Анализ теплового состояния регулируемого асинхронного двигателя

Abstract

Определены семейства температурных характеристик, представляющих собой зависимости перегревов конструктивных частей частотно-регулируемого асинхронного двигателя от момента нагрузки для разных частот питающего напряжения. Эти характеристики сопоставлены с аналогичными характеристиками, полученными в результате тепловых экспериментов. Выполнен переход к температурным регулировочным характеристикам. Теоретически и экспериментально рассмотрены термодинамические процессы при работе регулируемого привода на заданную тахограмму.

Представлено еквівалентну теплову схему, що дає можливість проводити аналіз теплового стану регульованого асинхронного двигуна в статичних і динамічних режимах. Враховується, що втрати в конструктивних елементах двигуна і теплові провідності, значення яких залежать від частоти обертання, змінюються в різних точках діапазону регулювання. Визначаються температури семи конструктивних елементів машини: пакета сталі статора, пазової частини обмотки статора, ротора, станини, внутрішнього повітря, підшипникових щитів, лобової частини обмотки статора. Проведено теоретичні та експериментальні дослідження теплових показників - температури лобової частини обмотки статора і температури підшипникового щита асинхронного двигуна АІР71А2У3 з самоохолодженням при живленні його в регульованому електроприводі від частотного перетворювача. Визначено сімейства температурних характеристик, що представля- ють собою залежності перегрівів конструктивних частин частотно-регульованого асинхронного двигуна від моменту навантаження для різних частот живлячої напруги. Ці характеристики зіставлено з аналогічними характеристиками, що отримані в результаті теплових експериментів.Нестаціонарні теплові розрахунки виконуються рішенням системи диференціальних рівнянь теплового балансу. Виконано перехід до температурних регулювальних характеристик. Теоретично і експериментально розглянуто термодинамічні процеси при роботі регульованого приводу на задану тахограму. Термодинамічні характеристики визначаються тахограмами навантаження і можуть бути побудовані для різних переміжних режимів. Запропонована методика аналізу теплового стану асинхронного двигуна, що працює в складі регульованого електроприводу, може бути використана для вибору або проектування двигуна для такого приводу.

An equivalent thermal circuit is presented, which makes it possible to analyze the thermal state of a speed-controlled induction motor fed by a PWM voltage-source inverter in static and dynamic modes. It is taken into account that the losses in the structural elements of the engine and thermal conductivity, the values of which depend on the speed, change at different points of the control range. The temperatures of seven structural elements of the machine are determined: the stator steel package, the groove part of the stator winding, the rotor, the frame, the internal air, the end shields, and the frontal part of the stator winding. Theoretical and experimental studies of thermal indicators - the temperature of the stator winding frontal part and the temperature of the bearing shield of the AIP71A2 induction motor with self-cooling were carried out. The temperature characteristics are determined, which are the dependences of the overheating of the structural parts of a frequency-controlled induction motor on the load torque for different frequencies of the supply voltage. These characteristics are compared with those obtained from thermal exper- iments. Non-stationary heat calculations are performed by solving a system of differential heat balance equations. The transition to temperature control characteristics has been completed.Thermodynamic processes are considered theoretically and experimentally during the operation of a controlled drive at a given tachogram. Thermodynamic characteristics are determined by load tachograms and can be plotted for different intermittent modes.