МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Національний авіаційний університет

Спеціалізована вчена рада Д 26.062.05

ГУЗ ЮРІЙ ТИМОФІЙОВИЧ

УДК 629.735.083.02/06.681.178

МЕТОДИКА ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ПРОЦЕСІВ ДІАГНОСТУВАННЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ

СИСТЕМ ПОВІТРЯНОГО СУДНА

05.13.03 – Системи і процеси керування

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ-2002

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Національному авіаційному університеті Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник – кандидат технічних наук , професор

Казак Василь Миколайович, Національний авіаційний університет, завідувач кафедри

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Ігнатов Володимир Олексійович, Національний авіаційний університет, завідувач кафедри

кандидат технічних наук, доцент

Іванов Володимир Львович, заступник начальника метрологічного центру Міністерства оборони України

Провідна установа – Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України, м. Київ

Захист відбудеться “ 25 ” квітня 2002 р. о 1500 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради – Д 26.062.05 Національного авіаційного університету (03058, м. Київ пр. Космонавта Комарова, 1).

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного авіаційного університету за адресою: 03058, Київ-058, пр. Космонавта Комарова, 1

Автореферат розісланий “__25___” березня 2002 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої

ради Д 26.062.05, к.т.н., с.н.с. Жданов О.І.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Електромагнітні системи (ЕМС) є однією з найпоширеніших систем керування процесом розподілу електричної енергії, тому процесам діагностики ЕМС приділяється значна увага.

Відомі засоби та методи діагностики ЕМС не мають широкої автоматизації технологічних процесів і дозволяють досліджувати окремі складові процесу керування технічного стану (ТС) ЕМС (струм, час та напругу спрацьовувань, зусилля зворотньої пружини тощо) для конкретного типу-розміру ЕМС.

Такі типи діагностики містять у собі невиправдану громіздкість, а оцінка ТС елементів контактно-рухомої підсистеми ЕМС здійснюється в обов'язковому порядку з розгерметизацією корпуса виробу. Точність, продуктивність та оцінка ТС ЕМС таких процесів мають низький рівень і знижують показник надійності роботи ЕМС.

Існуючи технологічні процеси діагностики ЕМС не мають змоги розширити інформаційне забезпечення оцінки параметрів діагностики параметрами динамічних властивостей струму і не дають змогу забезпечити експлуатацію авіаційного обладнання (АО) прогресивними формами обслуговування та підвищення рівня безпеки польотів (БП) повітряних суден (ПС).

Складність економічної ситуації нашої держави змушує експлуатувати виснажений парк ПС з застарілими АО і рекомендує зламати ситуацію на краще шляхом вдосконалення існуючих методів й засобів процесів діагностики ЕМС, за рахунок чого, пропонується досягти зниження витрат та підвищення надійності роботи ЕМС і в цілому БП ПС.

Тому створення методики підвищення вірогідності процесів діагностування ЕМС ПС з урахуванням згаданих чинників у їхньому взаємозв'язку в умовах дефіциту фінансових ресурсів є актуальним завданням.

Рішенню даної проблеми присвячена значна кількість робіт вітчизняних колективів та ближнього зарубіжжя. Серед колективів ближнього зарубіжжя МВТУ ім. Баумана та Чебоксарський науково-дослідницький інститут релебудівництва. Серед вітчизняних колективів, передусім ДКБ “Луч” м.Київ, завод № 410 ЦА м.Київ, завод Реле і автоматики м.Київ, ДКБ “Південне”, м.Дніпропетровськ.

Розвитку рішенню даної проблеми сприяли такі вчені: Ройзен В.З., Вітенбург М.І., Агаранянц Р.А., Зінов'єв Н.А., Борисов В.А., Копилов В.С., Ананьєв В.І., Бабіков М.А., Абаджев З.М. та інші.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами: окремі наукові положення роботи були використані у вигляді вимог, методик, алгоритмів та програм при виконанні науково-дослідної роботи (НДР) за договором КІІЦА з заводом №410 ЦА тема № 566 -В86 “Провести оптимизацию технологических процессов ремонта на основе автоматизации контроля и диагностирования” та у межах НДР Загальнодержавної (Національної) космічної програми України на 1998-2002 роки, співвиконавцем якої є ДКБ “Луч”.

