Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 19 июля, печатный экземпляр отправим 23 июля
Опубликовать статью

Молодой учёный

Алгоритм защиты асимметричных асинхронных двигателей

Научный руководитель
Технические науки
12.06.2023
19
Поделиться
Библиографическое описание
Буранов, А. А. Алгоритм защиты асимметричных асинхронных двигателей / А. А. Буранов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2023. — № 23 (470). — С. 103-106. — URL: https://moluch.ru/archive/470/103998/.


Данная тема посвящена решению и созданию методики алгоритма защиты асинхронного двигателя от возможных асимметричных состояний, случающихся как внутри, так и снаружи электродвигателя. Вначале программа определяет неисправности, обусловленные немедленными колебаниями тока с удвоенной основной частотой, являющиеся следствием компонентов нулевой и обратной последовательности фаз, далее программа рассчитывает реактивную мощность обратной последовательности для выяснения причины асимметрии. Соответственно, будут анализироваться особенности алгоритма.

Анализ мощности электродвигателя

Мгновенная мощность измеряется на клеммах асинхронного двигателя и может быть выражена в виде следующей формулы:

. (1)

Выборочный момент мощности n может отображаться как P(n). Работа двигателя в условиях равновесия представлена в виде вышеупомянутой формулы. В ходе замыкания фазовая разница 2π/3 между обмотками статора становится асимметричной, и приведены уравнения для величин трехфазового напряжения и тока:

; (2)

. (3)

Далее, как указано ниже, мы можем извлечь производные величины трехфазных напряжений и токов из уравнения (1):

; (4)

. (5)

Ввиду нижеследующего уравнения:

; (6)

. (7)

Затем уравнение (5) можно упростить до:

. (8)

Неравномерный ток, происходящий вследствие последовательностей, изображается в виде косинуса, и как отмечалось ранее, сила тока начинает производить колебания в два раза быстрее основной частоты. Кроме этого, для состояния равновесия двигателя мгновенная мощность выражается следующей формулой без учета неравномерного тока, отображаемого в следующем порядке:

. (9)

Уравнение (10) образуется из уравнения (8), приняв во внимание положительную, обратную и нулевую последовательности. Исходя из этого, значения нулевой последовательности влияют не на силу тока, а на ток положительной последовательности, который является активным, а также ток обратной последовательности, оставаясь неизменным, производит двукратные колебания на фоне основной частоты:

. (10)

Для преобразования компонента несбалансированной мощности под влиянием элемента обратной последовательности может быть использован нижепредставленный метод дискретного Фурье-преобразования:

. (11)

Где N (11) отражает количество образцов из каждого цикла и установлен, как полагается, на самой лучшей числовой отметке 12. Направление реактивного тока обратной последовательности, отмеченное в случае проблемы, указывает на то, является ли проблема внутреннего или внешнего характера:

. (12)

Здесь, v и i могут быть сформулированы следующим образом:

; (13)

. (14)

Критерии определения блокировок

Во-первых, рассчитывается количество P 2 m , но если это количество превышает допустимый предел значения P unb , то выявляется неисправность. Далее алгоритм устанавливает в ходе процесса реактивная мощность обратной последовательности Q-. Принято считать замыкание внутренним при отрицательном знаке расчетной величины и мгновенном сигнале блокировки для изоляции поврежденного двигателя. Из-за номинального тока неравномерный ток должен иметь величину 1 %. Во-вторых, в случае дальнейшего вероятного вывода алгоритм рассчитывает реактивную мощность обратной последовательности, который в результате имеет положительный знак. Принимается во внимание тот факт, что неисправность имеет внешний характер и время отключения резервной защиты двигателя рассчитывается:

; (15)

. (16)

Таким образом, время действия защиты от дисбаланса рассчитывается по-разному для разных типов двигателей, исходя из уравнения (16). Постоянная величина К, способная отвести перегрев неравномерной работы асинхронного двигателя из-за его обмотки, меняется в зависимости от типа двигателя и его свойств. Значение К варьирует от 1 до 40 в соответствии со стандартами международной электротехнической комиссии МЭК.

Значение К в работе симуляций установлено на число 11. Рисунок 1 отображает поточную схему целого алгоритма для асинхронной системы защиты.

Схема-алгоритм защиты электродвигателя

Рис. 1. Схема-алгоритм защиты электродвигателя

В данной схеме представлены внешние и внутренние замыкания.

Вывод

Метод защиты первым делом находит неисправное состояние от колебаний мощности вдвое больше основной частоты, а затем принимает во внимание обозначение реактивного тока обратной последовательности с целью выяснения, является ли короткое замыкание внутренним или внешним. В режиме равновесия мгновенный ток соответствует величине суммарной мощности. При возникновении дисбаланса происходит короткое замыкание и, если оно обнаруживается как внутреннее, то подается сигнал на немедленное выключение реле.

Можно быстро и просто опубликовать свою научную статью в журнале «Молодой Ученый». Сразу предоставляем препринт и справку о публикации.
Опубликовать статью
Молодой учёный №23 (470) июнь 2023 г.
Скачать часть журнала с этой статьей(стр. 103-106):
Часть 2 (стр. 81-155)
Расположение в файле:
стр. 81стр. 103-106стр. 155

Молодой учёный