МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ
(МГС)
INTERSTATE COUNCIL FOR STANDARDIZATION, METROLOGY AND CERTIFICATION
(ISC)
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТАНДАРТ
ГОСТ
IEC 60034-26-2015
МАШИНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ВРАЩАЮЩИЕСЯ
Часть 26
Влияние несбалансированных напряжений на рабочие характеристики трехфазных асинхронных двигателей
(IEC 60034-26:2006, ЮТ)
Издание официальное
Москва
Стандартинформ
2016
Предисловие
Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены»
Сведения о стандарте
1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным бюджетным образовательным учреждением высшего профессионального образования «Национальный исследовательский университет «МЭИ» (ФГБОУ ВПО «НИУ «МЭИ») и Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации и сертификации в машиностроении» (ВНИИНМАШ) на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 5
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 333 «Вращающиеся электрические машины»
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 29 сентября 2015 г. № 80-П)
За принятие проголосовали:
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004—97 |
Код страны по МК (ИСО 3166) 004—97 |
Сокращенное наименование национального органа по стандартизации |
Армения |
AM |
Минэкономики Республики Армения |
Беларусь |
BY |
Госстандарт Республики Беларусь |
Казахстан |
KZ |
Госстандарт Республики Казахстан |
Киргизия |
KG |
Кыргызстандарт |
Молдова |
MD |
Молдова-Стандарт |
Россия |
RU |
Росстандарт |
Таджикистан |
TJ |
Т аджикстандарт |
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 26 мая 2016 г. № 424-ст межгосударственный стандарт ГОСТ IEC 60034-26-2015 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 марта 2017 г.
5 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту IEC 60034-26:2006 «Машины электрические вращающиеся. Часть 26. Влияние несбалансированных напряжений на рабочие характерис-тикитрехфазныхасинхронныхдвигателей» («Rotating electrical machines — Part 26: Effects of unbalanced voltages on the performance of three-phase cage induction motors», IDT).
Международный стандарт разработан техническим комитетом по стандартизации ТС 2 «Вращающиеся машины» Международной электротехнической комиссии (IEC).
При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА
6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
УДК 621.313.333.2:006.354 МКС 29.160 ЮТ
Ключевые слова: машины электрические вращающиеся; коэффициент асимметрии напряжения; трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором; коэффициент снижения мощности; прямая и обратная симметричные составляющие прямой и обратной последовательности
Редактор Н.В. Верховина Технический редактор В.Ю. Фотиева Корректор Л. С. Лысенко Компьютерная верстка А.Н. Золотаревой
Сдано в набор 01.06.2016. Подписано в печать 13.07.2016. Формат 60/84^. Гарнитура Ариал. Уел. печ. л. 1,40. Уч.-изд. л. 1,12. Тираж 27 экз. Зак. 1621.
Подготовлено на основе электронной версии, предоставленной разработчиком стандарта
Издано и отпечатано во ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ», 123995 Москва, Гранатный пер., 4. www.gostinfo.rn info@gostinfo.ru
ГОСТ IEC 60034-26-2015
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе «Национальные стандарты» (по состоянию на 1 января текущего года), а текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет
© Стандартинформ, 2016
Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии
ГОСТ IEC 60034-26-2015
Содержание
1 Область применения...................................................1
2 Нормативные ссылки..................................................1
3 Влияние несбалансированного напряжения на характеристики........................1
3.1 Токи...........................................................1
3.2 Нагрев.........................................................1
3.3 Момент.........................................................2
3.4 Скорость двигателя при полной нагрузке...................................2
4 Предотвращение перегрева путем коррекции номинальных данных.....................2
Приложение А (справочное) Определение симметричных составляющих линейных напряжений Ui, U2,
Цз трехфазной системы........................................3
Приложение В (справочное) Приближенный расчет................................4
Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов ссылочным межгосударственным стандартам............................5
IV
Введение
В случае питания трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором несимметричным линейным напряжением ток в фазах также становится несимметричным. Небольшая разбалансировка напряжения может привести к значительному дисбалансу токов.
