По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 62–83:621.313.3

Бездатчиковое определение температуры обмотки статора тягового асинхронного двигателя

Космодамианский А.С. д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой, кафедра тягового подвижного состава, Российская открытая академия транспорта (филиал МГУПС) (РОАТ МИИТ), e-mail: askosm@yandex.ru
Воробьев В.И. канд. техн. наук, доцент, кафедра тягового подвижного состава, Российская открытая академия транспорта (филиал МГУПС) (РОАТ МИИТ)
Пугачев А.А. канд. техн. наук, доцент, кафедра тягового подвижного состава, Российская открытая академия транспорта (филиал МГУПС) (РОАТ МИИТ), e-mail: alexander-pugachev@rambler.ru

Приведен краткий обзор способов определения и измерения температуры обмоток тягового асинхронного двигателя во время его работы. Показано, что среди бездатчиковых способов долгое время применялся расчет температуры методом эквивалентных тепловых схем, имеющий ряд недостатков. Рассмотрен вариант определения температуры обмотки статора периодической инжекцией постоянной составляющей тока, оценено его влияние на механические характеристики и предложен способ уменьшения этого влияния.

Литература:

1. Космодамианский А.С. Автоматическое регулирование температуры обмоток тяговых электрических машин локомотивов: монография. — М.: Маршрут, 2005. — 256 с.

2. Смирнов В.П. Непрерывный контроль температуры предельно нагруженного оборудования электровоза: дис. … д‑ра техн. наук. — Иркутск, 2005. — 355 с.

3. Boglietti A. Evolution and modern approaches for thermal analysis of electrical machines // IEEE Trans. Ind. Electron. — 2009. — V. 56. — Nо. 3. — P. 871–882.

4. Пугачев А.А. Идентификация сопротивления и температуры обмотки ротора асинхронного двигателя // Автоматизированный электропривод и промышленная электроника: Труды VI Всероссийской научно‑практической конференции. — Новокузнецк: изд‑во СибГИУ, 2014. — С. 192–198.

5. Zhang Р., Habetler B. Lu T.G. Active stator winding thermal protection for AC motors // 2009 IEEE IAS pulp & paper industry conference in Birmingham. — P. 1–19.

6. Пугачев А.А., Бондаренко Д.А. Результаты экспериментальных исследований тепловых процессов в асинхронном двигателе // Вестник Брянского государственного технического университета. — 2015. — № 3 (47). — С. 77–82.

7. Пугачев А.А., Воробьев В.И., Космодамианский А.С. Система управления тяговым асинхронным двигателем с минимизацией мощности потерь // Вестник Брянского государственного технического университета. — 2015. — № 2 (46). — С. 55–61.

Тепловая защита обмотки статора и стержней короткозамкнутого ротора асинхронного двигателя определяется в первую очередь проблемой измерения или определения температуры обмотки и стержней. Точность и актуальность полученной системой защиты или регулирования температуры информации о тепловом состоянии — это ключевой фактор предотвращения повреждений изоляции из‑за перегрева и продления срока ее службы.

Анализ методов и средств измерения температуры нагревающихся элементов асинхронных двигателей показал следующее [1, 2]. Применение некоторых из известных устройств для измерения температуры вращающихся обмоток тяговых электрических машин в условиях эксплуатации локомотивов затруднено по ряду причин: сложность этих устройств, необходимость вмешательства в конструкцию электрических машин, ограниченные возможности в реализации основных требований, предъявляемых к этим измерительным устройствам, в частности универсальность (пригодность их для измерения температуры элементов электрических машин различных типов), простота настройки и регулирования (в том числе изменение коэффициента передачи), возможность применения серийных элементов, и др. В настоящее время более предпочтительным выглядит определение температуры бесконтактным или бездатчиковым методом, в основе которого лежит использование быстродействующей микропроцессорной системы. Здесь можно выделить два основных направления [3, 4]:

Первое — это реализация тепловой модели асинхронного двигателя на основе, например, эквивалентной тепловой схемы замещения. Исходными данными в этом случае являются: мощность греющих потерь и температура окружающей среды; номинальные данные асинхронного двигателя; геометрические размеры статора и ротора; обмоточные данные статора и ротора (размеры пазов, замыкающих колец и тип короткозамкнутой обмотки ротора); характеристики материалов статора, ротора, обмотки статора и ротора (беличьей клетки). Следует отметить, что точное определение параметров тепловой модели затруднительно, так как требует слишком большого объема информации, для получения которой необходимы как теоретические, так и экспериментальные исследования конкретного двигателя. Кроме этого, ряд параметров меняется непосредственно во время работы в зависимости от скорости и температуры охлаждающего воздуха, влажности и т. д. Все эти факторы вносят существенную погрешность в определение температуры и сдерживают техническую реализацию этого направления.

Для Цитирования:
Космодамианский А.С., Воробьев В.И., Пугачев А.А., Бездатчиковое определение температуры обмотки статора тягового асинхронного двигателя. Электроцех. 2024;2.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: