автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Разработка системы теплового контроля и оценка остаточного ресурса по этому фактору срока службы изоляции рудничных тяговых электродвигателей

ДОНЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

РГб од

/ В ИЮЛ 1

РАК Александр Николаевич

УДК 629.423.31:621.3.048.008.6

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ТЕПЛОВОГО КОНТРОЛЯ И ОЦЕНКА ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ПО ЭТОМУ ФАКТОРУ СРОКА СЛУЖБЫ ИЗОЛЯЦИИ РУДНИЧНЫХ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Специальность 05.09.03 - электротехнические комплексы и системы

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Донецк-1998

Диссертацией является рукопись.

Работа выполнена в Донецком государственном техническом университете, Министерство образования Украины, г, Донецк.

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Федоров Михаил Михайлович, доцент кафедры ТОЭ Донецкого государственного технического университета,

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Ковалев Евгений Борисович, заведующий лабораторией электрических машин института УкрНИИВЭ, г. Донецк

кандидат технических наук, доцент

Мареннч Константин Николаевич, доцент кафедры ГЭА Донецкого государственно го технического университета

Ведущая организация:

Приазовский государственный технический университет Министерства образования Украины, г. Мариуполь

Защита диссертации состоится: 2 июля 1998г. в 12.00 на заседании специализированного ученого совета К11. 052. 02 в Донецком государственном техническом университете по адресу: Украина, 340000, г. Донецк, ул. Артема 58, ауд. 1201.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Донецкого государственного технического университета по адресу: Украина, 340000, г.Донецк, ул.Артема 58,2 учебный корпус.

Автореферат разослан " СИ« июня 1998г.

Ученый секретарь специализированного ученого совета, канд. техн.наук, доцент

Ларин А.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Горнодобывающая отрасль, угольная промышленность, в частности, является базовой в экономике Украины. Ее предприятия представляют собой единый и сложный производственный комплекс, одна из составных частей которого - рудничный транспорт. От его надежности зависит эффективное и бесперебойное функционирование предприятий. Это, в свою очередь, требует оснащения предприятий современной техникой. Для этого необходимо принять меры по предотвращению или ограничению выхода из строя электрооборудования транспортирующих средств, аварий и, собственно, простоев предприятий, число которых по статистическим данным возросло в последние годы по причине ухудшения горногеологических условий, а также нарушений правил техники безопасности и эксплуатации. Поэтому возникла необходимость комплексного подхода к решению проблемы выхода из строя электродвигателей рудничных электровозов. Проведенный анализ состояния вопроса показал, что наибольшее количество отказов электродвигателей происходит из-за систематических тепловых перегрузок, вследствие несовершенства существующих средств защиты и отсутствия устройств теплового контроля и прогнозирования остаточного срока службы изоляции обмоток. Это требует создания и разработки новых методов и средств теплового контроля.

Научная актуальность темы настоящей диссертационной работы обусловлена необходимостью теоретического обоснования принципов построения систем теплового контроля и прогнозирования остаточного срока службы изоляции обмоток и их инженерного решения, а также оценки возможности работы в едином комплексе с электрооборудованием электровоза и разработки рекомендаций по технической эксплуатации электровозов.

Цель работы - создание системы теплового контроля, сокращение выхода из строя числа электродвигателей и повышение эффективности функционирования электровозов, в целом, при влиянии систематических тепловых перегрузок, горногеологических и климатических условий.

Идея работы основана на определении тока и построении на указанном принципе системы теплового контроля и прогнозирования остаточного срока службы изоляции обмоток электродвигателя, работающей по заданному алгоритму в реальном времени с учетом положения электровоза в пространстве, состояния рельсового пути и массы состава.

Основные задачи исследований:

1.Разработка математической модели рудничного тягового электродвигателя и установление закономерностей изменения температуры для динамических и установившихся режимов работы.

2.Разработка методики прогнозирования остаточного срока службы изоляции электродвигателей.

3.Разработка и создание системы теплового контроля и прогнозирования остаточного срока службы изоляции электродвигателей.

Научная новизна полу ченных результатов:

1.Математическая модель рудничного тягового электродвигателя, отличающаяся от известных тем, что учитывает взаимное тепловое влияние всех основных элементов электродвигателя и позволяет моделировать динамические тепловые процессы.

