автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Совершенствование фильтровых защит асинхронных электродвигателей от несимметричных режимов работы в сельских электрических сетях

На правах рукописи

ИВАНИЦА МИХАИЛ АЛЕКСАНДРОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ФИЛЬТРОВЫХ ЗАЩИТ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ОТ НЕСИММЕТРИЧНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ В СЕЛЬСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ

Специальность 05.20.02 - Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Зерноград- 2013

005062336

Диссертационная работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия» (ФГБОУ ВПО АЧГАА)

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Гетманенко Владимир Михайлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Ксёнз Николай Васильевич (ФГБОУ ВПО АЧГАА, профессор кафедры)

доктор технических наук, профессор Попов Николай Малафеевич (ФГБОУ ВПО Костромская ГСХА, профессор кафедры)

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Ставропольский

государственный аграрный университет» (г. Ставрополь)

Защита состоится « Ц » июля 2013 г. в 12-00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.001.01, созданного при ФГБОУ ВПО «Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия», по адресу: 347740, Ростовская область, г. Зерноград, ул. Ленина, 21 (зал диссертационного совета).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО АЧГАА. Автореферат разослан « ^ » июня 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

Н.И. Шабанов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Асинхронный электродвигатель (АД) с коротко-замкнутым ротором является самым распространенным типом электрической машины. В настоящее время асинхронные электродвигатели составляют около 80% всего парка электродвигателей электропривода. Однако опыт эксплуатации АД показывает их высокую повреждаемость, которая ежегодно достигает 25% и более от общего числа повреждений электрооборудования.

Срок службы электродвигателей на сельскохозяйственных объектах в среднем составляет от 2 до 4 лет при расчётном сроке службы в 8 лет. Высокая аварийность электродвигателей, связанная с простоем технологических процессов, устранением последствий аварий и ремонтом вышедшего из строя электрооборудования, наносит большой ущерб сельскохозяйственному производству.

Большинство фильтровых устройств не обеспечивает защиту АД от несимметрии напряжений и обрыва фазы за точкой подключения устройства. Низкая надёжность электропривода влечёт за собой увеличение себестоимости конечного продукта. Совершенствование существующих и разработка новых устройств защиты имеет определяющее значение для бесперебойности работы электропривода и снижения стоимости ущерба от выхода из строя электродвигателей.

Таким образом, обоснование конструкции и параметров фильтровых защит, направленных на повышение надёжности электропривода, является актуальной задачей.

Цель диссертационной работы - научное обоснование конструкции и параметров фильтровых защит асинхронных электродвигателей от несимметричных режимов работы, обеспечивающих повышение надёжности электропривода сельскохозяйственного производства.

Объект исследования - система: фильтровая защита - асинхронный электродвигатель.

Предмет исследования - зависимости температуры статорной обмотки электродвигателя и напряжения срабатывания фильтровой защиты от коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности и коэффициента загрузки асинхронного электродвигателя.

Методы исследований. В работе использованы методы математической статистики, теории вероятности и регрессионного анализа, теории планирования экспериментальных исследований, методы симметричных составляющих, теория нагрева, специализированные математические пакеты, прикладное программное обеспечение для моделирования.

Научная гипотеза - повышение надёжности работы электропривода сельскохозяйственного производства может быть достигнуто путём обеспечения срабатывания защитного устройства при обрыве фазы питающей сети независимо от места обрыва фазы и несимметрии напряжений питающей сети при различных значениях коэффициента загрузки электродвигателя.

Рабочая гипотеза - обеспечить срабатывание защитного устройства при

обрыве фазы питающей сети независимо от места обрыва фазы и несимметрии напряжений питающей сети при различных значениях коэффициента загрузки электродвигателя возможно путём введения трансформаторов, преобразующих ток в напряжение.

Научная новизна заключается:

- в полученных аналитических зависимостях превышения потерь в статоре и роторе от коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности и коэффициента загрузки электродвигателя;

- в полученных зависимостях температуры статорной обмотки асинхронного электродвигателя АИРП80А6У2 от коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности и коэффициента его загрузки;

- в разработке математической модели функционирования устройства фильтровой защиты;

- в уточнённой методике расчёта устройства защиты с использованием фильтра напряжения обратной последовательности.

Практическая значимость заключается:

- в методике исследования по определению температуры статорной обмотки при различных значениях коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности и коэффициента загрузки на валу электродвигателя;

- в разработанном устройстве защиты с использованием ФНОП от несимметрии питающего напряжения, позволяющего надежно защитить электродвигатель независимо от места обрыва фазы питающей сети. На устройство получен патент РФ № 2400004.

На защиту выносятся следующие основные результаты и положения:

- зависимости температуры статорной обмотки асинхронного электродвигателя от коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности и коэффициента загрузки электродвигателя;

- математическая модель функционирования устройства фильтровой защиты;

- уточнённая методика расчёта устройства защиты с использованием фильтра напряжения обратной последовательности;

_ устройство защиты асинхронного электродвигателя от несимметричных режимов работы.

Реализация и внедрение результатов исследования. Разработанное устройство для защиты трёхфазного электродвигателя от несимметричного режима работы внедрено в ОАО «Целинскагрохимсервис» для защиты электродвигателя транспортёра, ОАО «Агрокомплекс Развильное» для защиты электродвигателя погружного насоса.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований диссертационной работы доложены и одобрены на научно-практических конференциях ФГБОУ ВПО АЧГАА (г. Зерноград) 2009-2013 гг.; ФГБОУ ВПО СтГАУ (г.Ставрополь) 2011г.; на II международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы энергетики АПК» ФГБОУ ВПО СГАУ (г.Саратов) 2011г.; на 5-й международной научно-практической и учебно-

методической конференции, посвященной памяти И.И. Мартыненко «Энергообеспечение технологических процессов АПК» ТГАТУ (г. Мелитополь, Украина) 2012 г.; на международной научно-практической конференции «Инновационные энергоресурсосберегающие технологии» ФГБОУ ВПО МГАУ (г. Москва) 2012 г.; на Донской аграрной научно-практической конференции «Инновационные пути развития агропромышленного комплекса: задачи и перспективы» (г. Зерноград) 2012 г.; в конкурсе научно-технических проектов по программе «У.М.Н.И.К.» ДонГАУ 2013 г. (работа отмечена дипломом победителя отборочного этапа); в конкурсе научно-технических проектов по программе «У.М.Н.И.К.» в рамках весенней научно-практической конференции «Вклад молодых учёных Ростовской области в инновационное развитие России» 2013 г.

