Введение к работе
Актуальность темы. Увеличение установленной мощности судовых электроприводов (ЭП) с регулируемой угловой скоростью, интенсификация технологических процессов и специфические условия эксплуатации, приводят к необходимости повышения надежности данной ответст- -венной группы потребителей.
Актуальными направлениями в свете этих задач, в частности для ЭП с мяогоскоростянми асинхронными двигателями (МАД), суммарная мощность которых достигает 3S % от установленной мощности судового электрооборудования (СЭО),'являются повышение их безотказности, долговечности и ремонтопригодности. Кроме МАД, в состав-мяогоско-ростных электроприводов (МЭИ) входит релейяо-контакторяая или контроллерная система управления (СУ). В настоящее время преимущественное распространение получили релейно-контакторные СУ, так как мощность большинства МЭП превышает 15 кВт, являющихся верхним пределом использования контроллерных, СУ.
Анализ опыта эксплуатации судов Дальневосточного бассейна показал, что наибольшее число отказов в МЗП приходится на силовые контактные коммутационные аппараты (СККА) - контакторы. Основной причиной отказов является процесс образования электрической дуги между главными контактами при коммутациях силовых электрических цепей.
Наряду со снижением безотказности МЗП, уменьшением межремонтных периодов и повышением , затрат на обслуживание, к недостаткам СККА, причиной которых-является дугообразовалие, относятся: рассеивание энергии в дуге; повышенный уровень акустических шумов и радиопомех при коммутациях; выделение токсичных и химически активных веществ в процессе горения дуги.
В случае ликвидации электрической дуги ресурс СККА без замены главных контактов может быть увеличен более чем в 10 раз, так как электрическая износостойкость большинства судовых контакторов относительно мала и составляет 8...15 % от механической износостойкости, а массо-габаритные и стоимостные показатели -уменьшены.
Несмотря на ряд выделившихся направлений работ по ликвидации или уменьшению электрической дуги, до настоящего времени не разработано способа, реализация которого могла бы существенно повысить эффективность работы МЗП.
При разработке эффективного способа коммутации силовых цепей МЭП и его технической реализации неизбежно возникают вопросы взаи модействия соответствующих устройств со штатным СЭО.
Таким образом, разработка эффективного способа ликвидации электрической дуги, возникающей при коммутациях силовых цепей МЭП и его техническая реализация, а также исследование взаимодействия соответствующих устройств со штатным СЭО являются актуальными научно-техническими задачами.
Цель работы. Диссертация посвящена решению следующих основны задач:
разработка эффективного способа бездуговой коммутации силовых цепей МЭП и его техническая реализация;
разработка математической модели системы "тиристорний коммутатор - асинхрояяый двигатель" (ТК - АД) для исследования несимметричных режимов;
разработка методики и алгоритмов расчета СККА. при работе их в условиях бездутовой коммутации;
аналитические исследования и экспериментальная проверка результатов основных теоретических разработок.
Методы исследования. Способ комбинированной бездуговой коммутации базируется на анализе и синтезе перспективных направлений работ по предотвращению дугообразования. При разработке математической модели для исследования несимметричных режимов использованы методы гармонического анализа и мгновенных значений на калдом интервале постоянства структуры. Методика и алгоритмы расчета СККА для работы их в условиях бездуговой коммутации основаны на методах описания'моделей контактных систем, теориях электромагнит його поля и цепей. Проверка теоретических разработок выполнена с использованием средств вычислительной техники, экспериментальными исследованиями и натурными испытаниями опытных образцов.судовых устройств бездуговой коммутации (УЖ).
Научная новизна. Разработан способ бездуговой комбинированной коммутации силовых цепей, позволяющий существенно повысить эффективность работы МЭП, отличающийся от известных методом управления коммутационными аппаратами, возможностью применения как
на стадии проектирования и изготовления МЗЇЇ, так и находящихся в эксплуатации.
Разработана математическая модель для исследования несимметричных режимов систеглы ТК-АД при помощи систеглы моделирования {_Г/?АЛ/.
Разработан алгоритм расчета параметров схемы замещения асинхронного двигателя (АД).
Разработана методика расчета СККА при работе их в условиях бездуговой коммутации.
Разработаны алгоритмы расчета контакторов при бездуговой коммутации силовых цепей.
Практическая ценность. Разработанный способ коммутации силовых цепей позволяет создавать эффективные УЕК, органически входящие в состав СУ судовых МЭИ на стадии их проектирования и изготовления, а также в виде отдельных блоков для комплектации приводов, находящихся в эксплуатации.
Создано устройство для бездуговой коммутации цепей переменного тока, защищенное авторским свидетельством.
Разработана и реализована математическая модель, дающая возможность сравнительно несложно производить аналитические исследования системы ТК-АД в несимметричных режимах.
Разработана и создана экспериментальная установка, позволяющая осуществлять физическое моделирование системы ТК-АД, уменьшить затраты средств и времени на исследование объекта.
По результатам исследований данных специальных режимов разработано и изготовлено устройство переключения малонагруженного АД в однофазный несимметричный режим,которое экспонировалось на ВДНХ и удостоено бронзовой медали.
Разработана и реализовала методика и алгоритмы расчета контакторов, позволяющая определять их возможности при работе в условиях бездуговой коммутации.
Реализация результатов. На базе разработанного способа изготовлено и испытано на т/х "Горно-Алтайск" Дальневосточного морского пароходства (ДВШ) УЕК в составе электропривода грузовой лебедки.
Пять УЕК эксплуатируются в составе МЭП грузовых лебедок на ллавзаводе "Сергей Лазо" Управления производственных флотилий
(УПФ) "Дальморепродукт".
Два усовершенствованных образца устройства установлены на т/х "Сахалинские горы" "Востокрыбхолодфлота".(ВРХФ).
Годовой экономический эффект на одно судно типа плавзавод "Андрей Захаров" УПФ "Дальморепродукт" составляет 38 тысяч рублей.
Результаты подконтрольной эксплуатации УБК в составе МЭП используются при разработке и изготовлении SU с регулируемой угловой скоростью ВНЖШ ШО "Динамо".
Разработанное и изготовленное по результатам исследований несимметричных режимов устройство переключения малояагруженяого АД в однофазный режим внедрено на Находкинском судоремонтном заводе.
Годовой экономический эффект составляет 49 рублей на один двигатель мощностью до 10 кВт.,
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертациоі ной работы докладывались и обсуждались на: Всесоюзной научно-технической конференции, проводимой Центральным правлением НТО им.акад. А.Н.Крылова в г. Ленинграде в 1984 году; 38,40...44 научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Дальневосточного высшего инженерного,морского училища им.адм. Г.И.Невельского, проводимых совместно о ведущими специалистами служб технической эксплуатации флота в г.Владивостоке в 1984,1986... 1990 годах; 30 научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава Дальневосточного политехнического института им. В.В.Куйбышева в г. Владивостоке в 1988 году.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 работ, получено одно авторское свидетельство.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 140 наименований^ 4 приложений. Работа содержит 159 страниц основного текста, 38 рисунков, 13 таблиц. Приложения составляют 21 страницу, 8 рисунков, 6 таблиц
