автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Метод диагностики асинхронных электродвигателей в сельском хозяйстве на основе анализа параметров их внешнего магнитного поля



Тонких Василий Геннадьевич

МЕТОД ДИАГНОСТИКИ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ПАРАМЕТРОВ ИХ ВНЕШНЕГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Специальность 05.20.02 - Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

О 3 [<юн 1

Барнаул 2009

003472005

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова»

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент С.О. Хомутов (ГОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»)

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Г.Я. Иванов (ГОУ ВПО «Новосибирский государственный технический университет»)

кандидат технических наук, доцент Ю.А. Меновщиков (ФГОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрный университет»)

Ведущая организация:

ФГОУ ВПО «Алтайский государственный аграрный университет»

Защита диссертации состоится 25 июня 2009 года в 14-00 на заседании диссертационного совета Д 212.004.02 при Алтайском государственном техническом университете им. И.И. Ползунова по адресу: 656038, г. Барнаул, пр. Ленина, 46, факс (3852) 36-71-29. http://www.altstu.ru, e-mail: tonkih22@yandex.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью Вашего учреждения, просим направлять по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Автореферат разослан 25 мая 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

д.т.н., профессор

Л. В. Куликова

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Улучшению экономической эффективности процессов агропромышленного производства посвящено немало научных работ. В последние годы в нашей стране широко обсуждаются пути и методы оптимизации производства, где отдельным аспектом идет внедрение наукоемких технологий в сельское хозяйство.

Неотъемлемым элементом любого технологического процесса является электродвигатель. Именно надежность этого элемента зачастую определяет качество и количество выпущенной продукции, так как внезапный выход его из строя может привести к огромному финансовому ущербу. Асинхронный двигатель является наиболее распространённым силовым элементом сельскохозяйственных приводов. По данным Госкомстата на 2008 год в сельском хозяйстве находилось 16 млн. двигателей, в том числе на хозяйство примерно 400 электродвигателей. Отказы электродвигателей вызывают нарушения технологических процессов, что наносит значительный ущерб народному хозяйству из-за недодачи продукции. Кроме того, для восстановления электродвигателей затрачивается большое количество времени.

В сельском хозяйстве электродвигатели находятся в сложных эксплуатационных условиях: тяжелые режимы работы, низкое качество электроэнергии, пыль, влажность, агрессивные среды, колебания температуры и низкий квалификационный уровень обслуживающего персонала отрицательно сказываются на их работоспособности. Так, при среднем сроке службы 10-15 лет (наработка 40 тысяч часов) около 20% электродвигателей ежегодно выходят из строя. Средний ущерб от отказа электродвигателя в сельском хозяйстве достигает порядка 3000 - 3500 руб., в животноводстве с поточным производством до 10000 руб.

Из вышесказанного можно сделать вывод об актуальности проблемы повышения надежности электродвигателей. Одним из путей достижения этого является внедрение в производство современных средств диагностики. На сегодняшний день активно ведется разработка диагностических методов, основанных на вибрации различных узлов привода. Однако данное направление не нашло широкого применения в агропромышленном комплексе по следующим причинам: вибродиагностика позволяет определять дефекты подшипникового узла, эксцентриситета, и в меньшей степени - дефекты обмотки статора. При этом анализ отказов электродвигателей показывает, что до 80% электродвигателей в сельском хозяйстве выходят из строя из-за дефектов обмотки статора; сложное и дорогостоящее диагностическое оборудование целесообразно использовать для диагностики высоковольтных электродвигателей, применение которых в сельском хозяйстве невелико; сложность интерпретации результатов. Поэтому разработка недорогих, простых в эксплуатации и точных методов диагностики электродвигателей задача весьма важная.

Таким образом, обозначена проблема низкой надежности электродвигателей в сельском хозяйстве и невозможности ее разрешения средствами существующих диагностических методов.

Целью настоящей диссертационной работы является: разработка метода диагностики электродвигателей (ЭД), используемых в агропромышленном производстве, на основе зависимости гармонического состава внешнего магнитного поля (ВМП) от степени развития дефектов.

Объект исследования. Процессы изменения формы внешнего магнитного поля электродвигателя при развитии в нем различных дефектов.

Предмет исследования. Закономерности возникновения гармоник в спектре внешнего магнитного поля двигателя при развитии дефектов.

Основные задачи:

- теоретически исследовать принципы диагностирования ЭД на основе анализа параметров его внешнего магнитного поля;

- определить зависимость формы ВМП ЭД от развития различных дефектов в двигателе;

- создать лабораторный стенд, провести экспериментальные исследования для обоснования полученных результатов;

- разработать метод диагностики дефектов ЭД на основе анализа его ВМП;

- разработать экспертную систему автоматизированной оценки результатов диагностики ЭД.

Методы исследования

При выполнении работы использовались методы математического моделирования, математической статистики, математического анализа. Экспериментальная часть исследования выполнена с помощью компьютерного моделирования и натурных экспериментов.

Научная новизна:

- теоретически определены зависимости возникновения гармоник в спектре ВМП ЭД в процессе эксплуатации, и обоснована связь между развитием дефектов обмотки статора, подшипникового узла и характером спектра ВМП;

- экспериментально доказаны закономерности проявления гармоник ВМП при развитии дефектов в двигателе;

- предложен способ расчета весовых коэффициентов гармоник спектра ВМП ЭД при определении гипотезы изменения характера поля и развития дефектов в электродвигателе;

- разработан метод диагностики ЭД на основе связи процессов развития дефектов в ЭД и ВМП;

- разработан алгоритм функционирования экспертной системы, позволяющий интерпретировать результаты диагностики электродвигателя при выявлении в нем дефектов;

- разработан алгоритм адаптации экспертной системы для конкретных производственных процессов с учетом основных воздействующих факторов.

Практическая значимость. Использование полученных закономерностей и современных средств вычислительной техники дало возможность изучить динамику процессов изменения спектра ВМП ЭД при развитии в нем дефектов. Разработан метод диагностики ЭД на основе полученных связей между характером ВМП и различными дефектами двигателя, который может успешно использоваться в агропромышленном производстве. Предложена техническая реализация способа диагностики электродвигателей по характеру спектра ВМП. Разработана и реализована экспертная система, позволяющая значительно повысить эффективность использования диагностического метода.

Реализация и внедрение результатов работы. Основные результаты работы использованы и внедрены на объектах агропромышленного комплекса Алтайского края, а именно: ООО «ТОУРАК» Алтайского района, ООО «Техноград» Первомайского района, ОАО «ФСК ЕЭС» филиале Западно-Сибирского предприятия магистральных электрических сетей, Барнаульским филиалом ОАО «Кузбассэнерго» Барнаульской ТЭЦ-1, Барнаульской ТЭЦ-2, Барнаульской ТЭЦ-3, ООО «Сибпромо».

Апробация. Основные положения были доложены и одобрены па IX Всероссийском семинаре «Нейроинформатика и ее приложения» (Красноярск, 2003 г.), III Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы информатики в образовании, управлении, экономике и технике» (Пенза, 2003 г.), V Международной конференции «Научно-технические проблемы прогнозирования надежности и долговечности конструкций и методы их решения» (Санкт - Петербург, 2003 г.), Всероссийской конференции аспирантов и студентов по направлению «Энергетика и энергосбережение» (Барнаул, 2005 г.), второй Международной научно-технической конференции «Автоматизация машиностроительного производства, технология и надежность машин, приборов и оборудования» (Вологда, 2006 г.), четвертой Международной научно-технической конференции «Электрическая изоляция - 2006 (Санкт-Петербург, 2006 г.), ежегодных научно-технических конференциях студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского состава АлтГТУ (Барнаул, 2003-2007 гг.).

На защиту выносятся:

- закономерности возникновения гармоник в спектре ВМП ЭД при развитии в нем дефектов;

- способ расчета весовых коэффициентов гармоник спектра ВМП ЭД при определении гипотезы развития дефектов в электродвигателе;

- метод диагностики ЭД на основе анализа их внешнего магнитного поля и его техническая реализация;

- алгоритм функционирования экспертной системы, позволяющий определять состояние электродвигателя по результатам диагностики без вмешательства пользователя.

Публикации. По материалам проведенных исследований опубликовано 19 печатных работ.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка использованной литературы, включающего 82 наименования. Работа изложена на 181 странице машинописного текста, содержит 48 рисунков и 21 таблицу.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы цель и задачи работы, изложены основные положения диссертации, выносимые на защиту, приведены сведения об апробации основных результатов работы.

В первом разделе приведены результаты анализа современного состояния электрооборудования в АПК, общие сведения о парке электродвигателей, применяющихся в сельском хозяйстве.

Проанализированы условия работы ЭД в агропромышленном комплексе. Выделены основные факторы, отрицательно воздействующие на процессы старения изоляции, и как следствие - на срок службы двигателя.

Проведен анализ основных причин отказов ЭД. Выявлено, что основной причиной отказов являются дефекты обмотки статора ЭД.

Проведен обзор существующих методов диагностики электродвигателей. Показаны их сильные и слабые стороны, и сделан вывод о причине отсутствия массового внедрения их в производство.

В результате проведенного комплексного анализа проблемной ситуации, обусловленной незначительным использованием новейших средств диагностики электродвигателей, сделан вывод о том, что существующие методы диагностики по тем или иным причинам не могут широко использоваться в сельскохозяйственных предприятиях. Наряду с этим обозначены предпосылки создания нового метода диагностики, позволяющего повысить экономическую эффективность технологических процессов.

Второй раздел посвящен определению источников внешнего магнитного поля электродвигателя и теоретическим основам диагностики ЭД с помощью анализа изменения магнитной индукции ВМП. Обосновано, что ВМП ЭД - это суммарное магнитное поле, создаваемое различными частями двигателя и экраном. Доказано, что основными первичными источниками переменного ВМП асинхронных двигателей являются обтекаемые током обмотки статора и ротора.

Вращающееся магнитное поле электрической машины было представлено в виде двух пульсирующих во взаимно перпендикулярных направлениях полей:

Ммх =°

Мму =ммсо5(со£ + фм) (2-1)

Ммг =ММБт(а)1 + фМ). Для простоты рассмотрим ВМП по одной оси (например, Т). Текущее значение магнитной индукции в зазоре машины

В =¥ -X

(2.2)

Б

где "-текущее значение магнитодвижущей силы, X

текущее значение магнитнои проводимости элемента воздушного

зазора.

Считаем, что ротор расположен симметрично относительно статора,

тогда

киМо; (2.3)

где Кд - коэффициент воздушного зазора (коэффициент Картера); кц - коэффициент, учитывающий насыщение зубцовой зоны.

