Анотація до роботи:

Алєксєєв Є. Р. Тепловий стан асинхронних двигунів в умовах нестабільної напруги живлення. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.01 – «Електричні машини і апарати». Донецький національний технічний університет, Донецьк, 2003.

Дисертація присвячена аналізу теплового стану асинхронних двигунів в різних режимах роботи в умовах нестабільної напруги живлення. Початковими даними для аналізу теплового стану АД є пасивні (теплові провідності, теплоємності) і активні (втрати в обмотках, втрати в сталі, механічні і додаткові втрати) параметри теплової схеми заміщення. Була розроблена методика більш точного розрахунку розподілу втрат потужності при зміні напруги з урахуванням нелінійних параметрів вторинного і намагнічувального контурів. Вивчений вплив напруги мережі на тепловий стан асинхронного двигуна в тривалому і повторно-короткочасних режимах роботи. В результаті аналізу виявлено, що зниження напруги приводить до збільшення струмів статора і ротора; великі темпи зростання струму спостерігаються в роторі; при підтримці навантаження, яке відповідає номінальному струму статора, і зменшенні напруги сумарні втрати АД зростають; зниження напруги приводить до зростання температури всіх вузлів АД, причому темпи зростання температур в обмотках ротора вище, ніж в обмотках статора, що приводить до перерозподілу поля температур вузлів АД. Розроблені практичні рекомендації по підвищенню надійності експлуатації АД в різних режимах роботи при нестабільній напрузі живлення. Запропонований алгоритм урахування нестабільної напруги живлення в системах контролю і прогнозування теплового стану АД, який використаний в пристрої захисту УЗТН-5, що пройшов успішні промислові випробування на Донецькому металургійному заводі.

В дисертації вирішена актуальна науково-технічна задача підвищення надійності експлуатації асинхронних двигунів в умовах нестабільної напруги живлення шляхом встановлення допустимих рівнів навантажень і прогнозування теплового стану в системах температурного захисту АД.

Основні наукові і практичні висновки роботи полягають у наступному.

1. Удосконалена методика розрахунку електромеханічних характеристик АД, яка доповнена урахуванням нелінійних залежностей параметрів Т-образної схеми (U₀(І₀), і ), що дозволяє визначити ці ха-рактеристики при різних напругах живлення і навантаженнях.

2. Обґрунтовані методи розрахунку теплового стану АД, і виявлено, що у тривалому режимі при зниженні напруги і постійному навантаженні температура обмоток зростає, причому перегрів обмоток ротора більший, ніж обмоток статора.

3. Запропонована методика розрахунку теплових характеристик АД з урахуванням нелінійної залежності параметрів вторинного і намагнічувального контуру, яка може бути застосована як для проектуємих двигунів, так і тих, що знаходяться в експлуатації, з метою визначення допустимих відхилень напруг для двигунів, які працюють з різним навантаженням.

4. Встановлено, що при постійному струмі статора і зниженні напруги нагріви обмоток вузлів статора і ротора перевищують номінальні значення.

5. Встановлено більш інтенсивне зростання середньої температури обмоток АД в повторно-короткочасних режимах S3 у порівнянні з роботою у тривалому режимі при однакових середніх навантаженнях і зниженні напруги; в режимі S4 характер розподілу температур в обмотках зберігається таким, як і в режимі S3, але темпи зростання температур в обмотках вище, ніж в режимі S3 (за рахунок пускових струмів).

6. Визначені допустимі навантаження при зміні напруги живлення в режимах S1, S3 для широкого класу двигунів, в яких відносна величина струму холостого ходу знаходиться в межах 0.2–0.8. Допустимі величини навантажень в режимі S4 визначаються відповідно до загальноприйнятого методу середніх втрат з урахуванням зміни величини пускових втрат і втрат в сталі.

7. Запропоновано алгоритм врахування зміни напруги мережі в системах контролю і прогнозування теплового стану АД, який використаний у пристрої захисту УЗТН-5 і в мікропроцесорній системі автоматизованих випробувань і прогнозування електромеханічних і теплових характеристик АД.

Публікації автора:

1. Захарченко П. И., Федоров М. М., Денник В. Ф., Алексеев Е. Р., Карась С. В. Система автоматизированных испытаний и прогнозирования характеристик АД // Уголь Украины.-1998.-№7.-С. 45–48.

2. Федоров М. М., Алексеев Е. Р., Горелов М. В. Пусковые и рабочие характеристики асинхронных двигателей при различных напряжениях сети // Сборник научных трудов ДонГТУ. Серия “Электротехника и энергетика”, выпуск 4.- Донецк.- 1999.-С.123-126.

3. Федоров М.М., Алексеев Е.Р. Влияние колебания напряжения сети на электромеханические и тепловые характеристики асинхронных двигателей // Сборник научных трудов ДонГТУ. Серия “Электротехника и энергетика”, вып.2.-Донецк. - 1998.-С.172-177.

4. Алексеев Е. Р. Математические модели анализа кривых переходных процессов в узлах электрических машин при пониженных напряжениях // Наукові праці Донецького державного технічного університету. Серія „Інформатика, кібернетика та обчислювальна техніка”, випуск 6.- Донецьк: ДонДТУ.-1999.-С.304-309.

