Уточнена методика визначення характеристик режиму короткого замикання асинхронних двигунів за результатами випробувань
Проведено порівняльний аналіз результатів числового дослідження режиму короткого замикання асинхронного двигуна типу 4A132M8, 4A355S8 за методикою ГОСТ 7217-87 з їх каталоговими значеннями. Уточнено методику перерахунку обертового моменту і струму короткого замикання фізичного експерименту з понижен...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Технічна електродинаміка |
|---|---|
| Дата: | 2016 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Інститут електродинаміки НАН України
2016
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/141973 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Уточнена методика визначення характеристик режиму короткого замикання асинхронних двигунів за результатами випробувань / І.В. Головань // Технічна електродинаміка. — 2016. — № 6. — С. 50-53. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859745956743872512 |
|---|---|
| author | Головань, І.В. |
| author_facet | Головань, І.В. |
| citation_txt | Уточнена методика визначення характеристик режиму короткого замикання асинхронних двигунів за результатами випробувань / І.В. Головань // Технічна електродинаміка. — 2016. — № 6. — С. 50-53. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Технічна електродинаміка |
| description | Проведено порівняльний аналіз результатів числового дослідження режиму короткого замикання асинхронного двигуна типу 4A132M8, 4A355S8 за методикою ГОСТ 7217-87 з їх каталоговими значеннями. Уточнено методику перерахунку обертового моменту і струму короткого замикання фізичного експерименту з пониженої напруги живлення на номінальну за порівняльним аналізом результатів числового експерименту режиму роботи короткого замикання серійного асинхронного двигуна і каталоговими даними.
Проведен сравнительный анализ результатов численного исследования режима короткого замыкания асинхронного двигателя типа 4A132M8, 4A355S8 по методике ГОСТ 7217-87 с их каталоговыми значениями. Уточнена методика перерасчета вращательного момента и тока короткого замыкания (КЗ) физического эксперимента с пониженного напряжения на номинальное по сравнительному анализу результатов численного эксперимента режима работы (КЗ) серийного асинхронного двигателя и каталоговыми данными.
The comparative analysis of numerical investigation results the mode short circuit of induction motor type 4A132M8, 4A355S8 as described in GOST 7217-87with its catalogue values was carry out. Clarify the method of torque recalculation and short circuit current of physical experiment with a reduced voltage to the nominal on comparative analysis of numerical experiments results mode short-circuit serial induction motor and catalogue data.
|
| first_indexed | 2025-12-01T21:57:50Z |
| format | Article |
| fulltext |
50 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2016. № 6
УДК 621.313
УТОЧНЕНА МЕТОДИКА ВИЗНАЧЕННЯ ХАРАКТЕРИСТИК РЕЖИМУ КОРОТКОГО
ЗАМИКАННЯ АСИНХРОННИХ ДВИГУНІВ ЗА РЕЗУЛЬТАТАМИ ВИПРОБУВАНЬ
І.В. Головань, канд.техн.наук
Інститут електродинаміки НАН України,
пр. Перемоги, 56, Київ-57, 03680, Україна.
Е-mail: golovan_77@ukr.net
Проведено порівняльний аналіз результатів чисельного дослідження режиму короткого замикання асинхронно-
го двигуна типу 4A132M8, 4A355S8 за методикою ГОСТ 7217-87 з їхніми каталоговими значеннями. Уточнено
методику перерахунку обертового моменту і струму короткого замикання фізичного експерименту з пони-
женої напруги живлення на номінальну за порівняльним аналізом результатів чисельного експерименту режи-
му роботи короткого замикання серійного асинхронного двигуна і каталоговими даними. Бібл. 4, рис. 4.
Ключові слова: асинхронний двигун, обертовий момент, струм, коротке замикання.