Основная гармоника намагничивающей силы в машине переменного

тока

Рф=Р0со5(со-И-р-ср), (2.4)

где 03 - частота вращения магнитного поля статора.

Получаем выражение В = Вт соэ(со ■ I + р • ф), (2.5)

где Вт=РтЯ.0 - максимальное значение основной гармоники магнитной индукции при симметричном приведенном зазоре.

Появление спектра гармоник магнитной индукции в воздушном зазоре приводит к появлению аналогичного спектра во внешнем магнитном поле машины. Учитывая то обстоятельство, что индукция внешнего магнитного поля с удалением от источника спадает по закону « где п - порядок гармонической составляющей индукции ВМП ЭД. Считаем, что можно пренебречь гармониками частотой выше 600 Гц в связи с их быстрым спаданием. Так как ВМП машины экранируется корпусом, это должно быть учтено, например, с помощью коэффициента экранирования кэ. Тогда радиальную индукцию ВМП машины можно записать в виде: Вк =В0соз(ю-1 + р-ф),

гдеВ0=кэВга.

Таким образом, можно предположить, что индукция ВМП бездефектного двигателя изменяется по синусоидальному закону во времени. Был произведен ряд опытов на новых электродвигателях различных параметров и получены следующие зависимости изменения индукции ВМП во времени (рисунок 2.1).

• к - - _ . . ,

I I

Рисунок 2.1 - Качественная картина изменения индукции ВМП бездефектного двигателя во времени

Теоретические исследования впоследствии были подтверждены экспериментом.

Магнитная индукция внешнего магнитного поля электрических машин в значительной мере определяется различного рода несимметриями обмоток и магнитной системы. Это в первую очередь относится к многополюсным машинам, собственное магнитное поле которых имеет мульти-польный характер, определяемый числом пар полюсов. Несимметрии нарушают этот мультипольный характер индукции внешнего магнитного поля, вызывая спектр ее пространственных гармоник.

Одной из несимметрий, существенно влияющих на уровень внешнего магнитного поля электрических машин, является несимметрия основного воздушного зазора, вызванная, в частности статическим эксцентриситетом ротора. Статический эксцентриситет ротора является наиболее часто встречающимся видом несимметрии в электрической машине. Причины его появления — неточность установки ротора относительно расточки статора и выработка подшипников в процессе эксплуатации. Анализ (2.6) показывает, что наличие статического эксцентриситета ротора приводит к появлению в зазоре электрической машины спектра гармоник магнитной индукции с порядком выше и ниже основной.

Вф = Вш • со5(о* + р • Ф) ■ (1 + 0.5е2 +...)-

-0.5-Вт • соэ^ + (р-1)• ф)е• (1 + 0.75е2 +...)-

-0.5-Вт • соз(со1 + (р +1)• ф)б• (1 + 0.75е2 +...)+ (2.6)

+ 0.25-Вт • соз(со1 + (р - 2)• ф)е2 -(1 + ё2 + ...)+

+ 0.25-Вт -со8(оЯ + (р+2)-ф)Е2 -(1 + е2 +...)-...

Наиболее ярко выраженными являются гармоники порядка (р-1) и (р+1), где р - основная гармоника индукции ВМП ЭД (50 Гц). Теоретические выкладки подтверждаются экспериментальными данными. Чем больше отличие порядка гармоники от основной, тем меньше её уровень,

что связано с числовым коэффициентом при Вт и с возрастающей степенью относительного эксцентриситета, который всегда меньше единицы.

Таким образом, наличие дефектов статора, а также дефектов подшипникового узла приводит к появлению во внешнем магнитном поле электрических машин пространственных гармоник, порядок которых ниже порядка основной пространственной гармоники и которые в значительной мере определяют характер изменения индукции внешнего магнитного поля электрической машины во времени.

Наряду с нарушением эксцентриситета ротора в работе были рассмотрены дефекты обмотки статора ЭД. При возникновении данных неисправностей нарушаются электрическая и магнитная симметрии обмоток статора и, как следствие этого - нарушается симметрия индукции третьей гармоники в фазных обмотках.

В этих случаях индукции третьих гармоник в трех фазах статора представляют уже несимметричную систему и их сумма не равняется нулю. В результате этого в пространстве воздушного зазора машины появляется результирующая индукция частоты ЗА, (А - частота сети).

При возникновении межвитковых и межфазных замыканий в обмотке статора в повреждённых фазных обмотках для токов третьей гармоники образуется отдельный самостоятельный замкнутый контур, где они будут циркулировать. Подобно эффекту, получаемому при соединении обмотки в треугольник, в поврежденных фазных обмотках должна происходить частичная компенсация высших гармонических составляющих, в том числе третьих гармонических. Благодаря этому в фазных величинах поврежденных фаз значение данных гармоник должно уменьшаться по мере увеличения тока в короткозамкнутом контуре, т. е. по мере усиления степени тяжести этих повреждений.

Одновременно электрические замыкания в фазных обмотках должны привести к определенному увеличению значений третьей гармоники в неповрежденных фазах, так как увеличение тока в короткозамкнутом контуре усиливает несимметрию токов в фазах. Это приводит к росту результирующего потока от токов третьей гармоники.

Зная, что появление спектра гармоник магнитной индукции в воздушном зазоре приводит к появлению аналогичного спектра во внешнем магнитном поле машины, можно сделать вывод, что признаком межвитковых и межфазных замыканий является наличие третьей и кратных ей гармоник во ВМП ЭД.

В третьем разделе проведен комплекс экспериментальных исследований, направленных на обоснование зависимостей между характером изменения индукции ВМП ЭД во времени и степенью развития различных дефектов.

Для достижения цели была создана лабораторная установка, включающая в себя:

■ Асинхронный двигатель;

■ Датчик;

■ Экранированный кабель;

■ Аналого-цифровой преобразователь (АЦП);

■ Персональный компьютер (ПК);

■ Программное обеспечение на ПК.

Структурная схема лабораторной установки изображена на

Рисунок 3.1 - Структурная схема экспериментального стенда

Магнитная индукция ВМП ЭД воздействует на первичный преобразователь (датчик), в результате чего в датчике генерируется аналоговый сигнал. Аналоговый сигнал с датчика подается на вход АЦП. Во время аналого-цифрового преобразования дискретные отсчеты преобразуются в последовательность чисел, причем поток цифровых данных, представляющий сигнал, включает как полезные, так и нежелательные высокочастотные компоненты и помехи. Для фильтрации высокочастотных помех полученные цифровые данные пропускаются через цифровой фильтр. Оцифрованный сигнал характеризуется такими величинами, как частота дискретизации и величина квантования. Для записи и предварительной оценки сигнала был использован программный продукт CoolEdit Pro 2.1. Для анализа гармонического состава сигнала была использована программа PowerGraph 3.3 (рисунок 3.2). Для спектрального анализа в программе «PowerGraph» используется алгоритм «Быстрое преобразование Фурье». Спектроанализатор позволяет строить различные типы спектральных графиков, проводить дополнительные статистические вычисления в заданных частотных полосах.

Для изучения процессов изменения ВМП ЭД применялось моделирование дефектов изоляции статора ЭД.

Разница между моделью и реальным процессом заключается в продолжительности развития дефекта. Ухудшение изоляции статора ЭД происходит при продолжительной эксплуатации, перегрузках и прочих не нормальных режимах. Процесс этот может растягиваться на долгое время, что значительно затрудняет исследования. Искусственные замыкания в обмотках статора создавались при помощи специальных предварительно выведенных из лобовой части обмотки статора выводов. Для имитации переходного сопротивления изоляционного слоя в точке замыкания эти выводы замыкаются через регулируемое активное сопротивление.

Это позволяет регулировать значение тока в короткозамкнутом контуре и получать различные степени тяжести исследуемых повреждений, которые создаются путем изменения тока в короткозамкнутом контуре. Результаты проведенных экспериментов приведены на рисунках 3.3 - 3.5.

Блок 1

Правка Вид Граф»* Спектр Помощь

44 »

И н

si ¿ä ищ

»j Тип спектра

А

Л

¡Amplitude

f.j I h | r'J \ ■ h \ t-J I H I H! ¡р»®?^—,

f i f\.....I V.........Г.......t........f.......v......I.....\...........I.........Ü^mbsT

J К/ V\/ V\J Vy . '

UEifei

>|Й « 'S* Uli,

jFewKHi Г^«ТнГ"

i>1 0 0538~* С 614592 51 HU 0Э001Э

"Л/:

i

¡Recianifc

""3 =3

O.U dF. 2.63165 Нг

л

3 03

4 04

5 05

6 06 7 07 <Nw6lock>

Рисунок 3.2 - Основное рабочее окно программы РохуеЮгарИ 3.3

0.25

i

i о.г

I! |

Рисунок 3.3 - Гармонический состав индукции ВМП ЭД без дефекта

0.45

0,3 0.25 0.2

ш

0.15

0.05 О

-0.05 -0-1 «м ►►

Рисунок 3.4 - Гармонический состав индукции ВМП ЭД в точке наибольшей амплитуды сигнала при межвитковом замыкании

Ш!

о .к 0,4*3

-в.

ОЛ5 О 1

Рисунок 3.5 - Гармонический состав индукции ВМП ЭД в точке наибольшей амплитуды сигнала при межфазном замыкании

В ходе описанных лабораторных исследований, проведенных в Алтайском государственном техническом университете им. И. И. Ползунова путем ускоренного старения изоляции ЭД, моделирования витковых и межфазных замыканий обмоток, была доказана зависимость между спектром гармоник индукции внешнего магнитного поля электрического двигателя и видом дефекта. Результаты данных исследований позволили установить, что анализ спектра индукции внешнего магнитного поля асинхронного двигателя дает возможность получить достоверную информацию не только о виде дефекта, но и о степени его развития.

Четвертый раздел посвящен формализации метода диагностирования ЭД и экспертной системы, позволяющей определять характер повреждения двигателя по результатам диагностики. В разработанном методе диагностики использованы принципы зависимости изменения индукции внешнего магнитного поля электродвигателя от развития в нем дефектов.

1 I I , 1 ^' !. 11.. *

1

V., т И" 1 1 ) ;--1. .. ! 1

При обследовании двигателей производились замеры общего уровня индукции внешнего магнитного поля ЭД, регистрировался ее спектральный анализ и фиксировались формы полученных сигналов. Средствами информационно-логического анализа строились каналы связи и оценивалось количество информации о дефектах ЭД, содержащейся в гармониках ВМП ЭД.