Мета і задачі дослідження. В межах проблеми, що розглядається, мета роботи формулюється як: створення методики з визначення оцінки технічного стану ЕМС ПС на базі аналізу динамічних властивостей струму в обмотці при перехідних процесах. При цьому об'єктом дослідження є ЕМС комутації постійного та змінного струмів авіаційних мереж, а предметом дослідження - процеси діагностування ЕМС при використанні непрямих методів ідентифікації характеристик та параметрів електромагнітного реле.

Для досягнення мети необхідно вирішити такі задачі:

·Провести аналіз відомих методів й засобів контролю та діагностування електромагнітного комутаційного обладнання.

·Провести розподіл ЕМС на його складові та систематизувати типи і види відмов ЕМС АО.

·Розробити математичні моделі і методику з:

- рішення задач з визначення пружних властивостей контактно-рухомих підсистем ЕМС;

- ідентифікації станів магнітних, контактно-рухомих і електричних підсистем ЕМС;

- виявлення непрямих діагностичних параметрів магнітного ланцюга.

·Розробити структури пристроїв непрямих методів ідентифікації характеристик та параметрів ЕМС з:

- ідентифікації механічної характеристики реле постійного струму з врахуванням насиченості магнітної підсистеми;

- визначення моменту часу та значення струму зворушення процесів вмикання та вимикання з врахуванням особливостей створеної між контактами електричної дуги;

- контролю міжвиткового перемикання в обмотці ЕМС.

·Експериментально дослідити особливості роботи ЕМС та оцінки їх ТС.

Методи дослідження включали до себе аналіз, математичне моделювання, структурний синтез і різноманітні види статистичного аналізу, аналіз лінійних і нелінійних електромагнітних систем, метод найменших квадратів, чисельні методи диференціювання та інтегрування, графоаналітичний метод.

Наукова новизна одержаних результатів визначається наступними положеннями:

1. Розподілом ЕМС на складові підсистеми і встановленою новою основою досліджень – класифікація розподілу відмов і неполагоджень: на групи (підсистем) і до елемента на два характерні стани - катастрофічні та параметричні відмови.

2. Вперше запропонованою новою методикою діагностування ЕМС ПС, що базується на аналізі динамічних властивостей струму при його протіканні через обмотку електромагнітного реле.

3. Розробленими математичними моделями та методикою з:

· визначення пружних властивостей контактно-рухомої підсистеми ЕМС;

· ідентифікації механічної характеристики ЕМС ПС з врахуванням насичення ЕМС;

· виявлення непрямих діагностичних параметрів магнітної підсистеми періодів вмикання та вимикання ЕМС з врахуванням особливостей створеної між контактами електричної дуги.

4.Розробленим автоматизованим діагностичним комплексом оцінки ТС ЕМС ПС.

Достовірність одержаних результатів базується на узгодженні теоретичних і експериментальних досліджень ЕМС, а також узгоджуються з результатами досліджень аналогічної тематики в інших спеціалізованих наукових і виробничих організаціях (ДКБ “Луч”).

Практичне значення одержаних результатів:

1. Висновки і рекомендації отриманні у роботі були використані при виконанні НДР за договором КІІЦА з заводом № 410 ЦА тема № 566 В86 “Провести оптимізацію технологічних процесів ремонту на основі автоматизованого контролю і діагностування”.

2. Створені наукові положення, щодо діагностування ЕМС були використані, як складова частина системи автоматизованого проектування ЕМС для перевірки поведінки спроектованої ЕМС в перехідних процесах з метою подальшої оптимізації її параметрів методика діагностування та оцінки ТС ЕМС на різних станах життєвого циклу.

3. Комплекс експериментально-методичних засобів з діагностування та оцінки ТС ЕМС були використані у вигляді вимог, методик, алгоритмів та програм у межах НДР Загальнодержавної (Національної) космічної програми України на 1998-2002 роки, співвиконавцем якої є ДКБ “Луч”.

Особистий внесок здобувача. У роботі, опублікованій у співавторстві, автору належать наступні результати: [3] – розробив алгоритм діагностики ЕМС постійного струму.

Апробація результатів дисертації: матеріали роботи доповідалися на:

·

· Всесоюзній НТК “Методы управления системной эффективностью функционирования электрифицированных и пилотажно-навигационных комплексов”, м. Київ, 1991 р.;

· Всесоюзній НТК “Методы управления системной эффективностью функционирования электрифицированных и пилотажно-навигационных комплексов”, м. Київ, КІІЦА, 1993 р.;

· ІІІ Міжнародній НТК “Проблемы совершенствования радиоэлектронных комплексов и систем обеспечения полетов” “Аэронавигация-94”, м. Київ, 1994р. (дві доповіді);

· Міжнародній НТК “Проблемы совершенствования систем аэронавигационного обслуживания и управления подвижными объектами” “Аэронавигация -96”, м. Київ, 1996 р.;

· Міжнародній НТК “Проблемы развития систем аэронавигационного обслуживания и авионики воздушных судов” “Аэронавигация и авионика - 98”, м. Київ, 1998 р.

