автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Диагностирование электрооборудования сельскохозяйственных предприятий по параметрам эксплуатационных режимов

ЧяллЙямскиП госудзрстьеигегй ягрсянкспар^нИ умивореи?от

11а правах рукописи

ОВЧАРОВ Владимир Васильевич ДИАПЮСТКРОВАНИЕ аЛШРООБОВДСВАШЯ

седьсжохозшственшх предприятия по

параметрам эксплуатационных релимов ■

05.20.02 - Электрификация сельскохозяйственного производства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

г.Челяоинск,

Работа выполнена в Мелитопольском ордена Трудового Красного Знамени институте механизации сельского хозяйства (МИМСХ)

Научный консультант: Заслуаенный деятель науки и техники РСФСР, доктор технических наук, профессор А.А.Пясталов;

Официальные оппоненты : академик ВАСХНИЛ, доктор технических

наук, профессор ' Л.Г.Прицеп;

доктор технических наук, профессор О.Д.Гольдберг;

доктор технических наук, профессор Г.И.Ероаенко.

Ведущая организация - Всероссийский научно-исследовательский

и проектно-технологический институт 4механизации и электрификации сельского хозяйства (ВНИПТШЭСХ)

Защита состоится тоня 1991г. на заседании специализированного совета Д 120.46.02 Челябинского государственного агроиккенврного университета (454080, г.Челябинск, проспект им.В.И.Ленина,7Ь)

С диссертацией коено ознакомиться в библиотеке Челябинского государственного агроннкенерного университета

Автореферат разослан £ :0Ь • 917.

Ученый секретарь

специализированного совета,¿щ^^ ^ ^ __

кандидат технических наук Л.А.Саплин

ОЗДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

^'ц, д | Актуальность гегдч. Эксплуатационная надежность электрообору-™'добакия определяет яффэктивность применения всех твхни'вских

средств в стационарных процессах сельскохозяйственного производст-еа и влияет на ватоейшиэ экономические показатели сельскохозяйственных предприятия. Недостаточная надежность электрооборудования, наблюдаемая на практике, приводит к громадным сверхнормативным расходам на правдевременные ремонты и внеплановые простои оборудования. Только из-за отказов электродвигателей евегодный технологн-чэский ущерб превылает 300 миллионов рублей.

Среди многих направлений повышения надежности электрооборудования (совервепотвованив конструкции, модернизация, создание новых устройств защиты от работы в аварийных режимах, внедрение систегя НПРЭсх и другие) мало внимания уделяется новым способам эксплуатации, основанным на диагностировании электрооборудования. Диагностирование позволяет перейти к прогрессивной стратегии технического обслуживания по состоянию электрооборудования, открываязрй возможность прогнозировать работоспособность последнего и исключить внеплановые простои, приводящие к технологическому увгзрбу, резко сократить расходы на электрохозяйство. Главное же состоит в том, что только диагностирование позволяет организовать эффективную эксплуатация новых поколений электрооборудования, которое из-за малого запаса имеет повышенную чувствительность к отклонениям от расчетных режимов использования, часто возникающих в условиях сельскохозяйственного производства.

Однако внедрение систем технической диагностики сдерживается из-за недостаточной разработки теории развития неисправностей элементов электрооборудования, отсутствия научно обоснованных математических моделей электрооборудования как объектов диагностиро»а-ния, других нерешенных задач.

Особую актуальность имеет проблема теоретического обоснования систем технического диагностирования электрооборудования по параметрам эксплуатационных ревииов работы. Ее решение позволяет осуществить непрерывный контроль состояния электрооборудования и раннее предулревдение о воэиокноы отказе элеьдантов электроустановок.

Исследования, отракенные в работе, выполнялись в соответствии с координационными планами и программами Государственного комитета СССР по науке и технике и ИСХ СССР по решению проблема 051.21 (задшие 06 от 27.01.1981).

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является теоретическое обоснование технического диагностирования электрооборудования по параметрам эксплуатационных рекимов, повы-еониэ на этой основе эксплуатационной надовдости электрооборудования.

В соответствии с указанной вше цель» поставлены следуюЕ^ю з г. дачи:

- разработать классификацию эксплуатационных воздействий на эвектрооборудоеание в условиях сельскохозяйственного производства

и раскрыть »¿ехаиязц развития его неисправностей в процессе эксплуатации;

- обобщить и дополнить теории износа электрооборудования при пароходных процессах, протекающих в нем в результате эксплуатационник воздействий;

- обосновать критерий оценки интенсивности переходных процессов износа электрооборудования, исследовать влияние на них эксплуатационных воздействий, сделать системный анализ этих процессов, определить диагностические признаки и контролируемые диагностические параметры для основных видов электрооборудования, используемого 8 сельской хозяйстве;

- Л -

- обосновать катода контроля, диагностирования и прогнозирования технического состояния электрооборудования в процесса его эксплуатации и условиях сельскохозяйственного производства;

- разработать рекоиендации по применению систем технического диагностирования в сельскохозяйственном производстве.

Объект исследования. При исследовании влияния эксплуатационных воздействий на износ электрооборудования чаще всего обращаются к стационарных процессам. Для этого вводятся среднестатическиэ показатели и предполагается, что электрооборудование находится в стационарном режиме работы, определяемом этими среднестатическими показателями.

В работе высказана гипотеза о том, что переходные процессы, протекавшие в электрооборудовании под влиянием набросов эксплуатационных воздействий, приводят к существенному дополнительному износу электрооборудования сверх его износа, обусловленного протеканием стационарных процессов.

Поэтому в качестве объекта исследования в работе приняты переходные процессы, протекающие в электрооборудование под влиянием эксплуатационных воздействий, характерных для условий сельскохозяйственного производства.

Предмет исследования. Предметом исследования является раскрытие закономерностей износа электрооборудования во время переходных процессов, установление диагностических признаков повышенного износа электрооборудования и контролируемых диагностических параметров.

Научная новизна. Новизна научных исследований состоит в следующем:

1. Обобщена и дополнена теория износа электрооборудования ;:ри переходных процессах, протекатцих в нем под влиянием эксплуатационных воздействий (получена обобщенная модель износа изоляции в

электрооборудовании при циклической нагрузке в квазиустановишемся состоянии, при перегрузке, при пусках электродвигателей привода рабочих машин с различными механическими характеристиками, пр'.-. сверхтоках в силоеых трансформаторах и кабелях).

2. Введен объективный критерий оценки влияния эксплуатационных воздействий на процессы износа электрооборудования, который назван расходом базового ресурса изоляции. Он позволил сделать системный анализ переходных процессов, протекающих в электрооборудовании под влиянием эксплуатационных воздействий, определить диаг ностические признаки и контролируемые параметры.

3. Обоснованы методы непрерывного контроля, диагностирования

и прогнозирования процессов износа изоляции, обеспечивающие построение технических систем оперативного контроля и диагностирования.

4. Технические решения, реализующие методы непрерывного контроля, диагностирования и прогнозирования процессов в электрооборудовании, защищены 10 авторскими свидетельствами.

На защиту выносятся:

I. Результаты исследования влияния эксплуатационных воздействий на развитие процессов износа изоляции электрооборудования в условиях сельскохозяйственного производства.

2. Методы непрерывного контроля, диагностирования и прогнозирования процессов износа изоляции электрооборудования, протекающих в нем под влиянием эксплуатационных воздействий.

Практическая значимость заключается в следующем:

I. Разработанные методы непрерывного контроля, диагностирования и прогнозирования процессов, протекающих в электрооборудовании под влиянием эксплуатационных воздействий, позволяют разраббтат средства технического диагностирования, обеспечивающие раннее предупреждение о повышенном износе и развитии повреждения электро-

- 5 -

оборудования, перейти к стратегии технического обслуживания по состоянию электрооборудования, обеспечивающей повышение эксплуатационной надежности последнего и снижение технологического ущерба.

