ГОСТ IEC 60034-26-2015. Межгосударственный стандарт. Машины электрические вращающиеся. Часть 26. Влияние несбалансированных напряжений на рабочие характеристики трехфазных асинхронных двигателей
Актуально на 02.11.2026.
Как цитировать: "ГОСТ IEC 60034-26-2015. Межгосударственный стандарт. Машины электрические вращающиеся. Часть 26. Влияние несбалансированных напряжений на рабочие характеристики трехфазных асинхронных двигателей". ГОСТ IEC 60034-26-2015. https://bukva.ai/docs/standart-gost-iec-60034-26-2015
(введен в действие Приказом Росстандарта от 26.05.2016 № 424-ст)
Примечание
Документ введен в действие с 01.03.2017.
Введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 26 мая 2016 г. № 424-ст
МАШИНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ВРАЩАЮЩИЕСЯ
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 1 марта 2017 года
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)
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 характеристики трехфазных асинхронных двигателей» («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 TC 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
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
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 A. Более того, современные вычислительные средства позволяют осуществлять данные расчеты автоматически.
Аппроксимация для определения дисбаланса дана в справочном приложении B.
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.
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 fU = 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 Y для двигателей исполнения № по IEC 60034-12 при условии, что составляющая прямой последовательности близка к номинальному напряжению. Работа двигателя с превышением 5% асимметрии не рекомендуется.
Рисунок 1 — Характерные значения коэффициента снижения мощности Y для двигателей исполнения № по IEC 60034-12
Коэффициент асимметрии на рисунке 1 определен как
где Un — среднеквадратичное значение составляющей обратной последовательности питающего напряжения,
Up — среднеквадратичное значение составляющей прямой последовательности питающего напряжения
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИММЕТРИЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ ЛИНЕЙНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ U1, U2, U3 ТРЕХФАЗНОЙ СИСТЕМЫ
A.1 Графическое определение векторов прямой и обратной последовательности
Рисунок A.1 — Векторная диаграмма
Ниже перечислены этапы графического определения составляющих векторов прямой Up и обратной Un последовательности:
- Начертить векторную диаграмму фактических линейных напряжений U1, U2, U3, сумма которых всегда равна нулю.
- Построить равносторонний треугольник на одном из напряжений (на рисунке A.1 выбран вектор U1).
- Соединить верхние вершины построенных треугольников вектором Ui.
- На вектор Ui опустить перпендикуляр из одной из противоположных ему вершин исходного треугольника.
- Продолжением этого перпендикуляра является вектор напряжения обратной последовательности длиной U_{i} \sqrt{3} , отстающий от вектора Ui на 90 градусов.
- Искомый вектор напряжения прямой последовательности Up соединяет вершины векторов Un и U1.
Симметричные составляющие векторов линейных напряжений определяются следующим образом.
Вектор прямой последовательности: Up = (U1 + aU2 + a2U3)/3,
Вектор обратной последовательности: Un = (U1 + a2U2 + aU3)/3,
где a = e^{j2\pi 3} , и 1 + a + a2 = 0.
Если известны исходные векторы напряжений (модули и фазы), их симметричные составляющие могут быть найдены по приведенным выше уравнениям.
Если известны только среднеквадратичные значения модулей векторов напряжений, симметричные составляющие могут быть вычислены по следующим формулам:
U_{n} = \frac{1}{\sqrt{3}} \sqrt{U_{1}^{2} + U_{2}^{2} - 2U_{1}U_{2}cos(\phi_{1} - \frac{\text{П}}{3})} ,
U_{p} = \sqrt{U_{n}^{2} + U_{1}^{2} - 2U_{n}U_{1}cos|\phi_{n}|} ,
где |\phi_{n}| = |arcsin(\frac{\frac{\sqrt{3}}{2} |U_{1}| - |U_{2}sinj_{1}|}{| \sqrt{3} U_{n}|}) - \frac{\text{П}}{2} | ,
\phi_{1} = arccos(\frac{U_{1}^{2} + U_{2}^{2} - U_{3}^{2}}{2U_{1}U_{2}}) .
На практике для оценки коэффициента снижения мощности по рисунку 1 может быть востребован приближенный расчет коэффициента асимметрии fU, который проводится по формуле
f_{U}\prime = \frac{U_{max} - U_{\text{ср}}}{U_{\text{ср}}} ,
где Uмакс — среднеквадратичное значение напряжения, максимального из U1, U2 и U3,
Uср — среднеарифметическое среднеквадратичных значений U1, U2 и U3.
Примечание — Между коэффициентами f_{U}\prime и fU, вычисляемыми по приложениям A и B, отсутствует какая-либо строгая математическая связь. Коэффициент асимметрии f_{U}\prime , вычисляемый по приложению B, отражает физические процессы лишь приближенно. Коэффициент fU, найденный по приложению A, обычно на 3%, в редких случаях на 14%, выше, чем найденный по приложению B, что приводит к ошибке в определении коэффициента снижения мощности, не превышающей 7%.
СВЕДЕНИЯ О СООТВЕТСТВИИ ССЫЛОЧНЫХ МЕЖДУНАРОДНЫХ СТАНДАРТОВ ССЫЛОЧНЫМ МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫМ СТАНДАРТАМ
| Обозначение ссылочного международного стандарта | Степень соответствия | Обозначение и наименование соответствующего межгосударственного стандарта |
| IEC 60034-12 | - | <*> <1> |
| <*> 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> На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р МЭК 60034-12-2009.