Разработка и обоснование конструктивных параметров устройства защиты погружных электродвигателей от асимметрии напряжения в системах водоснабжения сельскохозяйственного производства

• Автор: Садчиков, Алексей Викторович
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Оренбург
• Количество страниц: 234 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.
Глава 1. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ СОВРЕМЕННЫХ УСТРОЙСТВ ЗАЩИТЫ ОТ НЕПОЛНОФАЗНЫХ РЕЖИМОВ

1.1. Причины возникновения несимметрии.

1.2. Симметричные составляющие.

1.3. Аварийность погружных электродвигателей в сельскохозяйственном производстве.

1.4. Последствия несимметрии

1.5. Обзор современных устройств защиты от

неполнофазных режимов.

1 .б.Выводы.

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СТРУКТУРЫ УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ ОТ НЕСИММЕТРИИ ПИТАЮЩЕГО НАПРЯЖЕНИЯ
2.1 Преобразование фильтра напряжения нулевой последовательности
2.2 Теоретическое обоснование параметров фильтра напряжения
обратной последовательности.
2.3 Обоснование функциональной схемы устройства защиты
2.4 Устройство для защиты трехфазных электродвигателей от
несимметрии напряжения
2.5 Выводы
Глава 3. СТАТИСТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ .
3.1 Случайные факторы, влияющие на работу
защитного устройства
3.2 Общие принципы построения математической модели исследуемого устройства.
3.3 Результаты статистических исследований защитного
устройства
3.4 Определение фаниц системы и структура оптимизационной
3.5 Оптимальные параметры схемы защитного устройства.
3.6 Выводы.
Глава 4. ЛАБОРАТОРНЫЕ И СТЕНДОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ ЗАЩИТНОГО УСТРОЙСТВА.
4.1 Методика проведения лабораторных испытаний.
4.2 Лабораторный стенд для испытания защитного устройства
4.3 Экспериментальные и расчетные данные лабораторных
исследований защитного устройства
4.4 Выводы.
Глава 5. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРЕДЛАГАЕМОГО УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ОТ НЕСИММЕТРИИ ПИТАЮЩЕГО НАПРЯЖЕНИЯ
5.1 Методика экономической оценки
5.2 Расчет экономической эффективности предлагаемого устройства
5.3 Выводы
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


При одной и той же величине асимметрии взаимное расположение звезд прямой и обратной последовательности может быть различным. В наихудшем случае, когда в одной из фаз обмотки статора токи прямой и обратной последовательности совпадут по фазе, эта обмотка окажется под двойной перегрузкой по току []. При возникновении несимметрии резко возрастают потери, снижается коэффициент мощности, уменьшение мощности двигателя при наличии увеличения потерь как в статоре, так и в роторе, приводит к снижению КПД. Кроме того, увеличивается нагрев и вибрация электродвигателя, что резко сокращает его срок службы. Например, для электродвигателей серии АОЛ22 допустимая несиммстрия по нагреву составляет 8. В сильно использованных электродвигателях влияние насыщения сказывается в нарушении линейной пропорциональности между током и напряжением, и ток обратной последовательности возрастает при росте нагрузки. Как было сказано выше, несимметрия напряжения может стать причиной преждевременного выхода ЭД из строя. Кроме того, отрицательные последствия несимметрии напряжения зачастую носят не только технологический, но и экономический характер. Классификация соврсмсшпях устройств защиты от асимметрии питающего напряжения приведена на рисунке 1. Защитные устройства широкого спектра действия, т. Как правило, функция защиты исполнительного органа от несимметричного режима в таких устройствах является второстепенной. Устройства, предназначенные непосредственно для защиты электродвигателей и электроафегатов от неиолнофазных режимов. Устройствами первой группы могут быть либо многоканальные станции управления и защиты типа «КАСКАД», «СИГНАЛ», «СУЗПЭД», «ЯЗР5ЮЗ» и т. В устройствах первого типа каждый блок (канал), водящий в их состав, выполняет свое назначение. Рис. Рис. Пример такого устройства приведен на рисунке 1. Узел защиты от асимметрии питающего напряжения выполнен на основе фильтра напряжения обратной последовательности фаз, включающего в себя конденсаторы С1, С2 и резисторы К1. К6. В устройствах второго типа роль универсального защитного элемента выполняют обычно пороговые устройства, чаще всего тепловые реле. Защита от несимметричного режима с помощью тепловых реле осуществляется следующим образом: пуск электродвигателя в режиме потери фазы сопровождается повышением тока в двух остальных фазах. Тепловые реле контролируют ток в двух фазах. При выпадении одной из фаз ток в одном из реле превышает ток уставки в пять раз. Этого достаточно для отключения двигателя. Однако если потеря фазы произошла после включения электродвигателя в работу, то величина тока зависит от механической характеристики рабочей машины и степенью ее зафузки. Сочетание условий работы часто бывает таким, что при потере фазы ток по сравнению с номинальным возрастает только на -%. С точки зрения нагрева обмоток такой ток недопустим. На рисунке 1. Рис. Зона разброса характеристик теплового реле ограничена сверху и снизу прямыми АВ и СО. N разбивает кривую на три участка: ОМ, MN и Noo. На участке левее точки М (ОМ) защита не действует, ток не превышает номинального значения. Несмотря па однофазный режим работы, двигатель не испытывает перегрева. Коэффициент загрузки, соответствующий точке М (K-ii), зависит от мощности электродвигателя: маломощные машины обычно выбирают с запасом мощности, поэтому коэффициент их загрузки редко превышает 0,5. Электродвигатели большой мощности могут иметь коэффициент загрузки К3>0,6. Участок MN соответствует зоне, в которой наблюдается разброс характеристик теплового реле. Точке N соответствует коэффициент загрузки К. Можно считать, что защита на этом участке не обеспечена. При больших перегрузках (правее точки N, участок Ыоо)защита срабатывает достаточно надежно. Зона MN - опасная для электродвигателя. Если загрузка двигателя до потери фазы находилась в зоне К-К, то появляется возможность псрсфсва обмоток из-за недостаточной чувствительности защиты []. Снижение тока уставки ограничит допустимую загрузку электродвигателя в нормальном (трехфазном) режиме. Таким образом, тепловые реле не могут обеспечить надежную защиту электродвигателя от асимметрии напряжения.