2. Разработаны инженерные методы, составлены алгоритмы и программа расчета на ЭВМ процессов износа изоляции при работе электрооборудования с циклической нагрузкой, г.ерегрузке, меняющейся температуре окружапщзи среды, режимах со срерхтоками, снияении налряко-ния, асимметрии напряжения, ухудшении условий охлаждения, обеспечивающие применение вычислительной техники для оперативного анализа этих процессов в электрооборудовании в эксплуатационных условиях, а также на стадии проектирования.

Реализация результатов исследования.

1. Результаты работы рассмотрены и одобрены научно-техническим советом Госагропрома УССР (протокол от 17. мая 1990 года).

2. Пакет алгоритмов и программ расчета на ЭВМ процессов, протекающих в электрооборудовании под влиянием эксплуатационных воздействий, утвержден на научно-методическом совете учебчо-методи-ческого объединения Главного управления высших учебных заведений

и рекомендован вузам сельскохозяйственного профиля для внедрения в учебный процесс (протокол от 19 декабря 1990года).

3. Инженерные методы анализа эксплуатационных режимов с использованием ЭВМ приняты к внедрению в учебный процесс в сельскохозяйственных вузах страны (Белорусский ШСХ, Грузинский ИМСХ, Ижевский СХИ, Иркутский СХИ, Красноярский СХИ, Ленинградский СХИ, Дитсвская СХА, Харьковский ИМЭСХ и другие).

1. Разработан комплект технических средств, в том числе на базе ЭВМ, реализующих методы непрерывного, контроля, диагностирования и прогнозирования процессов, протекающих в электрооборудовании, ¡¡О "Юкэлектромаш" принято решение об изготовлении опытной партии чтих средств.

- <? -

5. СКТБ 110 "Ыолдавгидроиаш" изготовило опытную партии и приня ло к внедрению комплектное устройство непрерывного диагностировали электродвигателей насосных агрегатов системы автоматического диагностирования изоляции электродвигателей в процессе их эксплуатации (САДИ).

6. СКТБ ПО Т1елитопольпродмаш" приняло к внедрению технически средства непрерывного диагностирования элэктродвигателей поточных технологических линий.

7. Крымский инженерный центр по микропроцессорным системам раэраОотал автоматическую систему диагностирования электродвигатеж ао параметрам эксплуатационных рекимов, в основу которой полокены математические модели электродвигателей как объектов диагностирования.

Апробация работы. Основные полокения и результаты исследований по теме диссертации долокены, обсукдены и одобрены на У Ссесоюг ной научно-технической конференции "Состояние и перспективы развития производства низковольтных асинхронных электродвигателей" (март 1980года, г.Владимир); на республиканском семинаре "Электрификация и автоматизация сельскохозяйственного производства" (май 1984 года, г.Мелитополь); на семинаре УСХА (май 1988 года); на всесоюзной конференции (октябрь 1989 года, г.Челябинск); на мек-областной научно-производственной конференции инкенеров-электриков колхозов и совхозов "Роль и значимость энергетической службы хозяйств в период перестройки агропромышленного комплекса" (30 марта 1990года, г.Мелитополь); на научно-гтехнических советах системы Агропрома (13 мая 1990года, г.Симферополь, 17 мая 1990года, г.Киев) на ежегодных конференциях института (1981-1991 годы).

Публикации;

По теме диссертации опубликовано 29 работ, в том числе одна монография.

- 7 _

СОДЕРЖАНИЕ И ОСНОВНЫЙ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТУ

I. Состояние проблемы и уровень ее исследования

Проблема аффективного контроля текучих эксплуатационных режимов электрооборудования в условиях сельскохозяйственного производства, диагностирования н прогнозирования его технического состояния постоянно находится в центре внимания учених-алектриков. Ее иссле-цовгние и разработка ведутся по четырем основным напразлениям: «следование теории тепловых, электромеханических и других переходах процессов, протекающих в электрооборудовании под влиянием !КСплуатационных факторов; исследование и разработка иэтодов и •ехннчесуих средств контроля эксплуатационных режимов электрообору-1ованяя; исследование и разработка устройств змциты электрооборудо-1ания от работы в аварийных режимах; исследование и разработка етодов и технических средств диагностирования и прогнозирования ехнического состояния электрооборудования.

Исследование тепловых, электромеханических и других переходных роцессов, протекающих в электрооборудовании под влиянием эксплуа-ационных факторов ведется, как правило, путем частного кх изучения, ак для каждого вида электрооборудования - электродвигателей, сило-ах трансформаторов и силовых кабелей, так и каждого эксплуатоцион-ого воздействия. При исследовании тепловых переходных процессов пользуется громоздкий математический аппарат, описывающий тепло-ie параметры электрооборудования, что затрудняет анализ влияния (сплуатационных воздействий на тепловые режимы последнего. Для юнки теплового реяима электрооборудования я качестве критерия снимается, как правило, значение температуры обмотки (среднее !и наиболее нагретой точки), не отражающее ход теплового износа оляции во времени.

- «9 -

Слабое внимание уделяется исследованию и разработке методо! и средств непрерывного контроля рекимов работы электрооборудован

Исследование и разработка средств защиты электрооборудовани от работы в аварийных режимах ведутся интенсивно. Однако во мног работах упор делается на один вид защиты, на индивидуальное прим нение, в качестве основного принципа защиты применяется ограниче текущего значения температуры изоляции.

Разработка методов и средств диагностики электрооборудовани направлена, как правило, на создание устройств дискретного дейст вия, мало разработок, за исключением последних, направлено на со дание средств автоматизированного непрерывного диагностировании рекимов и технического состояния. Нет научно обоснованных матема ческих моделей электрооборудования как объектов диагностирования не разработаны принципы и методы построения диагностических сист учитывающих особенности процессов, протекающих в электрооборудов нии под влиянием эксплуатационных воздействий в условиях сельско хозяйственного производства.

На основании проведенного анализа сформулирована цель и поставлены задачи теоретического обоснования технического циагно рования электрооборудования по параметрам эксплуатационных режим

2. Анализ эксплуатационных воздействий на электрооОорудование

Надежность электрооборудования, как покапывает опыт эксплуа ции многочисленного его парка в сельском хозяйстве, целесообраэн условно подразделить на два основных вида: конструктивную и эксплуатационную.

Конструктивная надекность электрооборудования в целом зави от количества и качества применяемых в иен активных и конструкци

- а -

ных материалов, ст конструкции электрооборудования, качества изготовления и надежности его основных частей или деталей.

На эксплуатационную надежность электрооборудования в сельском хозяйстве оказывают влияние ряд факторов, главнейшими из которых являются следующие: конструктивная надежность, условия окружающей среди при эксплуатации, эксплуатационные реяиьгы работы, правильность применения по его исполнению и характеристикам, уровень технического обслуживания и ремонта в процессе его эксплуатации.

Б вопросах изготовления и эксплуатации электрооборудования сложилась проолемная ситуация. Промышленность стремится выпускать электрооборудование с высокими показателями расхода электротехнических материалов. Так, например, электродвигатели серии 4А, которыми интенсивно насыщается сельское хозяйство, имеют меньшую удельную массу на единицу мощности по сравнению с предыдущими сериями за счет увеличения нагрузок активных частей. Эта тенденция сохраняется и для электрсдвигателей серии 4АИ. Это приводит к большей их уязвимости от эксплуатационных воздействий. Высокая конструктивная надежность этих машин обеспечивается только при условии расчетных режимов работы. В процессе же эксплуатации в условиях сельскохозяйственного производства неизбежно возникают такие режимы работы, машины подвергаются таким эксплуатационным воздействиям, на которые они не рассчитаны, что приводит к ускорению процессов износа и повреждения изоляции и, как следствие, х отказам в работе. Например. ¡1о данным ВИЭСХ из 383 электродвигателей серии 4А, па которыми были проведены контрольные наблюдения, 2Ь,4 процента вышли иэ строя. В качестве причин названы заклини-чпние ротора (29,75?,), потеря фазы (15,9%), перегрузка (9,9%), I азрушение подшипников несоответствие условиям окружающей

среды (22,8$), другие причины С7,*Й). И только 6* за очег

- {о -

заводских дефектов.

