Науковий вісник НГУ

Захист асинхронних електродвигунів від струмів перевантаження з урахуванням нелінійних спотворень фазних струмів

Рейтинг користувача:  / 0

Деталі

Категорія: Електротехніка

Останнє оновлення: Вівторок, 03 листопада 2015, 22:27

Опубліковано: Вівторок, 03 листопада 2015, 22:27

Перегляди: 3441

Автори:

О.Г. Середа, кандидат технічних наук, доцент, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», доцент кафедри електричних апаратів м. Харків, Україна.

Реферат:

Мета. Теоретичне обґрунтування, розробка та реалізація у вигляді алгоритму функціонування мікропроцесорного пристрою способу теплового захисту асинхронних електродвигунів від струмів перевантаження з урахуванням нелінійних спотворень фазних струмів.

Методика. Для вирішення поставленого завдання використовувалася теорія розкладання аналогових сигналів, що являють собою складні гармонійні коливання, на елементарні гармонійні складові, що утворюють спектр коливань, з метою порівняння їх властивостей, шляхом застосування теорії дискретних сигналів і систем, а також методів спектрального аналізу та фільтрації дискретних сигналів. Універсальність гармонійного аналізу полягає в тому, що будь-який періодичний сигнал може бути синтезований з гармонійних коливань з певними амплітудами, частотами та початковими фазами. Розроблена математична модель визначення гармонійного складу фазних струмів мереж електропостачання з ізольованою нейтраллю та з нелінійними видами навантажень і, як наслідок, зі спотворенням синусоїдальної форми зміни фазних струмів, шляхом множення аналогових залежностей струму в часі на гратчасту дельта-функцію з різними інтервалами дискретизації. Застосування простих і широко використовуваних у пристроях релейного захисту, зокрема в мікропроцесорних розчіплювачах автоматичних вимикачів, математичних операцій інтегрування квадратів миттєвих значень струму гармонійно поєднується з математичним апаратом побудови інших видів мережевих захистів.

Результати. Доведена необхідність підвищення чутливості теплового захисту асинхронних електродвигунів від струмів перевантаження з урахуванням нелінійних спотворень фазних струмів. Шляхом гармонійного аналізу нелінійних спотворень фазних струмів забезпечується підвищення надійності захисту електродвигунів за рахунок урахування вищих гармонійних складових у фазних струмах, а саме п’ятої гармоніки струму, що призводить до додаткових втрат і нагрівання обмоток електричних двигунів. При цьому використовується максимально простий і широко застосовуваний у релейному захисті математичний апарат визначення середньоквадратичних значень струмів найбільш значущих вищих гармонік.

Наукова новизна. Теоретично досліджена можливість розширення переліку реалізованих захистів у розчіплювачах автоматичних вимикачів на основі результатів цифрової обробки сигналів від датчиків струму шляхом гармонійного аналізу спектру фазних струмів за наявності нелінійних спотворень. Запропоноване нове технічне рішення, що дозволяє в режимі ковзного моніторингу сформувати час спрацьовування автоматичних вимикачів для надійного захисту асинхронних електродвигунів від струмів перевантаження з урахуванням нелінійних спотворень фазних струмів.

Практична значимість. Розроблений алгоритм функціонування мікропроцесорного пристрою захисту асинхронних електродвигунів від неприпустимого перегрівання обмоток при струмах перевантаження з урахуванням нелінійних спотворень фазних струмів.

Список літератури / References:

1. Новое направление в создании рудничных взрывозащищенных трансформаторных подстанций на низшее напряжение до3300В /Н.М. Басов, В.С. Дзюбан, В.В. Кардаш [и др.] // Взрывозащищенное электрооборудование: сб. научных трудов. – Донецк: ООО “АИР”, 2010. – С. 61–71.

Basov, N.M., Dzyuban, V.S., Kardash, V.V., Koshkin, V.E. and Shvetsova, T.V. (2010), “New direction in creating mine explosion protected transformer substations for low voltage up to 3300 V”, Vzryvozashchishchennoye Elektrooborudovaniye, pp. 61–71.

2. Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий; 4-е изд., перераб. и доп. / Жежеленко И.В. – М.: Энергоатомиздат, 2000. – 331 с.