2.Методика прогнозирования остаточного срока службы изоляции, отличающаяся от известных тем, что позволяет выполнять прогнозирование в динамических режимах работы электродвигателя с учетом протекания химических процессов в изоляционных материалах при тепловых воздействиях.

3.Установлены зависимости, позволяющие уточнить допустимые приращения превышений температуры для изоляционных материалов, используемых в электромашиностроении.

4.Впервые разработаны принципы построения систем теплового контроля и прогнозирования остаточного срока службы изоляции рудничных тяговых электродвигателей, базирующиеся на непрерывном контроле параметров тока, частоты вращения тягового двигателя, состояния рельсового пути и положения транспортного средства в пространстве.

Практическое значение полученных результатов:

{.Предложенные методы анализа, физического и математического моделирования системы теплового контроля и результаты исследований позволяют определить технико-экономические показатели режимов работы электродвигателей.

2.Разработанные принципы, алгоритм контроля и управления рудничными тяговыми двигателями (РТД) позволяют выполнить прогнозирование остаточного срока службы изоляции с учетом всех основных влияющих факторов.

3.Датчик для контроля состояния рельсового пути и определения положения транспортного средства в пространстве, принцип действия которого основан на контроле тока, проходящего через участок рельсового пути.

Обоснованность и достоверность научных выводов и рекомендаций подтверждается применением апробированных ранее методов тепловых исследований, фундаментальных положений теорий нагрева и охлаждения

электродвигателей, а также удовлетворительным совпадением (при отличии не более 10%) результатов расчета и экспериментов.

Реализация результатов работы Разработанный микропроцессорный модуль, выполняющий программу по заданному алгоритму, представляет собой функционально законченный компактный блок, легко устанавливаемый в существующем взрывобезопасном корпусе системы управления РТД. Модуль выполнен на базе однокристальной микроЭВМ типа КР 1816 ВЕ 35. Материалы диссертационной работы использованы энергоремонтным предприятием ш/у "Донбасс", ПО "Донецкуголь" при модернизации системы управления рудничными электровозами. На основе полученных результатов подготавливаются основные рекомендации по технической эксплуатации электровозов.

Апробация результатов работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на семинарах НАН Украины (1994 г., Донецк); на первом международном научно-техническом семинаре "Электромеханические системы с компьютерным управлением на автотранспортных средствах и в их роботизированном производстве", (1993 г., Севастополь); на научных конференциях в ДонГТУ (1995-1996 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ: 1 опубликована в научно-техническом журнале; 2 опубликованы в сборнике научных трудов ДонГТУ; 3 депонированы в ГНТБ Украины.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы 85 наименований, 3 приложений, содержит 129 машинописных страниц основного текста, 45 рисунков, 17 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследований и разработок, представлены научная новизна и практическая значимость полученных результатов. Приведена общая структура работы.

В первом разделе рассмотрены основные причины выхода из строя рудничных тяговых электродвигателей. Их перечень приведен в табл. 1.

Доказано, что наиболее вероятной причиной выхода из строя электродвигателей являются тепловые перегрузки. Установлено, что существующие схемы управления тяговыми электродвигателями характеризуются повышенным расходом энергии при пуске и торможении, а, следовательно, их тепловыми перегрузками. Импульсное питание и управление электродвигателями посредством тиристорных преобразователей широкого распространения не имеет.

Проанализированы средства защиты, устанавливаемые на электровозах. При этом установлено, что применяемые устройства, по существу, обеспечивают защиту аккумуляторной батареи и электродвигателей только от токов короткого замыкания. Средства теплового контроля и состояния изоляции обмоток электродвигателей, использование которых могло бы ограничить влияние тепловых перегрузок и предотвратить выход из строя электродвигателей, на электровозах отсутствуют.

Таблица 1

Результаты дефектоскопической экспертизы наиболее характерных

отказов узлов электродвигателей рудничных электровозов.

