RU2391680C1 - Способ определения параметров и рабочих характеристик асинхронного двигателя без сопряжения с нагрузочным устройством - Google Patents
Способ определения параметров и рабочих характеристик асинхронного двигателя без сопряжения с нагрузочным устройством Download PDFInfo
- Publication number
- RU2391680C1 RU2391680C1 RU2008149499/28A RU2008149499A RU2391680C1 RU 2391680 C1 RU2391680 C1 RU 2391680C1 RU 2008149499/28 A RU2008149499/28 A RU 2008149499/28A RU 2008149499 A RU2008149499 A RU 2008149499A RU 2391680 C1 RU2391680 C1 RU 2391680C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stator
- rotor
- voltage
- reactance
- resistance
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Tests Of Circuit Breakers, Generators, And Electric Motors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике. Сущность: измеряют потребляемую мощность, напряжение и ток в режиме холостого хода при номинальном напряжении или близком к нему. Вычисляют по ним коэффициент мощности и индуктивное сопротивление статора. Затем отключают двигатель от источника питания. При этом регистрируют скачок напряжения статора, кривую затухания напряжения статора и измеряют сопротивление статора. По скачку напряжения, току, измеренному до отключения, коэффициенту мощности и сопротивлению вычисляют реактивное сопротивление рассеяния статора. По кривой затухания определяют постоянные времени ротора соответственно при разомкнутом статоре и статоре, условно включенном на сеть бесконечно большой мощности. С использованием полученных значений рассчитывают коэффициенты рассеяния статора и ротора, реактивное сопротивление взаимоиндукции, приведенное к статору реактивное сопротивление рассеяния ротора, приведенное к статору активное сопротивление ротора. С использованием полученных параметров рассчитывают по «Т»- или «Г»-образной схемам замещения с одним контуром на роторе рабочие характеристики. Технический результат: определение большего количества параметров. 2 ил., 2 табл.
Description
Изобретение относится к крупному электромашиностроению и может быть использовано на электромашиностроительных заводах, ремонтных предприятиях и в эксплуатации.
Рабочие характеристики асинхронного двигателя - это зависимость потребляемой мощности, тока статора, коэффициента мощности, коэффициента полезного действия и скольжения ротора от полезной мощности при номинальных значениях напряжения и частоты. ГОСТ 7217-87 «Машины электрические вращающиеся, двигатели асинхронные, методы испытаний» требует определения рабочих характеристик машин мощностью до 1000 кВт из опытов непосредственной нагрузки. Для двигателей мощностью выше 1000 кВт, вертикального исполнения, двигателей на частоту, отличную от 50 Гц, а также при отсутствии необходимого оборудования допускается определять рабочие характеристики из опытов непосредственной нагрузки при пониженном напряжении по схемам замещения с одним контуром на роторе.
Для определения параметров рабочего контура схемы замещения с одним контуром на роторе без проведения опыта непосредственной нагрузки используется опыт короткого замыкания при пониженной частоте или опыт холостого хода при сильно пониженном напряжении.
Для выполнения опыта короткого замыкания при пониженной частоте для крупных машин требуются источники питания с частотой f=1÷3 Гц, которые обычно на заводах отсутствуют, кроме того, измерения на таких частотах довольно сложны, проблематичны и не обеспечивают достаточной точности.
В опыте холостого хода при сильно пониженном напряжении параметры определяются при пониженном напряжении, и приведение их к состоянию машины, соответствующему номинальному напряжению и току, производится пересчетом токов из характеристики короткого замыкания при частоте 50 Гц и напряжений по начальной части характеристики холостого хода.
В обоих методах невозможно разделение реактивностей рассеяния статора и ротора, определение реактивности взаимоиндукции и полной реактивности ротора, постоянных времени ротора для двух состояний.
Поэтому для расчетов используется только «Г»-образная схема замещения с намагничивающим контуром, вынесенным за активное сопротивление фазы статора, не требующая разделения реактивности рассеяния статора и ротора. Ссылка на возможность применения «Т»-образной схемы замещения с использованием реактивности статора, определяемой из опыта с удаленным ротором по ГОСТ 10169-77 «Машины электрические трехфазные синхронные, методы испытаний» недостаточно правомерна.
Как показывает практика, реактивность, определяемая из этого опыта для асинхронных машин, более близка к суммарной реактивности рассеяния статора и ротора в режиме короткого замыкания, чем к реактивности рассеяния статора в рабочем режиме.