На основе информационного анализа удалось получить следующие результаты:

- построить оптимальную «классификацию» явлений и параметров для данных исследований (величина шага ранга, количество рангов и т.д.);

- выявить область значений параметра, где явление устойчиво (инвариантно);

- определить меру зависимости явления от каждого состояния параметра, от параметра в целом и от совокупности состояний параметров;

- исключить параметры, связанные с явлением косвенно, в основном в результате взаимной связи с некоторым третьим явлением;

- на основании выявленных связей создать возможность для научной постановки опытов по изучению данного явления.

Информационный анализ является лишь первым шагом в обработке материала. Но установление формы логической зависимости явления от рассматриваемого набора параметров разрешается с применением функций многозначной логики. В результате обработке данных, полученных экспериментальным путем, информационно - логическим анализом были получены следующие зависимости: для межфазного замыкания

Н Кп V (Ко Л К„) у Кв (4.1)

для междувиткового замыкания

V (Кп Н Кв) Н Кв V К(7 (4.2)

Заключительным этапом стало сопоставление теоретических и наблюдаемых распределений частот различных значений. Результатом исследований является алгоритм, где входными параметрами будут некоторые значения различных факторов (К^), а выходным параметром будет значение функции.

Полученные зависимости легли в основу метода диагностики. Удалось добиться диагностирования неисправностей подшипникового узла ЭД, а также определения дефектов обмотки статора двигателя. Весь возможный диапазон значений уровня дефектности разбит на четыре ранга (I ранг - дефект отсутствует; II ранг - незначительный уровень развития дефекта; III ранг - высокий уровень развития дефекта, необходимо срочное ТО; VI ранг - критическое развитие дефекта, не допустима дальнейшая эксплуатация). Используя полученные зависимости, был проведен ряд испытаний и получена значительная база знаний, достаточная для построения на ее основе экспертной системы. На рисунке 4.1 приведена блок -

схема экспертной системы. В аналитическом блоке, на основе полученных в третьем разделе зависимостей на базе информационно-логического анализа, разработан алгоритм построения канала связи между развитием дефектов ротора и статора электродвигателя и спектром его внешнего магнитного поля.

Раздел априорных данных является основой при построении канала связи. Сбор данных проводился на различных предприятиях Калманского, Первомайского и Алтайского районов аграрного комплекса Алтайского края, а также при моделировании развития дефектов в лаборатории. Правильное ранжирование - разбиение всей совокупности данных на отдельные сегменты (ранги) - ключевой момент в определении точности и достоверности прогноза. Однако эти показатели имеют между собой обратную зависимость, т.е. увеличение точности прогноза неизменно приведет к снижению его достоверности. Поиск оптимального соотношения является отдельной проблемой, требующей разработки дополнительных алгоритмов, реализованных, например, при помощи нейросетей. На сегодняшний день в системе реализована возможность изменения рангов вручную на усмотрение пользователя.

Еще одним важным разделом предлагаемого алгоритма является анализ данных - это раздел предлагаемой системы, в котором производится оценка информативности гармоник спектра и определение рабочей гипотезы. Для оценки рабочей гипотезы необходима контрольная выборка (KB), которая должна обладать необходимым разнообразием (быть представительной), а также эти данные не должны входить в априорную базу данных. Если результаты расчета при помощи рабочей гипотезы не опровергают данные KB, то гипотеза утверждается. Иначе необходимо произвести изменения рабочей гипотезы.

Рассмотренная система позволяет оценить количественно гармоники спектра, определяющие развитие того или иного дефекта. Большую сложность при этом вызывает ограниченное количество априорных данных, поэтому в системе реализована возможность адаптации, алгоритм которой изображен на рисунке 4.2. Данная возможность позволяет накапливать опыт, автоматически анализировать данные при изменении базы априорных значений, и как следствие - изменять рабочую гипотезу без вмешательства пользователя.

Практическая реализация алгоритма осуществлена средствами языка программирования Delphi 2006.

Рисунок 4.1 - Блок - схема экспертной системы

Рисунок 4.2 - Алгоритм адаптации экспертной системы

Таким образом, при анализе ситуации, сложившейся в агропромышленном комплексе, было выявлено, что показатели надежности установленного в данном секторе производства электрооборудования являются неудовлетворительными, планирование отсутствует, а ремонты происхо-

дят на 85 % по факту выхода из строя электродвигателей, что влечет за собой значительные убытки от простоя оборудования. Наиболее рациональным путем решения сложившейся ситуации является разработка метода, позволяющего наиболее точно и всесторонне оценить фактическое состояние электродвигателя при наименьших затратах, а также создание экспертных систем для оценки результатов диагностики, с целью повышения эффективности использования метода.

Основные выводы и результаты исследований

1. Установлено, что внешнее магнитное поле электрических машин в значительной мере определяется различного рода несимметриями обмоток статора и магнитной системы. Несимметрии, обусловленные возникшими дефектами, изменяют характер внешнего магнитного поля, вызывая спектр пространственных гармоник индукции, что дает возможность использовать индукцию ВМП для диагностирования ЭД.

2. Теоретически доказана зависимость между наличием в двигателе дефектов и проявлением определенных гармоник в спектре ВМП ЭД, а именно:

1) наличие статического эксцентриситета ротора приводит к появлению во внешнем магнитном поле электрических машин пространственных гармоник, порядок которых ниже порядка основной пространственной гармоники и которые в значительной мере определяют уровень внешнего магнитного поля электрической машины;

2) наличие во ВМП ЭД гармоник к-1 и к+1, где к - основная гармоника, может служить диагностическим признаком выработки подшипников;

3) наличие во ВМП ЭД гармоник Зк может служить диагностическим признаком межвитковых и межфазных замыканий обмотки статора.

3. Создан лабораторный стенд, реализующий физическую модель процессов дефектообразования в ЭД. Проведены экспериментальные исследования, подтвердившие полученные зависимости формы ВМП ЭД от развития различных дефектов в двигателе. Экспериментально доказано, что наличие во ВМП АД гармоник, кратных Зк, где к - основная гармоника, является диагностическим признаком межвитковых и межфазных замыканий обмотки статора; проявление гармоник кратных 2к является признаком эксцентриситета ротора двигателя. Обосновано, что ВМП АД наиболее сильно проявляется в плоскости, перпендикулярной оси вала ротора.

4. На основе полученных результатов разработаны основные принципы регистрации ВМП двигателей, интерпретации полученных результатов и суждения о наличии в двигателе дефектов. Данные принципы явились основой нового метода диагностики асинхронных электродвигателей в сельском хозяйстве на основе анализа параметров их внешнего магнитного поля. Достоверность результатов диагностики данного метода составляет 92 %.

5. На базе информационно-логического анализа разработан алгоритм экспертной системы, позволяющей интерпретировать результаты диагностики, а также алгоритм адаптации диагностического метода под различные производственные процессы в сельском хозяйстве. Данные алгоритмы были реализованы в виде программного продукта, который сделал возможным использовать результаты исследования на практике.

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК России для публикации научных результатов диссертационных исследований

1. Хомутов С. О. Пути дальнейшего развития системы организационно-технических мероприятий обеспечения эксплуатационной надежности электродвигателей [Текст] / С. О. Хомутов, В. Г. Тонких // Ползуновский вестник. - Барнаул : Изд-во АлтГТУ, 2005. - № 4. - Ч. 3. - С. 223-229.

2. Хомутов, С. О. Количественная оценка вероятности безотказной работы электрического двигателя с учетом влияния условий его эксплуатации [Текст] / С. О. Хомутов, В. Г. Тонких И Ползуновский вестник. - Барнаул : Изд-во АлтГТУ, 2005. - № 4. - Ч. 3. - С. 276-280.

3. Хомутов, С. О. Применение информационно-логического анализа при изучении влияния дефектов асинхронного двигателя на спектр его внешнего магнитного поля [Текст] / С. О. Хомутов, В. Г. Тонких // Социальные, информационные и энергетические проблемы региона : Бюллетень оперативной научной информации. Приложение к журналу «Вестник Томского государственного университета». - Томск : ТГУ, 2006. - С. 32-38.

Статьи в других изданиях

4. Рыбаков, В. А. Система оценки и повышения надежности электродвигателей [Текст] / В. А. Рыбаков, В. Г. Тонких // Нейроинформатика и ее приложения : материалы XI Всероссийского семинара. - Красноярск : Изд-во СО РАН, 2003. - С. 135-136.

5. Хомутов, С. О. Автоматическая система планирования ремонта электродвигателей с использованием элементов экспертной системы диагностики и моделирования их технического состояния [Текст] / С. О. Хомутов, В. А. Рыбаков, В. Г. Тонких // Проблемы информатики в образовании, управлении, экономике и технике : Сборник статей III Всероссийской научно-технической конференции. - Пенза : Приволжский дом знаний, 2003. -С. 38-40.

6. Хомутов, С. О. Применение информационно-логического анализа при изучении стохастических систем на примере оценки надежности меж-витковой изоляции асинхронных двигателей [Текст] / С. О. Хомутов, В. Г. Тонких // Научно-технические проблемы прогнозирования надежности и долговечности конструкций и методы их решения : труды V Международной конференции - СПб.: изд-во СПбГПУ, 2003. - С. 545-548.

7. Рыбаков, В. А. Создание модели надежности электрооборудования в зависимости от условий эксплуатации [Текст] / В. А. Рыбаков, В. Г. Тонких // XV Международная интернет-конференция молодых ученых, аспирантов и студентов по современным проблемам машиноведения. - М., 2004. - Режим доступа: //www.imash.ru/conf/tesys/sec8/Rybakov.doc. -Загл. с экрана.

8. Хомутов, С. О. Моделирование стохастических процессов в сложных системах на примере оценки надежности межвитковой изоляции асинхронных двигателей [Текст] / С. О. Хомутов, В. Г. Тонких // Проблемы информатики в образовании, управлении, экономике и технике : сборник статей III Всероссийской научно-технической конференции. - Воронеж: Изд-во "Научная книга" 2004. - С. 206.

9. Тонких, В. Г. Определение надежности обмотки статора асинхронного двигателя методом анализа его внешнего электромагнитного поля [Текст] / В. Г. Тонких, С. О. Хомутов // Автоматизированная подготовка машиностроительного производства, технология и надежность машин, приборов и оборудования: материалы Международной научно-технической конференции. - Вологда : ВоГТУ, 2005. - С. 243.

10. Веденев, В. Н. Оценка технического состояния электрических двигателей на основе системного анализа характеристик их магнитного поля [Текст] / В. Н. Веденев, В. Г. Тонких, С. О. Хомутов II Измерение, контроль, информатизация: материалы Седьмой Международной НТК. - Барнаул : АлтГТУ, 2006. - С. 255.