Публикации результатов исследования. По результатам исследований получен в соавторстве 1 патент на изобретение и опубликовано 10 печатных работ, в том числе 3 в изданиях из перечня ВАК.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав основного текста, общих выводов, списка литературы из 172 источников, в том числе 5 на иностранном языке, и 8 приложений. Основное содержание работы изложено на 146 страницах компьютерного текста, включая 48 рисунков и 13 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, изложены цель и задачи исследований, объект и предмет исследований, сформулированы научная и рабочая гипотезы, научная новизна, практическая значимость, основные результаты и положения, выносимые на защиту. Приведены сведения о публикациях и внедрении результатов работы.

В первой главе «Анализ состояния вопроса по существующим защитам асинхронных электродвигателей от несимметричных режимов работы» произведён анализ причин выхода из строя асинхронных электродвигателей в условиях сельскохозяйственного производства.

В результате анализа статистических данных аварийных режимов работы асинхронных электродвигателей было установлено (рисунок 1), что выход из строя обмотки статора - наиболее часто встречающийся вид повреждения и доля вышедших из строя электродвигателей по этой причине для сельского хозяйства составляет в среднем 64%, из них на обрыв фазы и несимметричные режимы работы приходится 36%, на различные виды перегрузки - 28%.

Доля отказавших электродвигателей, работающих в сельском хозяйстве, по причине механических повреждений в среднем составляет 15% от общего количества вышедших из строя электродвигателей. При пробое изоляции -в среднем 16%. На другие повреждения приходится 5%.

Анализ технических средств и методов по защите электроустановок от не-полнофазных и несимметричных режимов работы показал, что большинство существующих защит не обеспечивает безаварийную работу асинхронных электродвигателей.

Проблемами защиты асинхронных электродвигателей занимались В.Л. Фабрикант, И.Ф. Чернобровое, В.Е. Коковин, A.M. Мусин, Я.Б. Тубис, А.О. Грундулис, О.Д. Гольдберг, Г.П. Ерошенко, В.Ф. Минаков, Г.И. Атабеков, Н.В. Суворов, М.А. Таранов, Н.М. Попов, C.B. Оськин, В.М. Гетманенко, М.А. Юндин, О.В. Кобзистый, А.П. Мартынов и другие учёные. Они внесли существенный вклад в повышение эксплуатационной надёжности электроустановок.

В данной работе проведены исследования режимов работы асинхронного электродвигателя при различных коэффициентах несимметрии напряжений по обратной последовательности и коэффициентах его загрузки.

при пробое изоляции 16е! о

различные

виды перегрузи! 28%

обрыв фазы и несшшетрнч-ные режимы работы 36°о

мехашгчеекпе 15%

другие 5%

Рисунок 1 - Причины выхода их строя асинхронных электродвигателей

в сельском хозяйстве

При несимметричных режимах работы появляются составляющие тока и напряжения нулевой и обратной последовательности. В связи с этим целесообразно применение фильтровых устройств защиты. Самыми распространёнными и эффективными являются защиты с фильтрами напряжения нулевой (ФННП) и обратной (ФНОП) последовательности.

Недостатком защит с ФННП является нечувствительность к обрывам фаз в сетях 10-35 кВ. Защиты с ФНОП реагируют на такие аварийные режимы. Их основной недостаток - нечувствительность к несимметрии питающего напряжения за местом подключения защиты.

В соответствии с целью сформулированы следующие задачи исследования:

- обосновать использование ФНОП в устройствах защиты асинхронных электродвигателей от несимметрии питающего напряжения;

- установить зависимости превышения электрических потерь в электродвигателе от коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности и коэффициента загрузки;

- провести экспериментальную проверку теоретических результатов и установить зависимости температуры обмотки статора от коэффициента несимметрии напряжений по обратной с учётом загрузки асинхронного электродвигателя;

- разработать математическую модель функционирования и уточнённую

методику расчёта устройства защиты асинхронного электродвигателя на основе ФНОП;

- провести производственную проверку и оценку экономической эффективности разработанного устройства защиты.

Во второй главе «Теоретические исследования работы асинхронного электродвигателя при несимметричных режимах» произведён анализ несимметрии напряжений в сельскохозяйственных сетях 380/220 В. Эти сети питают как трёхфазные, так и однофазные потребители, вызывающие снижение напряжения в одной из фаз, причём мощность однофазной нагрузки соизмерима с мощностью трёхфазной. Это приводит к несимметрии напряжений, значение которой в конце воздушной линии 0,38 кВ может достигать величины 0,14...0,18 при преобладании в сети двигательной нагрузки и 0,25...0,39 в случае преобладания однофазной нагрузки.

Несимметрия напряжений в сельских сетях зависит от мощности трансформаторной подстанции, количества отходящих линий и их конфигурации, вида нагрузки, её мощности и, в общем случае, является случайной величиной.

Так как момент на валу асинхронного электродвигателя пропорционален квадрату напряжения прямой последовательности, то интересна зависимость снижения напряжения прямой последовательности от коэффициента несимметрии.

К2и =— (1)

2 и щ, V '

где К2и~ коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности;

1/2 - напряжение обратной последовательности;

1]1 - напряжение прямой последовательности.

Обозначим

(2)

ин

где Ки- коэффициент снижения напряжения прямой последовательности; номинальное напряжение.

