ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Національний аграрний університет
МАНЬКО Василь Михайлович
УДК 631.173:621.31:621.313
ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ
ПІСЛЯОПЕРАЦІЙНИХ
ВИПРОБУВАНЬ ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИН
ПРИ КАПІТАЛЬНОМУ РЕМОНТІ НА ПІДПРИЄМСТВАХ АПК
05.09.16 – електротехнології та електрообладнання в
агропромисловому комплексі
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Київ - 2004
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Черкаському державному технологічному університеті Міністерства освіти і науки України.
Науковий керівник: доктор технічних наук, професор
Лега Юрій Григорович,
Черкаський державний технологічний
університет, професор кафедри комп’ютерних
систем та мереж
Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор
Савченко Петро Ілліч,
Харківський державний технологічний
університет сільського господарства,
кафедри застосування електроенергії в
сільському господарстві
кандидат технічних наук, доцент
Чумак Вадим Володимирович
Національний технологічний університет
України “Київський політехнічний
інститут”, кафедра електромеханіки
Провідна установа: Національний науковий центр “Інститут механізації та електрифікації сільського господарства” Української академії аграрних наук, відділ застосування електротехнологій в сільському господарстві, смт Глеваха Васильківського району Київської області
Захист дисертації відбудеться 13 жовтня2004 року о 14-й годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.004.07 у Національному аграрному університеті за адресою: 03041, Київ-41, вул. Героїв оборони, 15, навчальний корпус №3, ауд.65.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного аграрного університету: 03041, Київ-41, вул. Героїв оборони, 11, навчальний корпус №10.
Автореферат розісланий 11 вересня 2004р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради ______________ Лут М.Т.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Досягнутий рівень електрифікації та об’єм електроспоживання в сільськогосподарському виробництві ще не відповідають вимогам сьогодення. Поки що низькою є експлуатаційна надійність електрообладнання. Щорічно в господарствах АПК Черкаської області виходить з ладу 15-20 відсотків наявних електродвигунів. Основна причина цього – низька якість поточного та капітального ремонтів, відсутність приладів та пристроїв післяопераційних випробувань, незадовільне технічне обслуговування.
Поточні та капітальні ремонти електричних машин проводяться, як правило в пристосованих приміщеннях без належного технічного оснащення. Відсутні діагностичні, дефектовочні пристрої та прилади, що приводить до значної втрати часу на ремонт і перевитрат матеріалів, як ізоляційних, так і провідникових.
Недостатність вивчення проблеми технології і приладового забезпечення післяопераційних та бракувальних випробувань обмоток електричних машин при капітальному ремонті на підприємствах АПК та наукового обгрунтування шляхів технічного переоснащення бази сільської енергетики в нових умовах господарювання послужило основою для вибору теми дисертаційної роботи.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалась у відповідності з пріоритетною державною науково-технічною програмою ДНТП 3.12 “Енерго - та ресурсозберігаючі технології в сільськогосподарському виробництві” напряму “Виробництво, переробка і збереження сільськогосподарської продукції (№ держреєстрації 0196U001974, 0198U004076).
Мета і задачі досліджень. Метою роботи є підвищення ефективності проведення післяопераційних випробувань обмоток електричних машин при капітальних ремонтах.
Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі завдання:
-
провести аналіз і визначити шляхи підвищення ефективності післяопераційних випробувань обмоток електричних машин;
-
розробити математичну модель процесу післяопераційних випробувань обмоток електричних машин;
-
обгрунтувати спосіб, розробити та дослідити пристрій для післяопераційних випробувань електричних машин;
-
провести виробничі випробування і розробити рекомендації по використанню пристрою;
-
провести техніко-економічну оцінку пристрою для післяопераційних випробувань обмоток електричних машин.
Ці завдання сформовані з метою удосконалення енергетичної служби господарств АПК і обумовлені аналізом сучасного стану в напрямку:
-
зменшення енерговитрат;
-
в спрощенні принципової схеми та конструкції пристроїв для післяопераційних випробувань обмоток електричних машин при капітальному ремонті;
-
в підвищенні надійності і точності вимірювання при проведенні випробувань;
-
в прогнозуванні електромагнітних процесів при роботі з розробленим пристроєм;
-
в зручності прийняття технічних рішень, направлених на зменшення собівартості капітального ремонту електричних машин.