Робота в цілому доповідалась на науковому семінарі кафедри “Електроенергетичні системи” та об`єднаному засіданні кафедр НАУ.

Публікації: основні положення дисертації відображено в 7 статтях в фахових наукових виданнях, в 6 збірниках тез доповідей НТК та в 6 науково-технічних звітах.

Структура дисертації. Дисертація викладена на 163 сторінках і складається з вступу, трьох розділів з 27 рисунками, загальних висновків, списку використаних літературних джерел із 100 найменувань та матеріалів додатку.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Вступ. У вступі обґрунтовано актуальність вибраної теми, сформульовано мету та основні задачі дисертаційної роботи, наведена загальна її характеристика.

Розділ 1. У першому розділі проведено порівняльний аналіз методів й засобів контролю та діагностування. Встановлено, що оцінка ТС ЕМС ПС сучасного розвитку науки й техніки не задовольняє вимоги БП та експлуатації ПС в цілому і як наслідок має низький рівень оцінки ТС ЕМС. В силу єдності фізичних процесів протікаючих в ЕМС, методику діагностування виробів побудованих на основі ЕМС запропоновано дослідити на прикладі електромагнітного реле клапанного типу з поворотним якорем. Для визначення задач дослідження проведено розподіл ЕМС на підсистеми - електричну, магнітну і контактно-рухому.

Важливо наголосити, що в основу досліджень ЕМС ПС вперше запропоновано покласти класифікацію розподілу відмов і неполадок за групами (підсистем) і до елемента (системи) на раптові та поступові ТС. Проведений в роботі аналіз систематизації типів і видів відмов ЕМС АО систематизував причини відмов в кожній підсистемі, встановив кількісну характеристику можливих ТС і визначив послідовність створення методів контролю та діагностування ЕМС ПС: контактно-рухомій підсистемі; магнітній; електричній підсистемі.

Висвітлення загальної характеристики ЕМС ПС, негативності методів сучасного діагностування, проведеної систематизації типів відмов ЕМС ПС склали основу існуючої проблеми, її актуальність, сформулювали в межах проблеми мету роботи та задачі дослідження, науково обґрунтовують необхідність і доцільність створення методики підвищення ефективності процесів діагностування ЕМС ПС з урахуванням вище згаданих чинників та використанням сучасних інформаційних технологій.

Розділ 2. Другий розділ роботи повністю присвячено створенню методик та математичних моделей з визначення діагностичних параметрів підсистем ЕМС. Поставлена і вирішена задача ідентифікації пружних властивостей ввімкнутих та вимкнутих контактів і зворотної пружини за визначеною деяким чином кусково-лінійною механічною характеристикою. Методика встановлює причини брязкоту (дрижання) контактів, зростання перехідного опору контактів та наявності зварювання контактів. Математична модель опрацьовуючи координати т.1 – (j1, ); т.2 – (j2, ); т.3 – (j3, ); т.4 – (j4, ) та довіряючись лінійній залежності Мзп(j), Мвк(j) і Мрк(j) визначає коефіцієнти прямих ліній цих залежностей. j – кутова координата якоря; Мпр – механічні моменти протидії; Мзп – момент протидії зворотньої пружини; Мвк – момент протидії ввімкнутих контактів; Мрк – момент протидії розімкнутих контактів.

На відрізках [j1 - j2], [j2 - j3], [j3 - j4] рівняння шуканих прямих ліній мають наступний вигляд:

Мпр=Мрк + Мзп; (1),

Мпр=Мрк + Мзп + Мвк; (2),

Мпр=Мвк + Мзп; (3)

В результаті алгебризації п'ятнадцяти рівностей отримано систему трьох рівнянь з шістьма невідомими, а після її розкладу на дві має вигляд:

і (4)

де С1 = - К1j1; С2 = - К2j2; С3 = - К3j3;

Визначивши визначники для обох систем

а1 = К2 – К3; а2 = К1 – К2 + К3; а3 = К1 – К2;

b1 = С2 – С3; b2 = С1 – С2 + С3; b3 = С1 – С2

рівняння шуканих прямих набувають вигляду:

Мрк=(К2 – К3)j + (С2 – С3); (5)

Мпз=(К1 – К2 + К3)j + (С1 – С2 + С3); (6)

Мвк = (К1 – К2)j + (С1 – С2). (7)

Порівняння отриманих параметрів Сі і bі із зразковими значеннями цих параметрів визначає пружні властивості вище згаданих чинників.