Воспользуемся методом, позволяющим графически определить значения фазных напряжений прямой их и обратной 172 последовательности, если известны три вектора линейных напряжений 17ав, иве, ^сл-

Из-за снижения напряжения в фазе В три вектора линейных напряжений займут положение, определяемое треугольником АСЕ (рисунок 2).

Снижение напряжения прямой последовательности при несимметричном режиме работы из топографической диаграммы определится выражением:

л!зк

Б1П(60° + агс1%

к__Ъ±Ж— (3)

и~ Ш '

Ssiф0° + arctg-—-?L) 2 —Коп

Для проведения вычислений использовалась программа Microsoft Excel. По результатам расчётов построена зависимость снижения напряжения прямой последовательности от коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности (рисунок 3).

^Г.А

0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 Кзи, o.e.

Рисунок 3 - Влияние несимметрии питающего напряжения на снижение напряжения прямой последовательности Рисунок 2 - Топографическая диаграмма для определения зависимости между К2и и Кц

Из графика видно, в аварийных режимах происходит значительное уменьшение напряжения прямой последовательности, что вызывает уменьшение момента на валу асинхронного электродвигателя и возможность перегрева обмотки статора.

Момент М, создаваемый электродвигателем, можно представить в виде разности моментов прямой последовательности М/ и обратной М2, так как поле обратной последовательности направлено в сторону, противоположную полю прямой последовательности.

Для рабочего участка характеристики электродвигателя при несимметрии питающих напряжений скольжение определится из выражения

£ ' _ _ °КР

КиК^-К^+^К^-К^У -1 '

(4)

где Бкр — критическое скольжение;

Км— кратность максимального момента. Если асинхронный электродвигатель работает с коэффициентом загрузки К3 отличным от единицы, то в этом случае

Р М-а) .,„ * ,сч

- = М*-п*, (5)

К3 =

Рц Мн-тн

где М — значение момента в относительных единицах;

п - значение частоты вращения в относительных единицах. Используя соотношение

—г =--М* (6)

Мн ' ^

где Б, М~ соответственно текущие значения скольжения и момента,

и выражение (5) определялось значение частоты вращения электродвигателя п и 5 при различных значениях коэффициентов загрузки и несимметрии. Пользуясь полученными значениями частоты вращения электродвигателя п, можно определить превышение потерь в статоре и роторе в относительных единицах:

др * _ г 2 ^ , Ки2К2Ц2 1 .

Д^с ~ки ,. V,—!; (7)

<?2

(4Г

где г к - сопротивление короткого замыкания электродвигателя по отношению к номинальному в относительных единицах. Возникающие в машине потери выделяются в виде теплоты и передаются охлаждающей среде через поверхность отдельных частей непосредственно или через граничащие с ними части машин.

Суммарные превышения электрических потерь в роторе и статоре (в относительных единицах) ЛРэл определяются по формуле

АРЭЛ' =АРС* +ДР/. (9)

Поверхность отклика, характеризующая зависимость превышения электрических потерь в относительных единицах от коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности и коэффициента загрузки асинхронного электродвигателя, приведена на рисунке 4.

Величина тока статора I* асинхронного электродвигателя в относительных единицах при несимметричном напряжении с учётом коэффициента загрузки определялась по формуле:

Л,

V 2к'кз

(10)

где К3 - коэффициент загрузки асинхронного электродвигателя.

С учётом аналитических выражений получены графические зависимости тока в относительных единицах 1*=/(К2и \Кз) (рисунок 5).

Токовые защиты настраиваются на превышение тока электродвигателя на 20%. Это соответствует значению коэффициента несимметрии по обратной последовательности 7% при полной загрузке электродвигателя. В то же самое время при загрузке 0,6 коэффициент несимметрии по обратной последовательности составит 18%, в этом случае необходимо вместе с токовой защитой уста-навливать.защиту от несимметрии.

Р*=—0.191-0.11"■ K2U -3.123-К, + 0.004-К\и + 0,149-K2U ■ К, + 3.246-K¡

°0 0.05 0.1 015 0.2 0.25 бЗб 0.4

К2и, о.е.

Рисунок 5 - График зависимости тока в относительных единицах /* от коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности Кщ

В третьей главе «Методика проведения и обработка данных экспериментальных исследований» описана методика исследований, приведены результаты экспериментальных исследований, схемы измерений, дано техническое описание средств измерений.

Экспериментальные исследования проводились с целью:

Рисунок 4 - Поверхность отклика, характеризующая зависимость превышения

электрических потерь в относительных единицах Р* от коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности К2и и коэффициента загрузки асинхронного электродвигателя К3

ШШ -0,451 в 0,042 на 0,536 ГШ 1,029 Г~~1 1.522 1~1 2,016 в 2.509 в 3,002

Н above

1) снятия кривых нагрева асинхронного электродвигателя АИРП80А6У2 вытяжного вентилятора ВО-7,1 при питании от несимметричного источника напряжения и обрыва фазы при различных коэффициентах загрузки электродвигателя;

2) определения корреляционной связи коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности и коэффициента загрузки с нагревом статорной обмотки электродвигателя;

3) обоснования величины несимметрии напряжения и коэффициента загрузки, при достижении которых необходимо отключать электродвигатель.

Для того чтобы определить параметры срабатывания устройства защиты, необходимо знать пороговую величину коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности К2и с учётом коэффициента загрузки электродвигателя К,.

Для решения данной задачи необходимо определить зависимость температуры статорной обмотки электродвигателя от коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности и коэффициента загрузки электродвигателя Т = f(K2V; Кз). Для этого требуется провести двухфакторный эксперимент, в котором зависимой переменной является значение установившейся температуры статорной обмотки АД Т, а коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности К2и и коэффициент загрузки электродвигателя К3 - независимыми переменными.

Получив зависимость Т = f(K2U; K-j), можно определить пороговое значение К2и при предельно допустимой температуре статорной обмотки электродвигателя, определяемой классом нагревостойкости.

