Українська   English
ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

1. Введение

Работа подъемной установки характеризуется цикличностью, т.е. рядом сменяющихся циклов, следующих друг за другом. В свою очередь каждый цикл можно разбить на четыре основных периода: разгон, равномерное движение, замедление до полной остановки и пауза. Таким образом, чтобы обеспечить требуемую производительность рудничного подъема, каждый цикл должен укладываться в определенное, предварительно заданное время. Для этого необходимо выдерживать расчетные значения ускорения и замедления, максимальной скорости и продолжительности паузы, т.е. выдерживать принятую диаграмму скорости. При осуществлении подъемных операций скорость подъемного двигателя должна изменяться по определенному закону, характеризуемому диаграммой скорости (рис.1.1). На рис.1.1 показаны t1- время разгона, t2 – время движения с равномерной скоростью, t3 – время замедления, tп – продолжительность паузы. Обеспечить точность ее отработки можно с помощью автоматизированных систем управления электроприводом.

Рисунок 1.1 - Диаграмма скорости шахтной подъемной установки

Для этого требуется обеспечить надежное функционирование электропривода. К электроприводу предъявляются очень высокие требования, одним из пунктов которых является контроль исправности отдельных элементов электрооборудования и защита от нарушений нормального режима работы электропривода подъема в соответствии с требованиями ПБ и технологическими требованиями, которые приводятся в /14/.

Возросшие в связи с этим требования к устройствам защиты удается удовлетворить не только за счет усложнения аппаратуры, но и за счет расширения их функциональных возможностей. На рис.1.2 приведена классификация защит шахтной подъемной установки (ШПУ). Из нее следует, что кроме устройств, специфичных для ШПУ и систем предохранительного торможения, устройства защиты электропривода занимают одно из ведущих мест. Очень важная роль в системе защит отводится и системе теплового контроля.

Рисунок 1.2 - Классификация защит шахтной подъемной установки

Характерными режимами, при которых наиболее часто наблюдается выход из строя электродвигателей, являются: зависание подъемных сосудов, их перегрузка, а также режимы затянувшегося пуска. При этом резко возрастает ток, а, следовательно, и температура

Кроме этого анализ режимов работы электропривода шахтных скиповых подъемов показывает, что они близки к режимам, классифицируемым по ГОСТ 183-74 как S2…S5 (кратковременные и повторно-кратковременные). Работа асинхронных двигателей (АД) в кратковременных режимах работы S2…S5 сопряжена с рядом особенностей, имеющих немаловажное практическое значение.

2. Цель работы

Электронная система диагностики электропривода шахтного скипового подъема предназначена для диагностики электродвигателя типа АКЗ, контроля технологических параметров, сигнализации, защиты от аварийных ситуаций и является дальнейшим развитием существующей системы теплового контроля.

Система должна обеспечивать:

- централизованный сбор информации;

- обработку и накопление информации о состоянии электродвигателя;

- представление информации оперативному производственному персоналу;

- сигнализацию отклонений контролируемых параметров за заданные предельные значения;

- модернизация существующих систем диагностики электродвигателя;

- повышение устойчивости системы автоматизации;

- повышение надёжности управления, защиты и регулирования параметров;

- ускорение поиска при возникновении аварийных ситуаций для их устранения;

3. Объект автоматизации и его особенности

Согласно ГОСТ 183-74 кратковременный режим S2 означает работу электрической машины с неизменной нагрузкой длительностью 10, 30, 60 или 90 минут (если в стандартах или технических условиях не установлена другая) /15/. В каталогах, как правило, указываются номинальные мощности при длительностях работы 30 и 60 мин. Далее следует продолжительная пауза, за которую температура активных частей машины должна снизиться практически до первоначального уровня. В этом режиме в пределах активной зоны АД температура постоянно изменяется во времени. Имеет место два переходных процесса: нагрев (под нагрузкой) и охлаждение (при неподвижном роторе). Количество теплоты, выделяемой в активных частях электрической машины, равно сумме аккумулируемой тепловой энергии в элементах конструкции и отводимой в окружающую среду. При этом максимальная температура в обмотках не должна превышать предельно допустимую для соответствующего класса изоляции. Из этого следует, что при меньшей длительности включения нагрузка электрической машины может быть выше, а тепловой переходный процесс будет протекать более интенсивно и имеют место более высокие градиенты температуры. В каталогах машин, работающих в кратковременных режимах работы, указывают номинальные параметры для соответсвующей длительности включения, при которых температура обмоток не превысит допустимую в наиболее нагретой части изоляции обмоток.