11. Алексеенко, А. Ю. Моделирование внешнего магнитного поля асинхронного двигателя с учетом процессов дефектообразования [Текст] /

A. Ю. Алексеенко, В. Г. Тонких, С. О. Хомутов // Измерение, контроль, информатизация : материалы Седьмой Международной НТК. - Барнаул: АлтГТУ, 2006. - С. 256.

12. Алексеенко, А. Ю. Диагностика и прогнозирование состояния асинхронных двигателей на основе использования параметров их внешнего электромагнитного поля [Текст] / А. Ю. Алексеенко, О. В. Бродский,

B. Н. Веденев, В. Г. Тонких, С. О. Хомутов // Надежность работы электрических машин: Вестник Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова №2. - Барнаул : Изд-во АлтГТУ, 2006. - С. 24-27.

13. Тонких, В. Г. Информативность спектра внешнего магнитного поля асинхронного двигателя [Текст] / В. Г. Тонких, С. О. Хомутов // Автоматизация машиностроительного производства, технология и надежность машин, приборов и оборудования: Материалы второй Международной научно-технической конференции. Т. II. - Вологда : Изд-во ВоГТУ, 2006. -

C. 217-218.

14. Алексеенко, А. Ю. Диагностика асинхронных двигателей на основе использования параметров спектра их внешнего магнитного поля [Текст] / А. Ю. Алексеенко, О. В. Бродский, В. Н. Веденев, В. Г. Тонких,

С. О. Хомутов // Наука и молодежь : Труды 3-й Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых - Горизонты образования. - Барнаул, 2006. -Вып.8.-Режим доступа : http : //edu .secna.ru /main/review/2006 /n8/nim2006 /nim2006.htm — Загл. с экрана.

15. Веденев, В. Н. Методика диагностики асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором на основе анализа их внешнего магнитного поля [Текст] / В. Н. Веденев, М. Ю. Кононенко, В. Г. Тонких, С. О. Хомутов // Наука и молодежь : Труды 3-й Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых - Горизонты образования. - Барнаул, 2006. - Вып.8. - Режим доступа : http : //edu.secna.ru /main/review/2006 /n8/nim2006 /nim2006.htm - Загл. с экрана.

16. Тонких, В. Г. Повышение эффективности ремонтов электродвигателей путем создания экспертной системы оценки их состояния и остаточного ресурса на основе использования результатов диагностики [Текст] /

B. Г. Тонких, С. О. Хомутов // Вузовская наука - региону: материалы 4-й всероссийской научно-технической конференции. - Вологда : ВоГТУ,

2006.-С. 145-146.

17. Тонких, В. Г. Исследование влияния параметров изоляции обмоток статора асинхронного двигателя на характер его внешнего магнитного поля [Текст] / В. Г. Тонких, В. Н. Веденев, С. О. Хомутов // Электрическая изоляция - 2006 : труды четвертой Международной научно-технической конференции. - СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2006. - С. 228-230.

18. Тонких, В. Г. Исследование процессов изменения формы внешнего магнитного поля электродвигателя при развитии в нем различных дефектов [Текст] / В. Г. Тонких // Измерение, контроль, информатизация : материалы Девятой Международной НТК. - Барнаул: АлтГТУ, 2006. - С. 56.

19. Хомутов, С. О. Ситуационное планирование ремонтов электродвигателей на основе их электромагнитной диагностики [Текст] /

C. О. Хомутов, В. А. Рыбаков, В. Г. Тонких. - Барнаул : Изд-во АлтГТУ,

2007. - С. 226.

Подписано в печать 22.05.2009. Формат 60x84 1/16. Печать - цифровая. Усл.п.л. 1,16. Тираж 100 экз. Заказ 2009 - 304

Отпечатано в типографии АлтГТУ, 656038, г. Барнаул, пр-т Ленина, 46 тел.: (8-3852) 36-84-61

Лицензия на полиграфическую деятельность ПЛД №28-35 от 15.07.97 г.

ВВЕДЕНИЕ

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА В ОБЛАСТИ НАДЕЖНОСТИ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ В УСЛОВИЯХ СЕЛЬСКОГО

Особенности эксплуатации электродвигателей на сельскохозяйственных 11 предприятиях

1.2 Причины возникновения аварий электродвигателей в сельском хозяйстве 21 ^ ^ Обоснование разработки новых методов диагностики электрических двигателей

1.4 Выводы

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДИАГНОСТИКИ

2 ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ С ПОМОЩЬЮ АНАЛИЗА ИХ ВНЕШНЕГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Обоснование информативности внешнего магнитного поля для диагностики электродвигателя

Определение параметров внешнего магнитного поля двигателя для изучения процессов дефектообразования

2 ^ Построение математической модели проявления дефектов электродвигателя во внешнем магнитном поле электродвигателя 2.4 Выводы

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СВЯЗИ ПАРАМЕТРОВ 80 ВНЕШНЕГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ И ДЕФЕКТНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ Построение физической модели дефектообразования в обмотке электродвигателя

Разработка приборной базы для проведения эксперимента по изучению

3.2 влияния дефектов электродвигателя на характер его внешнего магнитного поля ^ Определение закономерностей проявления гармоник спектра внешнего магнитного поля при развитии дефектов в двигателе 3.4 Выводы МЕТОД ДИАГНОСТИКИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ

АНАЛИЗА ПАРАМЕТРОВ ИХ ВНЕШНЕГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ Определение зависимости характера внешнего магнитного поля

4.1 электродвигателя от степени развития в нем дефектов средствами информационно-логического анализа

Формализация метода диагностики и разработка экспертной системы интерпретации результатов диагностирования

Результаты внедрения разработанного метода и экспертной системы в сельскохозяйственное производство 4.4 Выводы

На сельскохозяйственных предприятиях для электропривода технологических механизмов широко используются асинхронные электродвигатели (АД). Простота управления ими способствует расширению сферы их применения для привода различных механизмов во всех случаях, когда нет технологических ограничений. Благодаря этому асинхронные электроприводы составляют около 95% общего количества электроприводов. Асинхронные двигатели занимают главенствующее положение и в современном сельском хозяйстве, благодаря простоте и технологичности конструкции, высоким энергетическим показателям и эксплуатационной надежности. Наибольшее распространение получили асинхронные электродвигатели общего назначения мощностью от 0,75 до 7,5 кВт, составляющие более половины всего парка сельскохозяйственных комплексов. Поэтому вопросы повышения надежности и долговечности АД, как наиболее ответственного звена в комплексе технологического оборудования, являются наиболее важными [1].

Долговременная и надежная работа электрооборудования па производстве, в большинстве случаев определяет эффективность всех производственных циклов. Одну из важнейших ролей при этом играют электрические двигатели. Это вызвано тем, что выход электродвигателей из строя приводит к нарушению взаимосвязанных технологических циклов, полной или частичной остановке производственного оборудования и механизмов. В итоге наносимый предприятию ущерб связан не только с ремонтом и заменой вышедших из строя электродвигателей, но и с браком и недовыпуском продукции.

В результате спада промышленного производства снизилась обеспеченность промышленных предприятий электрическим оборудованием, особенно электрическими машинами. Физическое сокращение основных фондов промышленных предприятий, которые устарели морально или находятся на грани полного износа, превысило нх прирост в несколько раз. Техническое обслуживание электрооборудования часто проводится несвоевременно, а его ремонт осуществляется не всегда удовлетворительно.

Задача повышения эффективности производства не может быть успешно решена без повышения надежности работы электрооборудования и, в частности, асинхронных электродвигателей, как наиболее распространенных электрических устройств.

Электрические двигатели являются примером сложной системы, на безотказность работы которой влияет множество факторов. Ремонт электродвигателей и их частей является трудоемким процессом, требующим значительного объема ручного труда. Поэтому выявление причины выхода из строя и оптимизация технологии их восстановления (ремонта) является весьма актуальной задачей.

Состояние электрических машин характеризуется определенной совокупностью значений параметров. Если хотя бы один из параметров выходит за допустимые пределы, обеспечивающие ее нормальное функционирование, происходит отказ. Причинами отказов являются дефекты. Физическая природа и характер процессов, вызывающих или сопровождающих появление дефектов, весьма разнообразны [2].

Снижению надёжности и долговечности электродвигателей способствуют тяжёлые режимы работы и неблагоприятные условия эксплуатации. Высокая влажность, большие перепады и непостоянство температуры, наличие агрессивных газов являются негативными чертами микроклимата производственных помещений. Недогрузка электродвигателей по мощности, сезонность их использования, а также зачастую низкое качество электроэнергии осложняют эксплуатацию АД в сельском хозяйстве.

Принципиально все факторы, неблагоприятно влияющие на состояние электродвигателей, можно разделить на две группы: внешние, обусловленные воздействием окружающей среды и условий работы АД, и внутренние, определяемые воздействием человека в процессе изготовления и эксплуатации.

ФАКТОРЫ внешние механические удары вибрация климатические температура влага атмосферное давление примеси в воздухе переходные процессы внутренние износ ■ старение

Рисунок В.1 — Факторы, влияющие на состояние АД в процессе эксплуатации

Внутренние факторы определяют старение и износ оборудования. Под старением подразумевают естественный процесс постепенного изменения физических и химических свойств материалов. Износ обусловлен, в основном, трением, а также действием электрического тока и напряжения.

Внешние факторы можно разделить на три группы: климатические, механические, электрические. К климатическим факторам относятся: температура, влажность, примеси в воздухе. Действие температуры выражается в изменении размеров узлов электродвигателя. Особенно опасны в этом отношении резкие периодические изменения температуры. При термическом воздействии в полимерной изоляции происходят физические и химические изменения. При этом возникают термомеханические напряжения, которые приводят к частичному или полному разрушению материала, имеющему меньшую прочность, например, полимерных составляющих изоляции обмоток. Это имеет место при кратковременном и повторно-кратковременном режимах, которые отличаются динамическими воздействиями и перегревом обмотки.

Воздействие механических (вибрации) и термомеханических нагрузок обусловливает механическое старение узлов электродвигателей. Термомеханпческие нагрузки возникают в результате периодического нагревания и охлаждения конструктивных элементов АД. Наличию механических нагрузок способствуют электродинамические силы, возникающие в машине, неуравновешенность вращающихся частей, магнитные тяжения, центробежные усилия, удары и толчки со стороны привода или приводного механизма. Этим усилиям присущ знакопеременный циклический характер. Во вращающихся электрических машинах вибрация особенно пагубно воздействует на подшипники, что приводит к деформации трущихся частей и, в конечном итоге, к их заклиниванию. Ослабление винтовых, заклёпочных соединений, разрушение сварочных швов, мест паек, отвинчивание винтов и гаек, деформации и поломка деталей могут иметь место при механических воздействиях. Существенное влияние на процесс разрушения изоляции электрических машин оказывают переходные процессы, которые вызывают увеличение амплитуд вибраций в десятки раз, поскольку имеет место квадратичная зависимость электродинамических сил от тока.

