автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Математические модели и новые технические способы повышения эксплуатационной надежности электродвигателей в сельскохозяйственном производстве

УКРАКСЫШ ДЕШДШИИ АГРАРНИП ;ЭД1Е£РШГ£Г

Г Г 6 од

На правах руксллсу

ЮСЖЗ НАРШАН АЕДШЕВ1Ч

МАТЕНАТИЧН1 М0ДЕЛ1 I HOBI TEXHI4HI ЗАССЕИ П1ДБШИШ ЕКСПЛУАТАЦ1ИН01 1ВДМЮС1] ЕЖКГРСШШГУН1В В СишСЫ^ОГССПОДАРСЫ^аГ/ ВИРОБШШВ!

CnemanHîîCTb 05.C9.G3 - е.тектротехн1чн! комплекса га система,

вхяючаючи IX керування та рэгулюзакня

Автореферат дясертаuîï на здсСуття наукового сгдтекя кшдадатз технмннх каук

Н:пз-1233

Робота накована в 1нститут1 механ!загШ ta електриф.1ка1Ш схльського господарства Украшсько! академ! 1 аграриях наук

(МЗСГУМН)

Наукавий керютик - кандидат техшчнкх наук, . старшие науковий сп1Вроб!тник И.О. КОРЧЕННИЙ

ОфШШП опшенти; доктор техн!чних наук, лрофесор В. I. НШН ,

кандидат техн1чних наук, . старший науковий сп1вроб1ткик В.Г. МОВЧАН

ПровШа установа - 1нститут механ1зацп тваришвадтва УААН

Захист в1дбудвться .1993 режу о 14 годин! на

айсщш! спец1ал1зовано: ради К 120.71.03 в Украшсъкому дерейэ-вному аграрному ун1верситет1 (корпус 8, аудитор 1я 26).

Просимо пряйняти участь в обговоренн! дасертаци вбо ra acara Ваш в1дгук на автореферат у даох екэемшшрах, зав!реяих печаткою, за адресов: 252041, Кизв-41, вул.Геро1в Оборони.15, сектор захкету дксертаЩй.

3 дасерташею е «ожлив1сть ознайомитися в б1блютец1 аграрного ун1версите1у.

Автореферат poslc-isesia

CS^tMiS^ issa р.

- cntíalasjjooBSHOl pas: /^j

кзвджзт ТОХН1ЧНЛХ в&ух, ¿ J

Х.Б. ЖЗ®

ЗАГАЛБНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБСГИ

Акг/альШсть тени. Безперзрвнкй р!ст парку електродвнгунхз i зроставча IX роль в .шдэеецзен! ркая елзктрифйгаци сизьсько-господарського виробнкцтва вкставляетъна перкий план питания П1ДЕИЧ9ННЯ експлуатац1йно1 над1йност! . електроявигушв. Анал1з л!тературких дзкерэл 1 проведения досл!д>::ень показуе, що строк служба електродвигун1в в гзлуз! практично не перевицуе 3,5 роки. Електродзкгуни в с!льськоку господарств! шдлягарть багатофакто-puffl дп якз боку рзки-нв роботк, так i з боку НаБКОЛНШНЬОГО серздогкца. .

1скукш мзтематичн! модел! прогнозузання покззник1в над!й-яо071 елэктродвкгун1в та рекомендации на ix основ1 не эадоволь-влвть практику внасладж того, що вони ке в достатн!й мхр! вра-хозують'багатофакторають ДП умоз ексшзуатаци. Низька експлуа-таЩйна надИШсть електродвигун1в. в с!льськогосподзрськсму егл-робкицтз! обумовлена такоя з!доутн1стю ефехтивких техн!чних за-соб1в захисту в1д анормашних. рекйм1в робота та несприятливо! дН назколгинього середовкуа.

В зз'язку з цвм розробка м!ролриемств, направлених на глд-визекня ексшзуатаШйно! нздШюст! електродвитушв, е актуальною науково-техн 1чноэ задачеt).

Нетя та задач! лосА1дтек?>. Метоз робош е розробка матема-ткчккх иоделеа для лрогнсзування - показншаз надИйост! електро-

ДЕИГуШВ та КОЯИХ Т6ХН1ЧЕИХ засобхв ДЛЯ IX ШДВИЩЭННЯ в умовах

с1льськогосподзрського впробництва. . "• ■

Для досягненкя Ще1 нети були поставлен! так! задач!:

- розробити математичш модел! для прогнозування показкнк!в над-йност! електродыггуп 1в в умовах експлуатацп;

- дослШта isirm параметр» навколипкього середовкца та ре-зскм!в робота еязктродшгуШв на.1х експлуатац!йну надшнють;

- розросйшт.техшчн! .эасоби для захисгу ойроток електродагу-н!з з!д пзрегр!зу та'ззолояекня; -

, - прсрестя техн!хо-€кокмхчну оцшку результата дослдаень.

Об'скт досмашп».- Об'ектш досл!дзгекь е трьохфазш аскнх-'ройЯ*..корсгаозж-тут 1 бяэктродаягуни сври АИР загалькспрс?-з5сло-вого • вкксданяя, • sjó вастесоэуютъся в с tльськогосподярському щу>-

'КЩТ31.

Ffrvfc-r^ irwrm* 3 результат! теорзтичикх та експпс^пта-хыг-ос озрэдн.": мтгемаглчвз модель, ям доэволнг тгр-.г-

нозувата значения пробивио! напрут Мквитково! 1золяци обмоток в эапежност! в1д дкнам1ки кавантакекня електродвигун1в та умов яавколиинього свредовта.

