Гусаров О. А. Захист низьковольтного асинхронного двигуна на основі моделювання поточного теплового стану з корекцією від термодетектора

Об'єкт дослідження - теплові процеси в сталих і перехідних режимах роботи АД при повільно і швидко наростаючих теплових перевантаженнях. Мета - удосконалення температурного захисту низьковольтних асинхронних електродвигунів за рахунок реалізації функції контролю поточного температурного стану і сигналізації про процеси, що призводять до перевищення допустимого нагріву, як статорної, так і роторної обмоток. Поставлені в дисертаційній роботі завдання вирішувались на основі методу еквівалентних теплових схем, методу кінцевих різниць, методу еквівалентних гріючих втрат - для математичного представлення теплових процесів в АД; теорії електромагнітного поля - для вивчення впливу скін-ефекту на нагрівання стрижня короткозамкненого ротора; методiв аналітичного розв'язання систем лінійних диференціальних рівнянь і методiв алгебри матриць - для математичного моделювання процесів. Обґрунтовано і здійснено розвиток математичної моделі теплового стану низьковольтного асинхронного двигуна для його температурного захисту при поволі і швидко наростаючих теплових перевантаженнях і нестандартних зовнішніх умовах роботи, що відрізняється від загальноприйнятої моделі введенням вузлів: для термодетектора в лобовій частині обмотки статора і для обмотки ротора з урахуванням впливу скін-ефекта. Вперше, за допомогою теплової моделі роторної обмотки, досліджено вплив скін-ефекту на розподіл градієнта температури в пазу ротора, і, що спричиняє переміщення в часі максимальної температури по висоті паза. Вперше, з метою використання в температурному реле отриманих закономірностей розподілу температури по висоті паза ротора з урахуванням скін-ефекту, отримане аналітичне рішення польової задачі проникнення плоскої електромагнітної хвилі в стрижень ротора. Вперше розроблено температурний захист, що дозволяє на основі аналізу різниці між фактичною і розрахованою температурами термодетектора, або вносити корективи до результатів моделювання, або сигналізувати про небажані відхилення, що відбуваються в електроприводі, або відключати перегрітий електродвигун. Результати досліджень у вигляді рекомендацій та методиці, а також алгоритму і програми для мікроконтролера температурного реле прийняті до використання Українським науково-дослідним, проектно-конструкторським і технологічним інститутом вибухозахищеного і рудникового електрообладнання з дослідно-експериментальним виробництвом (м. Донецьк) для розробки комбінованої системи теплового захисту асинхронного низьковольтного вибухобезпечного двигуна копальневого скребкового конвеєра типу 2ЕДКОФ 250М4, потужністю 55 кВт. Результати роботи також впроваджені в навчальний процес ДонНТУ.