В соответствии с высказанной гипотезой на эксплуатационную надежность электрооборудования, определяемую в основном надежное его изоляционной конструкции, наряду со стационарными процессам сильное влияние оказывают переходные процессы, протекающие в неь результате эксплуатационных воздействий, характерных для специфк ких условий эксплуатации в сельскохозяйственном производстве. Выделены одиннадцать основных эксплуатационных воздействий: пер! группы - графика нагрузки; температуры окружающей среды; перег| ки; сверхтока; отклонения напряжения; асимметрии напряжении; ух! пения охлаждения и второй группы - толчков, ударов и вибраций; коммутационных перенапряжений; влажности и агрессивности окружак щей среды.

Разработан механизм развития повреждений изоляши электрооС рудования в процессе эксплуатации, который показывает, что начал ные дефекты изоляции конструктивного или технологического проис» дения под влиянием отдельных эксплуатационных воздействий или и> комбинации получают свое дальнейшее развитие, которое завершаете локальным дефектом изоляции, приводящим, как правило, к отказу электрооборудования. Выделенные семь основных эксплуатационных £ действий первой группы приводят к возникновению переходных проце сов, подлежащих непрерывному контролю и диагностированию в течем эксплуатации с целью раннего обнаружения неблагоприятного их прс кания и предотвращения развития необратимых процессов износа изс лкции. Разработана структурная схема развития повреждений изоляи электродвигателей, приведенная на рисунке I. Аналогичные схемы разработаны для силовых трансформаторов и кабелей.

3. Закономерности переходных процессов, протекающих в электрооборудовании под влиянием эксплуатационных воздействий

Негбритимые изменение структуры и химического состава изоля

- /г -

под действием эксплуатационных факторов называя? ее старенном, а процесс ухудшения свойств изоляции - износом. Последний рассматривается как произведение составлявших от воздействия зксплуатацион-них факторов (тепловой, термо-механической, механической, химической и других). Получено выражение скорости износа изоляции: / 1-х / -хл-")

1-е ' " 0 '.те.п\ (1>

где В - коэффициент, характеризующий класс изоляции, н & -номинальная и фактическая абсолютные температуры изоляции, * -ко»-фициент, * - кратность тока по отношению к номинальному значении лг и п - постоянные коэффициенты, с - концинтрация агрессивиог агента в относительных единицах, ? - относительная влажность.

С ирльо аналитического исследования переходных процессов иако са изоляции разработана математическая модель электрооборудования, имеощая чувствительность к параметрам следующих эксплуатационных воздействий: графика нагрузки, температуры окружающей среды, перегрузки, сверхтока, отклонения напряжения, асимметрии напряжения и ухудшения охлаждения. В основу математической модели положено описание нестационарных процессов теплового износа изоляции, протекао-щих в электрооборудовании в результате указанных выше эксплуатационных воздействий.

Как правило, нагрузка электрооборудования в.сельскохозяйственном производстве носит циклический характер. Исследовав аналитичес] топловой переходный процесс при циклической нагрузке в квазиустано-вившемся состоянии, найдено выракенрв превышения температуры в начале графика, позволяющее рассчитать весь график теплового процес са и износ изоляции за цикл работы:

Т V* И",- (?)

" тт* ? 6 4« '

I - 1,г,з, ¡7 ,

- /Л -

где л - число равных участков графика, - длительность

участка графика, Г - эквивалентная постоянная времени нагрева, - установившееся превышение температуры на I -ом участке.

Приняв за допустимую величину теплового износа иэоля^и но»о(-нальное значение, исследовано влияние температуры окрукаюярй среды на загрузку электрооборудования. Получено выражение допустимого коэффициента загрузки электрооборудования по току

^ . л) 1 -- . (3)

\ / Ы с Си - • Цу

где ®со ~ температура окружающей среды; - расчетная температура обмотки, Тн - номинальное превышение температуры,^- температурный коэффициент сопротивления материала проводника.

Полученное выражение показывает, что номинальная гагрузка электрооОорудования по току возможна только при условии, что разность мекду расчетной температурой обмотки и температурой окрукаю-цсй среды равна номинальному превышению температуры обмотки. Кслг. эта разность меньше, то для того, чтобы не вызвать дополнительный износ изоляции, необходимо уменьшить загрузку электрооборудования по току. Это обстоятельство требует повышенного внимания к загрузке электродвигателей с изоляцией класса Б, так как расчетная температура обмотки у этих электродвигателей меньше номинального превышения температуры обиотки на 1Ж. У электродвигателей с изоляцией класса ^ расчетная температура обмотки равна номинальному превышению температуры обмотки. Поэтому они находятся в более благоприятных условиях. У силовых трансформаторов, имеющих изоляцию класса А, рясчстная температура выае номинального превышения температура обмотки на 10К, поэтому по сравнению с электродвигателями при одной и той ко температуре окружающей среды они имеют большую нлгрупочнум способность. У силовых кабелей номинальное превышение

температуры меньше расчетной температуры на '¿Ь К и поэтому силовые кабели только при температуре окружающей среды выше 2^0 К долгны иметь меньшую загрузку.

Исследованы тепловые процессы при перегрузке электрооборудования. Последнее с точки зрения нагрева рассматривалось как гетерогенное тело, учитывалась зависимость потерь активной мощности в обметках в функции температуры. На рисунках 2,3 и 4 представлены тепловые схемы замещения электродвигателя, силового трансформатора и силового кабеля. Им соответствуют уравнения теплового баланса в операторной форме:

для электродвигателя -

(V; * -«^о'г, -V, - • (4)

I Л£ -и,; ■ . (Ь)

для силового трансформатора -

(р г .1 _у + и- л- рю) т; - и( т& - ^г = Во (6)

-А,и~,+(рсг~ " • (?)

«

для силового кабели -

(рсл -а№\-в -ак1с- ^ . <-9>

ь результате решения чтих уравнений и проведенного аналитического исследования получено выра*ение установившегося превышения температуры оомотки силового электрооборудования при перегрузке:

^ . ^--, (10)

•у а * / -^-(„(а --/)

где - номинальное превышение температуры, к - кратность тока

п«г«ггу?ки, и - коэффициент потерь, <Х - течпегатурный ксэЭДициеь

Сел • ОЭ

СО - со/15?

Ри<:.£. Тепловая схема уамчиения асинхронного электродиигателл

л

Рис.о. Теплоаая схема замещения силового трансформатора

&ср ~ сопз£

ССЛ « М . С,^ со,,£{

'Г*.::.: ,ло..| .¡)";ма го'юзднкл зигэього кпбехя

- гв -

сопротивления материала проводника обмотки.

Исследование нагрева электрооборудования при действии сверхтоков (пусковых токов электродвигателей, токов короткого замыкания в питаемых сетях для трансформаторов) показало, что максимальное превышение температуры обмотки к концу действия сверхтока монет быть найдено по следующему выражению:

-г ш (_!_ ) ек"__L , (II)

где кн - критерий нагревания обмотки при сверхтоке.

Последний в свою очередь может быть найден следующим образом:

*« - Г пк . (12)

- 2ос х" • (13)

о 1

где ^ - конструктивный показатель, Пк - импульс квадрата кратности сверхтока, 20 - активное сопротивление фазы при температуре окружающей среды, с - теплоемкость обмотки, 1Ы - номинальный ток, Ь- время действия сверхтока, кст~ кратность сверхтока.

Получены также зависимости, описывающие тепловые процессы при отклонении напряжения на зажимах электродвигателя, асимметрии напряжения и ухудшения охлаждения.