Об’єктом дослідження є процес післяопераційних випробувань обмоток електричних машин при капітальному ремонті.
Предметом дослідження є встановлення закономірностей при перетворенні та передаванні енергії в обмотки машини при проведенні післяопераційних випробувань.
Методика досліджень включає теоретичні, експериментальні положення та виробничі випробування. Для досягнення поставленої мети в процесі дослідження застосовувались сучасні методи математичного моделювання та планування експерименту, методи статистичної обробки експериментальних даних з використанням стандартної випробувальної апаратури та пристроїв власних розробок з впровадженням сучасної елементної бази.
При обробці експериментальних даних використовувались пакети програм Mathcad 2000 Professional Curve Expert, та спеціальні програми, що написані на мовах Turbo Pascal i C ++.
В методиці досліджень використано експериментальні дані, річні звіти ВАТ “Черкасиобленерго”, СТОВ “Дніпро”, а також дані енергетичних служб сільськогосподарських підприємств.
Наукова новизна результатів полягає в наступному:
-
теоретично обґрунтовано спосіб виявлення короткозамкнених витків в обмотках електричних машин при післяопераційних випробуваннях в основі якого використано явище локального збудження електромагнітного поля в обмотці і його контролю;
-
встановлено вплив зміни активно-індуктивної складової опору обмотки на величину струму та ЕРС, що дозволило підвищити точність визначення короткозамкнених витків в випробовуваній обмотці;
-
отримана математична модель по визначенню межі зміни напруги та струму в колі П-подібного електромагніту датчика пристрою;
-
доведено доцільність та ефективність використання явища локального збудження в порівнянні із збудженням електромагнітного поля в усій обмотці;
-
отримано подальший розвиток дослідження електромагнітних процесів по перетворенню та передачі електричної енергії П-подібним електромагнітом, що використано при розробці принципово-нового датчика пристрою для післяопераційних випробувань обмоток електричних машин (Пат.36791А Україна, UAG01R31/06).
Практичне значення отриманих результатів. Практичне значення дисертаційної роботи полягає у розробці:
-
способу підвищення ефективності післяопераційних випробувань обмоток електричних машин при капітальному ремонті;
-
універсального контрольно-випробувального пристрою для післяопераційних випробувань обмоток електричних машин та впровадженого у виробничий процес Черкаського політехнічного технікуму, ВАТ “Черкасиобленерго” та СТОВ “Дніпро” Черкаського району, Черкаської області, що підтверджено актами про впровадження у виробничий процес;
-
рекомендацій щодо надійності та ефективності роботи пристрою при проведенні післяопераційних випробувань обмоток електричних машин при капітальному ремонті, які прийняті для впровадження в навчальний процес Черкаського державного технологічного університету та Черкаського політехнічного технікуму.
Особистий внесок здобувача. Наукові результати, які отримані особисто автором:
-
аналіз стану ремонтної бази електрообладнання підприємств АПК в тому числі Черкаської області в ринкових умовах господарювання;
-
проведено аналіз і визначено шляхи підвищення ефективності післяопераційних випробувань обмоток електричних машин;
-
досліджено перехідні процеси, які відбуваються при післяопераційних випробуваннях;
-
отримано математичну модель в вигляді системи диференційних рівнянь, яка обумовлює можливість визначення межі зміни напруги та струму при випробуваннях;
-
проведено дослідження по встановленню залежності впливу активно-індуктивної складової опору обмотки на зміну ЕРС та струму;
-
проведено експериментальні дослідження по обгрунтуванню та розробці технічних рішень для удосконалення обладнання та пристроїв післяопераційних випробувань обмоток електричних машин;
-
розроблено приладове забезпечення на базі створення моделі пристрою;
-
розроблено рекомендації по впровадженню контрольно-випробувального пристрою в виробництво;
-
розроблено методику техніко-економічного порівняння надійності запропонованого пристрою з існуючими рішеннями.