Наиболее близким способом того же назначения к заявленному способу - прототипом - является способ определения реактивности рассеяния и активного сопротивления ротора с последующим расчетом рабочих характеристик по схеме замещения с одним контуром на роторе из опыта холостого хода при пониженном напряжении, в котором измеряются потребляемые ток I, напряжение U, мощность P1 и скольжение ротора по ГОСТ 7217-87.
Задачей предлагаемого изобретения является создание способа определения параметров и рабочих характеристик без сопряжения с нагрузкой, позволяющего определять большее количество параметров при номинальном напряжении с использованием обычной измерительной аппаратуры и производить расчет рабочих характеристик по «Т»- или «Г»-образным схемам замещения.
Недостатками устройства, принятого за прототип, является то, что в известном способе определяются параметры ротора не при номинальном напряжении, не определяется реактивность рассеяния статора, не определяются реактивности взаимоиндукции и полной реактивности ротора, коэффициенты рассеяния статора и ротора, постоянные времени ротора для двух состояний статора, невозможно использование Т-образной схемы замещения.
Технический результат достигается тем, что способ определения параметров и рабочих характеристик асинхронного двигателя без сопряжения с нагрузочным устройством заключается в измерении потребляемой мощности, напряжения и тока на холостом ходу, расчете реактивности рассеяния двигателя и активного сопротивления ротора R2 с последующим расчетом по схеме замещения с одним контуром на роторе рабочих характеристик, при этом потребляемую мощность, напряжение и ток в режиме холостого хода измеряют и регистрируют при номинальном напряжении или близком к нему, вычисляют по ним коэффициент мощности и реактивное сопротивление статора, затем отключают двигатель от источника питания, регистрируют скачок напряжения статора, кривую затухания напряжения статора и измеряют сопротивление статора r1, по скачку напряжения, току, измеренному до отключения, коэффициенту мощности и сопротивлению фазы вычисляют реактивное сопротивление рассеяния x1 статора, по кривой затухания определяют постоянные времени Т0 и Т' ротора соответственно при разомкнутом статоре и статоре, условно включенном на сеть бесконечно большой мощности, с использованием полученных значений рассчитывают коэффициенты рассеяния σ1 и σ2 статора и ротора, реактивное сопротивление взаимоиндукции X12, приведенное к статору реактивное сопротивление рассеяния x'2 ротора, приведенное к статору активное сопротивление R'2 ротора, с использованием полученных параметров рассчитывают по «Т»- или «Г»-образной схемам замещения с одним контуром на роторе рабочие характеристики.
На фиг.1 показана зависимость напряжения двигателя от времени перед отключением и после отключения от источника питания.
На фиг.2 показаны в полулогарифмических координатах кривые затухания напряжения: медленно меняющаяся - U и быстро меняющаяся - ΔU'.
Последовательность работ по заявляемому изобретению выполняется следующим образом.
Опыт отключения двигателя от источника питания производят из состояния холостого хода при номинальном напряжении или близком к нему. Перед отключением регистрируют линейное напряжение U0, ток в трех фазах I0, мощность P0, после отключения двигателя - сопротивление фазы r1. По измеренным значениям до отключения двигателя вычисляют реактивное сопротивление статора по формулам:
Перед отключением и после отключения регистрируется напряжение статора (фиг.1). Рекомендуется непосредственное измерение скачка напряжения ΔU, например, в виде разности выпрямленных напряжений источника UИСТ и затухающего напряжения.
До отключения двигателя: ΔU=UИСТ-UДВ=0
По построенной в полулогарифмических координатах кривой затухания напряжения (фиг.2) определяют мгновенный скачок напряжения ΔU в момент отключения (фиг.2). В соответствии со схемой замещения и векторной диаграммой асинхронного двигателя
где r1 - активное сопротивление статора.
Отсюда
Постоянная времени Т0 определяется по фиг.2 как время, в течение которого медленно меняющаяся часть напряжения U затухает до 1/ε=0,368 своего начального значения.
Если после отключения двигатель выбегает, необходимо ввести поправку на уменьшение частоты вращения
где Тизм - измеренная постоянная времени, с;
P0 - мощность, тормозящая машину в момент отключения.
В случае холостого хода - это потери в стали и потери механические;
J0 - момент инерции вращающихся частей;
ω1 - синхронная угловая частота вращения
n0 - синхронная частота вращения, об/мин.