н. Аналитическое исследование влияния эксплуатационных

воздействий на процессы износа изоляции, выбор параметров непрерывного контроля и диагностирования переходных процессов электрооборудования

Д.!» оценги интенсирнггти переходных процессов износа изоляци

- 17 -

обоснован объективный критерий - расход базового ресурса изоляции. Сила тока в обмотке 2 , превышение температуры обмотки над температурой окрукаадрй среды , температура <Э и скорость теплового износа изоляции £ логически связаны мекду собой и изменение одной величины ведет к изменению другой. Эта связь представляется следующей структурной схемой:

е>ем£>ш

В результате эксплуатационных воздействий все они находятся в постоянном изменении и не могут поэтому служить объективным критерием оиенки интенсивности износа изоляции во время переходного процесса. Таковым является расход базового ресурса изоляции, который может быть найден как суммарный тепловой износ изоляции за время переходного процесса, вызванного одним или несколькими одновременно действукицими эксплуатационными воздействиями. Он является интегральным показателем и мокет быть определен как ^ £ СИ .

При исследовании влияния эксплуатационных воздействий на процессы износа изоляции введено понятие дополнительного (сверх номинального) расхода базового ресурса изоляции за время переходного

промесса, который находится как ^ (£ ~£н) с/6 • где £н -номн-

о

нальнач скорость теплового износа изоляции.

Используя выбранный критерий, исследовано влияние формы графика нагрузки на процессы износа изоляции электродвигателей, силовых трансформаторов и силовых кабелей. Исследовались при одном и том »се коэффициенте заполнения графика, одних и тех ке величинах и длительностях нагрузок шесть форм графиков: исходная, возрастапщап, убивающая, вылу~клая, вогнутая и прямолинейная (среднеквлдрйтмчнэи). ¿{пл кавдой фор»ы графика рассчитывался график температурного реяимя при циклической нагрузке в кназиустановив.гемс:ч сосюшии. Г схд ресурса изоляции на < -ом участке опред^хчея по !«■.»! -::•'):

- /а -

о

где - превышение температуры обмотки в конце предыдущего

участка, ^ - текущее время.

В результате исследования установлено, что влияние фориы графика нагрузки на процесс износа изоляции происходит путем формирования графика температурного режима. Форма графика практически не влияет иа суммарный износ изоляции для электродвигателей и сильно влияет для силовых трансформаторов и кабелей (отклонение составляв! до 64%). Замена реального графика среднеквадратичным приводит к значительно заниженному значении суммарного ионоса изоляции ( в 2 -2,5 раза для силовых трансформаторов и кабелей, на 16-22/Ь для электродвигателей).

Исследованием влияния суточных колебаний температуры окрукьпце среды на процесс износа изоляции установлено, что они приводят к дополнительному износу изоляции по сравизнип с износом при среднем значении температуры за сутки (отклонение составляет до 15$ при амплитуде колебания температуры, равной 10 К).

Установлено, что конструкт®ныв параметры (коэффициент потерь Я , эквивалентная постоянная врекени нагрева 7~ ) влияэт на суммарный износ изоляции при одном и том жо графике нагрузки. С увеличением коэффициента потерь а износ уменьшается (на 15-20%) при изменении коэффициента потерь от 0,2 до 0,Ь, с уменьшением эквивалентной постоянной времени нагрева электрооборудования износ увеличивается.

Исследовано влияние длительных перегрузок на процессы износа изоляции асинхронных электродвигателей..К длительным перегрузкам отнесены перегрузки в пределах рабочей части механической характеристики, т.е. в пределах 1-1,8 номинального значения тока электро-

Рис.ft. Грл^г.к;' j p ре по и 'охлаждения электродвигателя п пориодч !if:¡.erpy:ntit и после нее

- ао -

двигателя при номинальном напряжении на его зажимах. Электродвига тель принимался предварительно прогретым до номинального превышен температуры. Графики теплового процесса приведены на рис. Ь. Допа нительный расход ресурса изоляции в результате воздействия длител ной перегрузки определялся по выражению:

Е , ¡"d5^ ~ C(t , " ___,_. (16)

*] д^Он TH(t-¿t/r)->- vjn е е/ГКЭср'. сЦ -~ Тн * вер ) .

где i п - время перегрузки, I* - максимальное превышение темпер туры обмотки в конце действия перегрузки.

На рис.6 и 7 приведены результаты исследования зависимостей для электродвигателей с классами изоляции В и F Кратность перегрузки по току приняты равной 1,2, длительность пер грузки - 0,33 часа. Анализ результатов показывает, что электродви гатели с большим коэффициентом потерь имеют меньший дополнительны износ изоляции, с увеличением эквивалентной постоянной времени нагрева дополнительный износ изоляции уменьшается, у электродвига телей с Изоляцией класса f при одних и тех же значениях коне руктивных параметров дополнительный износ изоляции больше, чем у электродвигателей с изоляцией класса В.

Исследование дополнительного износа силовых трансформаторов показало, что при рекомендованных ГОСТ I4209-t!9 допустимых пере-грунках износ изоляции для каждой кратности перегрузки и допустим длительности оудет разным (расхождение составляет в пределах 100$ Блилние сверхтоков на износ изоляции электроооорудования про исходит г гериод после их действия. На рис.8 приведены графики тег.лового прсиесеа. Дополнительный теплоиой износ изоляции опреде л-."? по рь-гаженко:

Рис-С Зависимости

С • ¿СОО

длл члектроПЕжггзтелеЙ с классом изолинии Ь

".С

<> 0,2 0. V

I и С . У 33£ИСКМ"СГИ го ? : „''V " ДТЧ "/."К", рсЛ".Г'.;ч.чк Я с

;< ("/.иг. 1'.

1 ~ 22 "

f° ' тн( 1-e<tr>^77T*~Qc'~ ' (m tdoâ Je . , ' dt -

- Ue Gh rH + QCp К

где ia - время охлакдения после действия сверхгока, zm - макс! м&льное превышение температуры обмотки, определяемое по (II).

На рис.9 и 10 приведены результаты исследования зависимостей Едол" f( J' • Р) для электродвигателей с изоляцией класса В, где jf и р - конструктивные параметры. Первый определяется по ( 13), второй - по выражению

fi

3uJ-H (Ib)

Р2н

где О - момент инерции системы электродвигатель-рабочая машина (Он и Ргн- номинальные параметры электродвигателя.

Анализ результатов показывает линейную зависимость дополнитель ного износа изоляции от эквивалентной постоянной времени нагрева и явно выраженную нелинейную зависимость от параметров У и р .

Для силовых трансформаторов установлена практически линейная зависимость дополнительного износа изоляции в результате действии сверхтока от импульса квадрата кратности его (в пределах 0-100 с).

На рис.И,12,13 и 14 приведены зависимости скорости теплового износа изоляции <5 в функции кратности напряжения на зажимах . электродвигателя Ки и кратности момента нагрузки на валу пг. различных температурах окружающей среды <ЭСр , показывающие, что при снижении напряжения резко возрастает скорость износа изоляции.

Исследование зависимости скорости теплового износа изоляции от снижения теплоотдачи, связанного с засорением поверхностей электродвигателей продуктами сельскохозяйственного производства, работой без вентилятора и другими, проводилось, используя ьырпкснио:

5 ( а" " —Щ 77 )

—V , ('Зср / НУ)

£ - е I -

ГисЛ'. Ичвмгииость ^Эоп ' Г- f./VW" элоктродвиго-теля приьодо ра'очлЯ :«»ни с: незяиисяаей от скорости, мнхатеиююй характеристикой

Г'Л

■и vr.M гь

J', У/ '! nrv.' Г|

' Vi: :.•.>!. : . i' tl* ■ <"iT ¡i < : ! : :~:í Г

где ОН - процент снижения теплоотдачи.

Она показывает, что снижение теплоотдачи существенно повышает скорость теплового износа изоляции. Так, например, при снижении теплоотдачи на 30% скорость теплового иэнсса изоляции у электродвигателей с изоляцией класса Я увеличивается в 2,Ь раза.