Апробація результатів дослідження. Основні положення і результати досліджень роботи доповідались і обговорювались на:
-
наукових конференціях професорсько-викладацького складу та аспірантів Національного аграрного університету (м. Київ 1998-2002 рр.);
-
Міжнародній науково-практичній конференції “Проблеми енергозабезпечення та енергозбереження в АПК України” м. Харків, 3-4 жовтня 2002р.;
-
І-ій Всеукраїнській конференції молодих вчених-аграріїв “Роль молоді в реформуванні аграрного сектора економіки України м. Київ, 15-16 березня 2001 р.;
-
щорічних засіданнях професорсько-викладацького складу кафедри електротехнічних систем ЧДТУ (м. Черкаси, 2000-2003 р.р.);
-
наукових семінарах кафедри електричних машин та експлуатації електрообладнання НАУ (м. Київ, 2001-2003 р.р.).
Публікації. Основний зміст дисертації опублікований у 7 друкованих працях, серед яких 1 патент України.
Структура і обсяг роботи. Дисертаційна робота складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, списку літератури та додатків. Загальний обсяг дисертації 139 сторінок машинописного тексту. Дисертація містить 41 рисунок, 4 таблиці, список використаних джерел, що включає 135 назв на 11 сторінках, 5 сторінок додатків.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі відображена актуальність теми дисертаційної роботи, визначена мета та основні завдання досліджень, сформульована наукова новизна, практична цінність та практична реалізація одержаних результатів.
У першому розділі “Стан проблеми, мета і завдання досліджень” встановлено, що проблемі підвищення експлуатаційної та післяремонтної надійності електрообладнання в агропромисловому виробництві присвячено велику кількість робіт, основними з яких є роботи Пястолова А.А., Мєшкова А.А., Вахрамеєва А.Л., Єрмолаєва С.О., Большакова О.О., Філіпова Р.Л., Булаєва В.М., Сагача М.Ф., Вануріна В.Н., Тимошенко Н.П., Резніченко Т.П, Шарамок І.І., Лута М.Т. та інших.
Викладено аналіз розвитку ремонтної бази електрообладнання при переході сільськогосподарського виробництва від планової соціалістичної системи до ринкових відносин. Проведено порівняльний аналіз ситуації, що склалася в енергетичному оснащенні цехів по технічному обслуговуванню та ремонту електрообладнання підприємств сільськогосподарського виробництва. Виявлено відсутність та недосконалість контрольно-випробувальних приладів для післяопераційних та бракувальних випробувань обмоток електричних машин в процесі капітального ремонту, що значно знижує якість їх ремонту, приводить до перевитрат, як провідникового так і ізоляційного матеріалу, збільшує час ремонту.
Аналіз опублікованих робіт по темі дисертації дозволив встановити наступне:
-
виявлено ряд важливих задач з удосконалення електротехнічної служби господарств аграрного сектору, ремонтної бази та їх технічного оснащення. Проте немає аналізу роботи електроремонтних цехів в ринкових умовах господарювання, що не дає можливості швидко проводити інженерні розрахунки питомих витрат енергії на ремонт електричних машин та післяопераційних і бракувальних випробувань в процесі ремонту;
-
в літературі проводиться опис роботи контрольно-випробувальних приладів в процесі ремонту електричних машин, але відсутній їх аналіз ефективності, трудоємності та часу проведення випробувань;
-
на даний час є велика кількість технічних рішень, направлених на розробку високоефективних енергозберігаючих технологій капітального ремонту електричних машин. Проте немає даних щодо порівняння ефективності проведення післяопераційних випробувань обмоток електричних машин для різних технологій. Відсутні результати досліджень змін елементів випробувань з точки зору енерго- та ресурсозбереження;
-
в літературних джерелах наведено математичні моделі роботи різних електротехнічних пристроїв. Проте неформалізованою є оптимізація процесу післяопераційних випробувань обмоток електричних машин при капітальному ремонті – критерій оптимальності – мінімум трудозатрат і часу – при проведенні випробувань;
-
відсутні дані порівняння надійності роботи відомих контрольно-випробувальних приладів по проведенню післяопераційних та бракувальних випробувань електричних машин
Для вирішення проблеми необхідно підняти на якісно новий рівень базу сільської енергетики шляхом її технічного переоснащення, прискорити розробку та виробництво нового високоефективного електрообладнання, контрольно-вимірювальних і дефектовочних приладів та засобів. Запропонувати технічні рішення по удосконаленню приладів для післяопераційних та бракувальних випробувань обмоток електричних машин при капітальному ремонті.
На підставі вищезгаданих недоліків та шляхів їх подолання сформульовані задачі дослідження, які вирішено в наступних розділах дисертаційної роботи.