Вступ. Пуск асинхронного двигуна (АД) при живленні його від джерела із номінальною на-
пругою супроводжується високою кратністю пускового струму, яка може сягати 7,5. Значний пуско-
вий струм викликає значні термічні навантаження обмотки. Через це визначення обертового моменту
і струму короткого замикання (КЗ) при живленні двигуна від джерел з номінальною напругою стає
проблематичним. Згідно з ГОСТ 7217-87 [1] значення обертового моменту і струму КЗ АД визнача-
ються з досліду КЗ при живленні двигуна від джерела пониженої напруги шляхом перерахунку. За
відповідними виразами [1] отримують значення обертового моменту і струму КЗ. Порівнюючи дані
характеристики чисельного експерименту дослідження режиму КЗ АД на номінальну напругу жив-
лення з результатами фізичного експерименту за методикою ГОСТ 7217-87, спотерігаємо їхню роз-
біжність, яка може бути пов'язана з перерахунком з пониженої на номінальну напругу живлення АД
обертового моменту і струму КЗ АД.
Мета роботи полягає в уточненні методики перерахунку обертового моменту і струму КЗ фі-
зичного експерименту з пониженої напруги живлення на номінальну за порівняльним аналізом ре-
зультатів чисельного експерименту режиму роботи КЗ серійного АД і каталоговими даними.
Основний матеріал та результати досліджень. Реалізація поставленої мети стала можливою
завдяки використанню математичної моделі АД [3], що враховує особливості протікання в ній фізич-
них процесів у режимі короткого замикання. Висока точність результатів чисельних експериментів за
такою моделлю, перш за все, обумовлена використанням отриманих залежностей зміни параметрів у
функції струмів і магніторушійної сили (МРС), що сформовані за результатами чисельного польового
аналізу АД [4]. Відповідність математичної моделі електричної машини [3] фізичній була підтверд-
жена порівнянням результатів чисельних експериментів дослідження робочого та режиму КЗ для ма-
шин з каталоговими даними [4].
Математичне моделювання номінальних режимів серійних АД за параметрами, які визначено
з польового аналізу, забезпечує високу збіжність його результатів з каталоговими даними (похибка
складає 1-2%). Так як каталогові значення АД отримують з фізичного експерименту при номінальній
напрузі живлення, то їхня розбіжність з результатами досліджння АД чисельним шляхом можна від-
нести до похибки чисельного експерименту. Достовірність каталогових даних режиму КЗ потребує
перевірки, що пов'язано з непрямим їхнім визначенням за результатами фізичного експерименту.
Перерахований на номінальну напругу живлення АД обертовий момент і струм КЗ згідно з [1]
знаходиться з урахуванням поправки на насичення шляхів потоків розсіювання за виразами [2]
k
kk
kn
kn I
UU
UU
I
′−
′−
= , k
k
kn
kn M
I
I
M
2
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
= , (1,2)
де Uк, Ік, Мк − найбільші напруга, струм і обертовий момент у досліді, Un − номінальна напруга, kU ′ −
напруга, що відповідає відрізку, який відсікається на вісі абсцис дотичною до кривої, яка зображує
залежність струму від напруги, в точці, що відповідає напрузі експерименту.
З метою встановлення величини розбіжності між значеннями обертового моменту і струму КЗ
за результатами чисельного експерименту АД на понижену напругу живлення з наступним перера-
© Головань І.В., 2016
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2016. № 6 51
хунком за (1), (2) та каталоговими даними проведемо їхнє порівняння на прикладі АД 4A132M8,
4A355S8.
На рис. 1 за результатами чисельного екс-
перименту АД 4A132M8 побудована крива за-
лежності струму КЗ від напруги живлення. За да-
ною кривою згідно з [1] визначається kU ′
5.05.0
5.05.0
5.05.0
−+
−+
++ −
−
−=′
kk
kk
kkk II
UU
IUU ,
де Uк+0.5 та Uк-0.5 − значення напруг на 0.5% біль-
ше та менше від значення Uк відповідно; Ік+0.5 та
Ік-0.5 значення струмів, що відповідають значен-
ням напруг Uк+0.5 та Uк-0.5. Так, наприклад, для
Uк=150 В значення kU ′ =34.67 В.