Подача несимметричного напряжения на статор асинхронного двигателя эквивалентна появлению обратной последовательности напряжения и соответствующей составляющей потока, вращающейся навстречу направлению вращения ротора, что и вызывает значительный рост тока по сравнению с симметричным режимом. Соответственно, перегрев двигателя при определенной нагрузке в случае несимметричного напряжения будет превышать тот, который был бы при симметричном.
Аналитические и графические методы расчета симметричных последовательностей при известных фазных напряжениях приводятся в литературе. Поэтому они не включены в основной текст настоящего стандарта, а приведены в приложении А. Более того, современные вычислительные средства позволяют осуществлять данные расчеты автоматически.
Аппроксимация для определения дисбаланса дана в справочном приложении В.
V
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
МАШИНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ВРАЩАЮЩИЕСЯ Часть 26
Влияние несбалансированных напряжений на рабочие характеристики трехфазных
асинхронных двигателей
Rotating electrical machines. Part 26.
Effects of unbalanced voltages on the performance of three-phase cage induction motors
Дата введения —2017—03—01
1 Область применения
Настоящий стандарт описывает влияние несбалансированного напряжения на работу трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
2 Нормативные ссылки
Для применения настоящего стандарта необходимы следующие ссылочные документы. Для недатированных ссылок применяют последнее издание ссылочного документа (включая все его изменения).
IEC 60034-12, Rotating electrical machines — Part 12: Starting performance of single-speed three-phase cage induction motors (Машины электрические вращающиеся. Часть 12. Пусковые характеристики односкоростных трехфазных двигателей с короткозамкнутым ротором).
3 Влияние несбалансированного напряжения на характеристики
В следующих разделах описывается влияние несбалансированного напряжения на работу двигателя.
3.1 Токи
Составляющая обратной последовательности напряжения образует в воздушном зазоре машины поток, вращающийся навстречу движению ротора. Небольшая асимметрия напряжений питания приводит к заметному по сравнению с симметричным питанием увеличению токов. Частота тока в роторе от потока обратной последовательности почти вдвое превышает номинальную частоту. Поэтому рост потерь от таких токов в роторе значительно превышает рост аналогичных статорных потерь.
Дисбаланс токов при близких к номинальной скоростях двигателя в 6—10 раз превышает дисбаланс напряжений.
Дисбаланс тока короткого замыкания в роторе одного порядка с дисбалансом напряжения, однако мощность короткого замыкания в роторе растет незначительно.
3.2 Нагрев
Перегрев обмотки статора при асимметрии напряжения всегда превышает перегрев при нормальных условиях из-за роста потерь, обусловленных составляющими обратных последовательностей токов и напряжений.
Рост потерь в роторе многократно превышает дисбаланс токов.
Издание официальное
Кроме того, асимметрия напряжений может сопровождаться уменьшением составляющей прямой последовательности напряжения статора, что приведет к росту составляющих прямой последовательности токов статора и ротора.
3.3 Момент
Момент короткого замыкания, седловой и критический моменты уменьшаются при асимметричном питающем напряжении. При существенном дисбалансе напряжений эти моменты не позволяют использовать машину в конкретном применении.
Дисбаланс напряжения приводит к появлению пульсаций момента с двойной частотой сети. Амплитуда пульсаций растет пропорционально произведению составляющих прямой и обратной последовательностей напряжения. Например, при коэффициенте асимметрии /jj = 0,05 (см. раздел 4) амплитуда составляет порядка 25 % от номинального момента. При этом недопустимо возрастают крутильные колебания всей механической конструкции вала, а колебания скорости имеют приблизительно двойную частоту сети.
3.4 Скорость двигателя при полной нагрузке
При работе двигателя от асимметричного напряжения скорость под нагрузкой незначительно уменьшается за счет дополнительных потерь в цепи ротора.
4 Предотвращение перегрева путем коррекции номинальных данных
Если двигатель предназначен для работы с номинальной частотой сети, а напряжение сети имеет составляющую обратной последовательности, превышающую 1 % от прямой последовательности в течение продолжительного времени (по крайней мере, соизмеримого с постоянной времени нагрева), допустимая мощность двигателя должна быть уменьшена по сравнению с номинальной во избежание его выхода из строя. На рисунке 1 представлены характерные значения коэффициента снижения мощности Удля двигателей исполнения N по I ЕС 60034-12 при условии, что составляющая прямой последовательности близка к номинальному напряжению. Работа двигателя с превышением 5 % асимметрии не рекомендуется.
