждениям обмоток и других элементов машины. Поэтому диагностика состояния приводного двигателя, контроль и защита от работы в подобных режимах являются весьма целесообразными при их эксплуатации [30].
Выполнение требований к динамическим показателям АД для РЭП (быстродействие, перерегулирование, изменение напряжения при коммутации нагрузки и т.п.) зависит, естественно, во многом от работы аппаратуры управления. Если исходить из того, что эта аппаратура удовлетворяет предъявленным требованиям, а контроль за её работой осуществляется на должном уровне, то требования к динамическим показателям должны выполняться. Вместе с тем, поскольку особенности всех режимов работы, встречающихся на практике, невозможно отразить в виде формализованных требований к разработке машины или аппаратуры, то в процессе разработки электромеханической системы закладываются определённые запасы в её элементы, значения которых определяются на основе исследования эксплуатационных характеристик.
Особенности ЭМ машин в РЭП, накладывая определённые требования к их конструкции, требуют иные подходы к их проектированию. Вместе с тем, особенности многофазных двигателей делают их пригодными для применения в РЭП различного назначения, а в случае повышенных требований к надёжности, уровню вибрации и шуму, динамическим свойствам - практически единственно возможными машинами в связи с простотой их производства, так как
Алгоритм исследования теплового поля многофазного асинхронного двигателя
Последовательность действий (алгоритм) для моделирования теплового поля МАД и определения допустимого времени работы МАД при обрыве фазы приведена на рис.3.3.
Для исследования установившегося (стационарного) процесса нагрева были использованы данные геометрии магнитных систем статоров трёхфазных АД серии 5А для изготовления МАД (т=9) мощностью: 1,5 кВт; 3,0 кВт; 4 кВт; 5,5 кВт; 7,5 кВт; 11,0 кВт, и с числом полюсов 2р=4.
Для примера можно привести результаты теплового моделирования МАД мощностью 5,5 кВт. Следует отметить, что номинальное напряжение двигателя в системе «АИ-АД» может быть выбрано практически любым (в некоторых случаях выбор UH является определяющим тепловое состояние МАД), о чём будет сказано ниже.
Данные моделирования температурных полей остальных МАД для компактности сведены в табл. 3.2., где приводятся максимальные превышения температуры в сечении сердечника статора — в среде ELCUT 4.2Т определяется точка пазовой изоляции наибольшего нагрева и заносится в таблицу.
Все расчёты проводятся для поперечного сечения середины длины пакета статора.
Из рис.3.4 можно наблюдать распределение температурного поля в статоре машины при симметричной, т.е. полнофазной работе. Максимальное превышение температуры в пазовой изоляции статора составляет 98 С, что допустимо для класса изоляции F.
Решив исследовать использование двух вариантов числа фаз — шесть и девять, а также сравнить эти варианты с трёхфазным АД, были проделаны электромагнитные расчёты многофазных двигателей с различными вариантами числа фаз и полюсов (табл. 33) для выяснения преимуществ, получаемых при переходе на многофазную конструкцию. В качестве критериев были использованы показатели качества {ПК) ЭМ, такие как коэффициент полезного действия ц, коэффициент мощности cos p, кратность пускового тока kh кратность пускового момента кр, кратность максимального момента к . Приняв условие, что преобразователь ШИМ вырабатывает форму напряжения, близкую к синусоиде, электромагнитный расчёт вёлся по стандартной методике. Отметим также, что для обеспечения допустимого теплового режима двигателя мощностью Р2„=11 кВт (класс нагревостойкости изоляции F) пришлось увеличить длину активной части на 12% для снижения плотности тока в обмотке при принятой мощности.
По результатам вычислений, на основании данных таблицы можно сделать следующие выводы. При сравнении значений ПК многофазных вариантов асинхронных машин по отношению к трёхфазным, можно видеть, что такие показатели, как cos p и ц - выше в многофазном варианте, за исключением машины мощностью 7,5 кВт. Исключения составляют значения пусковых моментов девятифазных вариантов исполнения двигателей и наиболее мощный вариант исследуемых машин. Следует отметить, однако, что значительные отклонения от требуемых величин (по ГОСТ Р 51689-2000) кратностей пускового и максимального моментов получились не во всех вариантах исполнения, а только в нескольких, что можно объяснить недостаточным учётом полей рассеяния. К тому же, пусковые свойства асинхронного двигателя не могут быть определяющими для регулируемого электропривода, поэтому эти отклонения не следует рассматривать, как решающие факторы при решении вопроса о применении многофазных асинхронных двигателей в регулируемом приводе.
Анализ данных таблицы 3.3 показывает, что в целом, температурная напряжённость МАД, построенных на базе трёхфазных АД находится в допустимых пределах. При этом нужно помнить, что машины единой серии построены с максимальной унификацией деталей, а это может привести к опасному росту температуры, так как большая мощность обеспечивается увеличением длины магнитной системы двигателя. В то же время, необходимо упомянуть, что МАД с мощностью 15,0 кВт и 18,5 кВт — двенадцатифазиые, так как число пазов статора позволило увеличить число фаз. При этом увеличивается дробление мощности по фазам — снижается токовая, а значит, и тепловая нагрузка машины.