Zhezhelenko, I.V. (2000), Vysshie garmoniki v sistemakh elektrosnabzheniya prompredpriyatiy. 4-e izd [The Higher Harmonics in Industrial Plants Power Systems], Energoatomizdat, Moscow, Russia.

3. Барутсков И.Б. Гармонические искажения при работе преобразователей частоты /И.Б. Барутсков, С.А. Вдовенко, Е.В. Цыганков // Главный энергетик. – 2011. – №6. – С. 5–15.

Barutskov, I.B., Vdovenko, S.A. and Tsygankov, Ye.V. (2011), “Harmonic distortion at the frequency converter”, Glavnyy Elektrik, no. 6, pp. 5–15.

4. Collombet C. Harmonic disturbances in networks, and their treatment / C. Collombet, J.M. Lupin, J. Schonek // Schneider Electric Technical collection. – 2000. – Cahier technique no. 152. – 29 р.

Collombet, C., Lupin, J.M. and Schonek, J. (2000), “Harmonic Disturbances in Networks, and Their Treatment”, Schneider Electric Technical Collection, Cahier Technique no. 152, 29 р.

5. Пат №106030. України МПК (2014.01) Н02Н 3/08 (2006.01), Н02Н 7/085 (2006.01), Н01Н 73/00. Спосіб захисту електродвигунів від струмів перевантаження / О.С. Кобозєв, О.Г. Середа, А.В. Заратуйко – №а 2013112986; заявл. 08.11.2013; опубл. 10.07.2014. Бюл. №13.

Kobozev, O.S., Sereda O.G. and Zaratuiko, A.V. (2014), Sposіb zahistu elektrodvigunіv vіd strumіv perevantazhennya [The Method of Motor Protection from Overload Currents], Pat. 106030 Ukraine, Industrial property. Official Bulletin, Vol. 13, Kyiv, Ukraine.

6. ГОСТ Р 51677-2000. Машины электрические асинхронные мощностью от 1 до 400 кВт включительно. Двигатели. Показатели энергоэффективности. – Введ. 2001–07–01. – М.: ИПК Издательство стандартов, 2001. – III, 4 с.

ISO 51677-2000. (2001), Mashiny elektricheskie asink-hronnye moshchnostyu ot 1 do 400 kVt vklyuchitelno. Dvigateli. Pokazateli energoeffektivnosti [Induction Electric Machines Ranging from 1 to 400 kW. Motors. Energy Efficiency Indicators], IPK Izdatelstvo Standartov, Moscow, Russia.

7. Кобозєв О.С. Визначення діючих значень періодичного несинусоїдального струму та його непарних гармонік за дискретними значеннями безперервної залежності струму у часі / О.С. Кобозєв, О.Г. Середа, В.В. Моргун // Електротехніка і електромеханіка. – 2012. – №5. – C. 21–26.

Kobozev, O.S., Sereda O.G. and Morgun, V.V. (2012), “RMS periodic non-sinusoidal current determination and its odd harmonics of the continuous time current dependence discrete values”, Elektrotekhnіka і Elektromekhanіka, no. 5, pp. 21–26.

8. Цифровая обработка сигналов на основе теоремы Уиттекера-Котельникова-Шеннона / Басараб М.А., Зелкин Е.Г., Кравченко В.Ф., Яковлев В.П.  – М.: Радиотехника, 2004. – 72 с.

Basarab, M.A., Zelkina, E.G., Kravchenko, V.F. and Yakovlev, V.P. (2004), Tsyfrovaya obrabotka signalov na osnove teoremy Uittekera-Kotelnikova-Shennona [Digital Signal Processing Based on the Whittaker-Kotelnikov-Shannon Theorem], Radiotehnika, Moscow, Russia.

9. ГОСТ 13109-97. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. – Введ. 1999-01-01. – Минск: ИПК Издательство стандартов, 1998. – III, 32 с.

ISO 13109-97. (1998), Elektricheskaya energiya. Sovmestimost tekhnicheskikh sredstv elektromagnitnaya. Normy kachestva elektricheskoy energii v sistemakh elektrosnabzheniya obshchego naznacheniya [Electrical Energy. Technical Equipment Electromagnetic Compatibility. Quality Standards for Electrical Energy in General Use Power Systems], IPK Izdatelstvo standartov, Minsk, Republic of Belarus.

2015_04_sereda1
2015-11-03  587.78 KB  722

• < Попередня
• Наступна >