Постоянную времени ротора Т' определяют по фиг.2 как время, в течение которого быстро изменяющаяся составляющая напряжения U' на разомкнутой обмотке статора, проявляющаяся несколько первых периодов, затухает до 1/ε=0,368 своего начального значения после отключения машины от источника питания при номинальной частоте вращения.
Для этого разность быстро меняющейся и медленно меняющейся составляющей напряжения во времени строят в полулогарифмических координатах.
Масштаб по времени для этой составляющей должен быть взят крупнее, например, в 10 раз. При необходимости вводят поправку на выбег
где Т'изм - измеренная переходная постоянная времени, с.
Коэффициент рассеяния статора σ1 рассчитывают по формуле:
где I0 - ток холостого хода при номинальном напряжении,
x1- реактивное сопротивление рассеяния статора.
Реактивное сопротивление взаимоиндукции Х12 определяется по формуле:
X12=X(1-σ1).
Коэффициент рассеяния ротора σ2 рассчитывается по формуле:
Реактивное сопротивление ротора Х2 определяется по формуле:
Х2=X12(1+σ2).
Коэффициент магнитной связи рассчитывается по одной из формул:
Определяется суммарное реактивное сопротивление рассеяния статора и ротора x':
Реактивное сопротивление рассеяния ротора x2 (приведенное к статору - x'2) определяется по формулам:
Расхождение между этими значениями в 10% и менее говорит о достаточной точности всех измерений в опыте отключения питания.
Приведенное к статору активное сопротивление ротора R'2 определяется из опыта отключения статора от источника питания:
Так же как реактивность рассеяния ротора х'2, полученное значение R'2 может быть использовано для рабочих режимов, т.е. при скольжениях и токах в пределах номинального. Для крупных двигателей - до скольжений соответствующих максимальному моменту. Значение R'2 соответствует температуре, при которой был проведен опыт отключения.
Таким образом, техническим результатом заявляемого изобретения является получение активного R'2 и реактивного сопротивления рассеяния ротора при номинальном напряжении х'2, реактивного сопротивления рассеяния статора x1 для расчетов по «Т»- или «Г»-образной схемам замещения с одним контуром на роторе рабочих характеристик, а также дополнительно коэффициентов рассеяния статора и ротора σ1 и σ2, взаимоиндукции µ, реактивного сопротивления взаимоиндукции X12, постоянных времени ротора при разомкнутом статоре Т0 и статоре, условно включенном на сеть бесконечной мощности Т'. Реализацию предложенного способа рассмотрим на примере шестиполюсного асинхронного двигателя мощностью 1250 кВт.
Пример расчета точки рабочей характеристики шестиполюсной машины с короткозамкнутым ротором мощностью 1250 кВт, 6000 В с использованием Т-образной схемы замещения по параметрам, полученным из опыта отключения двигателя от источника питания
Данные опыта холостого хода до отключения двигателя:
Напряжение, U0 - 6000 В.
Ток холостого хода, I0 - 37 А.
Потери холостого хода, Р0 - 53300 Вт.
Коэффициент мощности, cosφ0 - 0,1384 о.е.
Намагничивающий ток, Iµ=I0·sinφ0=36,64 А.
Сопротивление фазы обмотки статора, r0=0,13 Ом.
Реактивное сопротивление статора определяется по формуле:
Базовое сопротивление составляет:
где Iн - номинальный ток двигателя.
Опыт отключения машины от источника питания из режима холостого хода:
Напряжение до отключения - 6000 В.
Мгновенный скачок напряжения, ΔU=170,4 В.
По построенной в полулогарифмических координатах кривой затухания напряжения определены:
постоянная времени ротора при разомкнутом статоре Т0=3,9 с (1225 рад).
Постоянная времени Т'=0,1 с (31,4 рад).
Коэффициент рассеяния статора σ1:
Реактивное сопротивление взаимоиндукции X12:
Определяется коэффициент рассеяния ротора σ2:
Реактивное сопротивление ротора Х2:
Коэффициент магнитной связи µ:
Реактивное сопротивление ротора x2'
Суммарное реактивное сопротивление рассеяния статора и ротора:
Реактивное сопротивление рассеяния ротора x2 (x'2):
или
Разница в определении х'2 составляет 4,8%.
Активное сопротивление ротора R2 (R'2) при температуре 26°С.