Измерение температуры электрической машины в процессе испытания производилось методом встраиваемых термопреобразователей, которые были расположены в лобовых частях статорной обмотки электродвигателя только на время испытания. В качестве термопреобразователей применялись термопары хромель-алюмель (стандартное обозначение ТХА). В каждую фазу было установлено по одной термопаре. Для улучшения теплопроводности между обмоткой статора и термопарами применялась термопаста.

Значения коэффициента загрузки электродвигателя варьировались от 0,6 до 1. Значения коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности варьировались в пределах от 0 до 34%.

Так как режим работы электродвигателя длительный, то для регистрации температуры выводы термопар, заложенных в обмотку статора, были подключены к программируемому логическому контроллеру ОВЕН ПЛК150, имеющему компенсацию холодного спая. ПЛК150 был соединён с персональным компьютером с помощью интерфейса RS-485. Программирование осуществлялось с помощью программы CoDeSys 2.3.

Подводимое к электродвигателю несимметричное напряжение моделировалось с помощью JIATPa. Опыты с обрывом фазы проводились при питании электродвигателя от двух фаз, после разгона ротора до номинальной частоты вращения. Параметры сети, такие как линейное напряжение, потребляемый электродвигателем ток и мощность, контролировались измерительным ком-

плектом К-506 и цифровым мультиметром ООМ-354А.

По измеренным значениям линейных напряжений по стандартной методике согласно ГОСТ 13109-97 были рассчитаны действующие значения напряжения прямой последовательности основной частоты, действующие значения напряжения обратной последовательности основной частоты и коэффициенты несимметрии напряжений по обратной последовательности.

Полученные экспериментальные данные подвергались статистической обработке в среде программы БТАТ^'ПСА 5.5А.

Опыты проводились с трёхкратной повторностью. Воспроизводимость экспериментов оценивали по критерию Кохрена, значимость рассчитанных коэффициентов регрессии - по критерию Стьюдента. В результате получено следующее уравнение регрессии:

Т = 45,82567+0,04403+10,28636-К3 +0,58835-К2и ■К3 + 0,0154-К] . (11)

Адекватность полученной модели оценивалась с помощью критерия Фишера.

Для модели был рассмотрен вопрос о её работоспособности.

Полученный коэффициент детерминации уравнения регрессии составил Я2 = 0,99991 > Я2 = 0,75, следовательно, модель работоспособна и применима для практического использования.

Поверхность отклика при различных значениях К2и и К3 приведена на рисунке 6.

Рисунок 6 - Поверхность отклика, характеризующая зависимость температуры статорной обмотки электродвигателя Т от коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности К2и и коэффициента загрузки асинхронного электродвигателя К3

1 1

А ' б

2<

Контурный график зависимости температуры обмотки статора Т от К2и и Кз приведён на рисунке 7.

о

6

2

—- 63,157

— 74,316

— - 85,475 -- 96,634

107,793 118,952 130,111

- 141,27

—■ 152,429 - 163,58В

К2и.%

Рисунок 7 - Контурный график зависимости температуры обмотки статора Т от коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности К2и и коэффициента загрузки асинхронного электродвигателя К3

Анализируя полученные результаты, были сделаны следующие выводы:

1. Результаты экспериментальных исследований показывают, что на нагрев статорной обмотки асинхронного электродвигателя АИРП80А6У2 наиболее существенное влияние оказывает несимметрия напряжений.

2. Максимальное значение коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности К2и при коэффициенте загрузки К3 = 1, когда превышение температуры статорной обмотки электродвигателя АИРП80А6У2 достигает предельно допускаемой величины, составляет 30%.

3. Электродвигатель АИРП80А6У2 вентилятора ВО-7,1 имеет большой тепловой запас и его отключение требуется лишь при обрыве фазы.

4. В режиме обрыва фазы минимальное время нагрева статорной обмотки до предельно допускаемой температуры составило 1020 секунд.

Таким образом, по полученному уравнению регрессии возможно определить предельный коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности с учётом коэффициента загрузки, при которых электродвигатель АИРП80А6У2 вентилятора ВО-7,1 может оставаться в работе. В связи с этим, зная зависимость Т = /(К2и; Кз) для конкретного электродвигателя, представляется возможным рассчитать предельно допустимый коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности с учётом коэффициента загрузки электродвигателя с целью обеспечения непрерывности технологического процесса.

Четвертая глава «Исследование работы предлагаемого устройства защиты при несимметрии напряжения и различных коэффициентах загрузки электродвигателя» содержит схему разработанного устройства фильтровой защиты

асинхронных электродвигателей от несимметричных режимов работы, результаты моделирования и экспериментальных исследований устройства.

Предложена математическая модель функционирования устройства защиты от несимметрии напряжения. Для выбора параметров срабатывания устройства защиты был составлен алгоритм (рисунок 8).

Ч -ч

(¡сонец!

Рисунок 8 - Алгоритм выбора параметров срабатывания устройства защиты

иг

и,

г =

С_.еР2>.

Ь{Р2-РХ) Ь{Р2-РХ) 2иг-С

л/4ЬС-Я1 С2

■е 21 -бш

у14ЬС-Я2С2

2 ЬС

(Н) (12)

По соотношениям токов (11) и (12) производился расчёт для некоторых типов реле РУ 1-11 на различные токи срабатывания с целью выбора оптимального значения ёмкости накопительного конденсатора и напряжения включения динистора ивкл. По результатам расчёта построены графики зависимости I =/($ и определено время срабатывания конкретного реле, которое должно быть не менее 0,05 секунды (рисунок 9).

Время, с

Рисунок 9 - График зависимости разрядного тока конденсатора от времени для реле РУ 1-11/0,1 при напряжении на конденсаторе ис = 80 В

Структурная схема предлагаемого устройства защиты приведена на рисунке 10.