На основании проведенного исследования, системного анализа полученных результатов составлена структурная схема развития процессов износа изоляции асинхронного электродь-игателн под влиянием эксплуатационных воздействий I рис.15). Анализ схемы показывает,что процесс износа изоляции асинхронного электродвигателя является сложной функцией режимных, конструктивных и климатических факторов.

/ . // / п

Ь схсме используются следующий условные ооозначония: X,, , *г -параметры схемы замещения; , и - приложенное, номинальное напряжения и кратность приложенного напряжения; 1-н - приведенный гон; >?н и а - номинальные мощность, к.п.д. и коэффициент потерь; /Ц' , Мн - текущий, номинальный моменты; ¿н и 5,' - нсминаль-ное и текущее скольжения; 0о , и - среднее, амплитудное

и текущее .значения температуры окружающей среды; <~>) и у' -круговая частота и начальная фаза колебания температуры окружающей среди; с1- < Т1Ч и лРц - теплоемкость, номинальное повышение температуры каждого тела электродвигателя и номинальные потери мощности в электродвигатели; Т - эквивалентная постоянная эре-меии нагрева электродвигателя; П!К,'П{ р , ./?,, - относительны«! критический, минимальный, пусковой, начальный моменты; и -

отьоеителонис критическая и миним.ш>нан угловые скорости олектро-1.1'йглтсл,:, к - сгна птольнад у1лоюн скорость, до которой рс.лго-и элекч'род&нгатсяь .чп нр/ы пуска; У - мочкгнг инерции сис-•-чмы олемч озжг'Лфдь - ра';оо»I мыина; <>>.. л 1\н - номинальное у г;. > -ли скср^сгь и < ,, - и; >,м л пуска -«рсктродоигаю* 1

• > гк'-рос;.* ; •'< и \ - 1емпог,!--1у{ныЛ хпм.рфгшн-ли

Рис.11 Зависимости Рис.Зависимости

И:с.13 З1РИСИЧОС1И Рис. 14 Зчиисичости

'' 'Л';. v^ü _ Jloi*

е¿¡противления материала проводника обмотки и расчетная температура;

Ь и QM - коэффициент, характеризующий класс изоляции и номинальная абсолютная температура обмотки; OJ , Тп , Л х - текущая угловая скорость, текущий пусковой ток, импульс квадрата пускового тока; Z0 и С - активное сопротивление обмотки при температуре окружаащей среды и теплоемкость обмотки; Тн и £тн ~ номинальные превышение температуры обмотки и скорость теплового износа изоляции; - критерий нагревания обмотки при пуске; Тп -

максимальное превышение температуры оО..:отки при пуске; ~~ - скорость нарастания температуры при пуске; От и £¿>0/J - максимальная температура и дополнительный тепловой износ при пуске; K-t\Tj ,6> и £Г1 - текущие квадрат кратности тока, превышение температуры температура и скорость теплового износа изоляции обмотки; £Г( и ЕТ - текущий и суммарный тепловые износы изоляции обмотки;

<ЭqI - текущая температура стали; £ щ ~ термомеханический износ изоляции обмотки; к/7* и к /7« - коммутационные

1

перенапряжения в системе и в изоляции; Л' - текущий квадрат кратности пускового тока; £а, Л -энергия активации, универсальная газовая постоянная, коэффициент пропорциональности;

£М1 , ¿Г . и £ ц - текущие скорость механического износа изоляции, механический износ изоляции и суммарный механический износ изоляции; ßs, £ , р и вибрация, влажность, агрессив-

ность среды и износы изоляции от вибрагаи, влажности и агрессивности сриды; Z из - полное сопротивление корпусной изоляции переменному току; JyV - ток утечки нулевой последовательности. Аналогичные схе»лы составлены для силовых трансформаторов и каОелей.

ha основании анализа структурных схем выораны параметры не-лррр^Ь'нтс контроля и диагностирование переходных процессов ллокт-jv.ucrj г.свани» - Kt anpai кр.чтности тска, температура »Смотки, тем-герлт} .•«-. ct;i.'.h, -t-nj!свой износ изоляции, импульс квадрата kp.vrnocTi

-йв-

тока, скорость нарастания температуры, полное сопротивление изоляции переменному току.

5. Обоснование методов непрорывного контроля и диагностирования переходных процессов электрооборудования

При анализе переходных процессов электрооборудования выделяйте три логически увязанных друг с другом стадии: измерение параметров, характеризующих процесс износа изоляции, технический диагноз пронес са и принятие решений. Эффективность устройств контроля и диагностк рования мокет быть высокой, если максимально учтены все процессы, протекающие в электрооборудовании, обеспечена его контролепригодность, включающая аппаратную приспособленность объекта, применены соответствующие методы диагностирования. В принципе возможно создание диагностической системы, учитывающей все эксплуатационные воздействия на электрооборудование. Ограничением в данном случае буду служить достоверность математической модели процессов, протеклощих в электрооборудовании, являющейся основой диагностической системы и стоимость реализации системы на практике. В {сальных условиях сельскохизяйетвенного производства эксплуатационные воздействия н« алектрооборудование различаются в зависимости от отрасли, в которс оно эксплуатируется и в:ада технологического оборудования. Нозто»^' о'олее далесоооразным являегсл создание методов и средств непрерыв! го контроля и диагностирование переходных процессов по группам эксплуатационных воздействий. С экономической точки зрения следуе стремиться к разработке методов и средств группового контроля и диагностирования электрооборудования.

К первой группе эксплуатационных воздействий, требующих неп] ривного контроля и диагностировании шзванныу ими переходных про! сев, о?несены воздействия графика нагрузки, температуру окру лающе .реди, м.ргрузги, сгерчюк'а, .тклокония иапрчгения, аоиммет{ ии

-¿а-

напрялени.ч и ухудшения схлакдения. В качестве объективного критерия оценки интенсивности процесса износа изоляции взят тепловой износ за определенное время работы электрооборудования.

Исследованы методы непрерывного контроля и диагностирования переходных процессов электрооборудования: с помощью токовых устройств, температурных устройств, по квадрату тока, по температуре стали, с немощью электрической модели тепловой схемы замещения, контроля напригения смещения нейтрали группы электродвигателей с объединенными нулевыми точками, математического моделирования переходных процессов с помощью электронно-вычислительной техники.

Исследование метода непрерывного контроля и диагностирования с помощью токовых устройств показало, что время допустимой работы электродвигателя с заданным коэффициентом перегрузки по току К зависит не только от его квадрата, но и от конструктивных параметров: эквивалентной постоянной времени нагрева Г , коэффициента потерь с , класса изоляционной конструкции, определяющего значение ты , расчетной температуры &р и режимных параметров: начального превышения температуры и значения температуры окружающей среды &со' Аналогичные результаты получены и при исследовании метода контроля и диагностирования с помощью физической модели обмотки, выполненной в виде нагревательного элемента. Особенно большие погрешности дает последний метод при работе электродвигателей с частыми отключениями. Поэтому мото.д контроля и диагностирования с помощью токовых устройств при перегрузках неэффективен.

Установлено, что при сверхтоках можно с высокой точностью контролировать и диагностировать переходный процесс, учитывая импульс квасрата кратности сверхтока П^ .

С целью реализации метода непрерывного контроля и диагностирования переходных процессов, выэзанных сверхтокауи, разработаны устройства одиночного и группового действия (авторские свидете.-ь-

- 20 -

ства » Ь430КЗ, 907343 , 997167, ЮЬбЗЬО, 137/956).

В основу принципа действия устройства группового контроля и диагностирования положено выделение общего для всех электрических машин, объединенных в группу, признака, характеризующего процесс с возникшим в одной из мааин сверхтоком. & качестве такого признака принята кратность тока по отношению к номинальному значению, для выделения ?того признака разработан специальный анализатор сверхтока Разработан также счетчик импульсов сверхтоков.