На рисунках 2, 3 представлено залежності
обертового моменту і струму КЗ (Мкn.1, Ікn.1), які
відповідають результатам чисельного експери-
менту досліду КЗ двигуна 4A132M8 за основною
гармонічною складовою МРС після перераху-
ванння їх відповідно до (1), (2) у функції напру-
ги живлення, що варіювалася в діапазоні 80÷220 В.
Як видно, значення обертового моменту і струму
КЗ (Мкn.1, Ікn.1), перераховані за методикою [1] на
номінальну напругу (Uп=220 В) у діапазоні варі-
ювання напруги живлення 0.9÷1.0Uп, змінюються
в межах 3% у порівнянні з даними, отриманими
при живленні АД від номінальної напруги (точ-
ки Мкn.1.nom, Ікn.1.nom на кривих Мкn1, Ікn.1). При змен-
шенні напруги живлення від 0.9Uп розбіжність
зростає. Розбіжність результатів чисельного екс-
перименту дослідження АД при живленні від
номінальної напруги (рис. 2, 3, точки Мкn.1.nom,
Ікn.1.nom на кривих Мкn.1, Ікn.1) з каталоговими да-
ними (Мп_кат=140 Н·м, Іп_кат=74.6 А [2]) сягає
40%.
Така розбіжність результатів пов'язана з
припущенням відсутності вищих просторових
гармонічних складових МРС у структурі розра-
хункової моделі, що використовується [4]. Під-
вищення адекватності математичної моделі АД
із визначенням параметрів за результатами по-
львого аналізу при врахуванні гармонік МРС
реалізовано у модифікації розрахункової моделі
[4]. Розбіжність перерахованого обертового мо-
менту і струму КЗ чисельного експерименту з
пониженої напруги живлення на номінальну на основі математичної моделі із врахуванням вищих
гармонічних складових МРС (найбільший вклад у величину МРС становлять гармоніки 5,7,11,13
порядків) порівняно з каталоговими значеннями суттєво зменшилася і знаходиться у межах 9% (рис.
2, 3, точки Мкn.nom, Iкn.nom на кривих Мкn, Ікn.). При цьому значення обертового моменту і струму КЗ у
діапазоні варіювання напруги живлення 0.9÷1.0Uп майже не змінюються, а у діапазоні 0.4÷0.9Uп змі-
нюються, зберігаючи подібну тенденцію з розрахунком за основною гармонічною складовою МРС.
Згідно з [1] дослід КЗ АД потужністю до 100 кВт може здійснюватися при пониженій напрузі, але не
менше 0.9Uп.
Для уточнення перерахунку обертового моменту і струму КЗ за результатами фізичного
експерименту із пониженою напругою живлення у діапазоні 0.4÷0.9Uп введемо в (1), (2) поправкові
Рис. 2
Рис. 3
Рис. 1
52 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2016. № 6
коефіцієнти km, kі, що враховують різницю між значеннями обертового моменту і струму КЗ АД при
номінальній і пониженій напрузі живлення
.m kn nom knk M M= , .i kn nom knk I I= . (3,4)
Вирази для визначення обертового моменту і струму КЗ за результатами фізичного експе-
рименту з урахування коефіцієнтів km, kі будуть мати вигляд
2
kn
kn k m
k
IM M k
I
⎛ ⎞
′ = ⎜ ⎟
⎝ ⎠
, n k
kn k i
k k
U UI I k
U U
′−′ =
′−
. (5,6)
Залежності поправкових коефіцієнтів km, kі у функції значень напруги живлення АД пред-
ставлені на рис. 2, 3.