1дв м

-* ТР >+1 ФНОП > дм > ЗВ > ПЭ >1 ИЭ * МП

Рисунок 10 - Структурная схема предлагаемого устройства защиты

Контроль напряжения обратной последовательности на зажимах электродвигателя осуществляется датчиком напряжения. В качестве датчика напряжения используется фильтр напряжения обратной последовательности (ФНОП). Вход ФНОП подключен к трансреакторам (ТР). Напряжение с ФНОП прикладывается к диодному мосту (ДМ). После выпрямления напряжение подается на звено выдержки времени (ЗВ), далее на пороговый элемент (ПЭ). При достижении предельно допустимого значения коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности электродвигатель отключается от сети через исполнительный элемент (ИЭ), включенный в цепи катушки магнитного пускателя (МП) электродвигателя (М).

В соответствии со структурной схемой предлагается устройство защиты электродвигателя от несимметрии питающего напряжения и обрыва фазы (рисунок 11).

и 12

9_

и КЩ XVI

т

ЧГ

мш

■ гт

£Ьп

и

ТАМ

ГА'

г

ТА№

№2.1 Г

«ян г

-ЭГ

£4;

я

«У»

№1

И

о

Рисунок 11 — Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от несимметрии питающего напряжения и обрыва фазы

На устройство получен патент РФ № 2400004 зарег. 20.09.2010.

Для определения напряжения на пороговом элементе устройства защиты, возникающего в следствие несимметрии питающих напряжений сети, в программе Оисэ была составлена модель устройства. Номинальные значения резисторов и конденсаторов моделируемого устройства защиты аналогичны опытному образцу.

Время, с

Рисунок 12 - Напряжение на накопительном конденсаторе при обрыве фазы питающей сети

При коэффициенте несимметрии напряжений по обратной последовательности 30% накопительный конденсатор зарядится свыше напряжения 80 В, что будет достаточно для срабатывания исполнительного элемента, выполненного на динисторе типа КН102Д, через 3-4 секунды (рисунок 12).

Относительная погрешность срабатывания устройства защиты не превышает 5%. С 95%-ной доверительной вероятностью можно считать, что погрешность составит 0,89% от теоретически рассчитанной уставки срабатывания по коэффициенту несимметрии напряжений по обратной последовательности.

Стационарное значение коэффициента готовности устройства защиты составило 0,998, средняя наработка на отказ - 73264 ч, среднее время восстановления- 18 ч.

В пятой главе «Технико-экономическая эффективность разработанного устройства фильтровой защиты» на основании действующих методик, стандартов и нормативных документов определены показатели экономической эффективности от внедрения разработанного устройства для защиты погружного электродвигателя ЭЦВ4-2,5-140, обеспечивающего подачу воды для поения и технологических нужд фермы на 800 коров.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Известные фильтровые защитные устройства от несимметричных режимов работы не защищают асинхронный электродвигатель при возникновении аварии за местом подключения устройства защиты и не учитывают коэффициент загрузки электродвигателя. Устройства защиты на основе фильтров напряжения обратной последовательности защищают от большинства аварийных режимов, кроме обрыва фазы за местом присоединения фильтра, обладают высокой надёжностью, малым энергопотреблением. В связи с этим возникает задача разработать фильтровое устройство для защиты электродвигателя независимо от места обрыва фазы питающей сети.

2. Установлена зависимость превышения электрических потерь в электродвигателе от коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности и коэффициента загрузки, что позволит определить температуру статорной обмотки электродвигателя.

3. Полученные экспериментальные зависимости температуры статорной обмотки электродвигателя от коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности и коэффициента загрузки электродвигателя подтверждают правильность теоретических зависимостей (7) и (8) (при изменении коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности К2и от 0 до 25% при коэффициенте загрузки электродвигателя К3 = 0,8 превышение потерь увеличилось в 2,23 раза; при этих же значениях К2и и К3 приращение температуры его статорной обмотки увеличилось в 1,9 раза), что позволит выбрать необходимые параметры фильтрового устройства защиты.

4. Экспериментальные исследования показывают, что температура статорной обмотки электродвигателя АИРП80А6У2 достигает предельно допускаемой величины при коэффициенте загрузки Х3=1 и коэффициенте несимметрии напряжений по обратной последовательности К2и= 30%, при коэффициенте загрузки К3 = 0,6 и коэффициенте несимметрии напряжений по обратной последовательности К2и = 35%, что приведёт к выходу из строя электродвигателя.

5. Применение предложенной методики расчёта устройства защиты с использованием фильтра напряжения обратной последовательности и математической модели функционирования устройства фильтровой защиты применительно к асинхронному электродвигателю АИРП80А6У2 при питании его от несимметричного источника с различными коэффициентами загрузки позволило обосновать параметры срабатывания устройства защиты: для звена выдержки времени - ёмкость накопительного конденсатора не менее 330 мкФ, для порогового элемента - напряжение 80 В.

6. Разработанное фильтровое устройство совмещает в себе защиту от несимметричных режимов работы и перегрузки, позволяет надежно защитить электродвигатель независимо от места обрыва фазы питающей сети, что в целом повышает надёжность электропривода. Экспериментальная проверка разработанного устройства показала, что относительная погрешность срабатывания по напряжению обратной последовательности не превышает 5%.

7. Применение предлагаемого устройства для защиты электродвигателя АИРП80А6У2 вентилятора ВО-7,1, поддерживающего параметры микроклимата птичника клеточного содержания на 80 тыс. кур несушек, позволит снизить технологический ущерб на 19 717 руб. в год на одно устройство защиты в расчёте на 1 тыс. голов.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

- в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Иваница, М.А. Расчет параметров схемы защиты электродвигателя от перегрузки / В.М. Гетманенко, М.А. Иваница // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2010. - № 7. — С. 22-23.

2. Иваница, М.А. Устройство для защиты асинхронного электродвигателя / В.М. Гетманенко, М.А. Иваница // Научный журнал КубГАУ. - 2011. -№ 73(09).