Дефекты в элементах конструкции двигателя Двигатель ДРТ-13

Количество %

Статор

Корпусное замыкание катушек полюсов 51 23,9

Витковое замыкание катушек полюсов 7 3,28

Обрыв обмотки 4 1,87

Якорь

Корпусное замыкание обмотки 32 14,9

Витковое замыкание обмотки 19 8,9

Обрыв бандажа 14 6,5

Разрушение шпоночного паза 14 6,5

Коллектор

Замыкание пластин 34 15,92

Щеточный аппарат

Разрушение щеточного аппарата 19 8,9

Подшипниковый узел

Разрушение подшипникового узла 20 9,35

Проанализированы другие виды тепловых защит и оценена возможность их использования в системах теплового контроля.

Сформулированы задачи исследований.

Второй раздел посвящен разработке основ построения системы непрерывного теплового контроля и прогнозирования остаточного срока службы изоляции рудничных тяговых электродвигателей.

Для решения этой задачи проанализированы различные методы определения температуры и применен метод эквивалентных тепловых схем (ЭТС). Поскольку рудничные тяговые двигатели серии ДРТ, рассматриваемые в качестве объекта исследования, представляют собой взрывозащи-щенные электрические машины закрытого исполнения с естественным охлаждением, ЭТС таких двигателей достаточно сложные и базируются на опытно-экспериментальных данных об источниках тепла, величинах тепловых сопротивлений отдельных узлов машины, о распределении тепловых

потоков в машине и их взаимном влиянии. В данной работе разработана ЭТС, представленная на рис. 1.

Схема включает в себя: 1 - пазовую часть обмотки якоря; 2, 4 - лобовые части обмотки якоря; 3 - коллектор; 5 - сердечник якоря; 6- обмотку возбуждения; 7 - сердечник главного полюса; 8 - наконечник главного полюса; 9 - внутренний воздух; 10 - корпус.

Система дифференциальных уравнений (1) описывает динамические тепловые процессы в режиме нагрева. Если необходимо моделировать динамику режима охлаждения, то правые части системы дифференциальных уравнений приравнивают нулю и выполняется ее решение, но при этом необходимо изменить величины некоторых тепловых проводимостей, что связано с различием условий теплообмена в режимах нагрева и охлаждения.

При моделировании повторно-кратковременных режимов работы электродвигателя выполняется периодическое решение уравнений нагрева и охлаждения вплоть до квазистационарного состояния. Кроме расчета динамических режимов с помощью указанной системы можно получить и значения установившихся превышений температуры узлов. Для этого в системе исключают все члены уравнений содержащие дифференциалы. Решение подобного рода систем можно выполнять различными методами. В данной работе использован метод Рунге-Кутта.

¿¡а

с^+ъ -(А +4 +А +А)-ЗА-ЗА-ЗА -*А =/? -О+МК с2-±+в2-{Лъ +4 +а)-03А-0А-0А =р2 -(1+МК

си

АО

(А + А) - А2А - ЗА • (1 +МК

са М

-(А+АЬЗА -(1+МХ2

са с1в

С,—г + (А + А)--0,А =Р5

Л

(А + 4) - ял - =^-0 + РАУ1

ей йд

С1 ~г+^ • (А + А + А + Ао) - ЗА _ ЗА ~ ЗА - 3» А» = 0

са ¿10

с8—+^ • (А + А) ~ ~ ЗА = ^

са йО

с,—- (А + А + А + А +А + А +А +А)~ЗА -

са

д2А - ЗА ~~ ^А ~ ЗА ~ ЗА - ЗА ~ ^зА = о

с19

0> +Зо ■ (Ао +■ Ап + Ао) ~ ЗАо ~ ЗАп ~ #А<>= 0

са

где: - 9ь 92,...9ю - превышения температур узлов, входящих в схему;

- Я2,..Аю.и - тепловые проводимости между узлами;

- с1,с2,...сю - теплоемкости соответствующих узлов;

- рь рг,...р8 - потери в отдельных узлах машины при температуре окружающей среды;

- 01 - температурный коэффициент сопротивления;

- Кнг= Ин - коэффициент нагрузки по току; I - ток якоря двигателя; 1Н -номинальный ток якоря двигателя.

На рис. 2 представлен алгоритм решения указанной системы дифференциальных уравнений. Для наглядности результаты расчетов могут быть представлены в виде графических зависимостей 0уст=Г(к]1Г), 9=Д0.

Результаты решения указанной системы используются для расчета прогнозируемого остаточного срока службы изоляции обмоток электродвигателей.