В результат! активного планування багатсфакторного експери-мскту одержал пол!ном1альн! модел! для пара>;зтр!в розподьчу пробивно! напругк м!жвитково1 130ЛЯЦЦ, що дозволяють за допомо-гою 1мов 1рностноI модел! Вейбула сЩкити 1мов5р;-Псть безв!дказ-но! роботк ббо гама-процентний строк сяужби електродвигун1в з урахуванням комплексно! дп ексллуатацШшх факторзв.

Досл!дано ЕГШ1В сукупно! дп атмосферного теку, темпера. тури та в1дноско1 вологост1 навколиакього середовища на тепловий стан електродвигуна, розроблен! теплоЕа модель та пристрШ для захкету електродвигуна в!д перегр!ву.

Розроблеко пристр1й для захкету електродвигуна в1д зволоке-ння, эаснований на нагр!вакя! обмоток статора в пер!од техноло-пчких пауз шляхом пропускания чераз них електричного струму, яккй створюе леревищення температура обмоток над температурою навколшнъого середовища, величина якого визначаеться за одержа-ним в робот! анал!тичнш шразом в зале-шост! в!д значения В1д-носно! вологост! та температуря кавхолишнього середовища.

Розроблен1 пркстро I для захкету електродвигун!в В!д перег-рлву та зволоження захищен!' трьома авторськими св!доцтвачи та одержан! три позитивных ринення про выдачу ,патент1в на ванах1д.

Практична ц}нн!сть. Розроблена математкчна модель прогнозу-вання пробою м1«витково1 1золяц11 обмоток електродвигун!в в умо-вах с!льсъкогосподарсъкого шробництва та одержан! пол!ном!альн! модел! для паражтр!б розподизу пробивно! напруга дозволяють оцшити !мов1рнють безв1дказно! робота електродвигун!в, прогно-зувата к в!дказ в залзжност1 в1д умов навколишнього середовища та рей!ч1в роботк 1 таким чином запоб!гагк технолог!чнкм збит-кам.

Заетосування розроблеких пристрогв для захжгу електродви-гунЗв в!д перзгр!ву та зволоження дозволяють забеапечитк IX пра-цездатнзеть 1 довести строк служба до нормативного значения.

В шлому результата дослшень дозволяють Шдвкэдтк кад!й~ н!сть елзктродвигушв, то ексллуатувться в умовах с!льськогоспо-дарського ЕгроСництва.

Ррал15аи}я ррпультаПв лосл1лхет>. Розроблен! пристро! за-XI: с ту усп!2Л"э вит р«мзл>! виробккчу персв!рку та шровадяен! в ко~ лгосп! "Друхба" Вас:гль:<1г>ського району КйТвсько! область' ?езу-

льтати проведения досл!джень передан! в Дерхсагропрсм Украшл, науково-техн!чною радою якого пристро! захисту рекомендован! до широкого впрозадження.

Атюгаи1п гоБоти. 0сновн1. положения та результата доел!д-жень обговорен! та ухвзлен! на науково-техн1чних конференциях: "Механ1зац!я утрямання велико! рогато! худоби на малое фермах 1 застосування нейноытх доияьних апаратгв з техколог1чних л!н!ях дохння кор!в" (с. Глеваха, 1989 р.), **Енергозбер1г8кяе електро-обладнання для АПК" (м. Москва, 1990 р.), "Шдвкпюння експлуата-ц1йно1 надШгост! електрообладнання в с!льському господарств!" (м. ЧелябХнськ, 1991 р.), "Науково-техн 1чн1, економмн! та еко-лоПчя! основа механ!зацп процес!в п!двищення родючост! грунту" (с. Глеваха, 1991 р.), "1нженерно-техн!чне забеапечення виробни-цтва с !льськогосподарсько! продукт i в ноекх умовах господарюва-кня" (с. Глеваха, 1992 р.), "Науков! розробки - агрощхмисловсму комплексу" (с. Нижн! Ворота, 1993 р.) та наукових конференциях професорсько-викладацького складу -УСТА: "Науков! досягнення -справ! персОудорИ" (м. Ки1в, 193Э р.), "Вчен! с 1яьсьхогосподар-ських вуз!в - зб!лькенню виробкицтва продовольства в кра1Н1" (м. КЙ1В, 1990 р.).

Пуг»А1квч!я рдзудьтат{в досл1джекь. Осно§н1 положения диевр-тацП опубл!кован! з 16 роботах, вклшеючи трл авторсыа св!до-цтва .1 три позитнвя 1 рпиення про вздачу патент !в на вшах! д.

Структура та ог.'ем ровоти. Дисертац1я складаеться 13 всту-пу, чотирьох глав, загальних висновк!в, списка використано1 л!-тератури 1 додатк!з. Мютить 163 сторшки машинописного тексту, 43 рисунки, 7 табляць, 20 додатк!в. Список вжористаног л!тера-тури станов'лть 152 найменуванкя.'

311СГГ РОВОТИ

ВШИ присвячениа обгрунтувангаэ Бир!шуваних задач, проведений короткий огляд основних аспект!в робота, сформульован! мета та задач! дослшень, вкзначзна наукова новизна та Щннють робота.

СУЧАСНИИ СТАН ШГАШ ЕКОТЛУАТАЦШЮI НАД1ЙНССГ1 ЕЛЕКТРО-ДЕГЛУ, в С1-ЯЬСЬГОтЛЮДАГСЫ<Ш ЕИГСКЭДГО!. Б результат! анализу тз обробки статистичних дзних за Л1тератуг-ну><^ джегеламн ьотпногсена висока азярзйнЮтъ елвктр0двигун!в п с1льськогоспо-

д:.;К('.;.!У КИ|^'кицтн(, (ЧУбЛИНО Н8 ?ВЯ]-МННЩЬЧИХ т; \"ПРЖ'МСТВЗХ.

