Исследование электромагнитных процессов электродвигателей по данным типовых режимов

Исследование электромагнитных процессов электродвигателей по данным типовых режимов

Требования к повышению точности расчета и эксперимента непрерывно возрастают. В связи с этим повышаются требования к точности определения параметров двигателей. Уделяется много внимания учету влияния на параметры насыщения магнитной цепи, вытеснения тока под влиянием поверхностного эффекта и других факторов. С этой же целью используется метод частотных характеристик.

Р. Парк в 1928 г. писал, что с расширением и углублением исследований процессов в электродвигателях будет расти число применяемых параметров. Это со временем полностью подтвердилось. Кроме того, определение ряда параметров связано с известными трудностями, а расчетные и экспериментальные их значения, как правило, существенно различаются (иногда до 50%).

Наконец, с увеличением единичных мощностей двигателей возможности по проведению экспериментов для определения их параметров крайне ограничиваются, даже для головных машин серии. Поэтому метод исследования двигателей по типовым переходным процессам приобретает практическое значение.

Все большее распространение находят статистические методы исследований. С этой целью производится большое число опытов и расчетов, результаты которых подвергаются статистической обработке. Необходимость в этом обусловлена тем, что результаты данного эксперимента в значительной степени являются случайной функцией времени, так как при эксперименте возможно влияние ряда случайных факторов. Поэтому не всегда даже вполне приемлемое совпадение отдельных результатов расчета и эксперимента может служить основанием для оценки хорошей точности расчета.

В связи с изложенным приобретают интерес исследования процессов в электродвигателях на основе данных по типовым переходным или установившимся режимам без определения параметров. В этом случае значительно расширяются возможности применения статистических методов исследования. Кроме того, можно существенно повысить точность расчетов, так как при этом отбрасывается довольно громоздкая стадия определения параметров, на которой как раз возникает большое число значительных погрешностей.

Исследуя электродвигатели, целесообразно использовать метод исследования процессов на основе использования данных по типовым переходным процессам и их статистической обработки. При этом выполняются следующие операции:

1. Снимаются осциллограммы типовых, главным образом переходных процессов (трехфазное и несимметричные короткие замыкания, включение напряжения на обмотку возбуждения при замкнутом статоре и т. п.).
2. При использовании статистических методов типовые процессы выполняются необходимое число раз, чтобы получить требуемый массив статистических данных. Производится статистическая обработка результатов эксперимента для определения среднестатистических данных типовых процессов, их вероятностных характеристик.
3. Определяются так называемые динамические параметры.

Имея данные по типовым процессам, можно исследовать другие интересующие нас режимы путем составления и решения интегральных уравнений Вольтерра. В результате находим токи, напряжения, электромагнитные моменты и другие величины. В том числе определяются величины, которые трудно получить при эксперименте на выходе: токи в успокоительных контурах синхронного двигателя, токи в короткозамкнутой обмотке ротора и т. п. Физически возможность исследования по типовым процессам без параметров обусловлена тем, что токи в обмотках статора и ротора двигателя в скрытой форме зависят от ее параметров.

Корреляционные функции показывают наличие связи между исследуемыми признаками. Для количественной оценки корреляционной связи используют так называемое корреляционное отношение. Эти корреляционные связи, по существу, и требуется определить на основании данных по типовым процессам. Если произвести аналитическое исследование интересующих нас режимов по данным среднестатистических величин, то погрешности расчетов существенно уменьшаются. При отсутствии статистических материалов приходится ограничиться данными по единичному опыту.

В электродвигателях по токам типовых процессов сначала определяются динамические параметры, а затем уже на основе их использования рассчитываются интересующие нас режимы.

Целесообразность применения данного метода состоит также в том, что в качестве данных по типовым процессам могут быть использованы осциллограммы, снятые для других целей: при анализе аварий, испытаниях систем регулирования напряжения и т. п. Если к этому добавить специальные испытания головных машин и выборочные испытания серийных, то это позволит накопить относительно большое количество экспериментального материала. Причем эти испытания возможны как на электромашиностроительных заводах- изготовителях, так и при эксплуатации двигателей по прямому назначению. При этом отпадает необходимость в определении параметров двигателей, что связано с большой затратой времени и дополнительными погрешностями. Наконец, в этом случае при расчетах появляется возможность использования реальных кривых токов, напряжений и других величин. Особенно ценным является учет реальной кривой нарастания напряжения на обмотке возбуждения синхронного генератора при различных способах регулирования и форсировки возбуждения.