(1)

^ Начато 1

Л. ну, К Hi), Р., С, ¡3,, R

Расчет установившихся температур 6 по(.1)

Решение ДУ по (1)

Решение ДУ по(1)

j 9, - но _*

^ КОНЕЦ ^

Рис. 2. Алгоритм решения системы уравнений

В данной главе также разработана методика прогнозирования остаточного срока службы изоляции для установленных классов изоляционных материалов, отличающаяся от известных тем, что позволяет выполнять прогнозирование в динамических режимах с использованием современной теории о протекании химических реакций в различных материалах при тепловых воздействиях, предложенной Я.Вант-Гоффом и С.Аррениусом. Процесс описан следующим выражением.

к=Ае "Еа/К9 (2)

где к - постоянная скорости реакции;

А - постоянная, характеризующая химический состав и структуру вещества;

Еа - энергия активации, т.е. избыток энергии, которым должна обладать молекула, чтобы преодолеть энергетический барьер и вступить в химическую реакцию, Дж/моль;

R=8.317 Дж/град моль - универсальная газовая постоянная; О - температура, при которой происходит реакция, °С.

Применительно к электрической изоляции необходимо знать не скорость протекания химических реакций, а время, в течение которого, вследствие старения, изоляция достигает своего критического состояния. Срок службы изоляции De при температуре 0 нагрева изоляции определяется:

De = Do е , (3)

R в 2

где значения величин а= ' г°" - допустимое приращение температуры, и

Еа

Еа- для изоляционных материалов, применяемых в электромашиностроении, полученные экспериментально, для наглядности приведены в табл. 2

Для двигателей, работающих в повторно-кратковременных режимах, где температура изоляции изменяется во времени 9(t), предлагается следующая методика расчета.

Таблица 2

Классы изоляции и допустимое приращение температуры перегре-_ва изоляции__

Класс изоляции а, "с Еа, Дж/моль

А 11.6 7.9

Е 14.6 8.19

В 16.56 8.48

F 18.9 10.55

H 21 12.89

График изменения температуры изоляции за цикл нагрева и охлаждения аппроксимируется двумя прямыми отрезками (рис. 3).

Тогда среднее значение температуры 9^ за цикл, а также ее мгновенные значения 9(1) при нагреве ^ и охлаждении ^х запишутся:

п —Я

Й = 01 ах • /ИЛ

<=р 2 ' ^'

Я ^ О XII

Срок службы изоляции, соответствующий средней температуре цикла 0ср определяется:

£г

Оср=Ойе", (6)

и рассчитывается коэффициент р - степени уменьшения срока службы изоляции при температуре по сравнению со средней 9ср:

где а =

тч, ^

г ] ■■« 2 , а

ТЦ, {

а 2 '

(7)

——коэффициент, характеризующий размах колебаний

температуры в цикле в сравнении с постоянной а, отражающей в свою очередь энергию активации молекул при номинальной температуре.

Рис.3. Определение температуры в повторно-кратковременном режиме

Таблица 3

Зависимость коэффициента уменьшения срока службы изоляции при изменении относительного размаха колебаний температуры

а 0 0.5 1 1.5 2 3

Р 1.0 1.01 1.04 1.09 1.17 1.42

После этого величину остаточного срока службы находим в соответствии с выражением:

2 иа т ~Т — —Те '

а 2

О,

Б0 - срок службы изоляции при номинальной температуре, лет.

В табл. 3 приведены значения коэффициента р при некоторых значениях коэффициента размаха колебаний температуры а в цикле.

При работе двигателя и его изоляции в повторно-кратковременных режимах с произвольной нагрузкой (см. рис. 4)

характеристика в(1) может быть разбита на несколько участков, для каждого из которых определяются значения &ср, а, а затем результирующее значение коэффициента степени уменьшения срока службы изоляции р находится как среднее:

« I /V.

Р = —; (9)

Для электрических машин, у которых имеет место квазиустановив-шийся температурный режим, необходимо, чтобы среднее значение температуры цикла не превышало допустимой температуры для соответствующего класса изоляции при небольшом размахе колебаний температуры в цикле. При больших значениях температура в цикле должна быть снижена с учетом коэффициента р:

вср = 0[1-1пД'] (10)

Третий раздел посвящен исследованию динамических тепловых процессов в рудничных тяговых электродвигателях.