Щороку в ц1лому по схльському господарству виходать з ладу 20... ЗОх в1д всього парку еяектродвигун1в, наносячя значка ёкономхч-ний збиток государствам. • •

Позитивна! досв1д розробки мхроприемств по шдвйщвкня експ-дуатацхйнох надхйност! електродвигунхв, що знайпов воображения . в роботах А.О. Грундул!са, В.И. Дашкова, Г.П. Срсяюнка, М.О. Корчемного, 1.1. Мартикекка, В.1. Мйэна, В.В. Овчарова, Л.Г. Прицепа, О.А. Пястолова, М.М. Сирих, 1.П. Сича, 0.1. Хсмутова та йшмх автор хв, показуе, що шрйення Ц1ех задач! можливе шляхом прогкозузання показникхв надШкост! електродвигунхв, а також удосконалення техн^чних засобхв захисту.

¿нал 1з лхтературшх джерел показуе, що в даний час дослужен! причини 1 закона розпод!лу вхдказхв електродаигунХв, Хсну-ють матемаигчнх модел X над!йност!, рекомендацхх по д1агностицХ та прогнозуванн» технхчного стану електродвигунхз, технхчн! за-соби для шдвкщення IX над!йностх в екешзуатацп. Частково результата них дослхдаенъ впровад-кзнх в схльськогосподарське вироб-ництво. Ало, як показуе практика, експлуатацхйна надШЮть еле-.ктродвигугпз -залинаеться на низькому' рхвн!. 1снуачх модел!. та рексмеххдаци не зраховують багатофекторнхеть д11 умоз навколкш-кього середоввда та рэжи«1в робота електродвигушв на IX експлу-атец1йну надхйнхеть. .Тому е^кгавнхеть'мхроприемств, розроблених за хх допомогою, не задоволъняеть практику; В зв'язку з цим.не--обххдяа розробка матемэтичшх моделей для оцхнки над1йност! еле-ктродвигуяХв, як! б враховували тлив основних експлуатацХйних Факторхв, дали б мозиивхсть прогаозувати вХдкази, - проводите оц1-нки !мов!рност1 безвХдказно! робота. ■ , ..

Дослхдаекня причин''! характеру зхдказхв електродвигунхв показу«, що роэподхл пшкодань по.окрзмим/вуалам змхнаеться в за-лекност! вхд умов 1х ексялуатац.11. ,Ай8-наЯб1льша кхлькЮть вхд-казхв пов'язана з ьиходом з ладу, обмоток статора (85...95%). ВХдкази обмоток в1дбува<оться; в основное вкаслхдок -хх перегр1ву або эволожоння. ; В1д ззгально1 кхлъкост! вхдказхв нац! причини приходиться вхдаовхдао 60...70-; 1 20..30%. ОднХею з пркчзи.такого стану е вхдеутнхеть е&зктивних технхчних засобХз захисту. електродвигунхв в!д перегрХву х зволожекня. Це поясняться там, що не проведен! в достатки! м!рх дослхдаоння по вивчешш вшиву У«ов навколкаиього серэдовмца на теллоЕИЯ стан електродшгуна 1 на мхру зволоження обмоток в перход технологхчних пауз. Бхдом! технхчн х засобя захисту ьлектртдаяуеа"в1д перерву I зволо:-йн-

ня не враховують зм2ну параметра нанколишнього середовища. Тому необхшо розробкти технзчн! засоби захисту, що враховують клз-матичн! фактори.

Проведений анал1з експлуатац!йно1 надШност! електродвигу-н!в ! досл!джень в Ц!й галуз! дозволил* сформулювати мету 1 задач!, що шрииуються в дисергац!йн!й робот1.

МАТШАТИЧН1 М0ДЕЛ1 ДЛЯ ОЦ1НКИ ЕКСШУАТАЦ1ЙН01 ВД1ИН0СТ1 ЕЛЕКТРОДБИГУН1В В СШСШЯШЮДАРСЬКСЩ ВИРСБНИЦГВ1. Експлуата-цШа над!йн!сть електродаигушв в значн1й м!р! визначаеться ка-д1йн1ств обмоток.статора, яка, в свою чергу, залетать в!д стану 1золя1Ш. В процес! експлуатацп електродаигушв в с1льеькогос-подарському виробництв 1 !золяц!я обмоток знаходкться П1д впливом комплексу д1ючих факторзв. Основными експлуатац!йними факторами, як встановлено, виступаать: динам 1чна навантаженють електродви-гуна (середня кратнють ампл 1туди пульсащя струму по в!дношешю до ном шального струму), що пръцюе 1з змшнлм навантаженням; температура та в!дносна волог1сть навкодгашього середовица; кон-центрац!я ач!аку в пов1тр! твэринницьких пркмзщенъ. Стильна д1я перерахованих факторов приводить до поступового руйнування або стар1ння 130ЛЯЦН обмоток, що звичайно закшчуеться пробоем м1ж-ёиткозо! 1золяцп. Тому пробная а напруга е основнкм кратер 1ем працездатност! 1зсишцп.

На основ! анал1зу та лог!чного опису процесзв, шо вздбува-вться в 1золяцп п!д д!ею експлуатацзйних факторзв. одержана ма-тематачна модель, що дозволяс прогноэувати значения пробивко! напруга М1шггково1 1золяцн обмоток електродЕэтун!в:

2

и - Га + —--т т V - п 1п с] П - 5 т О , (1)

пр 1 а + 9 } 1 }

де N - данам 1чна кэзактакён1сть електродвкгуна; 8 - температура навколиинъого серздовюца; С - концентрация атаку в навколииньо-му середовкщ!; t - тегмш експлуатацп електродьигуна; А.П.к.а, го.п.Г.э - постзГл! коефшснти.

