Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. На современных судах имеется большое количество электроприводов (ЭП) различных судовых механизмов, в состав которых входят асинхронные электродвигатели (АД). Общее количество АД на судах достигает нескольких сотен единиц. ЭП являются основными потребителями электроэнергии на судах (до 70% от общей нагрузки). На ЭП приходится основной объем технического обслуживания и ремонта судового электрооборудования, причем, наиболее трудоемким объектом в составе ЭП является АД. От их нормального функционирования во многом зависит безаварийная эксплуатация и эффективная деятельность судна.
АД, несмотря на свою простоту и надежность, могут выходить из строя в связи с тяжелыми судовыми условиями их эксплуатации. Чаще всего это бывает связано с перегрузками, следствием которых может явиться ( недопустимый перегрев и выход из строя обмоток АД. Таким образом, появилась необходимость в эффективных средствах защиты АД от перегрузок.
Снизить вероятность отказов судовых АД на стадии эксплуатации можно за счет постоянной оценки технического состояния двигателей и надежной защиты от перегрузок.
Анализ известных методов, способов и средств оценки технического состояния АД показывает, что они мало эффективны, а средства защиты АД от перегрузок не надежны.
Основные методы контроля технического состояния АД требуют при их использовании остановки двигателя, что приводит к неоправданным затратам.
Существующие средства защиты АД также обладают целым рядом недостатков, которые приводят к тому, что не обеспечивается надежная защита двигателей в аварийных режимах, тем самым значительно сокращается срок их службы.
Одним из важных обобщенных параметров оценки состояния АД является несимметрия токов статора. По этому параметру можно судить о техническом состоянии двигателя в процессе его эксплуатации. В настоящее время на судах не существует устройств, которые могли бы оценить состояние двигателя по этому параметру.
Таким образом, поиск эффективных методов, способов, средств оценки технического состояния АД и создание надежной защиты двигателей является для флота актуальной научно-технической задачей, требующей специальных исследований.
Актуальность исследований подтверждается требованиями таких классификационных обществ как Английский Ллойд, Германский Ллойд,
Американское бюро судоходства, а также Международной электротехнической комиссии.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ. Целью настоящей диссертационной работы является решение научной задачи по разработке методов и средств оценки технического состояния судовых АД и созданию надежной системы защиты двигателей от перегрузок, позволяющей повысить безаварийность эксплуатации ЭП.
Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:
-
Анализ отказов обмоток, способов контроля их технического состояния и средств защиты судовых АД.
-
Исследование анормальных режимов работы судовых АД, связанных с несимметрией токов статора.
-
Исследование анормальных режимов работы судовых АД, связанных с перегрузкой двигателя.
-
Исследование и разработка измерительных преобразователей тока.
-
Разработка комбинированной системы контроля и защиты судовых АД.
Перечисленные задачи исследования определили содержание диссертационной работы.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Для решения поставленных задач в работе использованы методы теории электрических цепей: метод симметричных составляющих, комплексный метод расчета цепей синусоидального тока, классический метод расчета переходных процессов, интегральное преобразование Лапласа. ,
Экспериментальные исследования проводились в лабораториях кафедр ТОЭ и ЭДАС ГМА им. адм. СО. Макарова.
Испытания разработанной системы контроля и защиты судовых АД проводились на т/х «Ильич» и т/х «Трускавец» БМП.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ. Научная новизна результатов проведенных исследований состоит в том, что:
разработана методика исследования несимметричных режимов работы АД, в результате чего получены основные зависимости значений токов фаз от различных параметров обмоток статора и ротора и коэффициента несимметрии;
разработаны бесконтактные измерительные преобразователи тока с магнитопроводами на основе магнитодиэлектриков и предложена методика их расчета для АД судовых ЭП;'
создана комбинированная система защиты АД от анормальных режимов работы;
- получены результаты теоретических и экспериментальных иссле
дований, подтверждающие правильность разработанной методики
анализа несимметричных режимов работы судовых АД.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ. Практическая значимость диссертационной работы состоит в следующем:
разработаны датчики тока для системы контроля и защиты АД судовых ЭП;
разработана инженерная методика расчета датчиков тока для АД судовых ЭП;
разработана комбинированная система контроля и защиты АД судовых ЭП.
Результаты и методы исследования, выводы и рекомендации, полученные в работе, могут быть использованы при проектировании систем защиты электрооборудования.
При внедрении разработанной системы контроля и защиты АД на судах морского флота появляется возможность повысить надежность двигателей, а, следовательно, и ЭП в целом.
ДОСТОВЕРНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ. Достоверность полученных научных результатов, выводов и рекомендаций подтверждена экспериментально лабораторными и судовыми испытаниями разработанной системы контроля и защиты АД.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Научные положения, результаты расчет
ных и экспериментальных исследований, составляющих основу диссерта
ции, докладывались автором и обсуждались на научно-технических конфе
ренциях и семинарах профессорско-преподавательского состава ГМА им.
адм. СО. Макарова в 1996-1999 гг. -
РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты исследования использованы:
при создании и внедрении на судне комбинированной системы контроля технического состояния и защиты судового АД, что подтверждено актом о внедрении. Положительные результаты опытной эксплуатации системы позволяют рекомендовать ее для широкого использования на судах;
в учебном процессе (дипломном проектировании) на кафедре ЭДАС ГМА им. адм. СО. Макарова;
при демонстрации комбинированной системы защиты АД на Международной выставке по судостроению, судоходству, деятельности портов и разработке шельфа «Нева-97», Санкт-Петербург, сентябрь 1997 года, что подтверждено справкой.
ПУБЛИКАЦИИ. Основные материалы диссертации изложены в пяти научных трудах: трех статьях, двух тезисах докладов на научно-технической конференции.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (115 наименований), приложения. Общий объем работы - 212 страниц, включая рисунки и таблицы.
