[ДонНТУ]
	[Портал магистров]

	Автореферат на тему магистерской работы «Разработка и исследование цифровой системы контроля параметров асинхронного двигателя» Руководитель: к.т.н., доц. Гармаш В.С.     Актуальность темы      В настоящее время двигатели переменного тока являются крупнейшими потребителями электрической энергии. Согласно последним исследованиям, они потребляют свыше 80% всей вырабатываемой в стране электроэнергии. Однако в процессе эксплуатации по различным причинам могут возникать повреждения элементов двигателя, что в свою очередь приводит к преждевременному выходу его из строя. Своевременно выявить возникающие неисправности помогает периодическая диагностика состояния оборудования. Многочисленные исследования характера повреждений двигателей переменного тока позволили получить следующие статистические данные [1, 2]:   повреждения элементов статора – 38%;   повреждения элементов ротора – 10%;   повреждения элементов подшипников – 40%;   другие повреждения – 12%.     Во многих производствах внезапный выход из строя двигателя может привести к непоправимым последствиям. Кроме того, эксплуатация находящихся в неудовлетворительном техническом состоянии электродвигателей приводит как к прямым финансовым потерям, связанным с непрогнозируемым выходом из строя оборудования и вызванным этим нарушением технологического процесса, так и к значительным (до 5–7%) косвенным непродуктивным затратам электроэнергии, обусловленным повышенным электропотреблением (при той же полезной мощности). Поэтому возникает необходимость диагностики состояния двигателя в процессе его работы. Процесс автоматизации управления технологическими процессами путем использования диагностирования технического состояния электродвигателей в рабочих режимах позволяет до минимума снизить ущерб от этих последствий за счет раннего обнаружения зарождающихся дефектов.     Современное состояние проблемы     Сегодня широко используется метод вибродиагностики состояния элементов электродвигателей. Данный метод является достаточно дорогим и трудоемким, требующим применения специальной измерительной техники и программного обеспечения. При применении вибродиагностики необходим доступ к элементам двигателя и механического устройства (что не всегда возможно, например, на АЭС). Кроме того, необходимо «прикладывать» вибродатчики в трех проекциях. И, наконец, не всегда бывает возможно отстроиться от вибраций, вызванных «соседним» оборудованием.     Использование методов и средств контроля и анализа текущего технического состояния позволяет внедрить технологию обслуживания электродвигателей "по состоянию". Суть технологии заключается в том, что обслуживание и ремонт производятся в зависимости от реального текущего технического состояния механизма. Состояние контролируется в процессе эксплуатации без каких-либо разборок и ревизий на базе измерений соответствующих параметров. При этом затраты на техническое обслуживание электродвигателей снижаются на 50-75 % по сравнению с обслуживанием "по регламенту" (система планово-предупредительных ремонтов).     Анализ существующих методов технической диагностики электродвигателей показывает, что существуют два направления их развития. К первому направлению относятся методы, осуществляемые при проведении профилактических испытаний и ремонтов (т.е. на неработающих электродвигателях) и позволяющие выявлять практически все возможные виды повреждений. Ко второму направлению относятся экспресс-методы, исполь-зуемые на работающих электродвигателях, но направленные на выявление одного определенного вида дефектов.     Известно, что наиболее часто повреждаются обмотки статора и ротора АД, для диагностирования которых предложено ряд методов. Так в работе [1] для диагностирования обмоток ротора короткозамкнутого АД используется контроль пускового тока статора асинхронного электродвигателя. В работах [2, 3] оценка техниче-ского состояния обмоток электродвигателя осуществляется по величине третьей гармонической составляющей тока статора. В работе [4, 5] диагностирование стержней короткозамкнутого ротора асинхронных электродвигателей производится с использованием пульсаций обобщенного вектора тока статора. К недостаткам указанных методов можно отнести следующее: погрешности диагностирования при наличии пульсаций и гармонических составляющих в питающем напряжении, а также трудности, связанные с оценкой технического состояния электродвигателя с использованием одного из перечисленных критериев.     Цель работы     Целью является разработка аппаратно-программного комплекса цифровой системы контроля характеристик асинхронного двигателя. С использованием данного аппаратного обеспечения получить цифровые данные, которые могут быть использованы в ряде методов по диагностированию электродвигателей. По выходным параметрам комплекса произвести оценку эксплуатационного состояния электродвигателя, достаточно точно определить его параметры, исследовать двигатель в различных режимах.     