... Анвлгп'чг-ю визначкгл значешя пост!Яккх коеф!Ш-:нт!в в ло-Г1ЧН1Я нодел! (1) практично не вилвляеться можливнм. Для ;-и&ход-жекня зн&чень 1Е1Х кс-е$ИЦент1в були проведен! експ*рин*ктй.:5-н! досл!я«екня.

Доел! далннл &лектродвагун Iв в ифобкичих умовах "¿т

впливу комплексу Д1ючих фактор!в на зм!ну величина пробивно1 на-пруги мхкьктково! 130ЛЯЦП обмоток е трудомЮтким та складнкм преда сом. Постановка такого експерименту складна там, що важко шдтримзти • ексш?уатац!йн! фактора на заданшу р!вн1 напротяз! довгого часу. Тому для проведения експерименту використовувалась клхматична камера, в як1$ з достатньою для наукових експеримен-т!в точнютю в1дтворювалось середовище, оточуюче електродвигуни в вкробничкх умовах. Кл1матнчна камера.дозволяе регулюватн, по-е дну ваги та шдтримувати .на заданому piBHl параметр« каЕколиш-нього середовища та проводите вшробування електродвигун!в при р!зних динам!чних режимах. Для зм!ни ступени навантеження елект-родвкгун!в застосовувався метод штучного навантаженяя, для чого був розроблений вхдпов1дний стенд наванташшя. '

Програмою експершенту передбачалось дослшсення залежност! пробивнох напруга mîkbctkoboî 1золяц11, та його середкього квадратичного в1дхилення вхд комплексно! дП експлуатацХйшх факто-р!в, а такс® визначення закону I параметр1в рогшод!лу пробивно1 напруга. .

ДослХдкекня проводились зпдно теорП активного планування експертаенту !з складанням .матриц! планування дробового факторного експерименту для п'яти фактор1в на двох р1вкях типу 25"1. PlBHî факторíb вибирались на ochobi апрхорнох 1нформацц та по-кукових досл!д!в. При цьому експеркмэнт проводився в трьохкрат-н1й повторност!. П1с л я зак!нчення коасного дослхду обмотки стато-р!ь злектродвигун!в роархзались та Шдклшались до лробквнох установки. Пробивна напруга .'«Шшитковох ' 1золяц!1 , поряд лежачих пров!дник!в вимХрювалась по схем1 1-2, 3-4, 5-6, .7-8 ! так .дал! за допомогою к1ловольтметра С96 з класом точност! 1,5. В зв'язку з тии, сю зм1на волячшш пробивно1 напруги носить вкладкозий характер, в ко*>:о,чу статорх пробивали не мскше 100 пар пров!днккхв та шзначали середн® величину пребквно I напруги míssíítkoboí !зо-ляцП. - .

Виаробування проводились у в1дп081дн0стх з ГССГ 7217-67, планування випробувань виконувалось зг!дно ГОСГ ,27.410-87 I РД 5СКШ-89, засоби вим!рювашм при. проведешх експорменту в!дпо-в!дали вю-югам ГОСТ 11с£®-86. ;

Осробка результат 1в експеркмонту проводилась з викоркстан-кям ШШ. Истод»; Ньатояа-Ра£.еона визнячон! значения посПЯяих uo^mtcKTltí в лог 1чн !й моде л 1 (1 ) для ел^ктглдм1Гун!в АКР зага-лькстзрс>кгмхшт> гжонання: А-5,39; ü-CS.9; К-4,45; ¿¡»187,8: m»

»0,927; п=0,Ш; 1-1,218; э-О.Зг. Контрольна доел 1ди показали, що одержана модель адекватна досл!дним даним. Похибка апрокстаа-ц!1 не перевицуе 10%.

Для ПОР1ВНЯШЯ э вказачою модедшо п!сля обробки результат!в багатофакторного експерименту ' метода«® математично! статистики була отримана пол!ном!альна модель, то вол од 1с високою тсчн!ста зпроксимац!I.

В результат! перев!ркиузгодженост! дослиного розпод!лу з теоротичним по нетодац1, викладешй в СГ СЗВ 1190-78, встановле-но, що щ1льн1сть р03п0д1лу пробивно! напруги м!жвитковоi 130ля-Ш! обмоток електродвигун!в мае найб!льшу узгодаеннють з даопа-раметр!чним законом роэподму Вейбула з параметром форми, при якому дакий закон розпод1лу близькй! до нормального закону.

Обробка результат !в експерименту дозволила одержати сл!дую-ч! пол!ном!альн! модел! для пробивно1 напруги 1 його середкього квадратичного в!дхилення:

и - 2,36+0,00153 9 43,00232 У 43,00195 С +0,0914 I -~ 0,07 N -0,000033 О У -0,0015 У I +0.С00213 V N - (2) - 0,0007 С I +0,000255 С N -0,0118 I N ;

5 = 1,15+0,0015 в -0,00174 У -0,00147"с +0,0714 1 -

-.0,053 N -0,000029 8 У. -0,00102 V I +0,000201 У Я - (3)

- 0,00051 С 1 +0,000201 С N -0,0108 1 N

Статистична значушеть коефЩ1ент!в регреси та адекват-н!сть пол!ном1алъних моделей оцияовалась прй дсв'рч!й 1ж>в1рно-ст! 0,35. Для оцшки точност! апроксимацп експервнентальних де-П'лх пол!ном!альшми моделями (2) 1 (3) .визначен! середн! помилки апроксимацп, щоскладають менве 1%.