У другому розділі “Теоретичні дослідження електромагнітних процесів післяопераційних випробувань обмоток електричних машин” розглянуто теоретичні, методологічні та практичні принципи для післяопераційних випробувань обмоток електричних машин при капітальному ремонті.
В електротехнічних перетворювачах енергії обмотки виконуються або поблизу феромагнітних поверхонь (трансформатори) або всередині феромагнітних частин – в пазах електричних машин. Аналітичне визначення взаємних індуктивностей в електричних апаратах дуже ускладнене. Тому для визначення параметрів широко використовується фізичне моделювання і формули, отримані багаторічною практикою на електротехнічних заводах.
Найбільш ефективним способом визначення індуктивностей в складних електротехнічних пристроях є спосіб визначення енергії поля. Для цього застосовується теорема Умова-Пойнтінга.
Теорема Умова-Пойнтінга дозволяє дослідити передавання енергії електромагнітним полем в будь-якій енергетичній та електротехнічній установці. Розглянуто передавання енергії П-подібного електромагніту і статора випробовуваної електричної машини на прикладі однофазного двообмоткового трансформатора.
За рахунок явища електромагнітної індукції магнітний потік індукує в обмотках електричної машини ЕРС, яка співпадає за напрямом з електричним полем Е у магнітопроводі П-подібного електромагніту.
За правилом обчислення векторного добутку знайдено напрям вектора Пойнтінга на поверхні магнітопровода П-подібного електромагніту , в повітряному проміжку між обмоткою П-подібного електромагніту і обмоткою статора випробовуваної електричної машини П0 і на зовнішній поверхні обмотки статора П.
Від первинної обмотки (обмотки П-подібного електромагніту) енергія надходить у магнітопровід електромагніту та в повітряний проміжок між обмоткою електромагніту та обмоткою статора і далі у обмотку статора випробовуваної машини (рис. 1).
Рис. 1. Передавання електричної енергії П-подібним електромагнітом.
Таким чином, енергія з одної обмотки в другу передається не через магнітопровід, а через повітряний проміжок між обмотками, де існує поле розсіяння. Саме за рахунок поля розсіяння і відбувається перетворення енергії. Енергією, що проникає в магнітопровід, визначається реактивна потужність намагнічування осердя і активна потужність теплових втрат у магнітопроводі.
Вважаючи з обох сторін первинної обмотки однаковим, можна визначити співвідношення потужностей у магнітопроводі та повітряному проміжку
, (1)
тобто .
Якщо знехтувати втратами енергії в магнітопроводі, легко визначити потужність у повітряному проміжку (П0=ЕН), а оскільки магнітний опір повітряного проміжку значно більший за магнітний опір магнітопроводу, напруженість магнітного поля:
, (2)
де а – висота обмотки.
На зовнішній поверхні обмотки напруженість електричного поля:
, (3)
де l1 – середня довжина витка первинної обмотки.
Вектор Пойнтінга у повітряному проміжку:
(4)
Потік потужності через усю зовнішню поверхню в повітряний проміжок:
(5)
Цей вираз показує, що потік потужності дорівнює миттєвій потужності обмотки П-подібного електромагніту і він же проникає в обмотку статора випробовуваної електричної машини.
Під час перехідного процесу в колі П-подібного електромагніту існує дві ЕРС: ЕРС джерела електричної енергії Е і ЕРС самоіндукції eL. Рівняння другого закону Кірхгофа для розглядуваного кола за час перехідного процесу:
, (6)
де Е – ЕРС джерела електричної енергії;
іпер – струм перехідного процесу;
IR – спад напруги на опорі кола.
Струм перехідного процесу
. (7)
На основі рівняння (7) на рис.2 та на рис.3 показана залежність струму перехідного процесу, вільного струму та напруги у колі П-подібного електромагніту для різних проміжків часу.
Стала часу характеризує швидкість зміни струму перехідного процесу і залежить від величини L і R кола.
Досліджено, що коли в колі П-подібного електромагніту з L і R збільшити активний опір, то зменшиться і час перехідного процесу зменшиться.
Рис. 2. Графіки струмів у колі П-подібного електромагніту при перехідному процесі.