Структура комплекса и проведенные измерения     В состав комплекса входят персональный компьютер, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) с необходимым программным обеспечением для сбора и хранения информации, оптронная развязка фирмы Л-Кард, магнитный пускатель, датчик скорости, а также набор программ для обработки полученной информации. Структурная схема комплекса представлена на рис.1. Рисунок 1 – Структурная схема комплекса     Схема подключена через автомат АП-50 к щиту переменного тока 380 В. От автомата три фазы подключены к магнитному пускателю ПМН-100, с помощью которого и производятся дальнейшие коммутации. К пускателю через шунты 75 ШСММЗ-500-0.5 подключен объект исследования – асинхронный двигатель МА-143-1/4 (Рн=11 кВт, Uн=380 В), с валом которого через ремень связан датчик угловых перемещений ВЕ-1780. Через блоки гальванических развязок БГР 75/10 (по току) и БГР 600/10 (по напряжению) подключена плата АЦП. Опрос платы производится программой написанной на языке Ассемблер, результатом работы которой является текстовый файл [6]. В файл заносятся линейные напряжения (Uab, Ubc, Uca), фазные токи (Ia, Ib, Ic), время опроса и угловая скорость.     В качестве АЦП используется 8-ми канальный 14-разрядный модуль аналогового ввода AI8S-5A фирмы Fastwel с параллельным измерением и скоростью преобразования до 100 кГц. Математическое обеспечение написано на языке С++. Графическое представление результатов работы комплекса представлено в пакете MathCad.     Экспериментальная часть работы заключается в измерении характеристик асинхронного двигателя и записи результатов в текстовый файл, данные которого планируется обработать средствами языка С++. Целью обработки ставиться получение пусковых характеристик, а также входных сопротивлений и сопротивлений ротора. Для согласования измеряемого напряжения с входом АЦП, используются модули гальванической развязки. Снятие разгонной характеристики электродвигателя производилось на холостом ходу при отсутствии маховых масс. Разрядность АЦП позволяет с достаточной степенью точности определять значения напряжений холостого хода для построения соответствующих характеристик опыта.     Производились измерения линейных напряжений и токов 3-х фаз асинхронного двигателя с дискретностью 50 кГц, приведенные на рис.2 и рис.3. Рисунок 2 – Входные линейные напряжения и фазные токи     Из рисунка видно постепенное затухание пускового тока и незначительная посадка напряжения в начальный момент времени с последующим его восстановлением до номинального – 380 В. Рисунок 3 – Токи по 3-м фазам     Из приведенного рисунка следует, что токи в фазах В и С в первый момент времени максимальны, из чего можно сделать вывод о том, что именно за счет их определяется значение ударного тока.     По результатам проведенных испытаний были вычислены и построены результирующие вектора тока и напряжения, приведенные на рис.4. Рисунок 4 – Результирующие вектора тока Is и напряжения Us (анимация сделана в MP Gif Animator, запускается при обновлении страницы, 8 кадров, 50 повторений, 55.8 kb) По рисунку можно определить величину ударного тока (iуд=310 А), проследить затухание апериодической составляющей. Двигатель вышел на номинальные параметры через 0,25 секунд, ток холостого хода был измерен через 0.4 секунды.     Значения результирующих векторов определены по выражениям [7]:     Вывод     В ходе проведения исследовательской работы была собрана и сконфигурирована цифровая система контроля параметров асинхронного двигателя. С ее помощью произведено ряд измерений, с высокой точностью получены пусковые характеристики машины переменного тока. На следующем этапе планируется определение параметров АД, исследование его характеристик в различных эксплуатационных режимах.     Выполнение такой работы позволит провести полномасштабную натурную диагностику и анализ условий работы парка электродвигателей и связанных с ними механических устройств, существенно сократить как затраты, связанные с отказами оборудования, так и непродуктивные затраты электроэнергии. Перечень ссылок   1. Брюханов Г.А., Князев С.А. Метод и устройство для диагностики состояния роторных обмоток асинхронных электродвигателей // Электрические станции. - 1986. - № 2. - С. 44-45.   2. Гашимов М.А., Аскеров Н.А. Выявление неисправности стержней ротора асинхронных электродвигателей // Электрические станции. - 1984. - № 8. - С. 60-66.   3. Гашимов М.А., Гаджиев Г.А., Мирзоева С.М. Диагностирование неисправностей обмотки статора элек-трических машин // Электрические станции. - 1998. - № 11. - С. 30-35.   4. Гармаш В.С. Метод контроля исправности стержней ротора короткозамкнутого асинхронного двигателя // Энергетика. - 1990. - № 10. - С. 50-52.   5. Сивокобыленко В.Ф., Нури Абделбассет. Диагностика состояния короткозамкнутых роторов асинхронных машин // Электричество. - 1997. - № 3. - С. 25-26.   6. Основы цифровой обработки сигналов: Курс лекций/Солонина А.И. – СПб: БХВ-Петербург, 2005. – 768 с.   7. Переходные процессы в многомашинных системах электроснабжения электрических станций:Уч. пособие/Сивокобыленко В.Ф. – Донецк: ДПИ, 1984.-116 с.     Примечание     При написании данного автореферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: декабрь 2008 г. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты. -Наверх- © 2008 ДонНТУ
[Биография]
[Библиотека]
[Ссылки]
[Поиск]
[Задание]