Анотація до роботи:

Пінчук О.Г. Вплив несиметрії напруги живлення на тепловий стан асин-хронного двигуна у тривалих та повторно-короткочасних режимах роботи. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.01 – «Електричні машини і апарати». ДВНЗ «Донецький національний технічний університет», Донецьк, 2008.

Дисертацію присвячено вирішенню актуального науково-практичного завдання оцінки теплового стану асинхронних двигунів у тривалих та повторно-короткочасних режимах роботи при несиметрії напруги живлення з урахуванням кута зсуву між симетричними складовими напруги прямої та зворотної послідовностей, зміна якого може призводити до перегріву та пошкодження АД. За результатами дослідження встановлено вплив на локальний нагрів окремих фазних обмоток статора АД не тільки величин симетричних складових прямої та зворотної послідовностей, але й зсуву за фазою між ними. Розроблено, на основі методу симетричних складових, метод визначення екстремальних значень температури та струму найбільш навантаженої фазної обмотки статора у функції зсуву за фазою між симетричними складовими напруги, за допомогою якого показано, що зміна кута зсуву між напругами прямої та зворотної послідовностей може призводити до теплових перевантажень окремих фазних обмоток статора асинхронних двигунів на 5 - 10%, і в результаті - до дострокового виходу з ладу АД при допустимій ГОСТ 13109 - 97 несиметрії напруги мережі. З метою підвищення експлуатаційної надійності удосконалено алгоритм врахування несиметрії напруги в системах контролю теплового стану АД, оснований на контролі струму найбільш навантаженої фазної обмотки статора та суми струмів статора, який відрізняється врахуванням кута зсуву між напругами прямої та зворотної послідовностей.

У дисертації вирішено актуальне науково-прикладне завдання оцінки теплового стану АД у тривалих та повторно-короткочасних режимах роботи при несиметрії напруги живлення з урахуванням кута зсуву між симетричними складовими напруги прямої та зворотної послідовностей, зміна якого може призводити до перегріву та пошкодження АД. За результатами досліджень удосконалено алгоритм роботи системи контролю теплового стану АД, що дозволяє підвищити його експлуатаційну надійність при несиметричній напрузі живлення шляхом своєчасного вимкнення.

Основні наукові і практичні результати роботи полягають у наступному:

1. Встановлено вплив на локальний нагрів окремих фазних обмоток статора асинхронного двигуна не тільки величин симетричних складових напруги прямої та зворотної послідовностей, але й зсуву за фазою між ними.

2. Запропоновано метод визначення кута зсуву між напругами прямої та зворотної послідовностей, при якому досягається максимальне значення локальної температури статора при заданому рівні несиметрії напруги живлення та який може бути визначено за даними Т-подібної схеми заміщення на етапі проектування АД.

3. Розроблено, на основі метода симетричних складових, метод визначення екстремальних значень температури та струму найбільш навантаженої фазної обмотки статора у функції кута зсуву між симетричними складовими напруги, за допомогою якого показано, що зміна зсуву за фазою між напругами прямої та зворотної послідовностей може призводити до теплових перевантажень окремих фазних обмоток статора асинхронних двигунів на 5 - 10%, і в результаті - до дострокового виходу з ладу АД при допустимій ГОСТ 13109 - 97 несиметрії напруги мережі.

4. Встановлено більш інтенсивне додаткове нагрівання асинхронного двигуна внаслідок дії напруги зворотної послідовності у тривалому режимі порівняно з експлуатацією у повторно-короткочасному режимі. Це викликано меншою тривалістю дії струму зворотної послідовності у повторно-короткочасному режимі, при цьому абсолютні величини струмів зворотної послідовності у тривалому та повторно-короткочасному режимах мало відрізняються. Тому, при проектуванні електродвигунів, які призначені для експлуатації як у тривалих, так і у повторно-короткочасних режимах, тепловий вентиляційний розрахунок при несиметрії напруги живлення достатньо виконувати тільки для тривалого режиму роботи.

5. Удосконалено метод оцінки допустимої несиметрії струмів зворотної послідовності статора залежно від параметрів Т-подібної схеми заміщення асинхронного двигуна, який відрізняється врахуванням найбільш несприятливого значення зсуву за фазою між напругами прямої та зворотної послідовностей та може бути використано при визначенні установлення спрацьовування пристроїв контролю теплового стану асинхронних двигунів.