На увеличение тока, а, следовательно, и температуры влияет целый ряд факторов: нагрузка на двигатель, частота вращения, изменение напряжения сети, повреждения обмоток и т.д. Дадим их краткий анализ.

Известно, что при увеличении нагрузки снижается частота вращения. Как будет показано ниже, в этом случае очень важным показателем является коэффициент теплоотдачи (КТО). Одной из его составляющих является скорость, что влияет на условия охлаждния узлов /20/.

Снижение напряжения на 10% приводит к незначительному росту (в пределах 3-9%) температур в узлах. Однако дальнейшее уменьшение напряжения приводит к большему увеличению температур (особенно в роторе и температуры внутреннего воздуха) на 23-28%. Что приводит к перераспределению поля температур АД. Так при номинальном режиме наиболее нагретой частью АД является лобовая часть обмотки статора. При понижении напряжения на 20% наиболее нагретой частью двигателя становится пазовая часть обмотки ротора. Температура статора при этом в среднем возрастает на 14%, а температура ротора – на 25-26% /21/.

Обрыв одной из параллельных ветвей вызывает не симметрию токов и приводит к неравномерному распределению температур в узлах статорных обмоток и повышенным температурным нагрузкам. Наиболее нагретой частью является лобовая часть неповрежденной ветви статорной обмотки той фазы, в которой произошел, обрыв одной из ветвей. При работе двигателя с оборванной параллельной ветвью статорной обмотки. Частота вращения при этом изменяется незначительно. Во избежание его перегрева необходимо снижать нагрузку двигателя. С помощью щитовых приборов выявить такую неисправность затруднительно /22/.

На основании результатов изучения режимов работы двигателей, а также в результате анализа работы применяемых средств защиты электродвигателей, сделан вывод о необходимости комплексного подхода к решению поставленной задачи, т.е. наряду с разработкой устройства собственно защиты электродвигателей, необходимо постоянно контролировать и прогнозировать основную причину повреждения двигателей - тепловое состояние изоляции обмоток двигателя и связанный с этим срок ее службы, скорость изменения температуры, частоту вращения, напряжение

Для построения систем теплового контроля необходимо:

Разработать методику прогнозирования остаточного срока службы изоляции электродвигателей.

Проанализировать различные методы расчета температуры и выбрать наиболее приемлемый для решения поставленной задачи.

Разработать тепловую схему замещения двигателя и ее математическое описание.

Выполнить расчет всех величин для установившихся и динамических режимов, входящих в математическое описание.

Разработать алгоритм решения поставленной задачи и выполнить его программную реализацию.

Выводы

В результате выполненной работы повышен уровень автоматизации и надежности привода подъемной машины.

На момент написания данного реферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: июнь 2019 года. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.