Акал 1з лопчно! (1) 1 пол1иом!ально1 (2) ко делай показуе, що р!зв5ця мм значениями пробивноI напруги," розраховадами за розглкнуглми моделями, не поревкцуе 1СК (рис. 1>.

Прове дзн1 доелгдтакня показали, що вплив кожного експлуата-Ц!йного фактора на яшегая пробив«»I напруги м ¡жштково I !?оля-Ц!1 там б шжйП, 'пги ¿начепня пгших фактор !з. ]ншс:-е кажу-ЧИ, ОКОЛЛУПТГ-Ц!ЙН1 фпктори. ШО Д|ють на 3 ЗО.ПЛЦ 1ю обмоток алект-рлццгуни«, та актамзуугх, г>вж «п-ого. 1з рс:х рл?-

"' миг/ < ,'"д|К",' Т;"^ чу);-> ■ '•• •'■ Г"«т; , О Я/"!'-:''-

26 и

и*

- V ! | !

ч. 1 V /\

0- 4 V» го"Ь чч ( ! !

С"Ъймфг ! я-з 1 * ^¡741 ! .1 1 >1 1 " г^..

•. -1

и да тис. лсд

Рис. 1. Граф1чн1 залежностХ пробивно1 напругк мхжвит-ково1 хзоляцх х обмоток в Хд терм Хну експлуатацп елек-тродвигун!в при рхзнхй вхдноснхй вологостх нашолиш-

нього середовища: -1---за логхчною моделлю;

---- за пол1ном!альною моделлю.

навантаженхсть електродвигуна - найбхльший.

Вхдомо, що критичним значениям пробивно1 напруги м1жвитко-вох 130ЛЯЦП обмоток статора низьковольтних асинхронних електро-двигунхв е напруга, що дорХвнюе 1 <ХЮ В. Шдставинии вказане значения пробивнох напруги х середне .значения експлуатацхйних фак-торхв в модель . (1) X розв'язании це рхвняння вхдносно часу експ-луатацхх елекгродвигунхв, визначаеться час, за закхнченням якого пробивна напруга досягне критичного значения, або строк служба.

Використовуючи результата експеркменту, по методацх, викла-денхй в СТ СЭВ 677-78, визначанХ параметр« розподхлу пробивнох напруги мХжвитковоI хзоляцхI (параметр;! Форш та масштабу розподхлу Вейбула). Одержанх полхномхальнх моделх для парайетрхв'фор-ми та масштабу, якх були оцхненх на адекватнхсть, а хх коефхцх-енти регресхх - на статистичну значущхсть:

Ь = 2,222-0,00457 в -0,00033 V -0,00035 С -0,1343 I + + 0,0651 N +0,000077 О V +0,000029 У С +0,0019 V I + (4) + 0,0013 С X. -0,000236 С N +0,021 I N

и0 = 7,366+0,01317 0 -0,00385 V -0.01315 С +1.2043 I + + 0,182 N -0,0105 8 I -0,00213 6 N +0,000081 V С -- 0,0112 V I -0.00174 У N -0,1412 I N

г

ю

1мов1рн1сть пробивно! напруги при закон! розпод1лу Вейбула записуеться в еигляд!:

За допомогою пол1ком!в (4) 1 (5) за !мов!рн!стков моделпю (6) розраховуеться 1мов!рн1сть невшикнення критичного .значения пробивноI напруги м!жвитково! 1золяцп обмоток електродвигун!в при комплексна дп експлуатацМких фактор!з або гама-процентний строк служби (рис. 2).

Вгс. 2. Графзчн! залежност! 1мов1рност1 нввишккення критичного значения пробивно! напруги м!жвитково1 !зо-ляцп обмоток напротяз! заданого часу експлуатаци електродвигун!в при р!зн1й в!дносн1й вологост! навко-лмщъого середовица.

Розроблена методика та обчислювальна програма,- а т&чож складен! таблшх1 для оцшки показнкк!в надШюст! елактродвнгу-н1в. - - '

ПроЕвден1 досл!дження та анал!з математичних моделей вказу-ють на можлшсть пХдвищення над1Яност1 електродвигун!в шляхом захисту 1х в!д сшдляво1 ди експлуатацШмх факторзв.

Р03Р0Ш ТЕХН1ЧНИХ ЗАС0Б1В ПШШзНЯ ЕКСШУАТАЦ1ПН01 НЛД1-Ш0СТ1 ЕЛЕКГРОЛБИГУНШ В ШЬСККОГОТЮДАРСШСМУ ШР0БМ1ГВ1.

В результат! пор!вняяня та анал!зу !снуючих техишних засо-б1п п1 дв!Ш'й!тня експлуатацхяко! над1йност1 олектродвигун1в сфор-мульопат пимоги до пристрой захксту, з врахузанням яких роэро-

(б)

о

блен! пристро1 для захисту електродвигуна В1д перегр!ву та зво-ложення.

Доел1дження показали, що 61льш доц1льним засобом захисту в!д перегр1ву е пристр!й на основ! теплово1 модел! електродвигуна, що являе собою активно-емнютний контур з пост1йною часу заряду, то доршнюе постШИй часу нагр!ву електродвигуна. Але не-дивлячись на вс! його переваги, воно мае ютотн! недолгки, так. як не враховуе вшив параметр !в навколишього сере довита, що вносить значну похибку при оц1нц! температури обмоток електродвигуна тепловой моделлю. •

В результат! теоретичних та експериментзльних дослшень одержано вираз для сталого перовищення температури обмоток статора асинхронного електродвигуна в функцп параметр!в навколшь нього середовгаца: атмосферного тиску, температури та вшосно! вологост1:

[1+0,004(8-15)] [р-0.05 V ехр(0,059 8)]

8 - 1,598 -------х

(р-0,19 V ехр (0,059 в)]

[273,15+ 8] * [1,005 р+0,01 V ехр(0,059 в)] ~н

де р - атмосферой тиск, мм рт.ст.; 0 - температура навколишнього середовица,'С; V - в!дносна волоПсть навколишнього сере-довиада, %; »н - стале перзвищення температури обмоток при нормо-ваних параметрах навколишнього середовица,"С.