Так як криві поправкових коефіцієнтів km, kі та km1, kі1 повторюють одна одну з розбіжністю у
2−3% (рис. 2, 3), у виразах (5), (6) можна використовувати km1, kі1 − поправкові коефіцієнти для пере-
рахунку обертового моменту та струму короткого замикання, що отримані з чисельного експери-
менту дослідження АД з використанням математичної моделі АД за основною гармонікою МРС. Збіг
кривих km, kі та km1, kі1 пояснюється сталим співвідношенням перерахованих значень Мкn1, Мкn та Ікn1,
Ікn (паралельність кривих Мкn1, Мкn та Ікn1, Ікn на рис. 2, 3). Сталість співвідношень даних характерис-
тик обумовлена величиною Іkn/Ік. Струм Ік за виразом (6) співвідноситься з Uк відповідно до зміни ек-
вівалентного опору АД (при лінійності цього опору Uк/Ік=const). Нелінійність даного опору у пуско-
вих режимах обумовлена насиченням за шляхами розсіювання (за основним полем машина не наси-
чується). Через те, що вплив зміни насичення на струм практично однаковий при врахуванні чи не-
врахуванні вищих гармонік поля, то співвідношення Мкn1, Мкn та Ікn1, Ікn при різних значеннях напруги
живлення буде сталим. Це буде справедливим для АД з короткозамкненим ротором будь-якої потуж-
ності, тому вирази (5), (6) із заміною поправкових коефіцієнтів km, kі на km1, kі1 можна використати і
для АД потужністю більше 100 кВт.
Таким чином, використання виразів (5), (6) дозволяє отримати з фізичного експерименту до-
слідження АД значення обертового моменту і струму КЗ на нижчу від 0.9Uп напругу живлення.
Дослідимо залежності перерахованих значень обертового моменту і струму КЗ із зміною на-
пруги живлення двигунів потужністю більше 100 кВт, для яких дослід короткого замикання згідно з
методикою [1] проводиться при напрузі, не меншій 40% від номінальної.
На рис. 4 представлено залежності обертового моменту і струму КЗ (криві Мкn.1, Ікn.1), які від-
повідають результатам чисельного експерименту двигуна 4A132M8 за основною гармонічною скла-
довою МРС, перерахованих за методикою [1] у функції напруги живлення, що варіювалася у діапа-
зоні U =150÷380 В. З рисунку видно, що значення обертового моменту і струму КЗ, перерахованих за
методикою [1] (криві Мкn.1, Ікn.1), у порівнянні із значеннями, що отримані з чисельного експерименту
дослідження АД при живленні від номінальної напруги (точки Мкn.1nom, Iкn.1nom на кривих Мкn1, Ікn1.),
практично співпадають тільки в діапазоні 0.85÷1.0Uп напруги живлення АД. У діапазоні варіювання
напруги живлення АД у межах 0.40÷0.85Uп, що дозволено ГОСТ 7217-87, робіжність порівнюваних
вище результатів різко зростає і сягає 20%. Для зменшення цієї розбіжності результатів необхідно
при визначенні з фізичного експерименту
дослідження АД потужністю більше 100
кВт для обертового моменту і струму КЗ
використовувати вирази (5), (6).
Висновки.
Порівняльний аналіз результатів чи-
сельного дослідження режиму КЗ АД (на
прикладі АД 4A132M8, 4A355S8) за мето-
дикою ГОСТ 7217-87 з їхніми каталогови-
ми значеннями показав:
− відповідність каталогових зна-
чень обертового моменту і струму КЗ АД
потужністю до 100 кВт результатам, отри-
маним з чисельного дослідження режиму
КЗ АД із перерахунком згідно з [1] при на-
пругах живлення в межах 0.9÷1.0Uп; Рис. 4
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2016. № 6 53
− можливість визначення обертового моменту і струму КЗ АД потужністю до 100 кВт у роз-
ширеному діапазоні варіювання напруги живлення АД (нижче 0.9Uп) завдяки доповненню виразів
для перерахунку обертового моменту і струму КЗ методики [1] поправковими коефіцієнтами km1, kі1 ;
− необхідність уточнення методики ГОСТ 7217-87 при визначенні обертового моменту і стру-
му КЗ АД потужністю більше 100 кВт. Це обумовлено невідповідністю результатів чисельного розра-
хунку з визначення обертового моменту і струму КЗ за методикою [1] з каталоговими у діапазоні ва-
ріювання напруги живлення у межах 0.40÷0.85Uп. Уточнення полягає у доповненні виразів для пе-
рерахунку обертового моменту і струму КЗ методики [1] поправковими коефіцієнтами km1, kі1.