Список источников

  1. А.с. 197734 СССР, МКИ3 НО2 Н7/0852. Тепловой аналог электродвигателя / М.З. Дудник, В.Е. Михайлов, В.Г. Паркесов, Н.Н. Соломченко (СССР).- 2959370/24-07; Заявлено 18.07.80; Опубликовано 15.06.82. Бюл. № 22.
  2. А.с. 936187 СССР, МКИ3 НО2 Н7/085. Тепловой аналог электродвигателя / М.З. Дудник, В.Е. Михайлов, В.Г. Паркесов, Н.Н. Соломченко (СССР).- 2959370/24-07; Заявлено 18.07.80; Опубликовано 15.06.82. Бюл. № 22.
  3. A.с. 1001294 СССР, МКИ3 НО2 Н7/085 Тепловой аналог электродвигателя / М.З. Дудник, М.М. Федоров, В.Е. Михайлов, В.П. Мариночкин (СССР).- 3323239/24-07; Заявлено 22.07.81. Опубликовано 28.02.83. Бюл. № 8.
  4. A.с. 1089692 СССР, МКИ3 НО2 Н7/08 Устройство для тепловой защиты электродвигателя / М.З. Дудник, М.М. Федоров, В.Е. Михайлов, В.П. Мариночкин (СССР).- 3559202-07; Заявлено 28.02.83. Опубликовано 30.04.84. Бюл. № 12.
  5. A.с. 108328 СССР, МКИ3 НО2 Н7/08 Устройство для тепловой защиты электродвигателя / П.П. Кузьмин, П.Н. Новиков, В.А. Шамшин (СССР).- Опубликовано 28.05.84. Бюл. № 12/
  6. Богуславский П.С. Позисторы - свойства и применение. // Электротехника, 1967.- №5.- с. 14-15
  7. Борисенко А.И., Данько В.Г., Яковлев А.И. Аэродинамика и теплопередача в электрических машинах.- М.: Энергия, 1974.- 560с.
  8. Кашпар Ф. Термобиметаллы в электротехнике.- М.: Госэнергоиздат, 1961.- 448 с.
  9. Котеленец Н.Ф., Кузнецов Н.Л. Испытания и надежность электрических машин. М.: Высш. шк., 1988.- 323 с.
  10. Линевег Ф. Измерение температур в технике. Справочник. Пер. с нем. М.: Металлургия, -1980.- 544 с.
  11. Минкин С.Б., Шашков А.Г. Позисторы.-М.: Энергия, 1973.- 89 с.
  12. Основы теорй цепей / Зевеке Г.В., Ионкин П.А., Нетушил А.В., Страхов С.В.- М.: Энергия, 1975.- 752 с.
  13. Панферов М.М., Цыбин А.А., Кузнецов Л.М. Тензорезисторные измерительные системы // Приборы и системы управления. 1985.-№9. С.17-21.
  14. Малиновский А.К. Автоматизированный электропривод машин и установок шахт и рудников: Учебник для вузов. – М.: Недра, 1987.- 277 с.
  15. Сипайлов Г.А., Санников Д.И., Жадан В.А. Тепловые, гидравлические и аэродинамические расчеты в электрических машинах.- М.: Высшая школа, 1989.- 240 с.
  16. Математические задачи теплопередачи в электрических машинах. / Счастливый Г.Г., Бандурин В.В., Остапенко С.Н.- Киев: Наукова думка, 1986.- 184 с.
  17. Шефтель И.Т. Терморезисторы / М.: Наука, 1973.- 415 с.
  18. Федоров М.М., Рак А.Н. К вопросу о прогнозировании остаточного срока службы изоляции электрических машин // Известия ВУЗов. Электромеханика. - 1997 - №1-2.- С. 6-8.
  19. Рак. О. Прогнозування залишкового терміну служби ізоляції обмоток електродвигунів // Вісник Державного університету “Львівська політехніка”. Проблеми економії енергії № 2. Львів: ДУ “Львівська політехніка”.-1999.- С.7376.
  20. Проектирование электрических машин: Учеб. Пособие для вузов/ И.П. Копылов, Ф.А. Горяинов, Б.К. Клоков и др. Под ред. И.П. Копылова.- М.: Энергия, 1980.- 496с., ил.
  21. Федоров М.М., Алексеев Е.Р. Тепловое состояние асинхронных двигателй при изменении напряжения сети / Збірник наукових праць ДонДТУ. Серія: ”Електротехніка і енергетика”, випуск 17: Донецьк: ДонДТУ, 2000.- С.82-86.
  22. Федоров М.М., Денник В.Ф. Тепловое состояние электродвигателей переменного тока при обрывах параллельных ветвей статорных обмоток / Збірник наукових праць ДонДТУ. Серія: ”Електротехніка і енергетика”, випуск 17: Донецьк: ДонДТУ, 2000.- С.87-91.
  23. Надежность электрооборудования угольных шахт / Б.Н. Ванеев, В.М. Гостищев, В.С. Дзюбан и др.; Под ред. А. И. Пархоменко. –М.: ОАО «Издательство «Недра», 1997. –302 с.: ил.
  24. Электротехнический справочник: в 3-х т. Т.2. Электротехнические изделия и устройства/ Под общ. ред. профессоров МЭИ (гл. ред. И.Н. Орлов) и др.- 7-е изд., испр. и доп.- М.: Энергоатоиздат, 1986.-712 с.: ил.
  25. Измерение электрических и неэлектрических величин: Учеб. Пособие для вузов./ Н.Н. Евтихеев, Я.А. Купершмидт, В.Ф. Папуловский, В.Н. Скугоров; Под общ. ред. Н.Н. Евтихеева.- м.: Энергоатомиздат. 1990.- 352с.: ил.