Для крэцого сп!впадання теоретично! криво! нагр1ву э реальною в теплових розрахунках електродвигунш викоргстовують серед-ню постгйну часу ,нагр1ву:

Б 6 п, - '

тн- 0,006 , (8)

в'. (7>

де С - мяса електродвигуна, кг; Рн - ком 1нальна потужнють електродвигуна, кВт; т!и - нсмШальний коеф1щент корисно1 дп елект-родамгуна.

Таким чином, показано, що постШа часу наград електродвигуна змшюсться в залаадосп ыд значения параметр^ нтеколкшнь--ого середоьища. В зв'яаку з ним для шдвюцоння точное?! м<у»да>-

теплового стану електродвигуна тепловою модел»:« глобх а!дпов1дне кормгування поспйно! часу заряду тейпу:«-,-? ч.^.ш.

Розроблена теплова модель електродвигуна, яка враховуе зм1-ну параметра навколкшього середовада, та пристргя захисту, який вкмикае електродвигун при п1двищенн1 температуря обмоток 1 ешйдкостi п народувачкя визце допустима значень (рис. 3).

твлта мережа

1 1 1 -—- 13 — 1 44

1 |н|

[3 i

д 16

Рис.3. Блок-схема пристрою для захисту електродвигуна в!д naperpisy: 1 - датчик струму; 2 - квадратор струму; 3 - теплова модель електродвигуна; 4, 5 -регулноч! органи; 6 - буфер; 7 -леретворшач струм-напруга; 8, Э - порогов! органи; 10 - лопч-тS5 елемент АБО; 11 - трачзисторний ключ; 12 - виконуючий орган; 13 - комутатор; 14 - електродвигун; 15 - блок живлення.

Ефсктмвшм способом запоб1гання зволоженкга 1золяцп, як показали дослшзння, е стзорешя 1 автоматичне пШркмання в пе-рюд технолопчних пауз перевщення температур« обмоток електродвигуна над температурою навколишпього серэдошиа вшяхом пропускания по обмотках елзктрлчного струму. На основ 1 експериенталь-нкх дослхдашь одэрхазяа залошють кеобх1дного перевицоння температура обмоток В1д значокь biíhochoi вологосп i температуря наькол:кнього середоетца, яка для електродвигун m АИР загелько-лрокнсловсго кгнокакня апроксимуеться виразом:

лО » -13 + 0,13 У + 0.1 9 О)

В зз'язку 3 ÍVM рмрСбЛО-НО щжтрм яахисгу СЛ-ОТГ.К i-.y-Y.~-родгигука в;д звол-'^екк?; (рис. 4), ¡цо дозволле реал;лул'r/л

зану залежнють. Контроль температур! обмоток вШуваеться методом шору.

На розроблен! пристро! для захисту електродвигун!в в!д пе-регр!ву та зволоження одержан! авторськ! св!доцтва та позитивн! ршюння про видачу, патент 1в на винах!д.

Ríe. 4. Блок-схема пристрою для захисту обмоток елактродви-гуна в!д зволоження: 1 - термостаб1лъний шунт; 2 ~ комутатор; 3-обмотки електродвигуна; 4,5- ф!льтри низько1 частота; 6, 7 -обмежувач!; 8 - перэтворювач струм-напруга; 9 - перзтворэвач на-пруга-напруга; 10 - блок дшння; 11 - виконавчий орган; 12- ви-шршач в1дносно! вологост! навколишнього середовкца; 13 - вим!-рювач температуря навколишнього серодовица; 14 - задатчик пере-еэдсннй температуря обмоток; 15 - блок пор1вняння; 16 - блок $о-р<гува!Шя керувдих Д1й; 17 - п!дсилювач р1знищ; 18 - масштабшй п!дсилювач; 19 - -задатчик температурного коеф:ц1скта матер 1влу обмоток; 20 - датчик температури навколишнього середовища; 21 -блок жиьлейня. .

ВИРОЕНИЧА HEPEBJFKA РЕЗУЛЬТАТ 1В ДОСЯШЕНЪ I ТЕХШК0-ЕШ50-М1ЧНА ЕФЕКТИВШСГЬ IX БПРОВАДЖЕННЯ. Ор1ентовлиЯ роэрахунок няд1-Яност! показав, що imob1рнiсть безв!дказно! робота напротяз!

ÎOCO год та напрэдсокня ка вцзказ складае: для пристрою захисту в!д перегр!ву в!дпоз1дно 0,35 î loCOO год, для пристрою захисту в!д зволожеккя - 0,92 î 11500 год, що в!дпоз!дае Еимогач, як1 ставляться до под!бних прмстрохв.

' Екробнича nepcBlpio розроблаких пристрохв захксту прсводп-лзсь в колгосп! "Дружба" Васильк!вського району Кихвськох облас-т1, яка п!дтвердкла ix кадзйнють та ефектквнХсть. Викорястакня прзстро 13 захисту забезпечуе п1дв1щекня експлуататйнох кадхйко-ст! едектродБйгукш.