Исследование тепловых процессов при несимметричных режимах. Уникальность МАД заключается в том, что данная машина принципиально работоспособна при обрыве одной или даже нескольких фаз, так как в её статоре продолжает создаваться вращающееся магнитное поле. Определённый интерес представляет картина процесса в таких режимах работы МАД. В данном случае, можно смоделировать такой режим работы МАД, представив машину в виде многолучевой звезды, с числом лучей п по числу пазов и зубцов магнитной системы статора.
Обоснование выбора метода моделирования магнитных полей многофазных асинхронных двигателей
В настоящее время появилась возможность на уровне пользователя персонального компьютера моделировать электромагнитные и тепловые процессы вЭМ.
Источниками стационарных магнитных полей в объёмах ЭМ являются сторонние токи в пазах ротора и статора. Эти токи создают единое электромагнитное поле во всех конструктивных зонах машины. При строгом подходе магнитные поля выходят и за пределы машин. Характер распределения этого единого поля настолько сложен, что расчёт его с учётом конкретных конструктивных особенностей машин и свойств ферромагнитных сред не представляется возможным [31]. Поэтому в теории ЭМ, как и в других инженерных теориях, на начальной стадии исследования обосновывают и вводят допущения, которые позволяют достаточно просто аналитически описывать электромагнитные поля в локальных областях и с хорошей точностью рассчитывать интегральные характеристики машин.
Для механического удержания всыпных обмоток в пазах сердечника АД, а также для улучшения ряда характеристик ЭМ их пазы выполняют полузакрытыми. Появление шлицевой зоны, включающей в себя участки из ферромагнитного материала, приводит к изменениям граничных условий [27, 44, 113, 122] и, как следствие, к существенному искажению поля в пазу машины, по сравнению с закрытым пазом. Если для открытых, относительно глубоких пазов приемлемым было допущение об одномерном распределении поля в пазу, то для полузакрытых пазов это допущение может привести уже к существенным погрешностям при расчётах поля и параметров пазов. Это обстоятельство вынуждает ставить и решать более сложные двухмерные задачи теории поля по МКЭ, как наиболее универсальным и пр остым и по результатам этих решений рассчитывать соответствующие параметры паза [31].
Предположим, что состояние системы описывается некоторой функцией.
Пусть эта функция является единственным решением математической задачи, сформулированной на основе физических законов. Решение состоит в отыскании из бесконечного множества функций такой, которая удовлетворяет уравнениям задачи. Если задача достаточно сложная, то ее точное решение невозможно. Вместо того чтобы искать требуемую функцию среди бесконечного множества разнообразных функций, задача упрощается. Рассматривается некоторое семейство функций, определяемых конечным числом параметров. Как правило, среди таких функций нет точного решения задачи. Однако соответствующим подбором параметров можно попытаться приближенно удовлетворить уравнениям задачи и тем самым построить ее приближенное решение. Такой общий подход характерен для многих приближенных методов. Специфическим в МКЭ является построение семейства функций, определяемых конечным числом параметров.
Для линейных задач, когда неизвестные функции и операции над ними входят во все соотношения задачи только в первой степени, МКЭ получил достаточно полное математическое обоснование [129].
Сегодня проблема расчёта электромагнитных полей свелась к поиску оптимального программного продукта, позволяющего с высокой точностью и достаточной простотой описания задачи получать приемлемые решения на основе применяемого метода моделирования вместе с картинами интересующих полей. Одной из таких программ является уже упоминавшийся российский пакет конечно-элементного моделирования ELCUT 4.2Т. ELCUT 4.2Т позволяет представить решение задачи моделирования магнитного поля несколькими способами: картины поля; числовые значения, в том числе: локальные полевые значения, интегральные величины, м стера вычисления параметров; графики; таблицы; таблицы и графики во времени.
С помощью ELCUT 4.2Т можно в течение /5-минутного сеанса описать задачу - геометрию объекта, свойства сред, источники поля, граничные и другие условия. Решить ее с высокой точностью и проанализировать решение с помощью средств цветной графики, а также решать сложные задачи расчета полей и теории упругости на персональных компьютерах, не прибегая к помощи больших ЭВМ или рабочих станций.
Геометрическая конфигурация задачи определяется как набор подобластей, представляющих собой одно- и многосвязные криволинейные многоугольники в плоскости модели, не пересекающиеся между собой иначе как по границе. Каждой подобласти приписан определенный набор физических свойств.
Пакет ELCUT 4.2Т может применяться для решения линейных и нелинейных задач магнитостатики в плоской и осесимметричной постановке. Используется формулировка задачи относительно векторного магнитного потенциала [27, 122].
Свойства сред: воздух, изотропные и ортотропные материалы с постоянной магнитной проницаемостью, линейные и нелинейные постоянные магниты, изотропные ферромагнетики, проводники с током. Кривые намагничивания ферромагнитных материалов легко могут быть заданы при помощи окна работы с кривыми.