Среди элекгрических факторов, воздействующих иа электродвигатель при эксплуатации в сельском хозяйстве, следует выделить низкое качество электрической энергии. Также необходимо учитывать воздействия коммутаций, обусловливающих наличие значительных электрических нагрузок на изоляцию. Кратность коммутационных перенапряжений, возникающих при включениях, отключениях и реверсировании низковольтных ЭД, по отношению к номинальному напряжению достигает 6-10. Такие кратковременные импульсные перенапряжения представляют серьёзную опасность, особенно для увлажнённой и загрязнённой изоляции, так как могут вызвать её электрический пробой. [3].

Эти факторы отрицательно воздействуют на все элементы электрической машины, но в первую очередь — на изоляцию обмотки статора, являющуюся наиболее слабым узлом конструкции АД. По статистике (собранной и проанализированной многими авторами[4, 5, 6]) именно обмотки статора являются причиной выхода из строя двигателей в 75—85% случаев. На повреждения подшипникового узла приходится 5-8%, повреждения в роторе — 5-8% от общего числа отказов элементов конструкции АД. Реже встречаются дефекты корпуса и магнитопровода машины.

В общем случае повышение надёжности электродвигателей возможно за счёт увеличения среднего времени наработки между отказами, а также сокращения времени между профилактическими осмотрами. В основе существующих способов обеспечения надёжности работы электродвигателей во время его эксплуатации лежит система планово-предупредительных ремонтов (НИР), которая предусматривает^]: периодическое выполнение технических уходов и ремонтов электрооборудования после определённого числа часов работы;

- установление последовательности профилактического и ремонтного воздействия и интервалов времени между ними;

- выполнение профилактических и ремонтных работ, обеспечивающих нормальное работоспособное состояние электрооборудования.

Основным недостатком существующей системы ППР является отсутствие дифференцированного подхода при проведении технического обслуживания и ремонтов в зависимости от состояния узлов электродвигателей и условий их эксплуатации. Следствием этого является отсутствие оптимального разграничения объёмов выполняемых работ в зависимости от состояния АД, а также неопределённость в вопросе применения технологий восстановления изоляции для различного элекгрооборудования в зависимости от условий его эксплуатации. Даже учитывая многогранность системы ПНР, она не всегда способна учесть все индивидуальные особенности эксплуатации п состояние АД. В связи с этим, частота ремонтных обследований может быть как завышена, так и занижена, что в результате приводит к увеличению общих затрат на эксплуатацию парка АД.

Анализируя вышеперечисленное, можно говорить о необходимости сделать систему ППР более гибкой. Для достижения этой цели разумно сочетать различные методы диагностики с системой ППР.

Раннее выявление неисправностей в электрических машинах в условиях их работы является одним из путей уменьшения аварийных простоев и нарушений сложных технологических и производственных процессов в разнообразных электроэнергетических и электротехнических комплексах, в которых эти машины выполняют особо ответственную роль.

Существующие способы и средства диагностического контроля и предупреждения, в том числе устройства релейной защиты, для данной цели оказываются малоэффективными. Они, в основном, реагируют на изменения главных режимных параметров и энергетических показателей машины, которые являются сравнительно малочувствительными к неисправностям, особенно на начальных стадиях их возникновения. Для определения повреждений на стадии их возникновения требуются дополнительные целенаправленные усилия по их диагностированию на основе специальной диагностирующей информации и с помощью наиболее чувствительных и информативных параметров или признаков.

В данной работе представлен принципиально новый метод выявление неисправностей в АД на ранней стадии их возникновения, основанный на анализе внешнего магнитного поля (ВМП) данного двигателя.

Оценка технического состояния энергетического оборудования, в частности электрических машин, представляет собой важную задачу, решение которой позволяет обнаружить на ранней стадии зарождающиеся дефекты и, тем самым, предотвратить аварийные ситуации, способные привести к серьезным негативным последствиям. В отличие от системы планово-предупредительных работ, включающей в себя периодический контроль и профилактику, более целесообразным является обслуживание оборудования по его фактическому состоянию.

Для этого необходима полная диагностика объекта, причем желательно обнаруживать все дефекты, влияющие на ресурс, задолго до отказа, чтобы подготовиться к ремонту.

Для организации такого обслуживания требуются методы и средства диагностирования, позволяющие оценить состояние объекта контроля на текущий момент и спрогнозировать его состояние на ближайшее будущее.

Создание системы эксплуатации АД, широко используемых на предприятиях промышленности и агропромышленного комплекса, представляет собой многогранную задачу, которая может быть решена только при реализации комплексного подхода, включающего в себя, наряду с другими эксплуатационными мероприятиями, применение средств диагностики и контроля АД, внедрение современных защитных устройств и математическое прогнозирование технического состояния на основе адекватной модели, учитывающей изменение основных характеристик оборудования под воздействием эксплуатационных факторов.

Основным элементом комплексных систем является собственно метод диагностики, вокруг которого выстраиваются методики оценки состояния электромашины. Важной задачей является поиск новых параметров оценки с целью выявления наиболее информативных, либо таких параметров, на основе которых возможно создание несложного и недорогого метода диагностики, что зависит от потребностей конкретных предприятий.

В данной работе диагностическим параметром выступает внешнее магнитное поле (ВМП) машины.

Целью настоящей диссертационной работы является: разработка метода диагностики электродвигателей, используемых в агропромышленном производстве, на основе зависимости гармонического состава внешнего магнитного поля от степени развития дефектов.

Объект исследования. Процессы изменения формы внешнего магнитного поля электродвигателя при развитии в нем различных дефектов.

Предмет исследования. Закономерности возникновения гармоник в спектре внешнего магнитного поля двигателя при развитии дефектов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

- теоретически исследовать принципы диагностирования ЭД на основе анализа параметров его внешнего магннтного поля; определить зависимость формы ВМП ЭД от развития различных дефектов в двигателе;

- создать лабораторный стенд провести экспериментальные исследования для обоснования полученных результатов;

- разработать метод диагностики дефектов ЭД на основе анализа его ВМП;

- разработать экспертную систему автоматизированной интерпретации результатов диагностики ЭД.

Научная новизна обусловлена следующим:

- теоретически определены зависимости возникновения гармоник в спектре ВМП ЭД в процессе эксплуатации и обоснована связь между развитием дефектов обмотки статора, подшипникового узла и характером спектра ВМП;

- экспериментально доказаны закономерности проявления гармоник ВМП при развитии дефектов в двигателе;

- предложен оригинальный способ расчета весовых коэффициентов гармоник спектра ВМП ЭД при определении гипотезы изменения характера поля и развития дефектов в электродвигателе;

- разработан метод диагностики ЭД на основе связи процессов развития дефектов в ЭД и ВМП;

- разработан алгоритм экспертной системы, позволяющий интерпретировать результаты диагностики электродвигателя при выявлении в нем дефектов;

- разработан алгоритм адаптации экспертной системы, позволяющий оптимизировать диагностический комплекс под конкретный производственный процесс с учетом основных воздействующих факторов.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА В ОБЛАСТИ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ В УСЛОВИЯХ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

1.1. Особенности эксплуатации электродвигателей на сельскохозяйственных предприятиях

Целью любого производства, является поддержание непрерывного процесса. Основной причиной приостановки процесса является выход из строя производственного оборудования (привязываясь к данной работе, речь будем вести об асинхронных двигателях).

На современном этапе развития сельскохозяйственного производства привод с асинхронными двигателями остается наиболее массовым типом привода и основным потребителем электроэнергии, направляемой для преобразования в механическую работу.

Выпуск асинхронных двигателей мощностью 0,75 - 300 кВт в странах СНГ составляет более 10 млн. шт. в год. Подобная массовость определяется не только ростом потребностей в асинхронных двигателях для оснащения новых машин после аварийную замену. В отраслях и установках с особо тяжелыми условиями работы электромеханического оборудования коэффициенты замены аварийных электродвигателей доходят до 0,5 - 2.

Из всех существующих типов электрических двигателей наибольшее распространение в сельском хозяйстве получили трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором различных серий, так как они наиболее просты и относительно надежны в эксплуатации, выпускаются в массовом количестве. К ним относятся электродвигатели промышленных серий ( А, АО, А2, А02, 4А, 5А, 6А, РА), модификации электродвигателей серии 4А ( 4АМ, АИР), а так же специальные электродвигатели для сельскохозяйственного производства серий А02.СХ, Д, 4А.С. Количество электродвигателей новых серий 4А - 6А естественно постоянно растет вместе с обновлением технологического оборудования. Номинальная мощность электродвигателей колеблется от 0,4 до 50 кВт и более. Процентное распределение вышеперечисленных серий электродвигателей и их модификаций среди общего количества двигателей на различных сельскохозяйственных предприятиях сложилось по-разному. Это зависит от многих факторов, главным образом, от того, в какое время наиболее интенсивно развивалась электрификация процессов производства в данном хозяйстве и какие электродвигатели в это время поступали в сельское хозяйство.

В настоящее время сельскохозяйственное производство страны примерно находится на уровне конца 80-ых - начала 90-ых годов, и даже наблюдается относительное снижение производственного уровня сельскохозяйственных производителей, т.е. на уровне того периода примерно сохранилось обеспеченность хозяйств электрооборудованием. Это объясняется кризисными явлениями в нашей экономике и особенно в аграрно-промышленном комплексе: структурная перестройка отрасли, переходный период становления рыночной экономики, децентрализация снабжения хозяйств, новые формы и механизмы хозяйствования, недостаточность дотационности, моральное и физическое старение технологического оборудования, выход из строя устаревшего оборудования и невозможность замены на новое из-за недостаточного финансирования. Обновление парка электрических машин идет крайне медленно, новые серии электродвигателей (5А, 6А, РА) в эксплуатацию практически не поступают. В основном используются электродвигатели серии 4А, как новые, так и капитально отремонтированные 2-3 раза.

В целом по сельскому хозяйству страны в конце 80-ых годов было установлено свыше 15 млн. электродвигателей. Распределение электродвигателей следующее : около 2,0 - 2,5 млн. - серии А и АО; 5,0 - 5,5 млн. - серии А2 и А02; 5,5 - 6,0 млн. - серии 4А и 4AM; 1,0 - 1,5 млн. - серий А02.СХ, 4А.С, Да.С, Д, АИР и других специальных серий электродвигателей.