5. Федоров М. М., Алексеев Е. Р. Тепловое состояние асинхронных двигателей при изменении напряжения сети // Збірник наукових праць ДонДТУ. Серія “Електротехніка і енергетика”, випуск 17. - Донецьк. – 2000.-С. 82-86.

6. Ковалев Е. Б., Федоров М. М., Алексеев Е. Р., Пинчук О. Г. Защита от тепловых перегрузок обмоток АД, работающих при пониженных напряжениях // Взрывозащищенное электрооборудование. Сб. научн. тр. УкрНИИВЭ. - Донецк. - 2001.-С. 25-30.

7. Ковалев Е. Б., Федоров М. М., Алексеев Е. Р. О влиянии потокосцеплений рассеяния на электромеханические и тепловые характеристики асинхронных двигателей // Взрывозащищенное электрооборудование. Сб. научн. тр. УкрНИИВЭ. - Донецк. - 1999. -С. 14-18.

8. Федоров М. М., Денник В. Ф., Алексеев Е. Р., Карась С. В. Прогнозирование динамики тепловых процессов в узлах электрических машин по экспериментальным кривым нагрева и охлаждения // Взрывозащищённое электрооборудование. Cб. науч. тр. УкрНИИВЭ. –Донецк. – 1998.- С.42-50.

9. Федоров М. М., Денник В. Ф., Алексеев Е. Р. Особенности тепловых процессов в асинхронных электродвигателях при аномальных режимах работы // Вісник Національного університету “Львівська політехніка”. Електроенергетичні та електромеханічні системи. – Львів. – 2000.- №403. - С. 170-174.

10. Федоров М. М., Денник В. Ф., Алексеев Е. Р., Карась С. В. Исследование влияния несимметрии питающих напряжений на электромеханические характеристики асинхронного двигателя и его тепловое состояние // Взрывозащищённое электрооборудование. Cб. науч. тр. УкрНИИВЭ. - Донецк. - 1998. -С.32-42.

11. Федоров М. М., Денник В. Ф., Корощенко А. В., Алексеев Е. Р. Особенности характеристик асинхронных двигателей при несимметрии питающего напряжения // Компьютерные технологи в инженерной и управленческой деятельности. Материалы Всероссийской научно-технической конференции с международным участием 19.05-21.05.1999. -Таганрог.- 2000.- С. 237-241.

12. Федоров М. М., Алексеев Е. Р., Денник В. Ф., Горелов М. В. Особенности моделирования и анализа пусковых и рабочих характеристик асинхронных двигателей при различных напряжениях сети. // Компьютерные технологии в инженерной и управленческой деятельности. Материалы Всероссийской научно-технической конференции с международным участием 19.05-21.05.1999. –Таганрог. -2000. -С. 230-235.

13. Федоров М. М., Алексеев Е. Р. Методы расчета теплового состояния двигателей при изменении напряжения сети // Известия ТРТУ. Тематический выпуск. Материалы Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Компьютерные технологи в инженерной и управленческой деятельности». - Таганрог: ТРТУ.- 2001. - №3. -С. 58-62.

14. Fedorov M., Dennik V., Alekseev E. The system of automatic trial and prognosis of the electric mechanical and thermical testimonial of asinchronic engins // World Mining Congress, 13th International Conference on Automation in Mining. September 8-11, 1998. - High Tatras. Slovak Republic. - 1998. -Р. 93-96.

15. Алексеев Е. Р., Федоров М. М., Сорокина Л. С. Моделирование теплового состояния асинхронных двигателей в повторно-кратковременных режимах // Известия ТРТУ. Тематический выпуск. Материалы Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Компьютерные технологии в инженерной и управленческой деятельности». Таганрог: ТРТУ, 2002. -№2 (25).-С. 34-36.

16. Федоров М. М., Денник В. Ф., Алексеев Е. Р. Особенности тепловых процессов в асинхронных двигателях при аномальных режимах работы // Тези доповідей: 3-я міжнародна наукова технічна конференція “Математичне моделювання в електротехніці, електроніці та електроенергетиці” 25-30 жовтня 1999 р. – Львів.- 1999.- С.278-279.

17. Алексеев Е. Р. Влияние напряжения сети на тепловые характеристики асинхронных двигателей в различных режимах работы // Тезисы докладов международной научно-технической конференции «Управление режимами работы объектов электрических систем - 2000» 5-7 сентября 2000 г., Донецк: Донецкий государственный технический университет.- 2000. - С. 16.

Особистий внесок здобувача в опублікованих у співавторстві роботах.

В публікаціях, написаних у співавторстві, автору належать:

[1-3, 7, 12] розробка алгоритму розрахунку електромеханічних характеристик АД при нестабільній напрузі живлення;

[2, 3, 7, 10, 11, 12, 14] проведення аналізу впливу напруги мережі на електромеханічні характеристики асинхронних двигунів;

[6] розробка алгоритму урахування зміни напруги мережі в системах контролю і прогнозування теплового стану АД;

[4, 8] проведення аналізу динаміки теплового стану асинхронного двигуна при зміні напруги мережі;

[5, 9, 10, 13, 15-17] розрахунок і аналіз теплового стану АД в різних режимах при нестабільній напрузі живлення.