Для непрерывного контроля, диагностирования и прогнозирования тепловых процессов электрооборудования разработан счетчик теплового износа изоляции (авторские свидетельства ## 6ЬЬ976, ЮООаЗУ, ХаьУ/ЗЬ). Указанное устройство позволяет непрерывно учитывать тепловой износ изоляции электрооборудования с начала его эксплуатации, сравнивать его с базовым ресурсом и прогнозировать вероятность дальнейшей безотказной рабсты электрооборудования. Разработан также менее точный, но более простой метод непрерывного диагностирования и прогнозирования процессов теплового износа изоляции обмоток электрооборудования с помощью устройства, учитывающего квадрат потребляемого тока.

Исследован метод контроля и диагностирования тепловых процессов по температуре стали электродвигателя. При перегрузке, начиная от холодного состояния, обмотка электродвигьтеля достигает номинальной темлературы раньше, чем сталь, поэтому сигнал о ненормальном ходе теплового процесса по температуре стали поступит с запаздыванием. Ь результате чего оудет наблюдаться повышенный тепловой износ изоляции вследствие перегрева обмотки сверх номинального значения. Однако, как показывают результаты исследования, дополнительный тглг.пвой износ изоляции в гн'ом случае не превышает 0,1 базового часа 1!ри перегрузке в пределах 1-1,3 номинального значения тска; если ^ерегругка возникнет при л; огретом ллектредвигателе, то износ

- 3/ -оудет значительно меньше.

РазряОотано устройстро группового контроля и диагностирования тепловых процессов электродвигателей по температуре стали ( авторское свидетельство № 143<!о: 3).

Как показано, тепловой износ изоляции является наиболее объективным диагностическим параметром тепловых процессов электрооборудования. Главным вопросом, требующим решения при непрерывном диагностировании по этому параметру, являете.-i обоснование допустимой величины дополнительного тепловчго износа изоляции при тепловой перегрузке. Проведя аналитическое исследование, найдено выражение для расчета допустимого дополнительного теплового износа, приходящегося на одну тепловую перегрузку:

k/JL I

don я ч,и '

где п - вероятное число тепловых перегрузок в течение эксплуатации, - базовый ресурс изоляции, - моральный срок службы электрооборудования, .V - число часов работы электрооборудования в гиду, К(р - эквивалентный годовой коэффициент загрузки электрооборудование по току в раоочий период,эквивалентная среднегодовая чемпература окружающей среды в рабочий период.

Йеходя из допустимого теплового износа изоляции на одну тепловую перегрузку электродвигателя, предложена методика расчета перегрузочных характеристик электродвигателей, по которой допустимое время работы электродвигателя с перегрузкой в зависимости от кратности перегрузки по току находится из условия:

¿(0------ 1

' дол

J е ■ . at *

j5^ -t ¿г " щт:* ^ _

о w ' ' 1

где £доп~ допустимый дополнительный износ изоляции электродвигателя при перегрузке, - допустимое время работы электродвигателя с перегрузкой, Ту - установившееся превышение температуры, определяемое по 110).

Электронно-вычислительная техника открывает широкие возможности для создания диагностических систем го параметрам эксплуатационных режимов. Основой таких систем является математическая модель гроцессов, протекающих в электрооборудовании под влиянием эксплуатационных воздействий и технические средства реализации диагностических процедур.

Ьиже приведена математическая модель тепловых процессов, протекающих в электроойорудовании под влиянием следующих эксплуатационных воздействий: графика нагруоки, температуры окружающей среды, перегрузки, пуска электродвигателя, отклонения напряжения и асим-

метрии напряжения I

е -

( в

л

в~

Т * 0

' ср . /

Ти(1-е )

- <

<7

тес/

а

и и а <-1-4 к? тн (

и о,

к • ----

I Г.

Лри Л <<■

33 -

где £ - и?нос изоляции.

Нерешенными входными параметрами эксплуатационных режимов являются ток электродвигателя, подведенное напряжение и температура окружающей среди. Иостоятшв параметры характеризует конструктивную стсрону диагностируемого электродвигателя. Ь качестве диагностических пара1Ютров приняты: текущая в реальном масштабе времени температура обмотчи, скорость изменения этой температуры, скорость теплового износа изоляции и суммарный тепловой износ изоляции. Диагностическая система может контролировать одновремзнно работу 24 электродвигателей.

Исследован метод контроля и диагностирования тепловых процессов электродвигателей с помощью электрической модели тепловой схемы замещения. Найдены выражения для расчэта корней характеристических уравнений. Добившись рагенства корней уравнений тепловой модели и электрической модели, будет обеспечена их адекватность.

Исследованы методы контроля и диагностирования неполнофаэных режимов группы электродвигателей с объединенными нулевыми точками и текущего состояния изоляции по токам утачки нулевой последовательности.

Проведенные исследования показывают, что непрерывным диагностированием должны быть схвачены тепловые процессы, процессы, сопровождаемые сверхтоками, процессы при неполнофаэных режимах электродвигателей, текущее состояние изоляции электродвигателя.

Б таблице 1 приведены рекомендуемые диагностические параметры эксплуатационных режимов электрооборудования.

Ь. Экспериментальное исследование

Ь задачу экспериментального исследования входило: проверка полученных основных теоретических зависимостей и результатов, ог.исывбощих тепловые переходные процесс» в "ЛАктроо'юг.. порэиии,

протекающие под влиянием эксплуатационных воздействий; проверка полученных результатов аналит!тческого оОоснования метода непрерывного контроля и диагностирования текущего состояния изоляции электродвигателей по токам нулевой последовательности в разных анормальных режимах.

Анализ результатов экспериментального исследования показал, что основные результаты аналитического исследования влияния эксплуатационных воздействий на процессы износа изоляции электрооборудования подтверждаются и могут быть положены в основу разработки методов и технических средств непрерывного контроля и диагностирования электрооборудования по параметрам эксплуатационных режимов.

?. Экономическое обоснование эффективности применения непрерывного диагностирования электрооборудования

Экономический эффект применения средств непрерывного диагност рования электрооборудования по периметрам эксплуатационных режимов достигается эа счет снижения чис."» необоснованных отключений, умен тающего годовой экономический ущерб от прерывания технологического процесса; снижения числа аварий электрооборудования, уменьшающего затраты на его капитальный ремонт; снижения системного ущероа; увеличения сроков планового технического обслуживания, уменывающег трудозатраты на его приведение.

На примере технологических линий молочного производства показано, что экономический г»ф<{вкт применения средств диагностирование зависит от числа возмоки/х отклонений ренимов ряоотн электродвигателей. Годовой экономический аффект на одну технологическую лини.о может достигать до ¿СО рублей, и .¡луча»: о'-теге^ни-' •лсктр.'пгчч телгй всех лю-ий челечнпго л| сяя*гг-г?м .-(гдоьчм!' «•.••тско-"»« 0»ида(:м!1Й м.; .(.-гч:;|!! :.{>•'":( ■ тч -с ! -•>; с!'.«'.I.- .-.м-

лигмоа )•;." ч ¡т.

Таблица I

ошш электроойорудования

1 Рекои8»дув«ав диагностические пзраметрк эксплуатациокк»« редияов хепловые про- '.процессы со сверх- ¡процессы пси не пол-! 1 с куцее сос-! цессы токами .нофазных рекииах тонкие изо_!_¡линии

1. Электродвигатели привода отдельно стоящих раОочих машин

¿. Электродвигатели прпвода рабочих машин поточных линий

3. Электродвигатели привода раОочих машин с ударной нагрузкой (дробилок и т.п.)

