Оценка влияния колебаний нагрузки на ресурс изоляции асинхронных двигателей

Исаак Яковлевич Браславский, Владимир Павлович Метельков, Владимировна Дина Есаулкова, Алексей Васильевич Костылев

Аннотация


Актуальность исследований обусловлена необходимостью повышения надежности и снижения аварийности асинхронных электроприводов из-за выхода из строя обмотки статора. Целью исследований является разработка способа учета влияния изменений температуры обмотки при колебаниях нагрузки на термический ресурс изоляции. Исследования проводились с использованием 5-массовой термодинамической модели закрытого асинхронного двигателя, работающего в режиме случайного нагружения. Была использована кластеризация серии двигателей с последующим созданием обобщенной термодинамической модели для каждого кластера. При подборе параметров обобщенной модели использовался метод генетических алгоритмов. С помощью моделирования на основе обобщенных термодинамических моделей были получены выражения для приближенного учета влияния колебаний температуры обмотки на ускорение расхода термического ресурса изоляции. Предложен простой способ учета этого влияния на этапе выбора и проверки двигателя при конструировании электропривода.


Ключевые слова


асинхронный двигатель; нагрев обмотки; обмотка статора; кластерный анализ; случайное нагружение; скорость старения изоляции

Полный текст:

PDF

Литература


Dakin T.W. Electrical Insulation Deterioration Treated as a Chemical Rate Phenomenon, AIEE Trans., 1948, vol. 67, pp. 113–122. DOI: 10.1109/T-AIEE.1948.5059649

Zyuzev A.M., Metelkov V.P. Toward the Evaluation of the Thermal State of an Induction Motor in

the Recursive Short-Term Mode. Russian Electrical Engineering, 2014, vol. 85, no. 9, pp. 554–558. DOI: 10.3103/S1068371214090090

Braslavskiy I.Ya., Metelkov V.P., Kostylev A.V., Esaulkova D.V. Evaluation of Dynamic Properties of the TEFC Induction Motors Thermal Models. Conf. Proc. 2016 9th Int. Conf. on Power Drives Systems, ICPDS 2016, Perm, Russian Federation, 3–7 Oct. 2016. DOI: 10.1109/ICPDS.2016.7756677

Braslavsky I.Ya., Metelkov V.P., Esaulkova D.V., Kostylev A.V., Kondakov K.A. Toward the evaluation of the influence of temperature fluctuations on the durability of the stator winding insulation of asynchronous motors in random mode loading. Conf. Proc. 2016 Int. Symp. on Power Electronics, Electrical Drives, Automa-tion and Motion (SPEEDAM), Anacapri, Italy, 22–24 June, 2016. pp. 447 451. DOI: 10.1109/SPEEDAM.2016.7525821

Braslavsky I.Ya., Metelkov V.P., Valtchev S., Esaulkova D.V., Kostylev A.V., Kirillov A.V. Some aspects of the reliability increasing of the transport electric drives. Conf. Rec. 2016 IEEE International Power Electronics and Motion Control Conference (PEMC), Varna, 25–30 Sept. 2016, pp. 706–710. DOI: 10.1109/EPEPEMC.2016.7752080

GOST IEC 60034-1–2014. Mashiny elektricheskiye vrashchayushchiyesya. Ch. 1. Nominal'nyye znacheni-ya parametrov i ekspluatatsionnyye kharakteristiki [State Standard 60034-1–2014. Rotating electrical machines. Part 1: Rating and performance]. Moscow, Standartinform Publ., 2015. 58 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. 96–100. (in Russ.)

Zyuzev A.M., Metelkov V.P. [Allowance for the Influence of Temperature Fluctuations on the Induction Motor Stator Winding Thermal Resource]. Russian Internet Journal of Electrical Engineering, 2015, vol. 2, no. 1, pp. 62–71. (in Russ.) DOI: 10.24892/RIJEE/20150109

Vedyashkin M.V., Muravlev O.P. [Estimation of the Distribution Laws Parameters of the Stator Windings Failures During the Operation of Crane Induction Motors]. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Power Engineering, 2011, vol. 319, no. 4, pp. 117–121. (in Russ.)

Tonkikh V.G. Metod diagnostiki asinkhronnykh elektrodvigateley v sel'skom khozyaystve na osnove ana-liza parametrov ikh vneshnego magnitnogo polya. Dis. kand. tekhn. nauk. [The Method of Asynchronous Electric Motors Diagnostics in Agriculture Based on their External Magnetic Field Parameters Analysis. Cand. sci. diss.]. Barnaul, 2009. 181 p.

Venkataraman B., Godsey B., Premerlani W., Shulman E. et al. Fundamentals of a Motor Thermal Model and its Applications in Motor Protection. Proc. of 58th Annual Conf. Protective Relay Engineers. Kansas City, USA, 2005, pp. 127–144. DOI: 10.1109/CPRE.2005.1430428

Grundulis A.O. Zashchita elektrodvigateley v sel'skom khozyaystve [Protection of Electric Motors in Agri-culture]. Moscow, Kolos Publ., 1982. 140 p.

Polkovnichenko D.V. [Post-repair Evaluation of Technical Condition of Squirrel Cage Induction Motors]. Scientific journals of NTU “KhPI”: Electrical engineering and electromechanics, 2005, no. 1. pp. 59–62. (in Russ.)

Ponomarev V.A., Suvorov I.F. [Complex Method of Asynchronous Electric Motors Diagnostics Based on the Use of Artificial Neural Networks]. News of electrical engineering, 2011, no. 2 (68). (in Russ.)

Ratner N.I. Raschet elektroprivodov v sluchaynykh rezhimakh [Calculating Electric Drives in Random Mode]. Moscow, Energiya Publ., 1969. 127 p.

Gaidukevich V.I., Titov V.S. Sluchaynye nagruzki silovykh elektroprivodov [Random Load of Electrical Power Drive]. Moscow, Energoatomizdat Publ., 1983. 160 p.

Braslavskiy I.Ya., Metelkov V.P., Esaulkova D.V. and Kostylev A.V. Some peculiarities of the simulation of electric drives with random mode loading. Conf. Rec. 2017 International Conference on Industrial Engineer-ing, Applications and Manufacturing (ICIEAM), St. Petersburg, Russia, 16–19 May 2017. DOI: 10.1109/ICIEAM.2017.8076306




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/power180310

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.