3. Иваница, М.А. Методика расчёта для выбора элементов устройства фильтровой защиты / М.А. Иваница // Электротехнические комплексы и системы управления. - 2011. - № 4(24). - С. 60-64.

— в международных изданиях:

4. Иваница, М.А. Устройство защиты асинхронного электродвигателя / М.А. Иваница, В.М. Гетманенко // Научный вестник Таврического государственного агротехнологического университета [Электронный ресурс]. - Мелитополь (Украина): ТГАТУ, 2012. - Вып. 2. - Т. 4. - С. 145-151.

- в сборниках научных трудов вузов:

5. Иваница, М.А. Расчёт фильтра напряжения обратной последовательности / М.А. Иваница // Вестник аграрной науки Дона. - Зерноград. - 2010. -№4.-С. 28-30.

6. Иваница, М.А. Устройство для защиты трёхфазного электродвигателя с помощью фильтра напряжения обратной последовательности / М.А. Иваница, В.М. Гетманенко // Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе: материалы VI Российской научно-

практической конференции. - Ставрополь: Ставропольское издательство «Параграф», 2011. - С. 24-28.

7. Иваница, М.А. Использование ФНОП в устройствах защиты электродвигателей / М.А. Иваница, В.М. Гетманенко // Актуальные проблемы энергетики АПК: материалы II Международной научно-практической конференции; под ред. А.В. Павлова. - ФГОУ ВПО Саратовский ГАУ, 2011. - С. 132-134.

8. Иваница, М.А. Влияние несимметрии питающих напряжений и коэффициента загрузки на нагрев асинхронного электродвигателя / М.А. Иваница,

B.М. Гетманенко // Методы и технические средства повышения эффективности использования электрооборудования в промышленности и сельском хозяйстве: сборник научных трудов по материалам 75-й научно-практической конференции электроэнергетического факультета СтГАУ. - Ставрополь: Аргус, 2011 г. -

C. 53-58.

9. Иваница, М.А. Компьютерное моделирование фильтровых защит асинхронных электродвигателей / М.А. Иваница, В.М. Гетманенко // Высокоэффективные технологии и технические средства в сельском хозяйстве: международный сборник научных трудов «Инновационные пути развития агропромышленного комплекса: задачи и перспективы». - ФГБОУ ВПО АЧГАА. - г. Зерноград, 2012 г. - С. 134-137.

10. Иваница, М.А. Влияние коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности и коэффициента загрузки на нагрев электродвигателя вентилятора / В.М. Гетманенко, М.А. Иваница // Пленарные доклады и тезисы сообщений Международной научно-практической конференции «Инновационные энергоресурсосберегающие технологии». - Москва.: ФГБОУ ВПО МГАУ, 2012.-С. 91-92.

- патенты РФ:

11. Пат. 2400004 Российская Федерация МПК7 Н 02 Н 7/08 Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от неполнофазного режима / Гетманенко В.М., Иваница М.А.; заявитель и патентообладатель Азово-Черномор. гос. аг-роинж. акад. - 2009113217/09; заявл. 08.04.2009; опубл. 20.09.2010.

ЛР 65-13 от 15.02.99. Подписано в печать 31.05.13. Формат 60x84/16. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 220

РО и ПО ФГБОУ ВПО АЧГАА 347740, Зерноград Ростовской области, ул. Советская, 15

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «АЗОВО-ЧЕРНОМОРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АГРОИНЖЕНЕРНАЯ

АКАДЕМИЯ»

На правах РУК/Ь/ шеи

ИВАНИЦА МИХАИЛ АЛЕКСАНДРОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ФИЛЬТРОВЫХ ЗАЩИТ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ОТ НЕСИММЕТРИЧНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ В СЕЛЬСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ

Специальность 05.20.02 - Электротехнологии и электрооборудование

в сельском хозяйстве

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Гетманенко В. М.

Зерноград - 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..................................................................................................................4

Глава 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА ПО СУЩЕСТВУЮЩИМ ЗАЩИТАМ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ОТ НЕСИММЕТРИЧНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ.......................................................12

1.1. Причины выхода из строя асинхронных электродвигателей................12

1.2. Характеристика технологических процессов, требующих защиты

от несимметричных режимов работы..............................................................17

1.3. Анализ технических средств по защите электроустановок от несимметричных режимов работы сети..........................................................20

1.4. Обоснование научной гипотезы и технических средств, повышающих качество устройств защиты от несимметричных режимов работы.................................................................................................39

1.5. Выводы по обзору литературы (цель и задачи исследования)..............40

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПРИ НЕСИММЕТРИЧНЫХ РЕЖИМАХ.................................................................................................................42

2.1. Определение зависимости снижения напряжения прямой последовательности от несимметрии питающих напряжений.....................42

2.2. Исследование влияния несимметрии питающих напряжений на нагрев асинхронного электродвигателя..........................................................46

2.3. Выводы........................................................................................................61

Глава 3. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ И ОБРАБОТКА ДАННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ....................................................62

3.1. Планирование эксперимента.....................................................................63

3.2. Методика проведения экспериментальных исследований по определению зависимости температуры статорной обмотки асинхронного электродвигателя АИРП80А6У2 от несимметрии

питающего напряжения и различных коэффициентах загрузки

электродвигателя...............................................................................................70

3.3 Расчёт регрессионной модели и анализ уравнения регрессии...............77

3.4. Выводы........................................................................................................83

Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ПРЕДЛАГАЕМОГО УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ ПРИ НЕСИММЕТРИИ НАПРЯЖЕНИЯ И РАЗЛИЧНЫХ КОЭФФИЦИЕНТАХ ЗАГРУЗКИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ.................................85

4.1. Использование ФНОП для защиты от несимметрии напряжения

сети......................................................................................................................85

4.2. Технические требования, предъявляемые к устройству защиты..........97

4.3. Устройство для защиты асинхронного электродвигателя от несимметрии питающего напряжения и обрыва фазы..................................99

4.4. Моделирование работы предлагаемого устройства защиты с помощью программы Qucs.............................................................................102