6. Розроблено методику розрахунку струмів і температур закритих обдувних АД, яка дозволяє оцінити тепловий стан електродвигунів при найбільш несприятливому зсуві за фазою між напругами прямої та зворотної послідовностей, як при проектуванні АД, так і в умовах їх експлуатації.

7. Визначено допустимі навантаження при несиметрії напруги живлення з урахуванням найбільш несприятливого зсуву за фазою між напругами прямої та зворотної послідовностей в режимах S1, S3 для широкого класу двигунів.

8. Удосконалено методику оцінки допустимої несиметрії струмів зворотної послідовності статора залежно від параметрів Т-подібної схеми заміщення асинхронного двигуна, з урахуванням найбільш несприятливого кута зсуву між напругами прямої та зворотної послідовностей.

9. Удосконалено алгоритм врахування несиметрії напруги живлення в системах контролю теплового стану АД, оснований на контролі струму найбільш навантаженої фазної обмотки статора та суми струмів статора, який відрізняється врахуванням кута зсуву між напругами прямої та зворотної послідовностей та використано у пристрої захисту УЗТН - 5м.

Публікації автора:

Статті у наукових фахових виданнях

1. Федоров М.М., Пинчук О.Г. К вопросу о влиянии напряжения обратной последовательности на электромеханические характеристики асинхронного двигателя // Збірник наукових праць Донецького національного технічного університету. Серія: „Електротехніка і енергетика”, випуск 50. - Донецьк, 2002. - С. 177 - 180.

2. Федоров М.М., Алексеев Е.Р., Пинчук О.Г. Особенности теплового состояния асинхронного двигателя в повторно-кратковременном режиме при изменении напряжения // Наукові праці Донецького державного технічного університету. Серія: „Електротехніка і енергетика”, випуск 41. - Донецьк, 2002. - С. 64 - 66.

3. Федоров М.М., Пинчук О.Г. Влияние напряжения обратной последовательности на эксплуатационные характеристики асинхронного двигателя // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: „Електротехніка і енергетика”, випуск 67. – Донецьк, 2003. - С. 61 – 64.

4. Шевченко О.А., Якимишина В.В., Пинчук О.Г. О пожарной опасности асинхронных электродвигателей, эксплуатирующихся на промышленных предприятиях // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: „Електротехніка і енергетика”, випуск 67. - Донецьк, 2003. - С. 65 - 68.

5. Федоров М.М., Пинчук О.Г. Особенности теплового состояния асинхронных двигателей при несимметричном питающем напряжении // Вісник КДПУ: Зб. наук. праць, випуск 2/ 2004 (25). – Кременчук, 2004. - С. 122 - 125.

6. Ковалев А.П., Шевченко О.А., Якимишина В.В., Пинчук О.Г. Оценка пожарной опасности асинхронных двигателей, эксплуатирующихся на промышленных предприятиях Украины // Вісник КДПУ: Зб. наук. праць, випуск 2/2004 (25). - Кременчук, 2004. - С. 88 - 91.

7. Пинчук О.Г. Тепловое состояние асинхронных двигателей в повторно-кратковременных режимах с частыми пусками при несимметрии питающего напряжения // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: „Електротехніка і енергетика”, випуск 79. – Донецьк, 2004. - С. 161 - 163.

8. Федоров М.М., Пинчук О.Г. Пусковые характеристики асинхронного двигателя при несимметрии питающего напряжения // Електротехніка та електроенергетика. – 2004. - №2. - С. 51 - 55.

9. Федоров М.М., Пинчук О.Г. Тепловое состояние асинхронных двигателей в повторно-кратковременном режиме при асимметрии источника питания // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: „Електротехніка і енергетика”, випуск 98. - Донецьк, 2004. – С. 31 - 34.

10. Пинчук О.Г. Оценка теплового состояния асинхронных двигателей в повторно-кратковременных режимах при несимметрии напряжения сети // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: «Електротехніка і енергетика», випуск 7 (128). - Донецьк, 2007. - С. 183 - 188.

11. Пинчук О.Г. Защита от тепловых перегрузок обмоток асинхронных двигателей при несимметрии питающего напряжения // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: «Електротехніка і енергетика», випуск 7 (128). - Донецьк, 2007. - С. 193 - 196.