· Для підвищення ефективності процесів діагностування ЕМС ПС, в роботі запропоновано використання непрямого методу. Він полягає в аналізі динамічних властивостей струму, протікаючого крізь обмотку реле з напругою, що змінюється деяким чином. Фізична концепція встановленого в основу роботи такого непрямого методу діагностування ЕМС розглядає тимчасову залежність струму в обмотці реле при його вмиканні і вимиканні.

Методика непрямого методу, визначаючи діагностичні параметри, формує в логічній послідовності наукові положення відносно фізики процесів, що відбуваються в реле за періоди зворушення, руху та спокою якоря циклів вмикання та вимикання реле. Математичні моделі, характеризуючи поведінку закономірностей зміни струму, магнітного потокозчеплення і координати рухомого якоря, практично повністю визначають ТС підсистем реле.

·

На шляху визначення діагностичних параметрів математичні моделі описують поведінку магнітного потокозчеплення - y (t), кута повороту якоря - j(t), електромагнітного моменту МЕ(t), механічного моменту протидії за часом Мпр(t), закон зміни струму і(t). Шляхом використання графоаналітичного методу, виключивши час, як параметр з кінцевих результатів алгоритмів визначення j(t) і Мпр(t), отримаємо визначені шукані залежності Мпр(j) для обох практично важливих випадків на лінійному і нелінійному відрізках кривої намагнічування.

· В роботі розроблено математичну модель, формулювання якої, встановлює наукові положення, щодо фізики процесів та поведінки магнітної підсистеми в кожному періоді роботи реле – зворушення, руху та спокою якоря і методику визначень її діагностичних параметрів.

Задача вирішена з урахуванням лінійності характеристики магнетизму сталі магніто дроту. У періоді зворушення якір нерухомий. Струм і магнітне потокозчеплення задаються виразами:

(8) ; (9)

Математична модель для періоду зворушення містить в собі 26 рівностей, що обчислюють проміжкові фізичні величини, які сприяють визначенню головних tзв – постійна часу електромагнітного ланцюга періоду зворушення, aзв – коефіцієнт, враховуючий магнітний опір сталі в першому наближенні і Ізв – значення струму зворушення.

Алгоритм визначення tзв, aзв і Ізв зведено до наступного вигляду:

1. Вимірювання (реєстрація) і(t) в обмотці реле при вмиканні на постійну напругу U. 2. Цифрове диференціювання кривої струму і(t). Визначення tзв: . 3. Вимірювання сталого струму в обмотці реле Іу. 4. Побудова графіку розрахункового струму за формулою ( при t<tзв) .

5. Визначення середньоквадратичного відхилення розрахункового струму від фактичного в заданому інтервалі. 6. Врахування нелінійності електромагнітної системи - GDt і m – G – коефіцієнт нелінійності, m – задане число, що характеризує похибку апроксимації. 7. Побудова графіку розрахункового струму за формулою ( при t > tзв, t > 0)

.

– кінцеве значення, aзв , що влаштовує умову (6). 8. Визначення різниці розрахункового струму ізв(t) і фактичного струму і(t) при t > 0 і t>tзв . 9. Dі(t) < x. 10. Визначення tзв і Ізв за формулою .

Таким чином, визначивши момент зворушення і струм зворушення, характеризуючи період руху, математична модель визначає експериментально похідну за часом від струму і зв'язує її з параметрами tр.

.

Підсумовуючи результати проведених досліджень складемо перелік параметрів, які вже можна визначити за кривою перехідного струму:

1. Мпр (t); jр (t); Мпр (j);Мвк (j);Мрк (j);Мзвп (j). 2. ; . 3. Ізв; tзв. 4. ; ; Ізрп.

У періоді спокою якір впирається в носик осердя і утримується в цьому положенні електромагнітною силою. Струм в обмотці збудження в періоді спокою виражається так:

; (11)

; (12)

. (13)

Подальша алгебризація рівностей опустивши проміжкові зводить до алгоритмів діагностики обмотки.

