О расчете параметров двухмассовой термодинамической модели асинхронного двигателя

Владимир Павлович Метельков

Аннотация


Обоснована практическая необходимость использования простых двухмассовых термодинамических моделей асинхронных двигателей в электроприводе для оценки теплового состояния обмотки статора и применения в устройствах тепловой защиты. Получено математическое описание термодинамической модели, в которой обмотка статора выделена в отдельный узел (первая масса), а остальная часть двигателя представляет собой второй узел. На основе этого описания сформирована система уравнений, устанавливающая взаимосвязи между параметрами двухмассовой термодинамической модели. Выполнен анализ этой системы уравнений и установлены соотношения величин входящих в нее параметров. Показано, что для закрытых асинхронных двигателей отношение среднего значения установившегося превышения температуры второй массы при работе в номинальном режиме к превышению температуры обмотки статора находится в сравнительно узком диапазоне от 0,75 до 0,85. На основе проведенного анализа решена задача получения простых аналитических соотношений, позволяющих рассчитать тепловые проводимости двухмассовой термодинамической модели асинхронных двигателей закрытого исполнения с привлечением минимального объема информации о внутренних параметрах двигателя.


Ключевые слова


асинхронный двигатель; нагрев; термодинамическая модель; тепловая схема; расчет тепловых проводимостей

Полный текст:

PDF

Литература


Kopylov I.P., Klokov B.K. (Ed.) Spravochnik po Elektricheskim Mashinam [Handbook of Electric Ma-chines]: In 2 vol. Vol. 1. Moscow, Energoatomizdat Publ., 1988. 456 p.

Venkataraman B., Godsey B., Premerlani W., Shulman E. et al. Fundamentals of a Motor Thermal Model and its Applications in Motor Protection. Proceedings of 58th Annual Conference “Protective Relay Engineers”, Black & Veatch Corporation, Kansas City, USA, 2005, pp. 127–144.

Grundulis A.O. Zashchita Elektrodvigatelei v Selskom Khozyaistve [Electric Motor Protection in Agricul-ture]. Moscow, Kolos Publ., 1982. 140 p.

Polkovnichenko D.V. [Post-maintenance Technical Evaluation of Squirrel-cage Induction Motors]. Nauch-nye Zhurnaly NTU “KhPI”: Elektrotekhnika i Elektromekhanika [Scientific Journals of NTU “KPI”: Electrical Engineering and Electromechanics], 2005, no. 1, pp. 59–62. (in Russ.)

Ponomarev V.A., Suvorov I.F. [An Integrated Method for Diagnosis of Induction Motors Based on the Use of Artificial Neural Networks]. Novosti elektrotekhniki [Electrical Engineering News], 2011, no. 2 (68). (in Russ.)

Engelmann R.H., Middendorf W.H. Handbook of Electric Motors, Marcel Dekker, New York, 1995. 801 p.

Kotelenets N.F., Kuznetsov N.L. Ispytaniya i Nadezhnost' Elektricheskikh Mashin [Testing and Reliability of Electrical Machines]. Moscow, Vysshaya Shkola Publ., 1988. 232 p.

Metelkov V.P. [Estimation of a Resource of Induction Motors Stator Winding Insulation in Cyclic Opera-tion], Bulletin of the South Ural State University. Ser. Power Engineering, 2013, vol. 13, no. 2, pp. 96–101.

(in Russ.)

Boglietti A., Cavagnino A., Staton D.A. TEFC Induction Motors Thermal Models: A Parameter Sensitivity Analysis, IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 41, iss. 3, May–June 2005, pp. 756–763.

Chin, Y.K., Staton, D.A. Transient Thermal Analysis Using Both Lumped-Circuit Approach and Finite Element Method of a Permanent Magnet Traction Motor, IEEE Africon, Gaborone, Botswana, September 2004, pp. 1027–1035.

Boglietti A., Cavagnino A., Staton D., Shanel M., Mueller M., Mejuto C. Evolution and Modern Ap-proaches for Thermal Analysis of electrical machines. IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 56, no. 3, March 2009, pp. 871–882.

Tang W.H., Wu Q.H., Richardson Z.J. A Simplified Transformer Thermal Model Based on Thermal-Electric Analogy, IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 19, no. 3, July 2004, pp. 1112–1119.

Zyuzev A.M., Metelkov V.P. [The Use of Thermodynamic Models for Checking an Induction Motor on the Heating]. Trudy Mezhdunarodnoy Pyatnadtsatoy Nauchno-tekhnicheskoy Konferentsii “Elektroprivody Peremennogo Toka” [Proc. of the Fifteenth International Scientific-Technical Conference Trudy “Alternating Cur-rent Electrical Drives”]. Ekaterinburg, URFU, 2012, pp. 183–186. (in Russ.)

Zyuzev A.M., Metelkov V.P. Thermodynamic Models for Asynchronous Motor Heating Tests. Russian Electrical Engineering, 2012, vol. 83, no. 9, pp. 512–515.

Bugaev G.A., Leontev A.N., Erokhin E.Yu., Pavlova D.V. [Mathematical Models of Heating and Cooling for the Microprocessor Thermal Relay]. Russian Electrical Engineering, 2001, no. 2, pp. 51–54. (in Russ.)

Egorov E.G., Genin V.S., Mikhailov N.M., Yakovlev S.K. [Microprocessor Relay for Thermal Protection of Asynchronous Motors with Squirrel-cage Rotor]. Russian Electrical Engineering, 1997, no. 1, pp. 53–55.

(in Russ.)

Fedorov M.M. [Dynamic Models of Thermal Units of Electrical Machines]. Electrical Machinery and Electrical Equipment: Collection of Scientific Papers, K. Tekhnika Publ., 1999, Iss. 53, pp. 70–73.

Fedorov M.M. [Simulation of Thermal State Units of Electrical Machines in Various Modes]. Collection of Scientific Papers DonDTU, Donetsk, DonDTU Publ., 1999, Iss. 10, pp. 90–95.

Fedorov M.M. [Features of Thermal Transients in The Induction Motor Units under Different Operating Conditions]. Electrical Machinery and Electrical Equipment: Collection of Scientific Papers, K. Tekhnika Publ., 2000, Issue 54, pp. 71–75.

Varenik E.A., Fedorov M.M., Mikhailov V.E. [Thermal Transients in Structural Elements of Induction Motors with a Fixed Rotor]. Explosion-proof Electrical Equipment: Collection of Scientific Papers UkrNIIVE, Donetsk, 2009, pp. 146–154.

Gurevich E.I., Rybin Yu.L. Perekhodnye Teplovye Protsessy v Elektricheskikh Mashinakh [Transient Thermal Processes in Electrical Machines]. Leningrad, Energoatomizdat Publ., 1983. 216 p.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.