12. Пинчук О.Г. Оценка токов и температур асинхронных двигателей при различных характеристиках несимметрии сети: методические подходы // Вісник національного технічного університету „Харківський політехнічний університет”: Зб. наук. праць. Тематичний випуск „Проблеми удосконалення електричних машин і апаратів. Теорія і практика”. - Харків, 2008. - №7. - С. 89 - 98.

Матеріали наукових конференцій

13. Федоров М.М., Пинчук О.Г. Влияние напряжения обратной последовательности на электромеханические характеристики асинхронного двигателя // Керування режимами роботи об’єктів електричних систем - 2002: Збірник тез доповідей II міжнар. наук.-техніч. конф. Донецьк, 12 - 14 вересня 2002 р. - Донецьк, 2002. - С. 83.

14. Федоров М.М., Апухтин М.В., Пинчук О.Г., Марков А.А. Особенности построения микропроцессорных систем тепловой защиты многоскоростных асинхронных двигателей // Автоматика - 2002: Матеріали міжнар. конф. з управління. Донецьк, 16 - 20 вересня 2002 р. – Донецьк, 2002. – Т. 2. - С. 152 - 153.

15. Федоров М.М., Пинчук О.Г. Электромагнитные характеристики асинхронного двигателя при несимметрии питающего напряжения // Проблеми підвищення ефективності електромеханічних перетворювачів в електроенергетичних системах: Матеріали наук.-техн. конф. Севастополь, 20 - 24 вересня 2004 р. - Севастополь, 2004. - С. 61 - 62.

16. Федоров М.М., Пинчук О.Г. Влияние несимметрии питающего напряжения на характеристики теплового состояния асинхронных двигателей // Проблеми підвищення ефективності електромеханічних перетворювачів в електроенергетичних системах: Матеріали наук.-техн. конф. Севастополь, 19 - 23 вересня 2005 р. - Севастополь, 2005. - С. 97 - 98.

17. Пинчук О.Г. Оценка влияния характеристик несимметрии на тепловое состояние асинхронных двигателей // Проблеми підвищення ефективності електромеханічних перетворювачів в електроенергетичних системах: Матеріали наук.-техн. конф. Севастополь, 24 - 28 вересня 2007 р. - Севастополь, 2007. - С. 165.

18. Пинчук О.Г. Моделирование токов и температур асинхронных двигателей при различных характеристиках несимметрии сети: методические подходы // Моделирование и компьютерная графика: Материалы 2-й междунар. научн.-технич. конф. Донецк, 10 - 12 октября 2007 г. - Донецьк, 2007. - С. 347 - 353.

У публікаціях, написаних у співавторстві, автору належить:

[1, 13] - сформульовано особливості електромеханічних характеристик та визначено необхідні величини зниження навантаження на валу АД при різних напругах зворотної послідовності; [2] - порівняльний аналіз теплового стану обмотки статора АД при зменшенні напруги прямої послідовності у повторно-короткочасних режимах роботи з результатів розрахунку і експерименту; [3] - встановлено вплив на локальний наг-рів окремих фазних обмоток статора АД не тільки величин симетричних складових прямої та зворотної послідовностей, але й кута зсуву між ними. Виявлено особливості електромеханічних і теплових характеристик АД залежно від величини й фази напруги зворотної послідовності; [4, 6] - доведена можливість виникнення пожежі внаслідок експлуатації АД в умовах несиметричної напруги живлення; [5] – запропоновано метод визначення кута зсуву між напругами прямої та зворотної послідовностей, при якому досягається максимальне значення локальної температури статора при заданому рівні несиметрії напруги живлення. Обгрунтовано метод визначення екстремальних значень температури та струму найбільш навантаженої фазної обмотки статора у функції кута зсуву між симетричними складовими напруги; [14] – обгрунтовано актуальність розроб-ки пристроїв теплового захисту багатошвидкісних АД; [8, 15] - сформульовано особливості динаміки електромеханічних характеристик АД залежно від величини й фази нап-руги зворотної послідовності; [9, 16] - виявлено особливості електромеханічних характеристик та визначено необхідні величини зниження навантаження на валу АД, які доз-воляють зберегти ресурс ізоляційних матеріалів при різних параметрах несиметрії нап-руги живлення. Обґрунтовано, що при допустимій ГОСТ 13109 – 97 несиметрії напруги живлення теплові перевантаження АД можуть досягати 5 - 10%.