; (14) ; (15)

; (16) . (17)

SіЕ – зріз (м2) еквівалентної лінеарізованої магнітної системи реле; М0 – магнітна проникність повітря; W0 – початкове число витків в обмотці збудження; W – кількість активних витків обмотки; DW – кількість перемкнутих витків.

Розділ 3. Для доповнення діагностичної системи параметрами процесів діагностування ЕМС ПС, в роботі створено методики, алгоритми та структури пристроїв з визначення:–

ідентифікації механічної характеристики реле на лінійному та нелінійному відрізках кривої намагнічування сталі осердя;–

моменту часу і значення струму зворушення реле при його вмиканні та вимиканні з урахуванням особливостей створеної між контактами електричної дуги;–

міжвиткового перемикання в обмотці реле.

· Шукана залежність протидіючого моменту контактно-рухомої системи (Мпр) від кута повороту якоря (j) отримується в результаті розв'язку системи трьох диференціальних рівнянь, описуючих електричні, магнітні і механічні процеси в реле. Залежність Мпр(j) визначається шляхом виключення часу, як параметра, із залежностей Мпр (t) і j(t). Для ненасиченої магнітної системи рівняння U = IR + + – характеризує електричну систему, рівняння – магнітну підсистему і – контактно-рухому. З кінцевих результатів алгоритму–

-(18)

(19)

пристрій обчислює шукану залежність МПР(j) і відображує її на блоці відображення результатів ідентифікації.

· Реле з насиченою магнітною системою характеризують процеси описані наступними рівняннями

(20)

; (21)

. (22)

У періоді руху якоря кінцеві результати алгоритму зведені до виразів:

і

Q – коефіцієнт лінійного тертя

Кз.зв – Іу/Ізв

Ny – UЧIy

x – коефіцієнт демпфування

m –

P1 – Кз.зв – 2/iр; Р2 – 2xр; Р3 – (Кз.зв – 1)a/iр

Мпр(j) – будується виключенням параметра t.

Використання розроблених пристроїв ідентифікації Мпр(j) ЕМС дозволяє підвищити точність і продуктивність її вимірів та спрощує технологію визначень.

· Визначення моменту часу і значення струму в періоді зворушення якоря при вмиканні, засновано на розв'язку системи нелінійних рівнянь, описуючих перехідні процеси струму і магнітного потокозчеплення в обмотці реле. Алгоритм визначень за період вмикання передбачує:

1) виміри і реєстрацію кривої перехідного струму в обмотці реле за періоди зворушення та руху якоря;

2) апроксимацію кривої статичного струму аналогічним виразом iзв (t);

3) екстраполяції іст (t) до t >> tзв ;

4) порівняння значень екстра полірованої кривої перехідного струму з зареєстрованими значеннями перехідного струму за період руху якоря iзв (t) – і (t) і e;

5) фіксація tзв і Ізв в момент виконання умови (4).

(25) (26)

де: Iу=

Для апроксимації (1) необхідно Iу, tзв і aзв,

(27)

aзв – методом числової апроксимації.

· Модель визначення діагностичних параметрів процесу вимикання реле з урахуванням електричної дуги зведено до визначень

ідзвв(t) = Іу + Кдзвв Іу() + , (28)

де Кдзвв = ; Rдзвв = ; KRЗВВ = ; Кдзвв – коефіцієнт напруги на дузі у початковому періоді зворушення при вимиканні (ППЗВ); Rдзвв – динамічний опір електричної дуги в ППЗВ;

Іу = ; ;

sдзвв = Іу;

sдзвв визначається методом числової апроксимації кривої струму в періоді зворушення.

Використання розроблених пристроїв наведених алгоритмів дозволить підвищити продуктивність та точність вимірів і значно спростити технологію визначень цих двох важливих параметрів, які характеризують ТС ЕМС.

· Застосовуючи методи аналізу лінійних електромагнітних систем і алгоритмів контролю міжвиткового перемикання в обмотці реле постійного струму, кінцевим результатом яких, є визначення кількості активних витків обмотки і кількості перемкнутих витків зводиться до:

і (30)

де Wа – кількість активних витків обмотки; М0 – магнітна проникність повітря; SіЕ – зріз еквівалентної лінеарізованої системи; WП – паспортна кількість витків.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ТА ВИСНОВКИ

1. На основі результатів проведеного аналізу існуючих методів й засобів контролю та діагностування ЕМС ПС зроблено висновок, щодо необхідності створення автоматизованої високопродуктивної методики діагностування ЕМС ПС з використанням сучасних інформаційних технологій, що дозволить підвищити вірогідність отриманих діагностичних параметрів за рахунок більш глибокого рівня діагностування.