Рис. 3. Графіки напруг у колі П-подібного електромагніту
при перехідному процесі
Проведено розрахунок первинного П-подібного електромагніту датчика (на рис. 4 вказаний стрілкою) та силового трансформатора блоку живлення універсального контрольно-випробувального пристрою. В тексті дисертації представлено обгрунтування та розрахунок вказаних приладів.
В якості вторинного електромагніта (на рис. 5 вказаний стрілкою) вибрано магнітну головку магнітофона. Генератор сигналів являє собою звуковий генератор, працюючий в діапазоні частот 500-1000 Гц.
Підсилювач сигналів представляє собою підсилювач напруги зібраний по схемі з загальним емітером. Комутаційний пристрій складається із перемикача робіт S1 і двох гнізд Х1 і Х2. Для перемикача S1 використано малогабаритний перемикач на 6 ключів і 6 положень. В якості звукового індикатора в приладі використаний низькоомний телефон ТА-4 з опором котушки 65 Ом, стрілочний прилад розрахований на U=40 мВ.
Рис. 4. Зовнішній вигляд пристрою.
Рис. 5. Підготовка пристрою до роботи
Основою роботи пристрою є магнітно-зв’язані контури. В загальному випадку за допомогою дослідження магнітно-зв’язаних контурів досліджуються процеси, що відбуваються в трансформаторах, електромагнітних механізмах, ланцюгах збудження електричних машин.
Розглянувши функціональну схему випробувального пристрою можна виділити схему з двома контурами. Впливом П-подібного електромагніта на магнітну головку можна знехтувати через конструктивне рішення датчика пристрою.
Тому диференційні рівняння перехідних процесів для даної конструкції запишуться у вигляді:
(8)
Враховуючи, що до обмоток електродвигуна зовнішня напруга не підводиться u2=0.
Дана система рівнянь приводиться до системи звичайних диференційних рівнянь
(9)
В тексті дисертації представлений повний розв’язок рівняння (9). Після відповідних перетворень отримано
. (10)
Дана система рівнянь розв’язується аналітично або з допомогою спеціальних прикладних математичних пакетів, наприклад MathCAD 2000.
Розв’язком даної системи рівнянь є величини струму та ЕРС, що виникає у обмотках випробовуваної електричної машини. Для розв’язання системи диференційних рівнянь достатньо задати параметри П-подібного електромагніту та обмоток електродвигуна.
У третьому розділі “Експериментальні дослідження роботи розробленого універсального контрольно-випробувального пристрою” проведено дослідження по виявленню короткозамкнених витків в обмотках електричних двигунів з різними значеннями активного опору та індуктивності.
Досліджується електродвигун з активним опором 120 Ом, власною індуктивністю обмоток 0,1 Гн. Обмотка не має короткого замикання (рис. 6)
Рис. 6. Осцилограма струму випробовуваного електродвигуна
з непошкодженою обмоткою
Той же двигун, але активний опір зменшено в 6 разів.
Рис. 7. Осцилограма струму випробовуваного електродвигуна з пошкодженою обмоткою
Значення напруги та струму на П-подібному електромагніті залежать від параметрів звукового генератора та від показників самої котушки. Тривалість перехідного процесу (як це було показано в другому розділі) залежить від співвідношення для для даної котушки активного та реактивного опорів. Для П-подібного електромагніту опори є сталими, тому і тривалість перехідного процесу не змінюється.
Потужність, що передається від однієї обмотки в іншу, залежить від струму та напруги на обмотці, середньої довжини витка та висоти обмотки. Відповідно струм та ЕРС, що виникають у обмотках залежать від потужності та параметрів обмотки.
Інша картина відбувається в обмотках електродвигуна. При виникненні короткого замикання в одній з обмоток, електродвигун містить ряд обмоток, значення опорів в яких відповідає паспортним даним і одну обмотку, в якій активний опір значно менший за номінальний для даного електродвигуна.
Як видно з графіків на рис. 6 та 7 при короткому замиканні в обмотці електродвигуна майже на 25% зростає струм, що дозволяє за допомогою магнітної головки встановити наявність короткозамкнених витків в обмотці. При дослідженні обмоток електродвигуна напруга може бути в межах від 6 до 30 В, в залежності від потужності та інших параметрів досліджуваного електродвигуна. Відповідно струм змінюватиметься від 0,15 до 0,75 А.