и

При создании систем теплового контроля и прогнозирования остаточного срока службы изоляции электродвигателей возникает необходимость адекватного воспроизведения динамики тепловых процессов. Для этого необходимо знать характер и длительность протекания тепловых переходных процессов, постоянные времени, относительную скорость изменения температуры различных узлов эквивалентной тепловой схемы замещения. 200 180 160 НО 12010080-

<0

20'

О 4500 9000 1.3>10'1 1 8*104 22Я04 З^Ю* 3 1 4.0»104 45*10

Рис. 5. Характеристики нагрева узлов электродвигателя (узлы 1-10 соответствуют схеме замещения на рис. 1.)

В результате выполнения аналитических и экспериментальных расчетов получаем временные характеристики процесса различных узлов электродвигателя, например, как показано на рис. 5.

С целью анализа тепловых переходных процессов использована методика разложения характеристик нагрева (охлаждения) на две экспоненты, позволяющая определить все необходимые параметры.

Уравнение любой характеристики можно представить в виде:

^устп

1 — а ¡в

(п)

ч

где 9уст - установившееся превышение температуры соответствующего узла; - коэффициенты аппроксимирующих экспонент; Т] - большая постоянная времени, определяющая общую длительность тепловых процессов, е., Т2~ меньшая постоянная времени, определяющая характер протекания тепловых переходных процессов, в начальный период, с.

Для практических целей коэффициенты а,, а2 можно получить или построением соответствующих характеристик нагрева (охлаждения) в полулогарифмическом масштабе, или с использованием ЭВМ. Результаты разложения характеристик нагрева, полученных аналитически и экспериментально приведены в табл. 4 и табл. 5.

В табл. 5 обозначены: 1- пазовая часть обмотки якоря; 2 - лобовая часть обмотки якоря; 3 - коллектор; 4 - сердечник якоря; 5 - обмотка возбуждения; 6 - корпус.

Таблица 4

Результаты разложения характеристик нагрева, полученных

аналитически

N° узла Оусь °С Э1 Т],с 32 Т2,с а/Гьс"1 а2/Т2,с 6уп-( 2|/Т1 + аа/Тг), °С/с

1 142.1 0.615 13678 0.385 3355 13134 4.5Е-05 2.8Е-05 1.04Е-02

2 136.3 0.621 13686 0.379 3181 13589 4.5Е-05 2.7Е-05 9.96Е-03

3 102.8 0.665 13784 0.335 1127 16731 4.8Е-05 2.4Е-05 7.46Е-03

4 141.0 0.612 13682 0.388 3063 13324 4.5Е-05 2.8Е-05 1.03Е-02

5 143.6 0.628 13670 0.372 6345 12698 4.6Е-05 2.7Е-05 1.05Е-02

6 185.2 1.099 13984 -0.099 19894 1923 7.9Е-05 7.0Е-06 1.32Е-02

7 115.7 1.448 13927 -0.448 4677 4565 1.0Е-04 3.2Е-05 8.31Е-03

8 112.5 1.385 13921 -0.385 6364 5563 9.9Е-05 2.7Е-05 8.09Е-03

9 81.84 0.932 13034 0.068 830 13677 7.1Е-05 5.3Е-05 6.28Е-03

10 45.82 0.897 13740 0.103 2419 23626 6.5Е-05 7.5Е-06 З.ЗЗЕ-ОЗ

Таблица 5

Результаты разложения характеристик нагрева, полученных 1 __экспериментально _

№ узла буст» °С Тьс а2 Т2,с Тпд,С аЛьс1 а/Гг.с"1 0усг-( 21^1+ а2/Т2), °С/с

1 146.1 0.6 13678 0.4 3355 13134 4.5Е-05 2.8Е-05 1.04Е-02

2 148.3 0.6 13686 0.4 3181 13589 4.5Е-05 2.7Е-05 9.96Е-03

3 110.8 0.67 13784 0.33 1127 16731 4.8Е-05 2.4Е-05 7.46Е-03

4 150.6 0.6 13670 0.4 6345 12698 4.6Е-05 2.7Е-05 1.05Е-02

5 182.2 1.0 13984 0 19894 1923 7.9Е-05 7.0Е-06 1.32Е-02

6 47.0 0.9 13740 0.1 2419 23626 6.5Е-05 7.5Е-06 З.ЗЗЕ-ОЗ

Четвертый раздел посвящен разработке системы теплового контроля и прогнозирования остаточного срока службы изоляции РТД. Если в тепловой модели формулы электрических потерь представить через ток и сопротивление, то ее можно использовать для управления в реальном времени. На основании разработанных требований выполнена система теплового контроля, структурная схема которой приведена на рис.6.