2. За проведеною систематизацією типів і видів відмов ЕМС АО в роботі встановлено єдність фізичного процесу що протікає в різних ЕМС і основу досліджень - класифікацію розподілу відмов і неполагоджень та розподіл ЕМС ПС на складові підсистеми. Розподіл ЕМС ПС на її складові дозволяє визначити електричні магнітні та механічні зв`язки виробу і сприяє розробці алгоритмів діагностики. Єдність фізичного процесу дозволяє звузити рішення задачі КДП ЕМС ПС. Встановлена основа досліджень дозволяє систематизувати причини відмов в кожній підсистемі ЕМС та надає кількісну характеристику можливих ТС ЕМС ПС. З урахуванням цього зроблено висновок про послідовність розробки методів контролю діагностики.

3. Розроблений непрямий метод ідентифікації параметрів підсистем ЕМС ПС дозволяє додатково поповнити систему діагностування параметрами кривої перехідного процесу періодів вмикання та вимикання і застосувати автоматизовану технологію діагностики. Використання запропонованого методу діагностики в порівнянні з існуючими істотно підвищує обчислювальну ефективність алгоритмів при розв`язуванні сформульованих математичних моделей, продуктивність та вірогідність діагностування ЕМС ПС, їх надійність роботи і в цілому підвищує рівень БП ПС.

4. Розроблено математичну модель та методику діагностики контактно-рухомої підсистеми за параметрами пружних властивостей. Методика дозволяє ідентифікувати стан зворотної пружини, ввімкнутих і вимкнутих контактів, наявність зварювання контактів, встановити причини дрижання контактів. Використання запропонованої моделі дозволяє застосувати для діагностики механічної частини автоматизовані засоби вимірювання.

5. Розроблений у дисертації метод ідентифікації механічної характеристики ЕМС ПС дозволяє врахувати насиченість ЕМС, визначити залежності кута повороту якоря, механічного моменту сил протидії електромагнітного моменту від часу, а також ідентифікувати механічну характеристику для обох практично важливих випадків, визначити залежність струму та магнітного потокозчеплення від кута повороту якоря. Використання розробленого методу надає можливість аналітичного опису пружних властивостей контактних елементів та зворотної пружини, а порівняння тягових електромагнітних характеристик з механічною характеристикою приводить до висновку про ТС ЕМС в деякій частині характеризуючих його параметрів.

6. Розроблена математична модель та методика виявлення додаткових діагностичних параметрів магнітної підсистеми дозволяє для періодів вмикання та вимикання визначити динамічну індуктивність, постійну часу електромагнітного ланцюга, магнітний опір сталі, значення струмів за період зворушення та руху якоря, сформулювати ряд принципових виразів, що в сумісності з вище названими параметрами в повній мірі характеризують криву перехідного струму.

Методика діагностування дозволяє за кривою перехідного струму ЕМС ПС визначити наступні параметри:

· значення механічного моменту сил протидії та кута повороту якоря в течії часу;

· значення механічного моменту сил протидії, моменту ввімкнутих та вимкнутих контактів, моменту зворотньої пружини за значеннями кутів повороту якоря, при яких відбувається комутація контактів;

· електромагнітну сталу та магнітний опір сталі магніто дроту періоду зворушення якоря;

· значення часу та струму зворушення якоря;

· електромагнітну сталу періоду руху якоря;

· коефіцієнт запасу з струму зворушення;

· струм спрацювання ЕМС;

· фактичне число витків обмотки;

· кількість перемкнутих витків.

7. Розроблені і запропоновані пристрої з:

- ідентифікації механічної характеристики з ненасиченою і насиченою магнітною системою ЕМС;

- визначення значень моменту часу та струму зворушення процесів вмикання та вимикання ЕМС;

- контролю міжвиткового перемикання ЕМС ПС. Запропоновані засоби дозволяють не розкриваючи корпусу ЕМС тільки за кривою перехідного струму визначити залежність протидіючого моменту від кута повороту якоря, значення моменту часу та струму зворушення процесів вмикання і вимикання з врахуванням особливостей утвореної електричної дуги між контактами, число активних витків і кількість перемкнутих витків та ряд діагностичних параметрів, що сприяють визначенню оцінки ТС ЕМС ПС.

Використання розроблених методик та запропонованих пристроїв спрощує технологію визначень діагностичних параметрів, підвищує точність і продуктивність вимірів та безпеку роботи ЕМС ПС, знижують експлуатаційні витрати і усувають недоліки традиційних методів й засобів діагностики ЕМС ПС.

