Науковий вісник НГУ

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

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Електротехнічні комплекси та системи

Останнє оновлення: 10 жовтня 2015

Опубліковано: 10 жовтня 2015

Перегляди: 3785

Автори:

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

А.О. Прохоренко, доктор технічних наук, доцент, Національний технічний університет „Харківський політехнічний інститут“, старший науковий співробітник кафедри двигунів внутрішнього згоряння, 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 не-лінійних спотворень фазних струмів.

Методика. Для вирішення поставленого завдання використовувалася теорія розкладання аналогових сигналів, що являють собою складні гармонічні коливання, на елементарні гармонійні складові, які 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 із 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 в пристроях релейного захисту, зокрема в мікропроцесорних розчіплювачах автоматичних вимикачів, математичних операцій інтегрування квадратів миттєвих значень струму дозволяє найбільш гармонійно поєднуватись 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 до 3300 В / 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”, Explosion Protected Electrical Equipment, 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. 4th ed.], Energoatomizdat, Moscow, Russia, 331 p.

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, E.V. (2011), “Harmonic distortion at the frequency converter”, Chief Power Engineer, no. 6, pp. 5–15.

4. Collombet, C. Harmonic disturbances in networks, and their treatment / C. Collombet, Lupin, J.M. and Schonek, J. // 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, pp. 29.

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 / Кобозєв О.С., Середа О.Г., Заратуйко А.В.; патентовласник Україна – №а2013112986; заявл. 08.11.2013; опубл. 10.07.2014. Бюл. №13.

Kobozev, O.S., Sereda O.G. and Zaratuiko, A.V. (2014), Sposіb zakhystu elektrodvyhunіv vіd strumіv perevantazhennia [Motor Protection Method 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. Дви-гатели. Показатели энергоэффективности. – [Введен с 2001.07.01] – М.: ИПК Издательство стандартов, 2001. – 7 с.

ISO 51677-2000. (2001), Mashiny elektricheskie asinkhronnye moschnostyu ot 1 do 400 kVt vklyuchitelno. Dviga-teli. 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 в часі / О.С. Кобозєв, О.Г.Середа, В.В. Моргун // Еле-ктротехніка 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), Tsifrovaya obrabotka signalov na osnove teoremy Uittekera-Kotelnikova-Shennona [Digital Signal Processing Based on the Whittaker-Kotelnikov-Shannon Theorem], Radiotehnika, Moscow, Russia, 72 p.

9. ГОСТ 13109-97. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. – [Введен с 1999.01.01.] – Минск: ИПК Издательство стандартов, 1998. – 35 с.

ISO 13109-97 (1998), Elektricheskaya energiya. Sovme-stimost tekhnicheskih 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_02_sereda
2015-10-10  478.54 KB  1150

• < Попередня