Коэффициент асимметрии на рисунке 1 определен как
fu=Un/Up,
где Un — среднеквадратичное значение составляющей обратной последовательности питающего
напряжения,
ир — среднеквадратичное значение составляющей прямой последовательности питающего напряжения 1
у |
|
Рисунок 1 — Характерные значения коэффициента снижения мощности Y для двигателей исполнения N
по IEC 60034-12 |
ГОСТ IEC 60034-26-2015ПриложениеА (справочное)Определение симметричных составляющих линейных напряжений U.U2, 1/3
трехфазной системы
А.1 Графическое определение векторов прямой и обратной последовательности
Рисунок А.1 —Векторная диаграмма
Ниже перечислены этапы графического определения составляющих векторов прямой Up и обратной Un последовател ьности:
- Начертить векторную диаграмму фактических линейных напряжений Ц, U2, U3, сумма которых всегда равна
нулю.
- Построить равносторонний треугольник на одном из напряжений (на рисунке А.1 выбран вектор Ц).
- Соединить верхние вершины построенных треугольников вектором Ц.
- На вектор Ц-опустить перпендикуляр из одной из противоположных ему вершин исходного треугольника.
- Продолжением этого перпендикуляра является вектор напряжения обратной последовательности длиной Ц-Л/З, отстающий от вектора Ц на 90 градусов.
- Искомый вектор напряжения прямой последовательности Up соединяет вершины векторов Unv\U^.
А.2 Аналитическое определение
Симметричные составляющие векторов линейных напряжений определяются следующим образом.
Вектор прямой последовательности: U = (U1 + aU2 + a1Uz)l3,
Вектор обратной последовательности: lfn = (U^ + a1U2 + aU3)/3,
где а = ei2lt/3, и 1 + а + а1 = 0.
Если известны исходные векторы напряжений (модули и фазы), их симметричные составляющие могут быть найдены по приведенным выше уравнениям. 2
Если известны только среднеквадратичные значения модулей векторов напряжений, симметричные составляющие могут быть вычислены по следующим формулам:
Un = ^^12+и2-2Ци2соз((Р1--),
Up= + I/2 -2UnU-\ cos|<pn|,
arcsin |
^|Ц|-|1У2зтУ1| |
п |
\Sun\ |
2 |
|
^ ) |
|
|
arccos
(
Ц2 i u\ -U
2 \
3_
2U:U2 |
Приложение В (справочное)
Приближенный расчет
На практике для оценки коэффициента снижения мощности по рисунку 1 может быть востребован приближенный расчет коэффициента асимметрии fy, который проводится по формуле
f, _ Цпах — Ucp
где 17макс — среднеквадратичное значение напряжения, максимального из UvU2v\ U3,
Ucp — среднеарифметическое среднеквадратичных значений UvU2v\ U3
Примечание — Между коэффициентами fy и fu, вычисляемыми по приложениям А и В, отсутствует какая-либо строгая математическая связь. Коэффициент асимметрии/^, вычисляемый по приложению В, отражает физические процессы лишь приближенно. Коэффициент^, найденный по приложению А, обычно на 3 %, в редких случаях на 14 %, выше, чем найденный по приложению В, что приводит к ошибке в определении коэффициента снижения мощности, не превышающей 7 %.
ГОСТ IEC 60034-26-2015
Приложение ДА (справочное)
Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов ссылочным межгосударственным стандартам 3 4
Таблица ДА.1 |
Обозначение ссылочного международного стандарта |
Степень соответствия |
Обозначение и наименование соответствующего межгосударственного стандарта |
IEC 60034-12 |
— |
*i) |
* Соответствующий межгосударственный стандарт отсутствует. До его утверждения рекомендуется использовать перевод на русский язык данного международного стандарта. Перевод данного международного стандарта находится в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов. |
|
1
2
3
На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р МЭК60034-12—2009.
4