1. ГОСТ 7217-87. Машины электрические вращающиеся. Двигатели асинхронные. Методы испытаний.
2. Кравчик А.Э., Шлаф М.М., Афонин В.И., Соболенская Е.А. Асинхронные двигатели серии 4А: Спра-
вочник. – М.: Энергоиздат, 1982. – 504 с.
3. Попович О.М., Головань І.В. Уточнення аналізу режимів роботи асинхронних двигунів у складі елек-
тромеханотронних систем еквівалентуванням їхніх польових моделей коловими // Техн. електродинаміка. –
2014. – № 5. – С. 113–115.
4. Попович О.М. Математичні моделі, параметри та характеристики асинхронних двигунів електроме-
ханотронних систем: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня докт.техн.наук: спец. 05.09.01 «Електричні маши-
ни і апарати». – К., 2015. – 39 с.
УДК 621.313
УТОЧНЕННАЯ МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК РЕЖИМА КОРОТКОГО
ЗАМЫКАНИЯ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИСПЫТАНИЙ
И.В.Головань, канд.техн.наук
Институт электродинамики НАН Украины,
пр. Победы, 56, Киев-57, 03680, Украина.
Е-mail: golovan_1977@ukr.net
Проведен сравнительный анализ результатов численного исследования режима короткого замыкания асин-
хронного двигателя типа 4A132M8, 4A355S8 по методике ГОСТ 7217-87 с их каталоговыми значениями. Уточ-
нена методика перерасчета вращательного момента и тока короткого замыкания (КЗ) физического экспери-
мента с пониженного напряжения на номинальное по сравнительному анализу результатов численного экспе-
римента режима работы (КЗ) серийного асинхронного двигателя и каталоговыми данными. Библ. 4, рис. 4.
Ключевые слова: асинхронный двигатель, вращающий момент, ток, короткое замыкание.
CLARIFY THE METHODS OF DETERMINING CHARACTERISTICS MODE SHORT CIRCUIT OF
INDUCTION MOTORS BASED ON THE TESTING RESULTS
I.V.Golovan
Institute of Electrodynamics National Academy of Science of Ukraine,
pr. Peremohy, 56, Kyiv-57, 03680, Ukraine.
e-mail: golovan_77@ukr.net
The comparative analysis of numerical investigation results the mode short circuit of induction motor type 4A132M8,
4A355S8 as described in GOST 7217-87with its catalogue values was carry out. Clarify the method of torque recalculation
and short circuit current of physical experiment with a reduced voltage to the nominal on comparative analysis of numerical
experiments results mode short-circuit serial induction motor and catalogue data. References 4, figures 4.
Key words: induction motor, torque, current, short circuit.