В состав структурной схемы входят: ДВ - датчик влажности, ДТ - датчик тока, ДС - датчики скорости, АЦП - аналогово-цифровые преобразователи, МХ - мультиплексор, МПС - микропроцессорная система, ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь, УСО - устройство связи с объектом, УЗС -

устройство звуковой и световой сигнализации, БУК - блок управления ко-мандоконтроллером.

Рис. 6. Структурная схема системы теплового контроля РТЭ

Разработан алгоритм функционирования системы теплового контроля.

Выполнено математическое моделирование работы системы контроля, включая модель двигателя, и получены результаты, позволяющие выбрать оптимальные параметры системы контроля. Разработан датчик влажности, принцип действия которого основан на стабилизации тока, проходящего через контролируемый участок рельсового пути для найденного кондуктомет-рического диапазона, и приведены данные о результатах его испытаний.

ВЫВОДЫ

В диссертационной работе решена актуальная научно-техническая задача разработки системы теплового контроля и прогнозирования остаточного срока службы изоляции рудничных тяговых электродвигателей путем применения более эффективных микропроцессорных систем. В основу построения систем положены установленные характеристики тепловых переходных процессов, полученные с помощью разработанной математической модели и натурных экспериментов, что позволило повысить надежность работы рудничных локомотивов.

Основные научные и практические выводы работы заключаются в следующем:

1 .Разработана методика, позволяющая определять остаточный срок службы изоляции электродвигателей с учетом современной теории протекания химических реакций в изоляционных материалах под воздействием температур. Получена зависимость, уточняющая пределы допустимых приращений температуры, применяемых в электромашиностроении классов изоляционных материалов, для повторно-кратковременных режимов работы электродвигателей. На основе метода эквивалентных тепловых схем разработана тепловая схема замещения, выполнен расчет ее параметров. Получено в наиболее удобном для решения виде математическое описание тепло-

вых процессов в двигателе, разработан алгоритм расчета тепловых процессов, позволяющий проводить исследования как переходных, так и установившихся тепловых режимов рудничного тягового электродвигателя.

2.На основании выполненных экспериментальных и теоретических исследований разработана структурная схема системы теплового контроля и прогнозирования остаточного срока службы изоляции рудничных тяговых электродвигателей, отличающаяся от известных наличием каналов контроля состояния рельсового пути и скорости электродвигателя. Выполненные экспериментальные исследования переходных сопротивлений участков рельсового пути и теоретические обобщения результатов этих исследований стали основой для возможной реализации способа учёта состояния рельсового пути, и позволили разработать датчик влажности, принцип действия которого основан на измерении тока, проходящего через контролируемый участок рельсового пути для найденного кондуктометрического диапазона.

■j: ' 3.Впервые разработан алгоритм контроля, управления и прогнозирования остаточного срока службы изоляции РТД с учётом всех влияющих факторов (коэффициента сцепления, профиля рельсового пути, массы состава по условиям трогания с места, допустимой скорости движения груженого и порожнего составов по условию обеспечения тормозного пути и т. п.) при функционировании в реальных условиях эксплуатации. Моделированием с помощью прикладного пакета MathCAD и полученными результатами доказана адекватность теоретических положений реальным физическим процессам.

4.Разработанный микропроцессорный модуль, выполняющий программу по заданному алгоритму, представляет собой функционально законченный компактный блок, который легко устанавливается в существующем взрывобезопасном корпусе блока управления РТД. Модуль выполнен на базе однокристальной микроЭВМ типа КР1816ВЕ35.

Применение систем теплового контроля и прогнозирования остаточного срока служба изоляции РТД позволит ограничить количество тепловых перегрузок и, тем самым, снизить аварийность рудничных электровозов, затраты на их ремонт, сократить количество простоев подвижного состава.

5. Материалы диссертационной работы использованы на участке ВШТ шахты "Заперевальная" ш/у "Донбасс" ПО "Донецкуголь".