8. Розроблені методики та автоматизовані експериментальні засоби дозволяють з високим степенем вірогідності проводити дослідження з метою підвищення діагностики ЕМС ПС, а також використовувати їх на різних стадіях автоматизованого проектування. Використання цих методик та засобів дозволило отримати нові результати при серійній діагностиці ЕМС ПС при виконанні науково-дослідних та дослідно-конструкторських робіт у межах Загальнодержавної (Національної) космічної програми України на 1998-2002 роки співвиконавцем якої є ДКБ “Луч”.

Наведені матеріали показують, що сформульована наукова проблема має своє рішення. Очікується, що отримані результати збережуть свою актуальність в найближчі десятиріччя. Результати роботи мають значення не тільки в вузькоспеціалізованому плані, але можуть бути застосовані і в інших суміжних галузях, де використовують електромагнітні системи.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ

ВИКЛАДЕНИЙ У ТАКИХ ПУБЛІКАЦІЯХ

1. Гуз Ю.Т. Определение механической характеристики реле постоянного тока с ненасыщенной магнитной системой // Автоматизированный контроль авиационного оборудования. - Киев: КИИГА - 1990. - с. 57 - 60.

2. Гуз Ю.Т. Створення математичної моделі та методики з визначення технічного стану електромагнітних систем // Вісник – Збірник наукових праць Національного транспортного університету та транспортної академії України. – К., РВВ НТУ, 2001, Випуск №5, с.315-319.

3. Гуз Ю.Т., Казак В.М. Діагностика обмоток електромагнітних систем постійного струму // Збірник наукових праць “Актуальні проблеми автоматизації та інформаційних технологій” том 5, с.125-129.

4. Гуз Ю.Т. Систематизація типів і видів відмов електромагнітних систем авіаційного обладнання і визначення пружних властивостей елементів контактно-пружної системи // Проблеми підвищення ефективності інфраструктури. Збірник наукових праць, Випуск №6, Київ – 2001 - с.145 - 150.

5. Гуз Ю.Т. Диагностика технических состояний магнитных, контактно-подвижных и электрических подсистем в электромагнитных системах // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. НАН Украины, ИЭС им. Е.О. Патона НАН Украины, МА “Сварка”. - 2001 - № 4. - с. 53 - 54.

6. Гуз Ю.Т. Визначення часу і струму зворушення ЕМС постійного струму // Вісник НАУ 2001 № 4 с. 144 - 148.

7. Гуз Ю.Т. Ідеологія визначення механічної характеристики електромагнітних систем насиченою магнітною системою // Вісник Центрального наукового центру транспортної академії України. - 2001 - №4. - с. 47 - 48.

АНОТАЦІЯ

Гуз Ю.Т. Методика підвищення ефективності процесів діагностування електромагнітних систем повітряного судна. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.03 - системи та процеси керування. Національний авіаційний університет, Київ, 2001.

Дисертація присвячена проблемі підвищення ефективності процесів діагностування ЕМС ПС за рахунок повної реалізації потенційних можливостей динамічних властивостей струму протікаючого через обмотку електромагнітного реле.

Проблема вирішена шляхом визначення параметрів тягових електромагнітних характеристик і параметрів механічної характеристик за кривою перехідного струму в обмотці реле в момент вмикання і вимикання його контактів. Створені структури пристроїв непрямих методів ідентифікації характеристик та параметрів ЕМС в повній мірі об`єктивно з високим степенем точності і продуктивності визначають технічний стан електричної, магнітної та контактно-рухомої підсистеми реле.

Ключові слова: методика, діагностування, електромагнітне реле, електромагнітна система, математична модель, пристрій, електрична підсистема, магнітна підсистема, контактно-рухома підсистема.

ANNOTATION

Y. Guz. Methods of improving the efficiency of diagnostic processes of aircraft electromagnetic systems (EMS).

This dissertation is for Ph D. in speciality 05.13.03 – the systems and management processes. National Aviation University, Kyiv, 2002.

The dissertation is devoted to the problem of improving the efficiency of diagnostic processes of aircraft EMS, based on complete utilization possibilities of dynamic current properties, flowing in the EMS winding.

The problem is solved by determination of parameters draft electromagnetic properties and parameters of mechanical properties for the curve of transition current in relay winding during turning on and off its contacts. The created device structures of indirect methods of identification of properties and EMS parameters fully and objectively with high degree of precision productivity determine a technical state of a condition electric, magnetic and contact-mobile subsystems relay.

