«Оценка и исследование ресурса асинхронного электродвигателя в зависимости от планируемых условий эксплуатации»

1.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ОРЕНБУРГСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Инженерный факультет
Кафедра «Электротехнологии и электрооборудование»
Тема ВКР (работы магистра):
«Оценка и исследование ресурса
асинхронного электродвигателя в зависимости
от планируемых условий эксплуатации»
Выполнил: магистрант
Стрельников Антон Дмитриевич
Научный руководитель: д.с.-х.н., профессор
Рахимжанова И.А.

2. «Оценка ресурса асинхронного электродвигателя в зависимости от планируемых условий эксплуатации»

Содержание:
- Актуальность темы;
- Цели и основные задачи работы;
- Объект и предмет исследования;
- Материалы исследования;
- Результаты исследования;
- Выводы.
2

3. Причины отказов асинхронных электродвигателей

3

4. Цель и основные задачи работы

Цель:
Повышение точности прогнозирования ресурса электродвигателя,
работающего в неноминальных условиях эксплуатации.
Задачи:
1.
Произвести анализ режимов асинхронных электродвигателей,
частоту их возникновения и технические последствия.
2.
Оценить существующие и технически возможные варианты
прогнозирования
ресурса
электродвигателя
при
отклонении
эксплуатационных параметров.
3.
Предложить методику расчёта степени влияния параметров
условий эксплуатации на температуру и, как следствие, ресурс
электродвигателя.
4.
Дать
технико-экономическую
оценку
эффективности
предложенной методики определения ресурса электродвигателя при
неноминальных условиях эксплуатации.
4

5. Объект и предмет исследования

Объект исследования:
Система: «рабочая машина – источник питания –
электродвигатель – окружающая среда».
Предмет исследования:
Закономерности взаимодействия элементов системы
«рабочая машина – источник питания – электродвигатель –
окружающая среда», а также закономерности влияния
условий
эксплуатации
на
ресурс
асинхронного
электродвигателя.
5

6. Области допустимой работы АД 4А160S4 при отклонениях напряжения для разных коэффициентов загрузки Kз

Обозначения допустимых областей: А – по перегреву; Б – по
условиям пуска; В – по устойчивости работы
6

7. Зависимости КПД от асимметрии напряжения для двигателя 5,5 кВт

7

8. Схема замещения трех фаз асинхронного электродвигателя при асимметричной системе напряжений

A
~U`
IA
IµA
r1
xА
rµ
x
IНA
~U
µ
x
1`
r 2`
`
x 2`
`
N
`
А
1
r1
`
N
~U
rм``= r2``(1s)/s
0
В
~UВ
~U`
IВ
IµВ
r1
x
B
rµ
x
1
IНВ
r1
`
µ
x
1`
r 2`
`
x 2`
`
rм``= r2``(1s)/s
С
~UС
~U`
IС
IµС
r1
x
C
rµ
1
IНС
r1
`
x
1`
x
µ
r 2`
`
x 2`
`
rм``= r2``(1s)/s
r1, x1 – активное и реактивное сопротивления
обмотки статора при Т-образной схеме замещения,
Ом;
r1`, x1` – скорректированные активное и реактивное
сопротивления обмотки статора на Г-образную схему
замещения, Ом;
r2``, x2`` – активное и реактивное сопротивления
обмотки ротора, приведённые к обмотке статора,
скорректированные на Г-образную схему замещения,
Ом;
rµ, xµ – активное и реактивное сопротивления цепи
намагничивания, Ом;
rм`` – активное сопротивление в цепи ротора,
развиваемая электрическая мощность на котором
имитирует механическую мощность на валу, Ом;
s=(ωС-ω)/ωС – скольжение ротора относительно
магнитного поля статора;
ωС и ω – соответственно синхронная угловая
скорость вращения магнитного поля статора и
угловая скорость вращения ротора, 1/с.
8

9. Схема замещения асинхронного электродвигателя фазы А, подключённая на симметричные напряжения прямой (а) и обратной (б)

последовательностей фаз
A
N, (N`)
~U1А
~U`1А
I1A
I1µA
I1НA
r1
x1
rµ
xµ
r 1`
x1`
r2``
x2``
r1M``= r2``(1-s1)/s1
a)
N, (N`)
~U2A
A
~U`2A
I2A
I2µA
I2НA
r1
r 1`
x1
rµ
xµ
x 1`
r2``
x2``
r2M``= r2``(1-s2)/s2
б)
9

10. Алгоритм расчета режимных параметров электродвигателя при асимметрии напряжений

10

11.

МДИН(k,ω) =М(k,ω) – МС(z,ω)
М(k,ω) – момент двигателя, зависящий от
коэффициента асимметрии и угловой
скорости, Нм;
МС(z,ω) – момент сопротивления рабочей
машины (механическая характеристика),
зависящий от угловой скорости и степени
загрузки электродвигателя, Нм.
11

12. Алгоритм расчёта режимных параметров электродвигателя

12

13. Алгоритм расчёта допустимого коэффициента асимметрии в неноминальных условиях эксплуатации

13

14. Алгоритм определения срока службы изоляции электродвигателя

14

15. Зависимость срока службы изоляции D (u, z, k, t) от питающего напряжения u при z=1, k=0 и t=40; 30; 70 0С

15

16. Выводы:

1. Одними из главных факторов, влияющих на ресурс
асинхронного электродвигателя являются отклонение напряжения,
асимметрия напряжения, коэффициент загрузки и температура
окружающей среды;
2. С целью прогнозирования срока службы асинхронного
электродвигателя была создана методика определения срока службы
изоляции электродвигателя, реализованная в среде MathCad;
3. Разработанная методика позволяет оценить срок службы
асинхронного электродвигателя в зависимости от отклонения напряжения,
асимметрии напряжения, коэффициента загрузки и температуры
окружающей среды при разных режимах работы;
4. Произведен расчет убытков на предприятии при выходе из
строя одного электродвигателя, при этом экономический ущерб составил
более 500 тыс. руб.
16

17. Спасибо за внимание!

17