По данным обследований сельскохозяйственных предприятий Алтайского края в период 1994 - 2007 годов использовалось 40% электродвигателей первой и второй серий, около 50% серии 4А около 10% - электродвигателей других серий.

Условия работы электродвигателей на предприятиях сельского хозяйства характеризуются как тяжелые в результате воздействия ряда факторов, например, повышенной влажности, наличия в воздухе животноводческих помещений агрессивных газов, повышенной частоты возникновения технологических перегрузок, неполнофазных режимов, широкого диапазона колебаний питающего напряжения, резких перепадов температур, недостаточного уровня оснащения двигателей защитными устройствами и технического обслуживания.

Исследования условий эксплуатации двигателей в сельском хозяйстве[8, 9, 10, 11, 12] выявили ряд факторов, оказывающих влияние на их надежность. Основные из них будут перечислены ниже.

Специфичность окружающей среды обусловлена: загазованностью стойловых животноводческих помещений аммиаком, углекислым газом, сероводородом (агрессивность среды в основном определяется содержанием аммиака и углекислого газа; последний в соединении с парами воды образует слабую неустойчивую углекислоту, которая усиливает коррозию металлов, содержание сероводорода обычно мало);

- резкими перепадами температуры в течение суток и низкими температурами зимой, повышенной влажностью при работе двигателей на открытом воздухе (навозоуборочные транспортеры, установки водоснабжения и др.);

- повышенной влажностью воздуха при работе двигателей в кормокухнях, помещениях первичной обработки молока и др. (вода и дезинфицирующие растворы: щелочи, хлорная известь, кальцинированная сода и др.);

- запыленностью в установках для обработки зерна и кормовых трав.

В таблице 1.1 представлены статистические данные по параметрам среды, измеренным в местах установки двигателей в различных климатических зонах страны (в средней полосе, на Урале, Алтайском и Приморском краях). Обследования проводились в течение года.

Таблица 1.1 - Параметры среды в местах размещения двигателей

Категория размещен ия по ПУЭ Места размещения двигателей Пределы измерений параметров

Температура °С Влажность при 20°С, %

1 2 3 4

Сухие Гаражи, отапливаемые склады, инкубаторы, ремонтные мастерские 10-25 До 60

Продолжение таблицы 1.1 - Параметры среды в местах размещения двигателей

1 2 3 4

Влажные Помещения, примыкающие к коровникам, цеха по переработке плодов и овощей, цеха первичной обработки молока (доильные залы) 10-25 60-100

Сырье Насосные, молочные отделения 5-25 До 100

Особо сырые Моечные помещения, колодцы, кормоцеха -40 - +40 100

Сырые и особо сырые с химическ и активной средой Свинарники, коровники, телятники, буйволятники, конюшни, овчарни, птичники 5-20 100

Пыльные Мельницы размольные, выборные, зерноочистительные отделения, комбикормовые заводы, льноперебатывающие пункты, хлопкоочистительные заводы, элеваторы 5-25 До 60

Резкие перепады температур, высокая влажность, агрессивная среда отрицательно сказываются на коррозионной стойкости двигателей и особенно на электрической прочности изоляции. Высокая запыленность окружающей среды ухудшает охлаждение двигателя, так как забиваются вентиляционные отверстия в кожухе и межреберные каналы корпуса. Особенно неблагоприятно сочетание запыленности с высокой влажностью.

Продолжительность работы двигателей в течение года определяет степень их использования в условиях сельскохозяйственного производства. Исследования, проведенные в Саратовской и Владимирской областях, показали, что по годовой наработке двигатели целесообразно разделить на три группы - 500, 1500, 3000 ч соответственно. Годовая наработка должна определять периодичность и объем технического обслуживания.

Таблица 1.2 - Годовая наработка двигателей

Тип оборудования Средняя годовая наработка, ч Режим работы,

Подъемники, погрузчики, разгрузчики, навозоуборочные транспортеры, ковшовые транспортеры, шнековые насосы, соломосилосорезки, картофелечистки, пневмомолоты, точильные станки, кормораздаточные транспортеры 500 S2

Оборудование первичной обработки молока, мешалки, смесители, сепараторы, агрегаты витаминной муки, шнеки, триерные блоки, нории, вакуум-насосы, тестомялки, токарные, сверлильные, фуговальные станки, измельчители кормов, пресс-грануляторы, оборудование клеточных батарей 1500 S1, S3

Компрессоры, вентиляторы, дымососы, пилорамы, дробилки, насосы кроме шнековых, транспортеры кроме работающих в режиме S2, сушильные барабаны, зерноочистительные сушильные комплексы, яйцесортировочные и янцемоечные машины 3000 S1

Характер загрузки по мощности определяется режимом работы двигателя, который зависит от механизма, с которым он сочленен. Двигатели вентиляторов, калориферов, сушилок, транспортных средств, обработки зерна работают с постоянной нагрузкой. Двигатели мелышц, дробилок, измельчителей имеют резкопеременный характер нагрузки с систематическими и случайными перегрузками.

Для большинства сельскохозяйственных машин перегрузки обусловлены несоответствием параметров пускозащитной аппаратуры параметрам двигателя, недопустимыми колебаниями напряжения сети и низким уровнем технического обслуживания. Перегрузки возможны и за счет конструктивных недоработок установок, например, из-за отсутствия дозирующих устройств.

Возможность перегрузок приводит к тому, что установки комплектуются двигателями большей номинальной мощности. Например, на навозоуборочных транспортерах, работающих в неблагоприятных условиях пуска, особенно в зимний период при замерзании навоза, зачастую используются двигатели большей номинальной мощности, хотя с экономической точки зрения целесообразнее использовать двигатели с защитой от перегрузок при пуске или двигатели с повышенным пусковым моментом.

В некоторых случаях допускается даже перегрузка двигателей по мощности. Это объясняется тем, что основным фактором, определяющим его мощность, является рабочая температура изоляции. Она зависит от режима работы двигателя и температуры окружающей среды. Поэтому двигатели, работающие в кратковременном режиме или при пониженных температурах, имеют некоторый запас по времени нагрева изоляции и могут работать с перегрузкой по мощности на 20-30 %. Это относится к двигателям, работающим в зимнее время на открытом воздухе (пилорамы, соломосилосорезки, сортировки и т. д.), сочлененным с механизмами кратковременного режима работы. В таблице 1.3 представлены типовые условия эксплуатации двигателей в наиболее распространенном сельскохозяйственном оборудовании.

Широкий диапазон колебаний питающего напряжения в сети оказывает неблагоприятное воздействие при эксплуатации двигателей. Сельские сети в настоящее время проектируются с отклонениями напряжения у потребителей в пределах +7,5 -ь -10%. Однако, как показали измерения, среднее суточное значение питающего напряжения в сельском хозяйстве составляет 340 В, но в течение суток может изменяться от 320 до 400 В. Расчеты показывают, что при соотношении между сопротивлениями сети и двигателя, равном 0,2, кратность максимального момента асинхронного двигателя снижается примерно на 35 %, что чрезвычайно неблагоприятно для механизмов с тяжелыми условиями пуска или требующих высоких максимальных моментов (молочные сепараторы, лесопильные рамы, приводы сенных прессов и т. д.) детально данные факторы будут рассмотрены ниже.

Таблица 1.3— Условия эксплуатации двигателей

Оборудование, в котором установлен двигатель Условия работы Режим работы Годовая наработка, ч

Приточно-вытяжные установки, оборудование для создания микроклимата В чердачных помещениях с нормальными климатическими условиями. Непосредственно в стойловых помещениях с химически агрессивной средой. В комбикормовых цехах, на мельницах и зернообработке при повышенной запыленности. S1 1000-1500

Транспортеры-раздатчики кормов, раздатчики-смесители, питатели кормов В стойловых помещениях с химически агрессивной средой S2 До 500

Зерноочистительные сушильные комплексы ( привод вентиляторов, транспортеров и вибрирующих элементов) При повышенной температуре окружающей среды и повышенной запыленности. S1 (перегрузки редки) До 3000

С целью повышения эксплуатационной надежностн двигателей в подобных случаях возможно использование модификаций двигателей с повышенным пусковым моментом или повышенным скольжением и особенно важно правильно выбрать защиту в зависимости от возможных появлений аварийных ситуаций.

Низкий уровень технического обслуживания так же является неблагоприятным фактором. Он обусловлен недостаточной квалификацией обслуживающего персонала, территориальной разбросанностью объектов обслуживания, недостаточным оснащением запасными частями, неравномерностью загрузки электриков в связи с сезонностью работ, неблагоприятными климатическими условиями, ограничивающими своевременность обслуживания[13, 14].

Кроме того, неблагоприятно сказывается недостаток нормативных материалов по выбору, эксплуатации и ремонту двигателей в сельском хозяйстве. Так, нигде не отражено, что проведение капитального ремонта двигателей 4А до высоты оси вращения 132 мм экономически нецелесообразно, а средний ремонт не возможен на всех высотах. Еще один пример: для двигателей с высотами оси вращения 50132 мм используются подшипники с постоянно заложенной на весь срок службы смазкой JI3-31. Подшипниковые узлы двигателей серии 4А больших высот оси вращения могут иметь устройства для пополнения и частичной замены смазки без разборки двигателей, что не отражено в существующей эксплуатационной документации.

Причиной низкой надежности двигателя может быть и неудачная конструкция приводимого механизма. Были выявлены случаи, когда расположение двигателя в механизме заведомо предполагало неблагоприятные условия его работы, и тем самым заранее планировалась его низкая эксплуатационная надежность[15]. Так, в измельчителе кормов ИКМ-5 фланцевый щит двигателя является сборником воды, выделяющейся из продуктов обработки, которая беспрепятственно проникает в подшипниковый узел и на обмотку. Поэтому срок службы двигателя в данном механизме не превышает шесть месяцев.

Было выявлено так же, что ряд предприятий сельскохозяйственного машиностроения для животноводства и кормопроизводства производит окраску двигателей совместно с механизмами, применяя при этом несовместимые по растворителям эмали, а так же эмали горячей сушки, что снижает коррозийную стойкость двигателей.

Представленный анализ отражает влияние различных факторов на надежность. Чтобы выявить другие возможные резервы повышения эффективности использования двигателей, представляется целесообразным исследовать структуру их применения. Знание структуры применения необходимо проектировщикам двигателей, чтобы при разработке новых серий или модернизации существующих точнее учитывать конкретные требования, предъявляемые к двигателям. Кроме того, структура применения является важнейшим элементом для правильного определения потребностей в электродвигателях, планирования их выпуска и распределения.