Потужність, що передається від П-подібного електромагніту до обмоток електродвигуна при розрахунковому значенні напруги складає:
П·а·l = і·U, (11)
де і, U – струм та напруга у відповідній обмотці;
а, l – висота та середня довжина витка обмотки;
П – вектор Пойнтінга.
У четвертому розділі “Розробка та дослідження пристрою для післяопераційних випробувань обмоток електричних машин” описаний принцип роботи розробленого універсального контрольно-випробувального пристрою та технологія післяопераційних і бракувальних випробувань обмоток електричних машин при капітальному ремонті. Визначено середнє напрацювання даного пристрою до першого відказу в порівнянні з відомими приладами сімейства ЕЛ та проведено техніко-економічну оцінку.
Розроблений апарат є електронним пристроєм, що застосовується при виготовленні і ремонті електричних машин і призначений для:
-
виявлення виткових замикань і обривів в обмотках електричних машин і апаратів;
-
знаходження паза з короткозамкненими витками в обмотках статорів, роторів і якорів електричних машин;
-
перевірки правильності з’єднань обмоток електричних машин, а також маркування вивідних кінців фазних обмоток електричних машин;
-
вимірювання опору ізоляції обмоток електричних машин методом вольтметра.
Метою розробленого пристрою є спрощення принципової схеми, зменшення габаритних розмірів, ваги, підвищення точності і чутливості визначення місць короткозамкнених витків в електричних машинах.
Спосіб виявлення короткозамкнених витків в обмотках електричних машин, при якому в них збуджують електромагнітне поле з використанням випробувальної напруги величиною 0,2-0,3 від номінальної і частотою в 4-5 разів більшу за номінальну і з допомогою вимірювального датчика шляхом його послідовного пересування від обмотки до обмотки визначають неоднорідність електромагнітного поля і місце знаходження короткого замикання, який відрізняється тим, що електромагнітне поле в перевіряємих обмотках збуджують ззовні і локально, а контролюють локально в місці збудження. На рис. 8 зображена функціональна схема пристрою, що реалізує даний спосіб. На комутаційному блоці 6 перемикача S1 ставлять в положення 1, при цьому відбувається комутація в колі звукового генератора 2, П-подібного електромагніту 4, підсилювача 3 з магнітною головкою 5, здійснюється вмикання звукового сигналу 8 і стрілочного індикатора 7.
Рис. 8. Функціональна схема пристрою.
Далі проходить другий етап під час якого перевіряється можливість виявлення короткозамкнених витків. Для цього встановлюють датчик із П-подібного електромагніту 4 і магнітної головки 5 в середину статора електричної машини і притиснувши до сталі пересувають по колу статора. Якщо магнітна головка стане напроти паза, в якому розташована котушка з короткозамкненими витками – чутливість сигналу різко збільшується і стрілка індикатора відхиляється на встановлену кількість поділок (не менше 3).
На рис. 9 зображена принципова схема розробленого пристрою.
Рис. 9. Принципова схема розробленого пристрою.
Проведення післяопераційних випробувань обмоток при капітальному ремонті підвищує якість та надійність відремонтованих електричних машин, що забезпечує їх роботу протягом ремонтного циклу, тобто, до наступного капітального ремонту або списання.
Після укладання нової обмотки та з’єднань за схемою перед просочуванням проводять перевірку на відсутність міжвиткових замикань та правильність складання схеми.
На рис. 10 зображені осцилограми накладання наведених ЕРС обмотки випробовуваного електродвигуна.
U
Рис. 10. Осцилограми накладання наведених ЕРС обмотки статора випробовуваного електродвигуна серії 4АМ180М4У3.
Різниця найбільших амплітуд при накладанні наведених ЕРС обмотки статора випробовуваного електродвигуна вказує на наявність короткозамкнених витків. Осцилограми наведеної ЕРС в обмотці статора випробовуваної електричної машини при відсутності короткозамкнених витків мають більше амплітудне значення ніж з короткозамкненими витками в зв’язку із зміною активно-індуктивної складової обмотки.
Проведений розрахунок надійності розробленого приладу в порівнянні з відомими сімействами ЕЛ.
Визначено середню інтенсивність відказів ·10-6 інтенсивність відказів з 62 та 92 радіоелементів, імовірності безвідмовної роботи за 1000 годин в умовах нормальної роботи, середнє напрацювання до першого відказу.
