Введение к работе
Актуальность темы. Иордания является крупным потребителем различных типов электромеханических преобразователей энергии (ЭМПЭ). Поэтому проблема входного и послеремонтного контроля актуальна и для нашего государства. Качество машины в основном определяет качество ее обмоток. В подавляющем большинстве случаев отказы ЭМПЭ происходят из-за повреждения обмоток - 85-95%. Основные отказы обмоток обусловлены междувитковыми замыканиями - S3%.
Разработкой средств измерения параметров обмоток ЭМПЭ занимается в настоящее время большое число организаций. Они проводятся и разработчиками, и потребителями электрических машин с различными целями. Проектирование и изготовление такого оборудования не всегда под силу организациям, разрабатывающим и изготавливающим электродвигатели. Малое число централизованных разработок для электромашиностроения привело к тому, что выделенный класс испытательного оборудования серийно не выпускается.
Промышленные испытания обмоток статоров проводят в производственных условиях, которые характеризуются следующими факторами: проведение испытаний в течение ограниченного промежутка времени; многсканальность измерений; территориальная рассредоточенность средств измерений; накопление, документирование результатов измерений и хранение протоколов испытаний з одном месте. Выделенные факторы существенным образом влияют на архитектуру построения средства измерения (СИ) и предопределяют ее реализацию в виде информационно-измерительной системы (ИИС).
В связи с этим, исследование и разработка средств измерения параметров обмоток электрических машин является задачей важной и весьма актуальной, имеющей важное значение для дальнейшего повышения качества и надежности различных типов ЭМПЭ.
Цель работы - исследование и разработка способов- измерения внутренних параметров обметок электромеханических преобразователей энергии и их программно-аппаратная реализация в микропроцессорном исполнении.
Методы исследований. В работе использованы методы теории измерений и погрешности, теория функций чувствительности, теория дифференциальных уравнений и методы идентификации.
Научная новизна. В работе получены следующие научные резуль таты:
исследоЕаны математические модели системы обмоток элект ромеханических преобразователей энергии и разработана математи ческая модель, в которой объект измерения представлен как прос тейшая катушка индуктивности, которая в отличие от известны: учитывает влияние изменения добротности от количества короткозам кнутых витков обмотки статора, что послужило предпосылкой дл: выбора и обоснования информативного параметра измерительного ка-нала системы;
проведен анализ влияния количества короткозамкнутых вит-ков в обмотке на параметры самой обмотки, установлено, что величина добротности наиболее чувствительна к изменению количеств; короткозамкнутых витков, это позволило выбрать добротность в ка-честве информативного параметра и послужило теоретической предпосылкой для разработки фазового способа измерения добротності обмоток статора; исследована также возможность применения- идентификации внутренних параметров роторной и статорной цепи (активньн сопротивления, индуктивности и емкости) с помощью метода Н.Диете-фано;
разработан новый способ измерения добротности обмоток ЭЖ и структурная схема для его реализации, получены основные метрологические характеристики данного средства измерения (СИ): уравнение преобразования; чувствительность; диапазон измерения; быстродействие; погрешность квантования; алгоритмическая и процессорная погрешность, проведена оценка достоверности контроля добротности обмотки и определена необходимая погрешность измеренш при заданном риске изготовителя, которые подтверждают преимущества данного способа измерения в сравнении с известными;
впервые разработана инженерная методика проектированш измерительного канала добротности в микропроцессорном исполненш и предложена ее программно-аппаратная реализация в виде функциональной схемы, получены аналитические выражения для определена параметров генераторов тестового сигнала и частоты квантования, разрядности двоичного счетчика, длительности сигнала готовности, определяющего режим обмена с персональным компьютером.
Достоверность и обоснованность научных положений и выводов, формулированных в диссертации, подтверждается корректной форму-ировкой задачи, применением современного математического аппара-а и экспериментальным подтверждением разработанных математичес-их моделей и расчетных зависимостей.
Практическое значение работы состоит в программно-аппаратной еализации нового способа измерения параметров обмоток и го: введение в призводство. К разработаным в диссертации конкретным ре-ультатам, которые имеют важное значение и нашли практическую ре-лизацию, относятся:
внедрение информационно-измерительной системы в практику измерений параметров обмоток ЗМПЭ;
алгоритм и программное обеспечение идентификации параметров роторной и статорной цепи ЭМПЭ;
методика и программное обеспечение метрологической аттестации и поверки системы;
аппаратные средства измерительного канала системы;
программное (прикладное и функциональное) обеспечения ИИС;
- разработанные в диссертации методики, аппаратные средства,
рсграммное и метрологическое обеспечение могут быть распростра-
ены и на более широкий круг задач проектирования интеллектуаль
на средств измерения (частоты, периода, временных интервалов,
еэлектрических величин с генераторными датчиками), а предложен-
ая методика проектирования может быть положена в основу разра-
отки технических средств и программного обеспечения других ИИС.
Реализация и внедрение результатов работы. Основное содержа-ие диссертационной работы составляют результаты исследований, оторые выполнялись на кафедре "Автоматики и информационно-изме-ительной техники" Винницкого государственного технического уни-ерситета в течение I9S2-I995 г.г. Результаты диссертационной ра-оты использованы в информационно-измерительной системе парамет-эв катушек зажигания на Винницком заводе "Ореол" и информацион-э-измерительной системе параметров обмоток электрических машин з Винницком электротехническом заводе.
Результаты работы используются также в учебном процессе при зучении курса "Метрология и измерения".
Анпробация работы. Основные результаты диссертационной раб< ты докладывались и обсуждались на: НТК стран СНГ "Контроль и yi равление в технических системах" (Винница, 1993 г.); НТК стрг СНГ "Измерения и вычислительная техника в технодогическх процесс и конверсии производства" (Хмельницкий, 1993 г.); МНТК "Прі менение колебаний в технологиях. Расчет и проектирование мало, для реализации технологий" (Винница, 1994 г.); научных семинарг кафедры автоматики и информационно-измерительной техники и ежегс дных научно-технических конференциях профеесорско-преподавателі ского состава Винницкого политехнического института.
Личный вклад автора. Основные положения и результаты диссеї тационной работы получены автором самостоятельно. Из работ, коте рые опубликованы в соавторстве, использованы результаты, получеь ные соискателем лично.
При непосредственном участии автора разработаны, изготовле ны, отлажены и внедрены в производство аппаратно-программные ере детва информационно-измерительной системы параметров обмоток ЭМЕ и катушек зажигания автомобиля.
Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 5 пе чатных работах.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения пяти глав, заключения, списка цитируемой литературы, приложений включает 144 страницы основного текста, 30 рисунков, библиографи из 111 наименований и 6-ти приложений.