Для полного описания применения двигателей необходимо характеризовать его следующими основными признаками:

- типоразмер;

- режим работы, годовая наработка, число пусков в час;

- функциональное назначение (наименование механизма и функция двигателя);

- обрабатываемый предмет;

- отрасль применения;

- главный разрушающий фактор;

- коэффициент загрузки по мощности;

- годовая потребность в двигателях.

Проблема повышения эффективности использования и эксплуатационной надежности электродвигателей может быть решена наиболее полно, если применить к ней комплексный подход, т. е. связать структуру применения и условия разработки и эксплуатации двигателей со структурой выпуска двигателей. При этом необходимо при планировании выпуска двигателей учитывать потребности в определенных типоразмерах и исполнениях [16, 17].

Результаты анализа статистики отказов и повреждаемости асинхронных двигателей:

В среднем выходят из строя до 20 - 35% установленных асинхронных двигателей.

Отказы электродвигателей: эксплуатационные 50%; технологические 35%; конструкционные 15%.

Отказы элементов конструкции асинхронных двигателей: повреждение обмоток 85 - 95%; повреждение подшипникового узла 5 - 8%; прочие отказы 1 -4%.

Отказы по характеру повреждения обмоток асинхронных двигателей средней мощности: межвитковые замыкания 93%; пробой межфазной изоляции 5%; повреждение и пробой корпусной изоляции 2%.

Причины эксплуатационных отказов изоляции обмоток статора асинхронных двигателей: аварийные режимы 70%; старение изоляции 30%.

Аварийные режимы: обрывы фазы 40 - 50%; заклинивание рабочей машины 20 - 25%; длительные перегрузки 10 - 15%; пробои изоляции при ее увлажнении 15 -20%.

Средний строк службы электродвигателей в аграрно-промышленном комплексе не превышает 3 лет и составляет по разным оценкам 1,3 — 2,7 года. Учитывая особенность работы сельскохозяйственных электроприводов: сезонность эксплуатации и их использование не более 2000 часов в год, срок службы электродвигателей в сельском хозяйстве составляет не более третьей части от расчетного ресурса современных электрических машин (20000 часов).

Средний срок службы электродвигателей на различных технологических процессах составляет: для кормоприготовления 2,6 - 2,7 лет; кормораздачи 1,3 -1,7 лет; доения 2,1 - 2,2 лет; водоснабжения 2,3 - 2,5 лет; уборки помещений 1,8 года; вентиляции 1,9 - 2,7 года; зерноочистки 3,1 года.

По современным данным в подавляющем большинстве случаев отказы асинхронных двигателей мощностью свыше 5 кВт происходят из-за повреждения обмоток статора, и распределяется следующим образом: межвитковые замыкания — 93%; пробой межфазной изоляции - 5%; пробой пазовой изоляции - 2%. На подшипниковый узел приходится 5 - 8% отказов и небольшой процент связан с такими причинами, как распайка выводных концов, скручивания валов, разрыв стержней ротора и другие.

Анализ данных о повреждениях обмоток статоров показывает, что до 70% отказов электродвигателей происходит в результате создания аварийных режимов при эксплуатации, т.е. случайных концентраций нагрузки, предвидеть которые практически невозможно, а оставшиеся 30% составляют пзносовые отказы, обусловленные старением изоляции и износом узлов.

Характер основных отказов из-за аварийных режимов электродвигателей следующий: обрыв фазы - 40-50%; заклиниванне рабочей машины - 20-25%; длительные перегрузки - 10-15%; пробои изоляции при ее увлажнении - 15-20%.

Известно так же, что в 80% отказов нарушения происходят в изоляции обмотки статора; в 7% отказов - в железе статора и ротора; 8% отказов вызвано прогибом вала ротора; 5% - износ и повреждение подшипников.

Из приведенных выше данных следует вывод, что одним из основных видов отказа электродвигателя является выход из строя обмотки статора, причем, значительную долю составляют изиосовые отказы из-за старения изоляции под воздействием влаги, агрессивных сред, тепловых и механических нагрузок [18].

Основные выводы и результаты исследований.

1. Установлено, что внешнее магнитное поле электрических машин в значительной мере определяется различного рода несимметриями обмоток статора и магнитной системы. Несимметрии, обусловленные возникшими дефектами, изменяют характер внешнего магнитного поля, вызывая спектр пространственных гармоник индукции, что дает возможность использовать индукцию ВМП для диагностирования ЭД.

2. Теоретически доказана зависимость между наличием в двигателе дефектов и проявлением определенных гармоник в спектре ВМП ЭД, а именно:

1) наличие статического эксцентриситета ротора приводит к появлению во внешнем магнитном поле электрических машин пространственных гармоник, порядок которых ниже порядка основной пространственной гармоники и которые в значительной мере определяют уровень внешнего магнитного поля электрической машины;

2) наличие во ВМП ЭД гармоник к-1 и к+1, где к - основная гармоника, может служить диагностическим признаком выработки подшипников;

3) наличие во ВМП ЭД гармоник Зк может служить диагностическим признаком межвитковых и межфазных замыканий обмотки статора.

3. Создан лабораторный стенд, реализующий физическую модель процессов дефектообразования в ЭД. Проведены экспериментальные исследования, подтвердившие полученные зависимости формы ВМП ЭД от развития различных дефектов в двигателе. Экспериментально доказано, что наличие во ВМП АД гармоник, кратных Зк, где к - основная гармоника, является диагностическим признаком межвитковых и межфазных замыканий обмотки статора; проявление гармоник кратных 2к является признаком эксцентриситета ротора двигателя. Обосновано, что ВМП АД наиболее сильно проявляется в плоскости, перпендикулярной оси вала ротора.

4. На основе полученных результатов разработаны основные принципы регистрации ВМП двигателей, интерпретации полученных результатов и суждения о наличии в двигателе дефектов. Данные принципы явились основой нового метода диагностики асинхронных электродвигателей в сельском хозяйстве на основе анализа параметров их внешнего магнитного поля. Достоверность результатов диагностики данного метода составляет 92 %.

5. На базе информационно-логического анализа разработан алгоритм экспертной системы, позволяющей интерпретировать результаты диагностики, а также алгоритм адаптации диагностического метода под различные производственные процессы в сельском хозяйстве. Данные алгоритмы были реализованы в виде программного продукта, который сделал возможным использовать результаты исследования на практике.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе изучено, что эффективное планирование ремонтов электрооборудования во многом определяет надежность технологического процесса предприятия и позволяет заблаговременно определить необходимые объемы финансовых вложений для успешного проведения ремонтной компании. При анализе ситуации, сложившейся в агропромышленном комплексе России, было выявлено, что показатели надежности установленного в данном секторе производства электрооборудования являются неудовлетворительными. Планирование отсутствует, а ремонты происходят на 85% по факту выхода из строя электродвигателя, что влечет за собой значительные убытки от простоя оборудования. Наряду с вышесказанным стоит отметить значительный рост разработок новых методов диагностики. Основными причинами слабого практического применения новейших методов является отсутствие на предприятиях специалистов, способных правильно интерпретировать результаты диагностики, сложность и высокая стоимость диагностической аппаратуры. Наиболее рациональным путем решения обозначенной проблемы является разработка метода, позволяющего наиболее точно и всесторонне оценить фактическое состояние электродвигателя, при наименьших затратах, а также создание экспертных систем интерпретации результатов диагностики.

1. Чепурин, Г. Е. Основные принципы научно-технического прогресса в АПК Сибири.// Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1996. - №3. -С. 6-9.

2. Киселев, С. В. Государственное регулирование сельского хозяйства в условиях переходной экономики.Текст. / С. В. Кисилев : Дисс. . докт. экон. наук. Москва, МГУ, 1994 . - 380 С .

3. Люлько, В. А. Перенапряжения в электрических машинах Текст. : М.: Госэнергоиздат, 1964. 145 С.

4. Вайда, Д. Исследования повреждений изоляции. М.: Энергия, 1968. - 400 с.

5. Система планово-предупредительного ремонта и технического обслуживания сельскохозяйственных предприятий / Госагропром СССР. М.: ВО Агропромиздат, 1987 . -191 С.

6. Дергач, В. И. Электродвигатели, применяемые в сельскохозяйственном производстве Текст. // Труды ЧИМЭСХ. — Челябинск, 1981.-Вып. 169.-С. 21-26.

7. Глушков, А. М. Исследование условий работы электрооборудования в сельскохозяйственных предприятиях Приморского края Текст. // Научные труды. Челябинск: ЧИМЭСХ, 1973. - Вып. 83. - Ч. 2. - С. 5-10.

8. Большаков, А. А. Условия работы электродвигателей в животноводстве Текст. / А. А. Большаков, В. И. Дергач, // Вопросы эксплуатации и повышения эксплуатационной надёжности электрооборудования. Челябинск, 1976.— С. 17-19.

9. Гудкин, А. Ф. Микроклимат свиноводческих помещений и пути его улучшения. Благовещенск: Благовещ. СХИ, 1973. — 28 С.

10. Мотес, Э. Микроклимат животноводческих помещений Текст. М.: Колос, 1976.-17 С.

11. Фоменко, А. П. Электропривод сельскохозяйственных машин, агрегатов и поточных линий Текст. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Колос, 1984.

12. Таран, В. П. Техническое обслуживание электрооборудования в сельском хозяйстве. — М.: Колос, 1975. 304 С.: ил.

13. Королев, В. Н. Условия работы изоляции электрических машин и методы её испытания Текст. Дис. . канд. техн. наук. Ленинград, 1967. - 241 С.

14. Оськин, С. В. Повышение надёжности электропривода сельскохозяйственных машин./ С. В. Оськин : Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1996 . - №3. - С. 19.

15. Мишин, И. С., Основные направления повышения надёжности электродвигателей в сельском хозяйстве Текст. / И. С. Мишин, А. А. Глебович // Тр. ВСХИЗО. Вып. 135.-С. 3-10.

16. Акимцев, Ю. А. Качество напряжения на электроустановках сельскохозяйственных комплексов Текст. // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. 1971. - Вып. 7. - С. 47-49.

17. Балицкий, Ф. Я. Виброакустическая диагностика зарождающихся дефектов Текст. / Ф. Я. Балицкий, М. А. Иванова, А. Г. Соколова, Е. И. Хомяков Отв. ред. М. Д. Генкин -М.: Наука, 1984. 119 С.

18. Грачев, Н. Н. Защита человека от опасных излучений Текст. : / II. Н. Грачев, Л. О. Мырова // М.:БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. 317 С.: ил.