■Р!чний-економ!чний ефект в!д застосування пристро1в захисту в!д перегр!ву та пристрою захисту в1д зволоження з одним елект-родвигуном потужяютв 3,0 кВт складае в!дпов!дно 16,5 крб 1 30,6 крб (в цхках 1S90 р.), що п!дтвердауе еконсм!чну ефектавнхсть розроблених засоб!в захисту.

. ЗАГАЛЫП ВйСНОБКИ

1. Анал!з д!тературшх даерел 1 статистачних даик прсводе-них досл!джень показав, що строк служба електродвигунХз з с!ль-.ськогосподарському виробнвдш практично не перввицуе 3,5 роки, цо значко нижче нормативного значешя. Одним 1з шляххв пхдасцеи-кя.експлуатсШйнох надМност! електродвигун!з е прогнозування показккк!в над1йност! з урахувакн,ям багатсфакторно1 дП ка елек-тродвигуни умов кавколетнього середовкца i резкиму робота та роз-робка ка Ц1й основ! шропркмств по п!ДЕИщенню IX надгйносп. Низька. квдШПсть елек?род2игун!з обуиозлена такой в!дсутн1ста е^ектавн'-Х ■ тсхнхчнкх1 засоб 13 захисту Bis neperpísy 1 зволо:-;екня хзодлцп оС-йоток.. Щороку в1дкзги еяектродаягушв внасл!дск цжс ПрЖШН СКЛЗДГ:Ю?Ь вЮТозщю 60. . .?©í 1 20. . .20% 31Д загалнюго . числа з!дказ!з. ' '" .

Z. В'результат!-шал!зу, • лег 1чкого" ошеу' í екегар^знтвль-ного дом!д:йокня процесу smíhji пробивкох напру га м1жштковох 1золяц11 обмоток при експлуатацП олзктродв:ггун!з одержана мата-матачна модель, що деззоляс прогнозувзти шдяотвння критяшого значения прскйшяо! напруги при дП комплексу оксплуатац1Д5![х фа-XTopfô. Лопчкэ модель дозголне з похкекеэ до 1С% ьзгкгчкти час, за який пробязна капруга досягно критичного значения, ебо строки слу:кби_електродЕНгук1з.

, 3-. На основ! гаииувакнл багатсфаяторнсго експерк-знту одержан! математачн! модвл! в полпкм'альному впгляд!, як! егглоуэть

залешост2 пробивно! напруги i II середнього квадратичного в!д-хклення В1д параметра навколишнього середовища 1 режиму робота електродшгунхв. Р!зниця м!ж значениями пробивно!,напруги, роз-рахованими по лоп!чн!Я 1 пол!ном1альн!й моделях, не • перевицуе 10*. Встановлено, що експлуатацШН! фактори п Шримують 1 акти-в!зують один одного.

4. Одержан! в результат! обробки даних багатофакторного ек-сперименту пол!ном1альн! модел! для параметр!в розпод1лу пробивно! напруги (параметр 1в форми ! масштабу розпод!лу Вейбула) в функцп експлуатац!йних фактор 1в" дозволяють оцимти 1мов1рн1сть невикикнення' критичного значения пробивно1 напруги - 1 гема-про-центн! строки служби електродвигун1в з похибкою, що не перевицуе lös.

5. Досл!даення Показали, що неврахуваяня параметр!в навколишнього середовища вносить значну похибку при оц!нц1 температу-ри обмоток електродвигуна тепловою моделлю. В результат! теоре-тичних 1 експериментальних досл!даень одержано анал!тичкийЕираз для пост1йно1 часу нагр1ву електродвигуна, розроблен! теплова

•.модель 1 пристрШ захисту електродвигуна.в!д перегр1ву, як! вра-' ховують вплив атмосферного тиску, температури 1 в!дносно1 воло-• гост! навколишнього середовища на його тепловий стан. Встановлено, що зниження тиску з 760 мм рт.ст. до ТОО км рт.ст. при температур! 20* С 1 вологост! 7СК веде до зб!льшення пост1йно1 часу нагр]ву на SK, п!двищення тешератури в!д О*С до 40"С при тиску 760 мм рт.ст. i вологост! 70i веде до росту постШю! часу наг-р1ву на 53%, а шдвищення. вологост! в!д 4СК до 100% при тиску 760 мм рт.ст. 1 температур! 20*С спричиняе рют постШюх часу нагрхву на 4%. ...

6. Встановлено, що для захисту обмоток електродвигуна в!д зволоження необх1дно створити в перюд технолог1чвих пауз пере-вищення температури Обмоток над температурою навколишнього середовища, величина якого заложить В1д в1дносно1 вологост! 1 температури наьколижнього середовица. Одержано анал1тичний шграз для необх!дного перевмцення температури 1 розроблено пристр!й захисту обмоток в!д зволоження. Досл1дження показують, що при температур! навколишнього середовица 20"С t значениях вологост! 8Ск або 100% перевищення температури обмоток повинно складати в!дпо-вхдно 4'С 1 8*С ,, а при температур! 40" С i тих .самих значениях вологост! - 6"С ! 10*С.

7. Виробшча гюрев!рка •розроблених пристротв для захисту

'електродвигуна в!д перэгр!ву 1 в!д звслокення показала вксоку ефективн 1сть захисту, а Ix над1Ян!сть забезпачуе тривалу 1 без-в!дказну експлуатаЩю в умовах схльськогосподарського виробницт-ва. При цьому 1мов1рк!сть безв!дказко1 робота напротяз! 1С00 год 1 напрашовашя на в1дказ в пристро1 захисту в!д перэгр.ву скла-Дас в1дпов1дно 0,95 1 16000 год, а б пристро! захисту в1д зволо-ження - 0,92 I 11500 год.

