Ресурсозберігаюче керування навантаженням асинхронних електродвигунів насосних установок в умовах зниження живлячої напруги

Abstract

UA: У статті позначено народно-господарську проблему збереження ресурсу асинхронних електродвигунів в умовах зниження напруги мережі живлення, яка є актуальною для віддалених технологічних об’єктів або тих, що одержують живлення від автономних джерел енергії, та розглянуто один із шляхів її вирішення на прикладі приводних асинхронних електродвигунів насосних установок. Показано, що всі існуючі системи ресурзберігаючого управління не враховують зниження напруги на затискачах працюючого електродвигуна, вид механічної характеристики робочої машини та зміну температури навколишнього середовища. У статті встановлено причинно-наслідковий зв’язок між зниженням напруги на затискачах працюючого асинхронного електродвигуна та неприпустимим зниженням його ресурсу. При розгляді зношення ресурсу електродвигуна основна увага присвячена тепловому зношенню ресурсу, як основному в експлуатації. На основі механічних показників та схеми заміщення асинхронного електродвигуна проаналізовано процес електромеханічного перетворення енергії з точки зору ресурсозбереження. В результаті аналізу встановлено залежності швидкості теплового зношення ізоляції асинхронного електродвигуна у функції завантаження, прикладеної напруги та температури навколишнього середовища з урахуванням виду механічної характеристики насосного агрегату. На базі отриманих рівнянь, які є математичною моделлю ресурсозбереження працюючих асинхронних електродвигунів, розраховані та побудовані залежності швидкості теплового зношення ізоляції у функції завантаження електродвигуна та функції температури навколишнього середовища. Аналіз даних залежностей дозволив встановити правила управління асинхронним електродвигуном залежно від величини зниження напруги живлення або відхилення температури навколишнього середовища, виходячи з номінального значення швидкості теплового зносу ізоляції. EN: The article outlines the national economic problem of saving the resource of asynchronous electric motors in the conditions of a decrease in the supply voltage, which is relevant for remote technological objects or those receiving power from autonomous power sources, and considers one of the ways to solve it using the example of driving asynchronous electric motors of pumping units. It is shown that all existing resource-saving control systems do not take into account the decrease in voltage at the terminals of a running electric motor, the type of mechanical characteristic of the working machine, and changes in ambient temperature. The article establishes a causal relationship between a decrease in voltage at the terminals of a working asynchronous electric motor and an unacceptable decrease in its resource. When considering the wear of the electric motor resource, the main attention is devoted to the thermal wear of the resource, as the main one in operation. Based on the mechanical characteristics and the equivalent circuit of an asynchronous electric motor, the process of electromechanical energy conversion is analyzed from the point of view of resource saving. As a result of the analysis, the dependences of the thermal wear rate of the insulation of an asynchronous electric motor were established as a function of load, applied voltage and ambient temperature, taking into account the type of mechanical characteristic of the pumping unit. On the basis of the obtained equations, which are a mathematical model of resource saving of operating asynchronous electric motors, the dependences of the thermal wear rate of the insulation as a function of the motor load and as a function of the ambient temperature are calculated and plotted. The analysis of these dependencies made it possible to establish the rules for controlling an asynchronous electric motor, depending on the magnitude of the decrease in the supply voltage or the deviation of the ambient temperature, based on the nominal value of the thermal wear rate of the insulation.