19. Левачёв, А. В. Диагностика изоляции асинхронных электродвигателей на основе использования параметров схемы замещения обмоток Текст. : дис. канд. техн. наук: 05.20.02. Защищена 26.12.02: Утв. - Барнаул, 2002. - 145 С.: ил.

20. Клюев, В. В. Технические средства диагностирования Текст. : Справочник / В. В. Клюев, П. П. Пархоменко, В. Е. Абрамчук и др. ; Под общ. ред.

21. B. В. Клюева. -М.: Машиностроение, 1989. 672 С. : ил.

22. Барков, А. В. Вибрационная диагностика машин и оборудования. Анализ вибрации Текст. / А. В. Барков, Н. А. Баркова //: учебное пособие. СПб.: Изд. центр СПбГМТУ, 2004, 152 С.

23. Брынский, Е. А. Электромагнитные поля в электрических машинах Текст. / Е. А. Брынский, Я. Б. Данилевич, В. И. Яковлев // учебник для вузов. Л.: Энергия, 1979.- 176 С.

24. Хомутов, С. О. Ситуационное планирование ремонтов электродвигателей на основе их электромагнитной диагностики Текст. /

25. C. О. Хомутов, В. А. Рыбаков, В. Г. Тонких. Барнаул : Изд-во АлтГТУ, 2007. -226 С.

26. Сырых, Н. Н. Техническое обслуживание электрооборудования в сельском хозяйстве Текст./ Н. Н. Сырых, В. С. Черкрыгин, С. А. Калмыков : М.: Россельхозиздат, 1980. —224 С.

27. Пястолов, А. А. Эксплуатация силового оборудования в сельском хозяйстве Текст. М.: Колос, 1964. -25 С.

28. Хомутов, О. И. Диагностика изоляции электродвигателей в условиях эксплуатации: Учеб. пособие / Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова , Барнаул, 1993. - 120 С.

29. Биргер, И. А. Техническая диагностика Текст. М. : Машиностроение, 1978.-240 С.

30. Антонов, М. В. Эксплуатация и ремонт электрических машин Текст. / М. В. Антонов, Н. А. Акимова, Н. Ф. Котеленец // Учеб. пособие для спец. «Электромеханика» вузов. М. : Высшая школа, 1989. - 192 С. : ил.

31. Рекомендации по технической диагностике и прогнозированию остаточного ресурса электродвигателей сельскохозяйственных объектов. — Зерноград: ВНИПТИМЭСХ, 1981.-44 С.

32. Минаков, В. Ф., Обзор современных методов мониторинга электрических машин Текст. / В. Ф. Минаков, С. К. Пустохайлов // : материалы VII региональной научно-технической конференции «Вузовская наука СевероКавказскому региону». Ставрополь: СевКавГТУ, 2003.

33. Стеценко, А. А. Системы мониторинга и диагностики машин Текст. / А. А. Стеценко, О. И. Бедрий, О. А. Стеценко // Сб. науч. трудов. Сума, НТЦ «Диагностика, 2004 С. 21-34.

34. Гемке, Р. Г. Неисправности электрических машин. Текст. : JL, «Энергия», 1975.

35. Сотников, В. В. Развитие теории внешнего магнитного поля асинхронных двигателей, способов его снижения и измерения Электронный ресурс.: Дис. д-ра техн. наук : 05.09.01 .-М.: РГБ, 2003.

36. Иванов-Смоленский, А. В. Электромагнитные силы и преобразование энергии в электрических машинах Текст. : учеб. пособие для вузов по спец. «Электромеханика». -М.: Высш.шк., 1989 312 С.: ил.

37. Аполлонский, С. М. Зависимость момента дипольной модели внешнего магнитного поля электрической машины от режима работы Текст. // Известия вузов. Электромеханика, 1979, № 12. С. 1093-1097.

38. Апполонский, С. М. Моделирование внешних магнитных полей асинхронного двигателя Текст. // Известия вузов. Энергетика. 1978, № 7. — С. 126131.

39. Волохов, С. А. Влияние анизотропии свойств стали ротора на внешнее магнитное поле электрических машин Текст. / С. А. Волохов, П. Н. Добродеев // Электротехника. 1997. №6

40. Каганов, 3. Г. Витковые напряжения электрических машин. — М.: Энергия, 1970.- 150 с.

41. Иванов-Смоленский, А. В. Электрические машины: Учебник для вузов. -М.: Энергия, 1980. 928 С.: ил.

42. Волохов, С. А. Проявление статического эксцентриситета ротора во внешнем магнитном поле электрических машин Текст. / С. А. Волохов, П. Н. Добродеев // Электротехника. 2002. №11.

43. Гашимов, М. А., Исследование в целях диагностики физических процессов функционирования электрических машин при неисправностях в обмотке статора и ротора Текст. / М. А. Гашимов, С. В. Абдуладзе // Электротехника. 2004. №2.

44. Добродеев, П. Н. Влияние токов в контурах соединений на внешнее магнитное поле электрических машин Текст. // Электротехника, 1997, №8. — с. 3234.

45. Колот, Р. А. Диагностика повреждений: Перевод с английского. / Под ред. П. Г. Бабаевского. -М.: Мир, 1989. 516 С.

46. Копылов, И. П. Математическое моделирование электрических машин Текст.: М.: Высш. шк, 2001. — 327 С., ил.

47. Пиотровский, JI. М. Электрические машины Текст. : учебник для техникумов. Изд. 7-е стереотипное. JL, «Энергия», 1974 — 504 С.: ил.

48. Каменев, Н. Г. Разработка автоматизированной системы технической диагностики и прогнозирования механических дефектов объектов роторного типа Текст. : Дис.канд. техн. наук. Тверь, 1995. - 186 С.

49. Барщевский, С. В. Экспериментальные исследования внешних переменных магнитных полей асинхронных машин Текст. / С. В. Барщевский, А. В. Рулев // Известия ЛЭТИ. Л. : 1960. Вып. 42. - С. 290-307.

50. Рыбаков, В. А. Система оценки и повышения надежности электродвигателей Текст. / В. А. Рыбаков, В. Г. Тонких // Нейроинформатика и ее приложения : материалы XI Всероссийского семинара. Красноярск : Изд-во СО РАН, 2003.- С. 135-136.

51. Хомутов, О. И. Оценка свойств диэлектрических материалов в процессе их эксплуатации / О. И. Хомутов, А. В. Левачев // Известия вузов. Сер. Физика. -№11.- 2000 . С . 259-263.

52. Кокорев, А. С. Контроль и испытание электрических машин, аппаратов и приборов Текст.: Учеб. пособие для ПТУ. М.: Высш. шк., 1990. -271 С.: ил.

53. Хоменко, О. В. Прогнозирование остаточного ресурса изоляции электродвигателей, эксплуатируемых в сельском хозяйстве Текст . Дисс. . канд. техн. наук. Челябинск, ЧИМЭСХ, 1988 . - 145 С.

54. Хомутов, С. О. Применение информационно-логического анализа при изучении стохастических систем на примере оценки надежности межвитковойизоляции асинхронных двигателей Текст. / С. О. Хомутов, В. Г. Тонких //

55. Научно-технические проблемы прогнозирования надежности и долговечности конструкций и методы их решения : труды V Международной конференции — СПб. : изд-во СПбГПУ, 2003. С. 545-548.

56. Голинкевич, Т. А. Прикладная теория надежности/ Т. А. Голинкевич : Учебник для вузов. М.: Высш. шк., 1985 . - 168 С .

57. Гмурман, В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика: учеб. пособие для вузов / В. Е. Гмурман. Изд. 8-е, - М.: Высш. шк., 2002 . - 480 С.

58. Будзко, И. А. Оценка экономического эффекта в задачах по сельскому электроснабжению с неопределёнными исходными данными Текст. / И. А. Б узд ко, М. С. Левин, Г. Л. Эбина // Механизация и электрификация сельского хозяйства. — 1985.-№1.-С. 50-53.

59. Ермолин, Н. П. Электрические машины Текст. : учебник для втузов. М., «Высш. школа», 1975.

60. Гольдберг, О. Д. Испытания электрических машин: Учеб. для вузов по спец. "Электромеханика". М.: Высш. шк., 1990 . - 225 С .program Project 1;uses Forms,

61. Unit2 in *Unit2.pas' {Form2};$R*.res}begin Application.Initialize; Application.CreateForm(TForm2, Form2); Application.Run; end.unit Unit 1; interfaceuses

62. Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs, StdCtrls, Menus, OleServer, ExcelXP, ExtCtrls, TeeProcs, TeEngine, Chart, TeeFunci, Series, ActnList;type

63. TForml = class(TForm) Buttonl: TButton; Button2: TButton; Button3: TButton; Button4: TButton; MainMenul: TMainMenu; N1: TMenuItem;

64. Private declarations } public

65. Public declarations } end;var

66. Forml: TForml; implementation {$R *.dfm}procedure TForml.ButtonlClick(Sender: TObject); beginclose; end;procedure TForml.Button3Click(Sender: TObject); begin

67. Button2 .Visible :=true; end;procedure TForml.Button4Click(Sender: TObject); beginbutton2.Visible:=false;if Button2.Caption-Il' then Button2.Caption:-Балбес'еЬе Button2.Caption:-I2' end;end.unit Unit2;interfaceuses

68. Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs, Menus, StdCtrls, DBCtrls, ExtCtrls, TeeProcs, TeEngine, Chart, DbChart, DB, DBClient, DBTables, FMTBcd, SqlExpr, Grids, DBGrids, ADODB, Series, Mask;type

69. TForm2 = class(TForm) MainMenul: TMainMenu; Dl: TMenuItem; DB Chart 1: TDBChart; Button2: TButton; ADOTablel: TADOTable; ADOTablelNumer: TAutoIncField; ADOTablelEngin: TWideStringField; ADOTablel Power: TBooleanField; ADOTablelGl: TIntegerField;

70. DBEdit3: TDBEdit; DBCheckBox2: TDBCheckBox; DBCheckBox3: TDBCheckBox; Editl: TEdit; Memol: TMemo;procedure Button2Click(Sender: TObject); procedure DlClick(Sender: TObject); private

71. Private declarations } public

72. Public declarations } end;var1. Form2: TForm2;

73. Gl,G2,G3,G4,G5,G6,G7,G8,G9:integer; implementation {$R *.dfm}procedure TForm2.Button2Click(Sender: TObject); beginif DBCheckBoxl.Checked=true then Button 1 .Visible:=true else Button 1 .Visible :=false;

74. G3:=DBGridl.SelectedField.01dValue; Editl. text:=G3;if G3=l then Buttonl.Visible:=true else Buttonl.Visible:=false; end;procedure TForm2.DlClick(Sender: TObject); begin1. Close; end;end.