Введение к работе
Актуальность темы. Асинхронный электродвигатель (АД) с зроткозамкнутым ротором (КЗР) является основным приводом механизмов эбственных нужд электрических станций и промышленных предприятий. В зстоящее время ежегодно повреждается 20-25% от общего количества поновленных электроприводов с АД. К основным причинам повреждений гносягся: тяжелый пуск АД; частые пуски; несиммстрия и отклонение от эминального напряжения питающей сети. Чаще всего наблюдаются повреждения змоток статора и стержней короткозамкнутых обмоток роторов КЗОР АД.
В условиях эксплуатации различные неисправности электрических машин ановятся причиной возникновения аварийных ситуаций и нарушений гветственных технологических процессов на электрических станциях и в узлах ігрузки. Поэтому своевременное диагностирование неисправностей технического істояния является одним из основных факторов обеспечения безаварийного режима іботьі и эффективности функционирования этих машин. Основная трудность в :шении данной актуальной задачи заключается в том, что пока не определены іециальньїе информационные параметры или признаки диагностических іраметров, характеризующие соответствующие изменения в техническом состоянии >и возникновении отдельных неисправностей, на основе которых можно было бы їздать методы и средства диагностики машин.
Таким образом вопросы разработки эффективных способов диагностики 'Стояния электроприводов с АД являются актуальными.
Целью работы является разработка системы диагностики короткозамкнутых імоток роторов асинхронных электроприводов электротехнических комплексов, что >зволит своевременно обнаруживать повреждения стержней КЗОР, и повысить дежность работы электротехнических комплексов.
Идея работы состоит в выявлении наиболее информативных режимных раметров для определения поврежденных стержней КЗОР с помощью зработанной математической модели (ММ) АД, основанной на полных фференциальных уравнениях (ДУ) в фазных координатах статора и ротора.
Задачи исследований:
разработка математической модели АД для изучения закономерностей отекания стационарных, симметричных и несимметричных переходных процессов KJ\ и, в частности, при обрыве стержней глубокопазного КЗР;
разработка методов диагностики электроприводов с АД, основанных на пользовании результатов математического моделирования и выявленных наиболее формативных параметрах, предупреждающих о наличии обрыва стержней КЗОР;
разработка принципов построения автоматизированной системы агностики узлов электроснабжения с асинхронной двигательной нагрузкой с пользованием преобразователя аналоговой информации в цифровую дои ввода в
4 ЭВМ, а также разработка программного пакета для обработки экспериментальных информации;
- проведение экспериментов для подтверждения достоверности результатов, полученных с использованием математического моделирования.
Основные научные результаты, их новизна н положения выносимые на защиту: 1. Математическая модель асинхронного электропривода для анализа переходных, симметричных и несимметричных режимов работы, основанная на использовании полных ДУ в которых КЗР представлен числом фаз, равных количеству короткозамкнутых стержней, отличающаяся тем, что вместо обращения матрицы собственных и взаимных индуктивностей на каждом шаге расчета впервые найдены аналитические выражения для определения ее коэффициентов.
2. Закономерности протекания переходных и стационарных процессов в электроприводе с АД при наличии поврежденных стержней в роторе и вьмвленкые наиболее информативные параметры, характеризующие эти повреждения, к которым относятся возникающие пульсации модуля вектора обобщенного тока статора, потребляемой активной и реактивной мощностей, зависящие от количества поврежденных стержней в роторе, а также установленные зависимости информативных параметров от несимметрии в питающем напряжении и от момента сопротивления на валу механизма, являющегося функцией скорости вращения и угла поворота вала.
-
Методика и способы расчета диагностических кривых, рекомендуемых для принятия в качестве типовых для различных серий АД, представленных в виде зависимостей уровня пульсаций в токе статора и потребляемой активной и реактивной мощностях от количества поврежденных стержней, позволяющих осуществлять диагностику асинхронных электроприводов.
-
Система диагностики группы АД, позволяющая в автоматическом режиме без отключения работающих электроприводов выявлять обрывы стержней КЗР в одном из двигателей путем периодического определения и сравнения с пороговым коэффициентом пульсаций модуля вектора обобщенного тока статора и отношения активной мощности к реактивной.
Научное значение работы заключается в совершенствовании математической модели АД для анализа стационарных и переходных режимов при наличии поврежденных стержней в КЗОР, а также в разработке новых методов диагностики и принципов построения автоматизированной системы диагностики электротехнических комплексов с асинхронными электрическими приводами.
Практическая ценность работы заключается в следующем: разработано устройство для диагностики состояния стержней КЗОР АД, состоящее из преобразователя аналоговой информации ь реальном времени и программного продукта для обработки экспериментальных информации.
Реализация результатов работы. Результаты исследования переходных режимов асинхронной нагрузки и разработки методов ее диагностики реализованы в научно-исследовательской работе кафедры "Электрические станции" Донецкого
государственного технического университет (ДонГТУ) и рекомендуются к внедрению на промышленных предприятиях и электрических станциях. Диагностические кривые и методика их получения могут быть использованы заводами-изготовителями АД.
Корректное использование классической теории переходных процессов машин переменного тока, обоснованность принятых допущений и удовлетворительное совпадение результатов расчета с экспериментальными данными подтверждают достоверность научных положений работы.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены на II международной конференции по электромеханике и электротехпологии (Ялта, 1996 г.), па Всероссийском научном семинаре "Кибернетика электрических систем" по тематике "Диагностика электрооборудования" (Новочеркасск, 1996 г.), на региональной научной конференции "Творческое наследие В.И. Вернадского и современность" (Донецк, 1995 г.), на V и VI Всеукраинской студенческой научной конференции "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов" (Донецк, 1994 г., 1996 г.) и на расширенном заседании кафедры "Электрические станции" (Донецк, 1997 г.). Работа выполнялась по плану научно-исследовательских работ ДонГТУ.
Публикации. По результатам решенных в работе задач опубликовано в печати 8 научных работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и 3 приложений. Работа содержит 135 страниц основного текста, 55 рисунков, 7 таблиц. Библиография состоит из 82 наименований источников.
Похожие диссертации на Диагностика короткозамкнутых роторов асинхронных электроприводов электротехнических комплексов