При решении этих задач используется уравнение Пуассона для векторного магнитного потенциала А (В = rotA, В — вектор магнитной индукции). В рассматриваемых задачах вектор индукции В всегда лежит в плоскости модели (ху или zr\ а вектор плотности стороннего тока у и векторный потенциал А перпендикулярны к ней. Отличны от нуля только компоненты jz и Az в плоскопараллельном случае илиу нАдв осесимметричных задачах.
Математическая модель вероятности безотказной работы многофазного асинхронного двигателя
Под ВБР МАД мы понимаем способность машины генерировать вращающееся магнитное поле при обрыве (отключении) одной или даже нескольких фаз его статорной обмотки. Под обрывом мы понимаем отключение системой управления всей трёхфазной группы, в которой произошёл аварийный режим. В этом случае МАД не обязательно должен быть способен развить на сво ём валу номинальный вращающий момент, так как нам важна его принципиальная работоспособность в аварийных режимах работы.
Для количественного определения значений показателей надёжности применяем метод аналогов [82]. В этом случае значения показателей определяются исходя из достигнутых значений по аналогам, с применением соответствующей их корректировки, учитывающей степень аналога и нового образца. В нашем случае МАД изготавливается их тех же материалов, по технологии серийных АД, на том же оборудовании. Поэтому в качестве аналога для МАД принят АД общепромышленного применения.
Математическая модель ВБР АД определяется основными функциями двух частей — обмоткой статора и подшипниковыми устройствами. Как показывает анализ результатов эксплуатации различных типов АД [87, 90, 92, 101, 106, 109, ПО, 130] и данные наблюдений ускоренных испытаний и расчёты ОАО «СКБ Сибэлектромотор» (г.Томск) за последние 30 лет можно сделать следующие выводы. В 60-х годах прошлого века доля отказов обмотки составляла 95-98% от всех отказов АД, а доля отказов подшипниковых узлов — 2-5%. После получения таких результатов стали активно проводить работу по совершенствованию изоляционных материалов, их характеристики значительно улучшились, доля отказов обмотки уменьшилась почти до 70%, но возросла доля отказов подшипниковых узлов до 30% в 80-х годах 20 века [97]. Дальнейшая динамика долей отказов АД определилась новыми требованиями к АД в 90-х годах — большое внимание во всём мире стали уделять экологической проблеме — снижению уровней вибрации и шума. Для решения этой проблемы в АД стали применять более совершенные подшипники качения и повышать технологическую точность при обработке посадочных мест для обеспечения надёжной работы подшипниковых узлов.
На сегодняшний день для серий 4А, АИР, АИС, ЗА и 6А следует принять такое соотношение долей отказов: 80-90% - отказы обмоток и 20-10% - отказы подшипниковых узлов. При этом будем считать, что для АД мощностью 1-100 кВт выполняются требования ГОСТ Р 51689-2000 вероятность безотказной работы АД 0,9 за 20000 ч. Эти данные подтверждены экспериментально проведением ускоренных испытаний в ОАО «СКВ Сибэлектромотор» (г.Томск) и наблюдением за работой АД в эксплуатационных условиях.
Обеспечение ВБР АД обеспечивается двумя составными частями: обмоткой статора и подшипниковыми узлами, которые состоят из двух подшипников. Будем считать, что вероятность безотказной работы одинаковы для обоих подшипников. Хотя они имеют разную радиальную нагрузку, но по конструктивным соображениям при проектировании всегда выбираются одного типоразмера. двигателей
Учитывая, что МАД состоит из фазных групп, количество которых определяется конкретным значением числа фаз МАД, ниже приведены структурные схемы для т = 6, 9 и 12. Каждая фазная группа имеет значение ВБР обмотки статора как для трёхфазного АД Учитывая, что по разным статистическим данным и по результатам ускоренных испытаний ОАО «СКБ Сибэлектромотор» (г.Томск) доля отказов подшипниковых узлов составляет 10-20% для АД общепромышленного производства и определить в настоящее время эту долю для конкретного применения двигателей практически невозможно рассматриваем два варианта: 1 вариант — доля отказов подшипниковых узлов при эксплуатации АД составляет 10% и 2 вариант -доля отказов подшипниковых узлов при эксплуатации АД составляет 20%. Можно считать, что эти варианты определяют пределы варьирования ВБР подшипниковых узлов при общем значении ВБР АД в течение 20000ч. эксплуатации: Рлд=0,90 [131].
В табл. 5.1 представлены данные для этих вариантов по ВБР обмоток и подшипниковых узлов.
В табл.5.2 Рдоп - мощность, при которой многофазный асинхронный двигатель может работать неограниченное время при обрыве одной фазы в % от PiH. Допустимое время работы при полной мощности и обрыве одной фазы рассмотрено в третьем разделе. Более наглядно результаты табл.5.2. выглядят на графиках (рис.5.6-5.7).