Активное сопротивление ротора R'2, приведенное к расчетной температуре 115°С, составляет:
Далее по «Т»- или «Г»-образным схемам замещения в соответствии с ГОСТ 7217-87 (приложение 1, форма 2) рассчитывают параметры намагничивающего и рабочего контуров и рассчитывают по форме 4 приложения 1 рабочие характеристики. Ниже проведено сопоставление результатов расчета с опытом непосредственной нагрузки.
Сопоставление результатов расчета из Т-образной схемы замещения с одним контуром на роторе по параметрам, определенным из опыта отключения от источника питания, с результатами непосредственной нагрузки приведено в таблице 1.
| Таблица 1 | |||
| Параметр | Расчет из Т-образной схемы замещения | Опыт непосредственной нагрузки | Сходимость, % |
| Р2, Вт | 1250000 | 1250000 | - |
| I, А | 141,8 | 140,4 | +1,0 |
| η, % | 94,4 | 94,41 | 0 |
| cosφ | 0,8985≈0,9 | 0,907 | -0,94 |
| S, % | 0,4205 | 0,438 | -4,6 |
Сопоставление параметров ротора, рассчитанных из опыта непосредственной нагрузки по «Т»- и «Г»-образным схемам замещения, с параметрами, определенными из опыта отключения питания, приведено в таблице 2.
| Таблица 2 | |||
| Параметр | Т-образная схема из опыта непосредственной нагрузки | Г-образная схема из опыта непосредственной нагрузки | Из опыта отключения питания |
| Реактивные сопротивления рассеяния x1, x'2, Ом | x1=2,67 | ||
| x'2=2,767 | x1+x'2=5,193 | x'2=2,521 | |
| x1+x'2=5,191 | |||
| R'2, Ом | 0,1102 (при температуре опыта) | 0,1171 (при температуре опыта) | 0,1045 (115°С) |
Claims (1)
- Способ определения параметров и рабочих характеристик асинхронного двигателя без сопряжения с нагрузочным устройством, заключающийся в измерении потребляемой мощности, напряжения и тока на холостом ходу, расчете реактивности рассеяния двигателя и активного сопротивления ротора R2 с последующим расчетом по схеме замещения с одним контуром на роторе рабочих характеристик, отличающийся тем, что потребляемую мощность, напряжение и ток в режиме холостого хода измеряют и регистрируют при номинальном напряжении или близком к нему, вычисляют по ним коэффициент мощности и индуктивное сопротивление статора, затем отключают двигатель от источника питания, регистрируют скачок напряжения статора, кривую затухания напряжения статора и измеряют сопротивление статора r1, по скачку напряжения, току, измеренному до отключения, коэффициенту мощности и сопротивлению фазы вычисляют реактивное сопротивление рассеяния x1 статора, по кривой затухания определяют постоянные времени Т0 и Т' ротора соответственно при разомкнутом статоре и статоре, условно включенном на сеть бесконечно большой мощности, с использованием полученных значений рассчитывают коэффициенты рассеяния σ1 и σ2 статора и ротора, реактивное сопротивление взаимоиндукции X12, приведенное к статору реактивное сопротивление рассеяния X2' ротора, приведенное к статору активное сопротивление R2' ротора, с использованием полученных параметров рассчитывают по «Т»- или «Г»-образной схемам замещения с одним контуром на роторе рабочие характеристики.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008149499/28A RU2391680C1 (ru) | 2008-12-15 | 2008-12-15 | Способ определения параметров и рабочих характеристик асинхронного двигателя без сопряжения с нагрузочным устройством |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008149499/28A RU2391680C1 (ru) | 2008-12-15 | 2008-12-15 | Способ определения параметров и рабочих характеристик асинхронного двигателя без сопряжения с нагрузочным устройством |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2391680C1 true RU2391680C1 (ru) | 2010-06-10 |
Family
ID=42681662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008149499/28A RU2391680C1 (ru) | 2008-12-15 | 2008-12-15 | Способ определения параметров и рабочих характеристик асинхронного двигателя без сопряжения с нагрузочным устройством |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2391680C1 (ru) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2502079C1 (ru) * | 2012-07-27 | 2013-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ определения параметров асинхронного электродвигателя |
| RU2564692C1 (ru) * | 2014-07-09 | 2015-10-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ определения параметров асинхронного электродвигателя |
| RU2570363C1 (ru) * | 2014-07-18 | 2015-12-10 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ определения параметров асинхронного электродвигателя |
