Повышение эксплуатационной надежности асинхронных электродвигателей в сельскохозяйственном производстве

• Автор: Кабдин, Николай Егорович
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 239 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНШИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 .Анализ парка, режимов и условий работы асинхронных электродвигателей в сельскохозяйственном производстве1
1.1.1.Анализ парка и режимов работы электродвигателей в сельскохозяйственном производстве1

1.1.2.Анализ условий эксплуатации асинхронных электродвигателей

1.2.Исследование причин отказов асинхронных электродвигателей

в сельскохозяйственном производстве

1.2.1 .Анализ видов повреждений и причин выхода из строя асинхронных электродвигателей

1.2.2.Анализ видов перенапряжений и причин их возникновения в

обмотках асинхронных электродвигателей.

ГЗ.Основные факторы, влияющие на форму и величину коммутационных перенапряжений в обмотках АД.
1.4.Анализ существующих методов и средств повышения надежности обмоток АД.
1.5.Цель и задачи исследования.
Выводы из первой главы.
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ОЦЕНКИ НАДЕЖНОСТИ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ.
2.1 .Предпосылки применения интервального подхода для построения математической модели оценки надежности асинхронных электродвигателей
2.2.Разработка точечной модели оценки надежности асинхронных электродвигателей
2.3.Разработка интервальной модели оценки надежности асинхронных
электродвигателей
Й 2.4. Разработка методики определения эксплуатационных параметров
асинхронных электродвигателей при работе в аварийных режимах
Выводы из второй главы
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОММУТАЦИОННЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ В ОБМОТКАХ АСИНХРОННЫХ
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙШ СТВЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
3.1.Установка для проведения экспериментальных исследований.
3.2.Методика статистической обработки экспериментальных данных
3.3.Экспериментальные исследования влияния основных эксплуатационных факторов на форму и величину коммутационных перенапряжений
3.3.1 .Влияние вида коммутационной операции и типоразмера магнитных пускателей на форму и величину коммутационных перенапряжений
3.3.2.Влияние длины питающего кабеля на форму и величину коммутационных перенапряжений.
3.3.3. Влияние вида коммутационной операции, типоразмера магнитных пускателей и длины питающего кабеля на форму и величину коммутационных перенапряжений.
ф Выводы из третьей главы
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ОТ КОММУТАЦИОННЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ
4.1 .Существующие устройства защиты АД от КП и разработка
технических требований к ним
4.2.Разработка средств защиты обмоток АД от КП
ф 4.3.Экспериментальные исследования разработанных средств защиты
асинхронных электродвигателей от коммутационных перенапряжений
4.3.1.Экспериментальные исследования конденсаторных устройств защиты.
4.3.2. Экспериментальные исследования устройства защиты на варисторах
4.3.3. Экспериментальные исследования комбинированного
устройства защиты.
4.3.4. Определение параметров средств защиты асинхронных двигателей от коммутационных перенапряжений методами вычислительного эксперимента
4.4.Интервальный метод оценки надежности сельскохозяйственных
электроприводов.
Выводы из четвертой главы.
Основные результаты и выводы
ЛИТЕРАТУРА


Большие протяженности линий электропередач, недостаточная мощность трансформаторных подстанций, смешанное и неравномерное подключение однофазных и трехфазных потребителей являются основными причинами низкого качества напряжения в сельских электрических сетях 8,,,. При этом происходит изменение температуры нагрева обмоток ,,,, момента электродвигателя ,,, уровня вибраций, коэффициента полезного действия ,, продолжительности пуска АД. Например, при понижении напряжения на нагрев обмоток статора при номинальной загрузке двигателя возрастет в 1,. Отрицательное действие несимметрии напряжений выражается в увеличении температуры обмоток АД . Например, при несимметрии напряжений в 3,5 температура обмоток повышается на . Поэтому даже небольшая несимметрия напряжений требует значительного снижения нагрузки на АД ,. По данным на каждые 2 несимметрии загрузку двигателя следует уменьшать примерно на . Другое отрицательное влияние несимметрии напряжений проявляется в возникновении дополнительной вибрации, которая ускоряет процесс старения изоляции, а также способствует преждевременному разрушению подшипников ,,,,,,,. Таблица 1. Производственный процесс Средний срок службы. Кормоприготовлсние 2,6. Кормораздача 1,3. Доение 2. Водоснабжение 2,3. Уборка помещений 1. Зерноочистка 3. Металлообработка 3. Деревообработка 3. Таблица 1. Мельница Комбикормовый . Лыюпсреоабатываю 0,. Молочное отделение о о о 0. Поильный зал Л 8. Моечное помещение до 0 4. Кормоцех . Теплила до 0 . Свинарник . ТП 0 . Коровник Родильное отделение . Помещение для сония бычков . Конюшня . Овчарня . Птичник . АД ,,,4. Нами экспериментально установлено, что во внутренних распределительных сетях сельскохозяйственных помещений имеют место значительные коммутационные перенапряжения. При исследованиях на свинокомплексе Поволжский были зафиксированы следующие максимальные уровни коммутационных перенапряжений относительно амплитуды фазного напряжения Ыф. АД 3,7иф. АД 7,биф. Пл с длительностью заднего фронта импульса 0,. КП, когда в момент воздействия импульса КП кратковременная электрическая прочность изоляции оказывается ниже величины амплитуды импульса. КП возникают внутренняя ионизация, частичные электрические разряды в каналах и включениях изоляции. При этом в таких микроповреждениях увеличивается температура, образуется озон, окислы азота, азотная кислота, которые снижают начальное напряжение возникновения частичных разрядов и увеличивают их интенсивность, что ускоряет старение изоляции
По данным 9,0 причинами отказов АД являются конструкционные , технологические и эксплуатационные . Конструкционные и технологические отказы обмотки объясняются тем, что любой АД содержит в себе дефекты проектирования и технологии производства. Уровень данных дефектов для каждого АД носит случайный характер, предопределяющий индивидуальную конструкционную надежность. Известно, что до эксплуатационных отказов АД происходит в результате создания аварийных режимов при эксплуатации, а составляют износовые отказы, вызванные старением изоляции и износом узлов ,9,5. Учет всех факторов, действующих на изоляцию, и измерение их величин представляет собой очень трудоемкую задачу. В связи с этим из всей совокупности физических параметров необходимо выделить только те, которые, оказывают доминирующее влияние на старение изоляции. Анализ режимов работы, условий эксплуатации АД позволяет утверждать, что основное влияние на старение изоляции и надежность работы асинхронных двигателей в условиях сельскохозяйственного производства оказывают тепловые, механические и электрические воздействия, а также воздействия окружающей среды. Старение электроизоляционных материалов ЭД представляет собой сложный физикохимический деградационный процесс. Деградационные процессы включают в себя механизмы теплового, электрического, механического, влажностного и химического старения. Анализ влияния каждого из приведенных механизмов должен основываться на том, что единой мерой старения разрушения изоляции является остаточное пробивное напряжение, так как оно непосредственно представляет наличие остаточного ресурса изоляции 2,3,4. Тепловое старение под воздействием высокой температуры является одним из факторов, ограничивающим срок службы обмотки АД.