•1. Электродвигатели погруккых насосных агрегатов

Электродвигатели привода насосов станций орошения

:кда тока

тешесатура стали"

температура стали

о. Силовые трансформаторы потребительских трансформаторных подстанций

импульс кчэдрата шпульс кзадрата

кратности сверхтока краткости сверхтока

иапульс квадрата капоякение смещения кратности сверхтока нейтрали

токи утечки нулевой последовательности

импульс квадрата кратности свёрхтока

импульс кзадрата токи утечки кратности сверхтока нулевой последователь- ^ ности Со

напряжение на конденсаторе электрической модели тепловой скемы замещения

тепловой изнсс изоляции

импульс квадрате иыпульс кьадрата токи утечки кратности сверхтока кратности сгерхтока нулеЕО.1 пос

ледов&тель-ностя

импульс квадрата импульс квадрата токи утечки кратности сверхтока кратности сверхтока нулевой последовательности

тепловой износ изоляции

импульс квадрата кратности свархтока

v. Силорыэ кабели ответствен- тепловой износ импульс квадрата ных кабельных линий изоляции кратности сверхтока

токи утечки нулевой последовательности

токи утзчти нулевой последовательности

- -

оьцкь ьаьода и зашяшк

Основные результаты раОоты можно сформулировать следующим образом. Дана классификация эксплуатационных ьоздействий, в результате которых ь электрооборудовании протекают переходные процессы, которые наряду со стационарными оказывшот сильное влияние на эксплуатационную надежность электрооборудования. Разработан механизм развития повреждений иголяши электрооборудования под влиянием эксплуатационных воздействий, определена группы основных эксплуатационных воздействий, которые приводят к возникновению переходных процессов, требующих непрерывного контроля и диагностирования с целью раннего обнаружения неблагоприятного их протекьмпн. Ра^раСотана математическая модель электрооборудования кьк объекты контроля и диагностирования. Разработаны математические алгоритмы и программы рисчето на 0£Ш теплового износа изолнщм при переходных процессах, с помощью которых проведано аналитическое исследование влияния експлуатационных воздействий на переходные процессы износа изоляции, показавшие сильное влияние переходных процессов на эксплуатационную надежность электрооборудовании. Проведен системой аналиа и составлэны структурные схемы развития процессов иэнось изоляции электрооборудования в результате эксплуатационных веэ.;ейст в.:й, установлены связи между режимными, конструктивными и климатическими факторами и износом изоляции, выделены диагностические признаки и определены диагностически параметры переходных просг-ссов. Ьыделены основные переходные процессы, подлежащие непрерывному контролю и диагностированию. Ооосноьаны методы непрерывного их диагностирования у. прогнозирования. Раэраоотаны технические о'.^д.чЕа, реализующие методы диагностирования. Разработки защищены К 1?тгрсй1«ми см •.'.тельетвамг, отмочены ороняовой медалью ЬДИХ СССР

Ьд ссноваяин лея ученных результатов исследования можно сделать с; .¿Ь ^ ;

1. Рост количества и мощности электрооборудования, используемого в сельскохозяйственном производство, разработка и внедрение новых его модификаций с высоким уровнем использования активных чистой, специфические условия эксплуатации обусловили необходимость перехода к стратегии технического обслуживания электрооборудования по его состоянию, базирующейся на иэтоцах и средствах технического диагностирования.

2. В условиях эксплуатации в сельскохозяйственном производстве на износ наиболее уязвимой части электрооборудования - изоляционной конструкции существеннее влияние оказывают наряду со стационарными переходные процессы, протекающие в нем о результате эксплуатационных воздействий. Для повышения эксплуатационной надежности электрооборудования требуется непрерывный контроль и диагностирование этих процессов. С этой цел!*> методы и средства дискретного диагностирования должны быть дополнены доступными методами к средствами непрерывного диагностирования по параметрам эксплуатационных режимов.

3. Объективным критерием оценки интенсивности переходных процессов износа изоляции является интегральный показатель - расход базового ресурса изоляции за время действия переходного процесса, Проведенные с помощью этого показателя исследования влияния эксплуатационных воздействий на процессы износа изоляции, системный анализ результатов показали, что все эксплуатационные воздействия по способам нейтралияагдои их последствий на электрооборудование должны быть разбиты на дез группы: воздействия, нейтрализуемые методами и средствами непрерывного контроля и диагностирования и воздейстьи.-,, нейтрализуемые

в основном совершенствованием конструкции и -

гьцией электрооборудования. К первой группе должны Сигь отнесены всзпейсчвия графика нагрузки, темпер-чтугм я сг !>:ы, и'-

грузки, сверхтекч, отклонения на'.р«ми:1я, »мот г;;* н«-) л

улуд(ввния охлаждения; ко второй группе - воздействия толчков, ударов и сиОраций, коммутационных поренапряконий, влажности и агрессивности окружающей среды.

4. Анализ закономерностей переходных процессов показал, что математическая модель электрооборудования как объекта диагностирования долина иметь высокую чувствительность к параметрам пергой группы эксплуатационных воздействий как при одиночном, так и групповом их проявлении и к обобщенному параметру результатов эксплуатационных воздействий второй группы. Непрерывному контролю и диагности-, росашпэ подлежат тепловые процессы, процессы со сверхтоками, процессы при неполнофазных режимах и процессы изменения сопротивления изоляции электрооборудования.

5. Исследованием математической модели тепллвых процессов электрооборудования установлено, что наиболее объективным диагностическим параметром этих процессов являстся тепловой износ изоляции электрооборудования за время действия переходного процесса в границах максимально допустимых темаератур. Диагностирование тепловых процессов силовых трансформаторов, электродвигателей мощностью свыше 30 кВт и силовых кабелей, питающих крупные сельскохозяйственные объекты, рекомендуется проводить с помощью разработанного счетчика теплового износа изоляции; электродвигателей привода отдельно стоящих рабочих машин и поточных технологических линий мощностью менее 30 кВт - с помощью устройств одиночного л группового контроля температуры стали; электродвигателей погружных насосов - с помощью электрической модоли тепловой схемы замещения электродвигателя.

6. Исследованием математической'модели переходных процессов, протекеющнх в электрооберудоганж: при сверхтоках, установлена, что объективным диагностическим параметром этих процессов является импульс квадрата сгерхтока, получаемый электрооборудованием за время воздействия. Диагностирование процессов при сьерхтоьах в „'лектрооСо-

рудовянин рекомендуется проводить с помощью разработанных устроЯсть одиночного и группового контроля величины импульса квадрата сверхтока.

7. Соединение нулевых точек обмоток электродвигателей г-сточных технологических линий или группы отдельно стоящих рабочих машин улучшает ражим работы электродвигателей с выпавшей фазой и позволяв' диагностировать гроцесс при неполнофазиом ревиме работы лпбого плектродэигатоля. В качества диагностического параметра служит напряжение смешения нейтрали группы объединенных электродвигателей Анализ круговой диагражы напряжения смещения нейтрали показал, чт< чем больве суммарная мощность объединенных электродвигателей, тем больше напряжение прямой последовательности при неполнофазиом режи ме сдного из электродвигателей, что улучаает его механическую характеристику при неполнофазиом режиме.

8. Разработанная математическая модель теплопых процессов, процессов со сверхтоками и процессов при неголнофазных режимах позволяет диагностировать эти процессы у группы электродвигателей псаоцю электронно-вычислительной техники. Входными параметрами модели являются потребляемые токи по фазам, напряжение питания и температура окрувающей среды, выходным - тепловой износ изоляции каждого электродвигателя.

9, Учитывая невысокую загрузку электрооборудования в стацис нарных режимах- работы, возмокно дополнительное расходование теплое го ресурса в переходных процессах. Допустимый дополнительный тепло вой и-знос изоляции на одглн переходный процесс определяется эквивалентным коэффициентом загрузки электрооборудования и ожидаемым '¡не лоч переходных процессов.