4.5. Экспериментальная проверка предлагаемого устройства защиты.....106

4.6. Расчёт надёжности предлагаемого устройства защиты.......................109

4.7. Выводы......................................................................................................112

Глава 5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗРАБОТАННОГО УСТРОЙСТВА ФИЛЬТРОВОЙ ЗАЩИТЫ....................113

5.1. Определение экономической эффективности от внедрения разработанного устройства фильтровой защиты электродвигателя..........113

5.2. Выводы......................................................................................................126

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ..............................................................127

ЛИТЕРАТУРА.........................................................................................................129

ПРИЛОЖЕНИЯ.......................................................................................................147

ВВЕДЕНИЕ

Асинхронный электродвигатель (АД) с короткозамкнутым ротором является самым распространенным типом электрической машины. Это объясняется простотой его конструкции и высокой надёжностью, связанной с отсутствием щеток и контактных колец. [1].

В силу ряда своих достоинств АД в настоящее время составляют около 80% всего парка электродвигателей электропривода. Основной недостаток этих двигателей - неудовлетворительные пусковые свойства, особенно при их средней и большой мощности [2].

Вместе с тем на практике наблюдается сравнительно высокий процент их выхода из строя. Объясняется это главным образом тем, что в процессе эксплуатации возникают такие условия, на которые машина не рассчитана при проектировании. Высокая аварийность электрооборудования наносит большой ущерб производству [3].

Опыт эксплуатации АД показывает их высокую повреждаемость, которая ежегодно достигает 25% и более от общего числа повреждений электрооборудования [4].

Основными неисправностями АД являются электрические повреждения. Наиболее часто, 75-85% случаев повреждается обмотка статора.

За последнее десятилетие в области создания электрических машин наблюдается значительный технический прогресс: разработаны и внедрены новые виды электрической изоляции, обладающие повышенной надёжностью и уменьшенной толщиной, применены активные и конструкционные материалы, обусловившие повышение технико-экономических показателей электрических машин, усовершенствованы методики электромагнитного и теплового расчетов и принципы конструирования электрических машин [2].

Вследствие массового характера применения асинхронных электродвигателей, защита должна выполняться возможно проще и дешевле, но

одновременно с этим отличаться надёжностью действия как при внутренних повреждениях, так и при опасных для них ненормальных режимах.

Устройства и работа аппаратуры защиты асинхронных электродвигателей достаточно подробно освещены в технической литературе. Однако ряд важных моментов, от которых зависит эффективность действия средств защиты, остались нераскрытыми. Срок службы и надёжность электродвигателя зависит от ряда факторов. Это - действие окружающей среды, режим работы электроустановки, согласованность характеристик пускозащитной аппаратуры, коэффициент загрузки электродвигателя, несимметрия напряжений и другие. Для оценки достоинств и недостатков тех или иных устройств защиты необходимо рассмотреть совместное действие этих факторов.

Проблемами защиты асинхронных электродвигателей занимались B.JI. Фабрикант, И.Ф. Чернобровое, В.Е. Коковин, A.M. Мусин, Я.Б. Тубис, А.О. Грундулис, О.Д. Гольдберг, Г.П. Ерошенко, В.Ф. Минаков, Г.И. Атабеков, Н.В. Суворов, М.А. Таранов, Н.М. Попов, C.B. Оськин, В.М. Гетманенко, М.А. Юндин, О.В. Кобзистый, А.П. Мартынов и другие учёные. Они внесли существенный вклад в повышение эксплуатационной надёжности электроустановок.

В данной работе проведены исследования режимов работы асинхронного электродвигателя при различных коэффициентах несимметрии напряжений по обратной последовательности и коэффициентах его загрузки.

Научная гипотеза - повышение надёжности работы электропривода сельскохозяйственного производства может быть достигнуто путём обеспечения срабатывания защитного устройства при обрыве фазы питающей сети независимо от места обрыва фазы и несимметрии напряжений питающей сети при различных значениях коэффициента загрузки электродвигателя.

Рабочая гипотеза - обеспечить срабатывание защитного устройства при обрыве фазы питающей сети независимо от места обрыва фазы и несимметрии напряжений питающей сети при различных значениях коэффициента загрузки

электродвигателя возможно путём введения трансформаторов, преобразующих ток в напряжение.

Цель диссертационной работы - научное обоснование конструкции и параметров фильтровых защит асинхронных электродвигателей от несимметричных режимов работы, обеспечивающих повышение надёжности электропривода сельскохозяйственного производства.

В соответствии с целью сформулированы следующие задачи исследования:

- обосновать использование ФНОП в устройствах защиты асинхронных электродвигателей от несимметрии питающего напряжения;

- установить зависимости превышения электрических потерь в электродвигателе от коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности и коэффициента загрузки;

- провести экспериментальную проверку теоретических результатов и установить зависимости температуры обмотки статора от коэффициента несимметрии напряжений по обратной с учётом загрузки асинхронного электродвигателя;

- разработать математическую модель функционирования и уточнённую методику расчёта устройства защиты асинхронного электродвигателя на основе ФНОП;

- провести производственную проверку и оценку экономической эффективности разработанного устройства защиты.

Объект исследования - система: фильтровая защита - асинхронный электродвигатель.

Предмет исследования - зависимости температуры статорной обмотки электродвигателя и напряжения срабатывания фильтровой защиты от коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности и коэффициента загрузки асинхронного электродвигателя.

Методы исследований. В работе использованы методы математической

статистики, теории вероятности и регрессионного анализа, теории планирования экспериментальных исследований, методы симметричных составляющих, теория нагрева, специализированные математические пакеты, прикладное программное обеспечение для моделирования.

Научная новизна заключается:

- в полученных аналитических зависимостях превышения потерь в статоре и роторе от коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности и коэффициента загрузки электродвигателя;

- в полученных зависимостях температуры статорной обмотки асинхронного электродвигателя АИРП80А6У2 от коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности и коэффициента его загрузки;

- в разработке математической модели функционирования устройства фильтровой защиты;

- в уточнённой методике расчёта устройства защиты с использованием фильтра напряжения обратной последовательности.

