Розробка віртуального апаратного спостереження температури для частотно-регулованих асинхронних електродвигунів

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.280357

Ключові слова:

асинхронний електродвигун, відновлювана енергетика, спостерігач температури, опір, тепловий захист

Анотація

Одним із найпоширеніших типів електричних машин змінного струму є асинхронні електродвигуни. Завдяки простій і надійній конструкції вони використовуються в багатьох галузях промисловості. В даній роботі об’єктом дослідження є асинхронний електродвигун з короткозамкненим ротором. Для забезпечення нормальної роботи асинхронного електродвигуна температура нагріву його активних частин не повинна перевищувати гранично допустимих значень, які визначаються відповідним класом теплостійкості системи ізоляції, що використовується в електродвигуні. В асинхронних електродвигунах обмотка статора є найбільш термічно вразливим вузлом, який першим виходить з ладу при підвищенні температури електродвигуна. Пристрої теплового захисту захищають асинхронний електродвигун від аварійних режимів роботи, що супроводжуються неприпустимим перевищенням температури їх обмоток.

Для побудови непрямої системи захисту від перегріву обмоток статора розроблено спостерігач температури з використанням уже наявних сигналів в частотно-регульованому електроприводі. Дослідження моделювання проводили в пакетах прикладного програмного забезпечення Matlab/Simulink. Імітаційні дослідження проводились на базі асинхронних електродвигунів серії 4А потужністю 30, 75 та 110 кВт в діапазоні температур від 20 °С до 250 °С. В результаті проведених досліджень встановлено, що похибка непрямого розрахунку температури електродвигунів з урахуванням поправочного коефіцієнта не перевищує 1 %. Запропонований спостерігач температури може бути використаний для побудови захистів асинхронних електроприводів

Спонсор дослідження

  • We would like to express our great gratitude to the Doctor of Technical Sciences, Professor Boris Nikolaevich Yashin and Doctor of Technical Sciences Irina Yuryevna Semykina for making a great contribution to the research and development of thermal protection systems of an asynchronous electric motor

Біографії авторів

Gulim Nurmaganbetova, Saken Seifullin Kazakh Agrotechnical Research University

PhD, Senior Lecturer

Department of Energy

Sultanbek Issenov, Saken Seifullin Kazakh Agrotechnical Research University

PhD, Associate Professor, Dean of the Faculty of Energy

Department of Energy

Vladimir Kaverin, Abylkas Saginov Karaganda Technical University

PhD, Acting Professor

Department of Energy, Automation and Telecommunications

Zhanat Issenov, Toraighyrov University

Master of Technical Sciences, 2 Year Doctoral Student in the Specialty Electrical Power Engineering

Department of Electrical Power

Посилання

  1. Bochkarev, I. V. (2016). Development of device for temperature protection of alternating current electrical machines. Problems of Automation and Control, 2 (31), 84–88.
  2. Mikhalev, S. V. (2011). Otsenka variantov ispolneniya teplovoy zaschity vysokovol'tnykh elektrodvigateley i puti ee sovershenstvovaniya. Available at: https://energoboard.ru/post/460/
  3. ABB Ability™ Smart Sensor. Condition monitoring solution for low voltage motors. Service note. ABB. Available at: https://automationdistribution.com/content/ABB-Smart-Sensor%20-Leaflet.pdf
  4. Issenov, S., Iskakov, R., Tergemes, K., Issenov, Z. (2022). Development of mathematical description of mechanical characteristics of integrated multi-motor electric drive for drying plant. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (8 (115)), 46–54. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.251232
  5. Breido, I. V., Semykina, I. Yu., Nurmaganbetova, G. S. (2018). Method of indirect protection against overheating for electric drives of mining installations. Proceedings of the Tomsk Polytechnic University Engineering of Georesources, 329 (2), 65–71.
  6. SHamanov, R. S., Perekusikhina, I. A. (2014). Induktivniy pervichniy izmeritel'niy preobrazovatel' zadannogo znacheniya temperatury. Internet-zhurnal «Naukovedenie», 3, 1–8.
  7. DS18B20 – datchik temperatury s interfeysom 1-Wire. Opisanie na russkom yazyke. Available at: http://mypractic.ru/ds18b20-datchik-temperatury-s-interfejsom-1-wire-opisanie-na-russkom-yazyke.html
  8. Low voltage. General performance motors (2016). ABB.
  9. Derevyago, T. M., Mikhal'tsevich, G. A. (2017). Osobennosti konstruktsii i primeneniya termorezistorov v elektricheskikh tsepyakh. Aktual'nye problemy energetiki: materialy 73-y nauchno-tekhnicheskoy konferentsii studentov i aspirantov. Minsk: BNTU, 865–870.
  10. Yurieva, E. Y., Shayda, V. P., Patsula, A. F. (2011). Verification of adequacy of graphic method of determining the final temperature of induction motor heating. Material of International scientific conference MicroCAD. Kharkiv, 58–61.
  11. Petrushin, V. (2017). Asinkhronnye korotkozamknutye dvigateli v reguliruemom elektroprivode. Moscow: LAP Lambert Academic Publishing, 344.
  12. Firago, B. I., Vasil'ev, D. S. (2016). Vektornye sistemy upravleniya elektroprivodami. Minsk: Vysh. shk., 159.
  13. Martin, W., Eason, A., Patel, A. G. (2016). Low Voltage Motor Protection. Rockwell Automation, 30.
  14. Kireeva, E. A., Tsyruk, S. A. (2013). Releynaya zaschita i avtomatika elektroenergeticheskikh sistem. Moscow: Akademiya, 288.
  15. Plesca, A. T. (2013). Thermal Analysis of Overload Protection Relays using Finite Element Method. Indian Journal of Science and Technology, 6 (8), 1–6. doi: https://doi.org/10.17485/ijst/2013/v6i8.3
Розробка віртуального апаратного спостереження температури для частотно-регулованих асинхронних електродвигунів

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-06-30

Як цитувати

Nurmaganbetova, G., Issenov, S., Kaverin, V., & Issenov, Z. (2023). Розробка віртуального апаратного спостереження температури для частотно-регулованих асинхронних електродвигунів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(1 (123), 68–75. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.280357

Номер

Том 3 № 1 (123) (2023): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Виробничо-технологічні системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Gulim Nurmaganbetova, Sultanbek Issenov, Vladimir Kaverin, Zhanat Issenov

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.