Встановлено, що надійність пристрою в 1,7 рази вища порівняно з ЕЛ-15, а річний економічний ефект від впровадження запропонованого пристрою складає 483,35 грн.
ВИСНОВКИ
Теоретичні та експериментальні дослідження дозволили зробити такі висновки:
1.
Аналіз опублікованих робіт по темі дисертації дозволив встановити відсутність характеристики роботи електроремонтних цехів в ринкових умовах господарювання, їх оснащення контрольно-випробувальними приладами, ефективності, трудомісткості та часу післяопераційних випробувань електричних машин при капітальному ремонті.
2.
На основі досліджень стану ремонтної бази електрообладнання підприємств АПК в ринкових умовах господарювання встановлено, що в сільськогосподарських підприємствах щорічно виходить з ладу 15-20% наявних електродвигунів із-за низької якості поточного та капітального ремонту, незадовільного технічного обслуговування.
3.
Комплексний аналіз дефектації електричних машин перед ремонтом показав, що 30-35% їх виходить із ладу по причині міжвиткового замикання обмоток із-за дефекту ізоляції у наслідок її зволоження та забруднення мікро частинами, що утворюють провідні канали в процесі абразивного зносу підшипникових вузлів.
4.
Запропоновано новий спосіб виявлення короткозамкнених витків в обмотках електричних машин при проведенні післяопераційних випробувань під час капітального ремонту шляхом локального збудження і контролю електромагнітного поля в обмотці, що випробовується. В результаті цього на 10-20% знижується потужність електромагніта і в 2 рази зменшується час випробувань
5.
Розроблена математична модель, яка дозволяє проводити дослідження електромагнітних процесів при зміні в широких межах активно-індуктивної складової опору випробовуваної обмотки в усталених та перехідних режимах.
6.
Встановлено вплив зміни активно-індуктивної складової опору обмотки на величину струму та ЕРС, що підвищило точність визначення короткозамкнених витків в обмотках на 50%.
7.
Експериментально встановлено, що наведена ЕРС в обмотках статора випробовуваних електродвигунів при відсутності короткозамкнених витків має більше амплітудне значення ніж з короткозамкненими витками. Форми осцилограм ЕРС не залежать від потужності і габаритів електричних машин, а їх амплітудне значення відповідно відрізняється на 0,5 В.
8.
Розроблено універсальний контрольно-випробувальний пристрій для проведення післяопераційних та бракувальних випробувань обмоток електричних машин при капітальному ремонті.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1.
Лега Ю.Г., Манько В.М. Механізм абразивного зносу в підшипникових вузлах електричних машин // Вісник ЧІТІ, вип. 4, Черкаси.-2000.-С.98-104.
2.
Пилипенко О.М., Манько В.М. Аналіз розвитку ремонтної бази електрообладнання в господарствах АПК Черкаського району Черкаської області // Вісник ЧІТІ, вип. 1, Черкаси.-2001.-С.97-101.
3.
Лега Ю.Г., Манько В.М. Механізм спрацювання підшипників ковзання в електричних машинах // Вісник ЧІТІ, вип.2, Черкаси.-2001.-С.-114-119.
4.
Манько В.М. Універсальний контрольно-випробувальний пристрій для випробувань електричних машин при капітальному ремонті // Вісник ЧІТІ, вип.3, Черкаси.-2001.-С.192-197.
5.
Манько В.М. Переносне джерело живлення // Автошляховик України, вип.1, Киів.-2001.-55с.
6.
Манько В.М. Універсальний стенд діагностування та випробування електричних машин // Автошляховик України, вип.2, Київ.-2001. С.48-53.
7.
Пат. 36791А Україна, UAG01R31/06. Спосіб виявлення короткозамкнених витків в обмотках електричних машин та пристрій для його здійснення: Манько Василь Михайлович, №2000020703; Заяв. 09.02.2000; Опубл. 16.04.2001. Бюл.№3.
Манько В.М. Підвищення ефективності післяопераційних випробувань електричних машин при капітальному ремонті на підприємствах АПК.- Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.16 електротехнології та електрообладнання в агропромисловому комплексі.
- Черкаський державний технологічний університет, Черкаси, 2004.