Практическая значимость заключается:

- в методике исследования по определению температуры статорной обмотки при различных значениях коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности и коэффициента загрузки на валу электродвигателя;

- в разработанном устройстве защиты с использованием ФНОП от несимметрии питающего напряжения, позволяющего надежно защитить электродвигатель независимо от места обрыва фазы питающей сети. На устройство получен патент РФ № 2400004.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований диссертационной работы доложены и одобрены на научно-практических конференциях ФГБОУ ВПО АЧГАА (г. Зерноград) 2009-2013 гг.; ФГБОУ ВПО СтГАУ (г.Ставрополь) 2011г.; на II международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы энергетики АПК» ФГБОУ ВПО СГАУ

(г.Саратов) 2011г.; на 5-й международной научно-практической и учебно-методической конференции, посвященной памяти И.И. Мартыненко «Энергообеспечение технологических процессов АПК» ТГАТУ (г. Мелитополь, Украина) 2012 г.; на международной научно-практической конференции «Инновационные энергоресурсосберегающие технологии» ФГБОУ ВПО МГАУ (г. Москва) 2012 г.; на Донской аграрной научно-практической конференции «Инновационные пути развития агропромышленного комплекса: задачи и перспективы» (г. Зерноград) 2012 г.; в конкурсе научно-технических проектов по программе «У.М.Н.И.К.» ДонГАУ 2013 г. (работа отмечена дипломом победителя отборочного этапа); в конкурсе научно-технических проектов по программе «У.М.Н.И.К.» в рамках весенней научно-практической конференции «Вклад молодых учёных Ростовской области в инновационное развитие России» 2013 г.

Основные положения диссертации опубликованы в 10 печатных изданиях:

- «Механизация и электрификация сельского хозяйства» № 7-2010 г.;

- «Вестник аграрной науки Дона» № 4 - 2010 г.;

- Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе: Материалы VI Российской научно-практической конференции (г. Ставрополь, 2011 г.);

- Актуальные проблемы энергетики АПК: Материалы II Международной научно-практической конференции (г. Саратов, 2011 г.);

- Научный журнал КубГАУ, № 73 (09) - 2011 г.;

- «Электротехнические комплексы и системы управления» № 4 (24) -2011 г.;

- Методы и технические средства повышения эффективности использования электрооборудования в промышленности и сельском хозяйстве: Сборник научных трудов по материалам 75-й научно-практической конференции электроэнергетического факультета СтГАУ (г. Ставрополь,

2011 г.);

- Пленарные доклады и тезисы сообщений международной научно-практической конференции «Инновационные энергоресурсосберегающие технологии» (г. Москва, 2012 г.);

- Научный вестник Таврического государственного агротехнологического университета (ТГАТУ), выпуск 2, том 4 (г. Мелитополь, Украина, 2012 г.);

- Высокоэффективные технологии и технические средства в сельском хозяйстве: международный сборник научных трудов «Инновационные пути развития агропромышленного комплекса: задачи и перспективы» (г. Зерноград,

2012 г.)

Реализация и внедрение результатов работы. Разработанное устройство для защиты трёхфазного электродвигателя от несимметричного режима работы внедрено в ОАО «Целинскагрохимсервис» для защиты электродвигателя транспортёра, ОАО «Агрокомплекс Развильное» для защиты электродвигателя погружного насоса.

На защиту выносятся следующие основные результаты и положения:

- зависимости температуры статорной обмотки асинхронного электродвигателя от коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности и коэффициента загрузки электродвигателя;

- математическая модель функционирования устройства фильтровой защиты;

- уточнённая методика расчёта устройства защиты с использованием фильтра напряжения обратной последовательности;

- устройство защиты асинхронного электродвигателя от несимметричных режимов работы.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав основного текста, общих выводов, списка литературы из 172 источников, в том числе 5 на иностранном языке, и 8 приложений. Основное содержание работы

изложено на 146 страницах компьютерного текста, включая 48 рисунков и 13 таблиц.

Во введении раскрыты актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследований, объект и предмет исследования, научная новизна, практическая значимость, основные результаты и положения, выносимые на защиту. Приведены сведения о публикациях и внедрении результатов работы.

В первой главе «Анализ состояния вопроса по существующим защитам асинхронных электродвигателей от несимметричных режимов работы» произведён анализ причин выхода из строя электродвигателей и технических средств по защите электроустановок от неполнофазных и несимметричных режимов работы. Выявлены их достоинства и недостатки, что позволило определить цель и задачи исследования.

Во второй главе «Теоретические исследования работы асинхронного электродвигателя при несимметричных режимах» произведён анализ несимметрии напряжений в сельскохозяйственных сетях 380/220 В. Определена зависимость снижения напряжения прямой последовательности от коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности. Получены аналитические выражения превышение потерь в статоре и роторе в относительных единицах.

В третьей главе «Методика проведения и обработка данных экспериментальных исследований» приводится методика экспериментальных исследований по определению температуры статорной обмотки электродвигателя при различных коэффициентах несимметрии напряжений по обратной последовательности и коэффициентах загрузки на валу электродвигателя.

Четвертая глава «Исследование работы предлагаемого устройства защиты при несимметрии напряжения и различных коэффициентах загрузки электродвигателя» содержит уточнённую методику расчёта устройства защиты с использованием фильтра напряжения обратной последовательности, схему

разработанного устройства фильтровой защиты, результаты моделирования и экспериментальных исследований. Определён коэффициент готовности разработанного устройства защиты.

В пятой главе «Технико-экономическая эффективность разработанного устройства фильтровой защиты» произведён расчёт экономической эффективности разработанного устройства защиты трёхфазного электродвигателя АИРП80А6У2 вентилятора ВО-7,1, поддерживающего параметры микроклимата птичн