| RU2656884C2 (ru) * | 2016-09-21 | 2018-06-07 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационное предприятие "Просетин" | Способ формирования механической характеристики асинхронной машины с фазным ротором и бесколлекторная асинхронная машина на основе этого способа |
| CN111337829A (zh) * | 2020-04-03 | 2020-06-26 | 清华大学 | 一种电机检测方法及装置 |
| RU2785209C1 (ru) * | 2022-03-21 | 2022-12-05 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (ФГАОУ ВО НИ ТПУ) | Способ определения электромагнитных параметров асинхронной машины с фазным ротором |
-
2008
- 2008-12-15 RU RU2008149499/28A patent/RU2391680C1/ru active
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2502079C1 (ru) * | 2012-07-27 | 2013-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ определения параметров асинхронного электродвигателя |
| RU2564692C1 (ru) * | 2014-07-09 | 2015-10-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ определения параметров асинхронного электродвигателя |
| RU2570363C1 (ru) * | 2014-07-18 | 2015-12-10 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ определения параметров асинхронного электродвигателя |
| RU2656884C2 (ru) * | 2016-09-21 | 2018-06-07 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационное предприятие "Просетин" | Способ формирования механической характеристики асинхронной машины с фазным ротором и бесколлекторная асинхронная машина на основе этого способа |
| CN111337829A (zh) * | 2020-04-03 | 2020-06-26 | 清华大学 | 一种电机检测方法及装置 |
| CN111337829B (zh) * | 2020-04-03 | 2021-04-20 | 清华大学 | 一种电机检测方法及装置 |
| RU2785209C1 (ru) * | 2022-03-21 | 2022-12-05 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (ФГАОУ ВО НИ ТПУ) | Способ определения электромагнитных параметров асинхронной машины с фазным ротором |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Faiz et al. | Influence of unbalanced voltage on the steady-state performance of a three-phase squirrel-cage induction motor | |
| US7956637B2 (en) | System and method to determine electric motor efficiency using an equivalent circuit | |
| RU2391680C1 (ru) | Способ определения параметров и рабочих характеристик асинхронного двигателя без сопряжения с нагрузочным устройством | |
| Wang et al. | Study of a novel energy efficient single-phase induction motor with three series-connected windings and two capacitors | |
| Chan et al. | Single-phase operation of a three-phase induction generator with the Smith connection | |
| Lai et al. | Analysis of stator winding inter-turn short-circuit fault in interior and surface mounted permanent magnet traction machines | |
| WO2023284785A1 (zh) | 电池包加热方法、电机控制器、电动汽车及系统 | |
| Maljkovic et al. | The impact of the induction motor on short-circuit current | |
| Iyer et al. | A novel two-axis theory-based approach towards parameter determination of line-start permanent magnet synchronous machines | |
| Rahim et al. | Performance analysis of salient-pole self-excited reluctance generators using a simplified model | |
| Baek et al. | Optimum design of a single-phase line-start PM motor considering efficiency, maximum torque, and starting torque | |
| Vaseghi et al. | Modeling and characterizing the inter-turn short circuit fault in PMSM | |
| Ferreira et al. | Comparison of losses in star-and delta-connected induction motors with saturated core | |
| Polat et al. | Dynamic modeling of the universal motor used in washer | |
| CN110308392B (zh) | 双支路交流永磁电机机械特性的测试方法 | |
| Neti et al. | Determination of effective air-gap length of synchronous reluctance motors (SynchRel) from experimental data | |
| Arkan et al. | Closed rotor slot effect on negative sequence impedance [in induction motors] | |
| Makowski et al. | Experimental verification of field-circuit model of a single-phase capacitor induction motor | |
| Priyanka et al. | Inter-turn fault analysis of three phase induction motor | |
| Kurihara et al. | Rotor design for high starting performance of a self-starting single-phase permanent-magnet motor | |
| Zhao et al. | Calculation of inter-turn short circuit current of a permanent magnet synchronous machine | |
| Alberto et al. | Experimental Analysis of Three-Phase Induction Motors with Multiflux, Dual-Winding Configurations | |
| Van Wyk et al. | Impact of over/under and voltage unbalanced supplies on energy-efficient motors | |
| Guo et al. | Torque ripple reduction of the modular interior permanent magnet machines using optimum current profiling technique | |
| Dorrell et al. | Effect of winding asymmetries and winding connection on small synchronous machines |