10. ИсследопаниШ схемы замзщения корпусной ИЗОЛЯЦИИ КЯ;Ч [/

с распределенными параметрами установлено, что оОобщвйщ/к пароме:;ч текущего технического состояния изоляции, формируемого экгплуатэи!-

онными воздействиям», является сопротивление изоляции переменному току, Диагностирование текуирго техничэсксго состояние изоляции рекомендуется проводить с помощью разработанных устройств индивидуального и группового исполнения, контролирующих токи утечки нулевой последовательности.

II. Экономическая оффсктивность применения средств диагностирования электрооборудования по параметрам эксплуатационных режимов достигается за счет снижения числа необоснованных отключений, умеьь шающего годовой экономический ущерб от прерывания технологического процесса; снижения числа аварий электрооборудования, уменьшающего затраты на его капитальный ремонт; снижения системного ущерба; увеличения сроков планового технического обслуживания, уменьшающего трудозатраты на его проведение.

ЗАКЛЮЧИШЬ

Диссертация представляет собой первой систематическое исследование переходных процессов износа изоляции электрооборудования,протекающих В нем в результате эксплуатационных воздействий, характерных для специфических условий эксплуатации в сельскохозяйственном производстве и обоснование мотодоь технического диагностирования электрооборудования по пара-Петрам эксплуатационных режимов. Главны ее итогом является разработка математических мэдилой глектрообору-дования как объектов диагностирования, принципов и методов построе ьия диагностических систем непрерывного действия, голучоьные резул таты обеспечивает возможность повышение эксплуитаыонной надежност ялектрооОорудевания за счет перехода к стратегии технического еослужив&ния по егс состояние, оаэирующейсл на методах и средствах технического диагностирования дискретного и непрерывного действия.

- 41 -

СОДЬГ.ШШ ДИССЕРТАЦИИ ИШО-ЙЛО Ь РАБОТАХ:

1. Зв'цята электродвигателей от лэрегрузки по температуре стали статоре - Проиьпгленная энергетика, 1970, )> 10, с. 9-12.

2. Исследование перегрузочных характеристик асинхронных злектро-двигатвлеП и защитных характеристик тспло?ли рэлв - Труды Московского энергетического института, 1972, вып.ЮЗ, с.140-14Ь.

3. Нагревение обаоткн трансформатора при перегрузке - Электротэх-ника, 1970, » 4 с,Ь6-Ь7.

4. 0 перэгрузочной способности силосых трансформаторов - Прсиыилен-нач энергетика, 1976, ¡5 I, с.23-24.

Ь. О нагревании кабелей при перогрузке - Научные труды УСХА

"Эляктри<*мкашя и автоматизация сельскохозяйственного производств", 1977, випЛВЬ, с.40-42.

6. О нагревании электродвигателя а по8Торнс-кратноБре>0нном режнке Научные труды УСХЛ "Усовершенствование режимов работ сельскохозяйственных электроустановок", 1978, вып.207, с.29-31 (соавтор Гсрбань Д.®.).

7. Принцип построения защиты асинхронных электродвигателей и я условия теплового старения изоляции - Иаучше труды УСХА "Усооерзэнст-

вогакяе рекимоа работ сельскохозяйственных электроустановок", 1У7Ь, вып.207, с.44-4Ь).

а. С загрузке силового электрооборудования в зависимости от температуры окрукаюг.вй среды - Научные труды УСХА "Электрификация и автоматизация сельскохозяйственного производства", 1980, шп.23о, с.Ь5-оа.

9. Ьыбор электродвигателя по нагретушн» для кратковременного и повторно-кратковременного режимов работы - Научные труды УСХА "Электрификация и автоматизация сельскохозяйственного п}оизвод-ства", 1960, вып.236, с.¡>7-60 (соавтор Горбань А.'4.).

-4210. Йеюд контроля загрузки и защиты силового электрооборудования с локощыо счетчика теплового износа электрической изоляции -Тезисы докладов 5 Всесоюзной научно-технической конференции "Состояние и перспективы развития производства низковольтных асинхронных электродвигателей", i960, Владимир, C.I7Ü-I6G.

П. Исследование влияния режимных, климатических и конструктивных факторов на тепловой износ изоляции электродвигателей -Научные труды УСХА "Усовершенствование режимов работ сельскохозяйственных электроустановок в колхозах и совхозах Юга УССР", 19Й2, с.21-24 (соавтор Орел Л.И., Степаненко A.A.)

U. О повышении надежности электродвигателей насосных станций орошения - Научные труды УСХА, I9Ö2, с.¿5-27 (соавторы Евтушенко Ь.Н., Орел Л.И.).

13. Пути повышения эксплуатационной надежности силового электрооборудования в условиях сельскохозяйственного производства -Научные труды УСХА "Оптимизация режимов и повышение эксплуатационной надежности силогогс электрооборудования в условиях сельскохозяйственного производства", 19ВЗ, с.49-52.

14. К вопросу о нагрузочной способности силовых трансформаторов - Промышленная энергетика, 1983, # 3 с.26-2? (соавтор Новиков И,И.).

»••. Импульсный считчик теплового износа изоляции силового трансформатора - Информэнерго, I9Ö2 (соавторы Чураков А.Я., Новиког И.Н.).

Устройство для защиты асинхронного электродвигателя при опрокидывании - Авторское свидетельство # 5420ъЗ, 19% (соавтор Олейник Г.Ь.).

IV. Счетчик взноса изоляции - Авторское свидетельство * 055976, 197е. •

ib. Устройство для защиты асинхронного электродвигателя при опро-яиднавпии - /.в торс к оо сЕИдетэлъство i"' 957343, 1981 (соавтора Евтушенко ii.H,, Ларков а.Я.).

19. Устройство для защиты асинхронного электродвигателя при опрокидывании - Авторское свидетельство $ 997167, 12У2 (соавтору Квтушэнхо Б.Н., Жарков В.Я.).

20. Устройство для прогнозирования расхода ресурса изоляции силового трансформатора - Авторское свидетельство № 1000937, ISG2 (соавторы Яарков В.Я., Ноеиков И.Н., Чураков А.Я.).

21. Устройство для защиты трехфазных электродвигателей при опрокидывании - Азторское свидетельство № 1056350, 1882 (соавтора йвтуиенко В.П., Жарков В.Я.).

22. Расчет г.араиетров тепловой схемы зак-ещения асинхронного электродвигателя - Научные труда ИИКСП "Погашение качества электрификации сельскохозяйственного производства", 1982, с.82-66 (соавтор Евтушенко Ь,Н.).

23. Устройство для защиты п - трехфазных электродвигателей при опрокидывании - Авторские свидетельство 5? 1377956, 1987 (соавторы парков В.Н., Мунгян В.А.).

24. Нагрузочная способность силового сельскохозяйственного электро-ооорудования - Сборник научных трудов УСХА "Повышение эксплуатационной надекности силового сельскохозяйственного электрооборудования", IS87, с.2-Ь.

Устройство для защиты группы электродвигателей - Авторское свидетельство 1? K32ob3, 1УШ (соавторы Харков В.Я., Чуриков А.Я Плотников Й.Г.).

¿.'о. Устройство для определения износа изоляции - Авторское свидетельство № 1Ьо9736 (соавтор Чураков А.Я.).

27- Диагностически? ьетода раннего предупреядении неисправности

электрических 1«ялин - Сборник чиучтлгх трудов УСХА "len^MvecKiis

-н-

средств» диагностирования электрооборудования", 1988, с.4-7.

28. Комплектное устройство системы автоаатического диагносткровзни; изоляции электродвигателей насосной станции орошения - Сборник научных трудов УСХА, "Повышение эксплуатационной надежности силового электрооборудования с.х. производства", 1990, с.2-8 (соавтор Чуреков А.Я.).

29. Эксплуатационные режимы работы и непрерывная диагностика электрических мааин в сельскохозяйственном производстве (монография) - Киев: Издательство УСХЛ, 1990, 168 с.

Ротапринт Укр! Ш эе мп рое к та Заказ И 372 Тира и 1о0

формат 60x34 1/16 п.л. 2,0 19.04.1991