Дисертація присвячена питанням підвищення ефективності та приладового забезпечення післяопераційних випробувань обмоток електричних машин при капітальному ремонті шляхом впровадження розробленого універсального контрольно-випробувального пристрою. Розроблено математичну модель пристрою, яка характеризує електромагнітні процеси при різних режимах роботи. Запропоновано технічні рішення по удосконаленню контрольно-випробувальних приладів для забезпечення післяопераційних випробувань обмоток електричних машин при капітальному ремонті. Проведено експериментальні дослідження розробленого пристрою та перевірено достовірність основних теоретичних положень і розрахункових даних.
Ключові слова: енергоспоживання, енергозбереження, індукція, взаємоіндукція, електрорушійна сила, осцилограма, технологічні процеси, енергетична ефективність, технічні рішення, електромагнітні процеси, перехідні процеси, надійність, контрольно-вимірювальний пристрій.
Манько В.М. Повышение эффективности послеоперационных испытаний электрических машин при капитальном ремонте на предприятиях АПК.- Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.09.16 – электротехнологии и электрооборудование в агропромышленном комплексе.
- Черкасский государственный технологический университет, Черкассы, 2004.
Диссертация посвящена вопросам повышения эффективности и приборообеспечения послеоперационных испытаний обмоток электрических машин при капитальном ремонте на предприятиях АПК. Исследовано способ локального возбуждения электромагнитного поля в испытуемой обмотке электрической машины и его локальный контроль.
Для решения поставленной задачи повышения эффективности послеоперационных испытаний обмоток электрических машин в процессе капитального ремонта разработано и изготовлено устройство со звуковой и стрелочной индикацией. При этом упрощена принципиальная схема, уменьшены габаритные размеры устройства и вес, повышена точность определения короткозамкнутых витков в обмотке.
С целью теоретического обоснования способа локального возбуждения электромагнитного поля в обмотке и его свойств разработана математическая модель, на основе которой проведены теоретические исследования режимов работы и характеристик изготовленного устройства.
За счет локального возбуждения электромагнитного поля в обмотках на 10-20% снижается мощность питания электромагнита, в результате чего экономится электроэнергия и в 2 раза уменьшается время испытаний.
Экспериментально установлено, что осцилограммы наведенной ЭДС в обмотке статора электрического двигателя в процессе проведения послеоперационных испытаний при отсутствии короткозамкнутых витков имеют большое амплитудное значение, их формы не зависят от мощности и габаритных размеров электрической машины.
На примере известных приборов ЕЛ проведена сравнительная характеристика надежности разработанного устройства, у которого надежность в 1,7 раза выше, а годовой экономический эффект от внедрения составляет 483,35 грн.
Ключевые слова: энергопотребление, энергосбережение, индукция, взаимоиндукция, электродвижущая сила, осцилограмма, технологические процессы, энергетическая эффективность, технологические решения, электромагнитные процессы, переходные процессы, надежность, контрольно-измерительное устройство.
МАNKO V.M. Increasing of efficiency of electric engines that takes place during its capital repairs at the enterprises of agricultural complex. - /Manuscript/.
Dissertation for getting Candidate of Science of the specialty 05.09.16 – using of electric technology in agricultural production – Cherkasy State Technology University, Cherkasy 2004.
Dissertation is devoted to the questions of increasing efficiency and equipments’ maintenance testing of windings of electric engines with the helping of introduction working out all-round control-testing device. A mathematic – economic model was worked out. It characterizes electromagnetic processes under different work conditions. Industrial solutions of improving testing devices were proposed for windings of electric engines during its capital repairs. An experiment of working out device was made and reliability of main theoretical principles and data were checked up.
Allows to increase innovation of progressive technological processes at the main and repairs enterprising, to enhance the quality of technical service and repairs of electric equipment, to increase the quantity and longevity of equipment being repaired.
The technical methods of improving the testing equipments during overhaul of electric engines were proposed. It gave an opportunity to simplify the principle circuit of trained devices.
The main experimental researches into the equipment were carried out and reliability of the main theoretical statement and rated data were checked up.
Mathematical and computer model of device was worked out. Electromagnetic processes under different work conditions were characterized by it.
Key words: energy consuming, energy saving, induction, interinduction, electromoving power, oscillogram, technological processes, energy efficiency, technical resolution, electromagnetic processes, overgoing processes, reliability, testing measuring device.