This dissertation is aimed at developing the definition methods of technical condition assessment of aircraft EMS making use of the current dynamic properties analysis in EMS winding in transitional processes.

Key words: methods, diagnostic's, technological process, electromagnetic relay, electromagnetic system, mathematical model, device, diagnostic process, electric subsystem, identification aircraft research methods.

АННОТАЦИЯ

Гуз Ю.Т. Методика повышения эффективности процессов диагностирования электромагнитных систем воздушного судна. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.03. – системы и процессы управления. Национальный авиационный университет, Киев – 2002г.

Диссертация посвящена проблеме повышения эффективности процессов диагностирования электромагнитных систем (ЭМС) воздушного судна (ВС) за счет полной реализации потенциальных возможностей динамических свойств тока, протекающего в обмотке ЭМС.

Целью диссертационной работы является создание методики определения оценки технического состояния (ТС) ЭМС ВС на базе анализа динамических свойств тока в обмотке ЭМС при переходных процессах.

Реализация поставленной цели требует решения следующих задач: проведения анализа известных методов и средств контроля диагностирования электромагнитного коммутационного оборудования; проведение распределения ЭМС на его составные подсистемы и систематизации типов и видов отказов ЭМС; создание математических моделей и методик по решению задач определения упругих свойств контактно-подвижных подсистем ЭМС; по решению задач об определении механической характеристики ЭМС; нахождение косвенных диагностических параметров магнитной подсистемы; создание структур устройств косвенных методов идентификации характеристик и параметров ЭМС для механической характеристики с учетом насыщения магнитной подсистемы ЭМС; определению момента времени и значения тока трогания якоря процессов включения и выключения ЭМС с учетом особенностей образовавшейся между контактами электрической дуги и структуры устройства контроля межвиткового замыкания в обмотке ЭМС.

Диссертация состоит из введения, трех разделов, выводов и списка использованной литературы.

В первом разделе приведены: сравнительный анализ известных методов и средств контроля и диагностирования, систематизация типов и видов отказов ЭМС ВС с распределением ЭМС ВС на подсистемы. Проведенные исследования позволили установить: необходимость создания автоматизированной высокопродуктивной методики диагностирования ЭМС ВС; единство физического процесса протекающего в разных ЭМС, что позволяет сузить решения задачи; классификацию распределения типов и видов отказов на базе чего систематизированы причины отказов каждой подсистемы; число возможных отказов и неисправностей ЭМС ВС и установить последовательность разработки методов и контроля.

Во втором разделе разработана методика косвенного метода идентификации подсистем ЭМС, заключающегося в анализе динамических свойств тока, протекающего в обмотке реле при меняющемся некоторым образом напряжении на его обмотке. Разработаны методики и математические модели для: определения упругих свойств контактно-подвижных подсистем ЭМС, определения механической характеристики реле с учетом насыщения магнитной подсистемы и модели нахождения косвенных диагностических параметров магнитной цепи. На базе совокупности полученных свойств разработанных моделей методика определяет динамические характеристики ЭМС процессов включения и выключения, что позволяет с высокой степенью точности и продуктивности произвести оценку ТС ЭМС ВС.

В третьем разделе разработаны и предложены методика и структуры автоматизированных устройств по: идентификации механической характеристики для линейного и нелинейного участков кривой намагничивания, определению значений момента времени и тока трогания процессов включения и выключения ЭМС с учетом особенностей образовавшейся электрической дуги между контактами и устройства контроля межвиткового замыкания в обмотке ЭМС.

Использования разработанных методики и автоматизированных устройств диагностирования упрощают технологию диагностирования, повышают точность и продуктивность измерений, что в свою очередь повышает безопасность работы ЭМС ВС, снижает эксплуатационные затраты и устраняют недостатки традиционных методов и способов диагностирования ЭМС ВС.

Ключевые слова: методика, диагностирование, электромагнитное реле, электромагнитная система, математическая модель, электрическая подсистема, магнитная подсистема, контактно-подвижная подсистема.

Підписано до друку 25.03.02. Формат 60х84/16. Папір газетний. Офсетний друк. Ум. фарбовідб. 6. Ум. друк. арк. 1.16. Обл-вид. арк.1,25.

Тираж 100 прим. Замовлення № 44-1. Вид №

Видавництво НАУ.

03058, Київ-58, проспект Космонавта Комарова, 1