1. GOST 7217-87. Rotating electrical machines. Induction motors. Methods of testing. (Rus)
2. Kravchik A.E., Shlaf M.M., Afonin V.I., Sobolenskaya E.A. Induction motors 4A Series: Guide. − Moskva:
Energoizdat, 1982. − 504 p. (Rus)
3. Popovych O.M., Golovan I.V. Clarification analysis modes of induction motors consisting in meсhanotronyс
systems equivalentiation their field models on circular // Tekhnichna Elektrodynamika. − 2014. − No 5. − Pp. 113−115. (Ukr)
4. Popovych O.M. Mathematical models, parameters and characteristics of induction motors meсhanotronic
systems: Abstract diss. doct. of technical sciences. − Kyiv, 2015. − 39 p. (Ukr)
Надійшла 29.03.2016
Остаточний варіант 22.06.2016
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-141973 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1607-7970 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-01T21:57:50Z |
| publishDate | 2016 |
| publisher | Інститут електродинаміки НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Головань, І.В. 2018-09-19T14:23:08Z 2018-09-19T14:23:08Z 2016 Уточнена методика визначення характеристик режиму короткого замикання асинхронних двигунів за результатами випробувань / І.В. Головань // Технічна електродинаміка. — 2016. — № 6. — С. 50-53. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. 1607-7970 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/141973 621.313 Проведено порівняльний аналіз результатів числового дослідження режиму короткого замикання асинхронного двигуна типу 4A132M8, 4A355S8 за методикою ГОСТ 7217-87 з їх каталоговими значеннями. Уточнено методику перерахунку обертового моменту і струму короткого замикання фізичного експерименту з пониженої напруги живлення на номінальну за порівняльним аналізом результатів числового експерименту режиму роботи короткого замикання серійного асинхронного двигуна і каталоговими даними. Проведен сравнительный анализ результатов численного исследования режима короткого замыкания асинхронного двигателя типа 4A132M8, 4A355S8 по методике ГОСТ 7217-87 с их каталоговыми значениями. Уточнена методика перерасчета вращательного момента и тока короткого замыкания (КЗ) физического эксперимента с пониженного напряжения на номинальное по сравнительному анализу результатов численного эксперимента режима работы (КЗ) серийного асинхронного двигателя и каталоговыми данными. The comparative analysis of numerical investigation results the mode short circuit of induction motor type 4A132M8, 4A355S8 as described in GOST 7217-87with its catalogue values was carry out. Clarify the method of torque recalculation and short circuit current of physical experiment with a reduced voltage to the nominal on comparative analysis of numerical experiments results mode short-circuit serial induction motor and catalogue data. uk Інститут електродинаміки НАН України Технічна електродинаміка Електромеханічне перетворення енергії Уточнена методика визначення характеристик режиму короткого замикання асинхронних двигунів за результатами випробувань Уточненная методика определения характеристик режима короткого замыкания асинхронных двигателей по результатам испытаний Clarify the Methods of Determining Characteristics Mode Short Circuit of Induction Motors Based on the Testing Results Article published earlier |
| spellingShingle | Уточнена методика визначення характеристик режиму короткого замикання асинхронних двигунів за результатами випробувань Головань, І.В. Електромеханічне перетворення енергії |
| title | Уточнена методика визначення характеристик режиму короткого замикання асинхронних двигунів за результатами випробувань |
| title_alt | Уточненная методика определения характеристик режима короткого замыкания асинхронных двигателей по результатам испытаний Clarify the Methods of Determining Characteristics Mode Short Circuit of Induction Motors Based on the Testing Results |
| title_full | Уточнена методика визначення характеристик режиму короткого замикання асинхронних двигунів за результатами випробувань |
| title_fullStr | Уточнена методика визначення характеристик режиму короткого замикання асинхронних двигунів за результатами випробувань |
| title_full_unstemmed | Уточнена методика визначення характеристик режиму короткого замикання асинхронних двигунів за результатами випробувань |
| title_short | Уточнена методика визначення характеристик режиму короткого замикання асинхронних двигунів за результатами випробувань |
| title_sort | уточнена методика визначення характеристик режиму короткого замикання асинхронних двигунів за результатами випробувань |
| topic | Електромеханічне перетворення енергії |
| topic_facet | Електромеханічне перетворення енергії |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/141973 |
| work_keys_str_mv | AT golovanʹív utočnenametodikaviznačennâharakteristikrežimukorotkogozamikannâasinhronnihdvigunívzarezulʹtatamiviprobuvanʹ AT golovanʹív utočnennaâmetodikaopredeleniâharakteristikrežimakorotkogozamykaniâasinhronnyhdvigateleiporezulʹtatamispytanii AT golovanʹív clarifythemethodsofdeterminingcharacteristicsmodeshortcircuitofinductionmotorsbasedonthetestingresults |