8. Р1чний економ1чпий ефект в!д впровадаення прястроа для захисту електродвигуна в!д neperplsy i пристрою для захисту обмоток електродвигуна В1д зволозкення з одам електродвигуном по-тунн1стю 3,0 кВт складге в1дпов1дно 16,5 крб 1 30,6 крЗ.

Основн! положения дасертацп виклзден! в таких роботах:

1. Корчемный Б.А., Гурченко М.Т., Юсупов H.A. и др. Совершенствование технических средств зацитн электродвигателей, работающих на животноводческих фермах //Механизация содержания крупного рогатого скота на малых фермах и применение новейилх доильных аппаратов в технологических линиях доения коров: Тез. докл. рссп. науч.-техн. конф.-Глезаха,198Э.-С.27-23.

2. Корчемикй H.A., Филоненко А.Ф., Юсупов H.A. Устройства повнвения эксплуатационной надежности сельскохозяйственных элек-троприводов'/Энергосберегащее электрооборудование для АПК: Тез. докл. II Все союз. науч.-техн. конф.-М. :Инфор^элек1ро,1930.-С.44-45.

3. A.c. СССР N 1610535, Н 02Н 7/08, 5/04, Н 02К 3/44. Устройство для запули обмотск электродвигателя от конденсации влаги / H.A. Корчемшй, H.A. Юсупов, А.Ф. Филоненко, М.Т. Рирченко/ Бзл. N44, 1990.

4. Корчемнкй М.О., Фзлоненко А.Ф., Юсупов H.A. Експлуата-Щйна над!йнзсть електродшгунхв у с1льськогосподарському вирос-HiniTBlz/Msx. та електркф. с!л. Госп-ва.-К. : Урожай, 1991 .-Вот.73.-С.78-80.

5. Корчемшй И.О., Юсупов H.A. Прогнозування строкзв слухби електродвигун1в як еколог'чно чистих засоб!в еиергетики// Нзуко-во-техн!чн1, еконоулчн! та еколоичн1 оскови мехаязз?цп проце-c4s'П1ДЕ1СЦ0!П?Я . родвчоЪТ!" грунту: Тоси допов. рйсл. н&ук.-тохн. конф. -К., 1391. -С. 80-81.

6. Фшженко А.О., Юсупов H.A. Пристрй для захисту обмоток елоктродьигука г.!д э-оло'-а-кя// Ках. та e.v-ктриэ.'с'л. госп-вэ.-К. :Урс-:ж!П,19Э1. -Рил. 74. -С. 57-S0.

- 16 -

7. 'A.c. СССР H 1683115, H 02H 5/04, 7/08, H.02K 3/44. Устройство для защиты электродвигателя от перегрева и увлажения / H.A. Корчемный, H.A. Юсупов, М.Т. Гурченко, А.Ф. Фклонекко/ Бюл. N'37, Í991.

8. Корчемний И.О.,- Юсупов H.A. Оц!нка над1йност1 !золяцп обмоток електродвигун 1в серп АИР за допомогою математичнкх моделей/'/ Мзх. та електриф. с1л. госп-ва. -К. :Урожай,1932.-Вил.76.-С.62-65.

9. A.c. СССР К 1758755, H 02Н 7/03, 5/04, H 02К 3/44. Устройство для эациты обмоток электродвигателя от конденсации влага / H.A.- Корчемный, М.Т. Гурченко, H.A. Юсупов и др./ Бюл. N32, 1992. .

10. Фхлоненко А.Ф., Юсупов H.A. Захист обмоток електродвигуна В1д зволоження//1ш;енерно-техн!чне забезпечення вкробяицтва с-льськогосподарськох. продукц! i в нових умовах господарквання: Тези допов. наук.-техн. конф.-ГЛеваха,19Э2.-С.42.

11. Юсупов H.A. Вимоги до засоб1в захисту електродвигунхв// 1нженерно-техн1чне забезпечення виробшцтва сХльськогосподарсь-ко1 продуктI в нових умовах господарюзання: ;Тези допов. наук.-техн. кокф.-Глеваха, 1992.-С.4344.

12. Корчемнкй М.О., Юсупов H.A. Дослхдаення експлуатац!йно1 надхйност! електродвигунХв cepxi АИР // Вюник аграрнох науки.--1993.-N 1 .-С.102-106.

13. Юсупов H.A. Захист електродвигуна на основ! тепловох модел!// Науков! розробки - агропромисловому комплексу: Тези.допов. наук.-практ. конф.-Ниш! Ворота, 1993.-С.155. ,

14. Патент РФ по заявке N 500927СУ07 от 15.11.91 г., H 02Н 5/04, 7/08, H СЕК 3/44. Способ защиты обмоток электродвигателя от конденсации влага / H.A. Корчемный, H.A. Юсупов, А.Ф. Филоне-нко.

15. Патент РФ по заявке N 5029857/07 от 27.02.92 г., H 02Н 5/04, 7/08, H СЕК 3^44. Устройство для защити электродвигателя от перегрева и увлажнения /H.A. Корчемнкй, H.A. Юсупов, А.Ф. Фи-лоненко. 1

16. Патент РФ по заявке К 5033253/07. от 19.03.92 г., H 02Н 5/04, 7/03, H СЕК 3/44/ Устройство для защиты обмоток электродвигателя от конденсации влаги/Н.А. Корчемный, H.A. Юсупов, А.Ф.

ФйЛОНОНКО. '

1ПДП20£НО до друтгу 1.07.93. Формат 60x84 I/I6. Офсетккй друк. СфоатяЕй canlp. Ум.друк.ар:;. 0,93. Т'.граж 100 ярки. Зам. *2323в.

В.ТЛ корпорацП УкрНП, 252I7I, Кл!в, Бул. Горького, ISO,