Дослідження причин зниження терміну служби ізоляції асинхронних двигунів напругою до 1000 В: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук : 05.09.03 - Електротехнічні комплекси та системи

Abstract

Дисертація присвячена вдосконаленню теоретичних засад, неруйнівних теплових і електричних методів і засобів контролю та діагностики стану АД. Запропоноване рішення полягає в виявленні початкових моментів розвитку пошкоджень в асинхронних двигунах шляхом контролювання у реальному часі енергетичних і теплових параметрів АД засобами функціонального діагностування. Реалізація визначеного напрямку підвищить строк експлуатації АД і знизить втрати від аварійних зупинок технологічних процесів, що має суттєве значення для промислової галузі. Математичний апарат діагностування використовує методи аналізування миттєвих значень струмів і напруг АД, частоти мережі і обертів і дозволяє визначати початковий момент виникнення виткового замикання в обмотці статора, а для виявлення критичного рівня запиленості або струмового перевантаження використовуються значення двох датчиків температур, розташованих на лобовій частині обмотки статора. Створені програмно-апаратні засоби діагностування стану АД, в тому числі, моделі, методики, алгоритми, способи, програми враховують дію експлуатаційних впливів – якість напруги живлення, режим навантаження і запиленість навколишнього середовища. Коректність і працездатність розроблених моделей, методик, способів, алгоритмів і програм підтверджено лабораторними експериментами, патентом, авторським свідоцтвом і впровадженнями.

Диссертация посвящена совершенствованию теоретических основ, неразрушающих тепловых и электрических методов и средств контроля и диагностики состояния АД. Предложенное решение заключается в выявлении начальных моментов развития повреждений в асинхронных двигателях путем контроля в реальном времени энергетических и тепловых параметров АД средствами функционального диагностирования. Реализация данного решения повысит срок эксплуатации АД и снизит потери от аварийных остановок технологических процессов, имеющих существенное значение для промышленной отрасли. Математический аппарат диагностики использует методы анализа мгновенных значений токов и напряжений АД, частоты сети и оборотов и позволяет определять начальный момент возникновения виткового замыкания в обмотке статора, а для выявления критического уровня запыленности или токовой перегрузки используются значения двух датчиков температур, расположенных на лобовой части обмотки статора. С учетом конструктивных особенностей обмоток АД, получены диагностические критерии раннего выявления витковых замыканий в обмотке статора. Коэффициент kw применяется для АД с петлевыми однослойными обмотками. Чувствительность коэффициента kw позволяет распознавать витковые замыкания 10–15 витков при количестве витков в обмотке более 400 и 5–10 витков при количестве витков в обмотке меньше 300 с погрешностью до 10 %. Коэффициент km пригоден для АД с петлевыми одно- двухслойными обмотками. Чувствительность коэффициента km позволяет распознавать витковые замыкания в параллельных проводниках при замыкании 3–5 витков в одноименном проводнике с погрешностью до 7 %. Проведенные исследования влияния наличия витковых замыканий в обмотке при несимметричном питающем напряжении на распределение токов в фазах, а также запыления лобовой части обмотки статора на дополнительный нагрев изоляции и их анализ подтверждают правомерность и адекватность разработанных моделей и методик диагностирования АД. Созданные программно-аппаратные средства диагностирования состояния АД, в том числе, модели, методики, алгоритмы, способы, программы учитывают действие эксплуатационных воздействий – качество напряжения питания, режим нагрузки и запыленность окружающей среды. Внедрение разработанных средств диагностирования позволит в течении эксплуатационного срока АД сэкономить до 30 % средств на сервис и ремонты. Корректность и работоспособность разработанных моделей, методик, способов, алгоритмов и программ подтверждено лабораторными экспериментами, патентом, авторским свидетельством и внедрениями.

The dissertation is devoted to improvement of theoretical bases, continuous non-destructive thermal and electric methods and means of control and diagnostics of a condition of AM. The proposed solution is to identify the initial moments of damage in induction motors by real-time monitoring of energy and thermal parameters of AM by means of functional diagnostics. The implementation of a certain direction will increase the service life of AM and reduce losses from emergency shutdowns of technological processes, which is essential for the industry. Mathematical diagnostic apparatus uses methods for analyzing the instantaneous values of currents and voltages of the AM, network frequency and speed and allows you to determine the initial moment of a short circuit in the stator winding, and to detect critical dust or current overload using the values of two temperature sensors located on the stator winding. Created software and hardware for diagnosing the state of AM, including models, techniques, algorithms, methods, programs take into account the effects of operational influences – the quality of the supply voltage, load mode and dustiness of the environment. Correctness and efficiency of the developed models, methods, ways, algorithms and programs are confirmed by laboratory experiments, the patent, the author's certificate and implementations.