Данная тема посвящена решению и созданию методики алгоритма защиты асинхронного двигателя от возможных асимметричных состояний, случающихся как внутри, так и снаружи электродвигателя. Вначале программа определяет неисправности, обусловленные немедленными колебаниями тока с удвоенной основной частотой, являющиеся следствием компонентов нулевой и обратной последовательности фаз, далее программа рассчитывает реактивную мощность обратной последовательности для выяснения причины асимметрии. Соответственно, будут анализироваться особенности алгоритма.
Анализ мощности электродвигателя
Мгновенная мощность измеряется на клеммах асинхронного двигателя и может быть выражена в виде следующей формулы:
Выборочный момент мощности n может отображаться как P(n). Работа двигателя в условиях равновесия представлена в виде вышеупомянутой формулы. В ходе замыкания фазовая разница 2π/3 между обмотками статора становится асимметричной, и приведены уравнения для величин трехфазового напряжения и тока:
Далее, как указано ниже, мы можем извлечь производные величины трехфазных напряжений и токов из уравнения (1):
Ввиду нижеследующего уравнения:
Затем уравнение (5) можно упростить до:
Неравномерный ток, происходящий вследствие последовательностей, изображается в виде косинуса, и как отмечалось ранее, сила тока начинает производить колебания в два раза быстрее основной частоты. Кроме этого, для состояния равновесия двигателя мгновенная мощность выражается следующей формулой без учета неравномерного тока, отображаемого в следующем порядке:
Уравнение (10) образуется из уравнения (8), приняв во внимание положительную, обратную и нулевую последовательности. Исходя из этого, значения нулевой последовательности влияют не на силу тока, а на ток положительной последовательности, который является активным, а также ток обратной последовательности, оставаясь неизменным, производит двукратные колебания на фоне основной частоты:
Для преобразования компонента несбалансированной мощности под влиянием элемента обратной последовательности может быть использован нижепредставленный метод дискретного Фурье-преобразования:
Где N (11) отражает количество образцов из каждого цикла и установлен, как полагается, на самой лучшей числовой отметке 12. Направление реактивного тока обратной последовательности, отмеченное в случае проблемы, указывает на то, является ли проблема внутреннего или внешнего характера:
Здесь, v и i могут быть сформулированы следующим образом:
Критерии определения блокировок
Во-первых, рассчитывается количество P 2 m , но если это количество превышает допустимый предел значения P unb , то выявляется неисправность. Далее алгоритм устанавливает в ходе процесса реактивная мощность обратной последовательности Q-. Принято считать замыкание внутренним при отрицательном знаке расчетной величины и мгновенном сигнале блокировки для изоляции поврежденного двигателя. Из-за номинального тока неравномерный ток должен иметь величину 1 %. Во-вторых, в случае дальнейшего вероятного вывода алгоритм рассчитывает реактивную мощность обратной последовательности, который в результате имеет положительный знак. Принимается во внимание тот факт, что неисправность имеет внешний характер и время отключения резервной защиты двигателя рассчитывается:
Таким образом, время действия защиты от дисбаланса рассчитывается по-разному для разных типов двигателей, исходя из уравнения (16). Постоянная величина К, способная отвести перегрев неравномерной работы асинхронного двигателя из-за его обмотки, меняется в зависимости от типа двигателя и его свойств. Значение К варьирует от 1 до 40 в соответствии со стандартами международной электротехнической комиссии МЭК.
Значение К в работе симуляций установлено на число 11. Рисунок 1 отображает поточную схему целого алгоритма для асинхронной системы защиты.
Рис. 1. Схема-алгоритм защиты электродвигателя
В данной схеме представлены внешние и внутренние замыкания.
Вывод
Метод защиты первым делом находит неисправное состояние от колебаний мощности вдвое больше основной частоты, а затем принимает во внимание обозначение реактивного тока обратной последовательности с целью выяснения, является ли короткое замыкание внутренним или внешним. В режиме равновесия мгновенный ток соответствует величине суммарной мощности. При возникновении дисбаланса происходит короткое замыкание и, если оно обнаруживается как внутреннее, то подается сигнал на немедленное выключение реле.