Научные результаты диссертационной работы отражены в следующих публикациях:

1. Федоров М.М., Рак А.Н. К вопросу о прогнозировании остаточного срока службы изоляции электрических машин // Известия Вузов. Электромеханика. - 1997 - №1-2,- с. 6-8.

2.Федоров М.М., Рак А.Н. К вопросу о построении микропроцессорной системы теплового контроля и прогнозирования остаточного срока службы изоляции электродвигателей рудничных электровозов / / Сб. научных трудов ЭнФ: Электромеханика и электроэнергетика,- ДонГТУ,- Донецк, 1996,- с. 60-62.

3.Рак А.Н. Выбор устройств получения информации и обработки сигналов в системах непрерывного теплового контроля рудничных тяговых электродвигателей. - / / Сб. научных трудов ДонГТУ: Энергетика и электротехника. Вып.1- ДонГТУ,- Донецк, 1998- с. .

4. Рак А.Н. Реализация принципов моделирования тепловых процессов с помощью тепловых моделей. - ДонГТУ,- Донецк, 1996.- 5 с. Рус.- Деп. в ГНТБ Украины 26.11.96, №2268- УК- 96.

5. Рак А.Н. Анализ статистики отказов рудничных тяговых электродвигателей (аналитический обзор по результатам эксплуатации).- ДонГТУ,-Донецк, 1996,- 4 с. Рус,- Деп. в ГНТБ Украины 26.11.96, №2265- УК- 96.

6. Рак А.Н. Обзор существующих технических решений в области защиты электрооборудования рудничных электровозов^ ДонГТУ.- Донецк, 1996,- 7 с. Рус,- Деп. в ГНТБ Украины 26.11.96, №2266- УК- 96.

В /1/ соискателю принадлежит определение допустимых приращений температуры и методика прогнозирования в повторно-кратковременных режимах.

В /2/ - разработка требований к работе системы, проверка ее функционирования.

А ННОТАЦИЯ

Рак А.Н. Разработка системы теплового контроля и оценка остаточного ресурса по этому фактору срока службы изоляции рудничных тяговых электродвигателей. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.09.03 - электротехнические комплексы и системы. -Донецкий государственный технический университет, Донецк, 1998.

Критическим анализом определены основные причины выхода из строя РТД. Разработаны: методика прогнозирования остаточного срока службы изоляции электродвигателей; определены параметры динамических тепловых процессов для узлов электродвигателей. Создан и выполнен опытный образец системы теплового контроля и прогнозирования остаточного срока службы изоляции, работающего в реальном времени с учетом положения транспортного средства в пространстве, состояния рельсового пути и массы состава.

Ключевые слова: система теплового контроля, прогнозирование остаточного срока службы изоляции, рудничный тяговый электродвигатель

АНОТАЩЯ

Рак О.М. Розробка системи теплового контролю 1 оцшка залишкового ресурсу за цим фактором строку служби иоляцц рудникових тягових електродвигушв. - Рукопис.

Дисертац1я на здобуггя наукового ступеня кандидата техшчних наук за спещальшстю 05.09.03 -електротехшчш комплекси та системи,- Донець-кий державний техшчний университет, Донецьк, 1998.

Критичним анал1зом встановлеш основш причини виходу з ладу РТД. Розроблеш: методика прогнозування залишкового строку служби ¿золяци електродвигушв; визначеш параметри динам1чних теплових процес1в у вуз-лах електродвигушв. Розроблений та виконаний зразок системи теплового контролю i прогнозування залишкового строку служби ¡золяцн, який пра-цюс у реальному чаа з урахуванням мкцезнаходження транспортного засо-бу у простора стану рейкового шляху та маси засоб1в, що транспортуються.

Ключов1 слова, система теплового контролю, прогнозування залишкового строку служби ¿золяцп, рудниковий тяговий ДВИ1УН.

ANNOTATION

Rak A.N. Development of the temperature control and forecast of isolation residual service term of electric machine (EM). - Manuscript.

Thesis for a candidate degree on speciality 05.09.03 - Electric technical complexes and systems. Donetsk State Technical University, 1998.

By the means of critical analysis the reasons of EM being out of order are determined. There were developed: methodology of isolation service residual term forecast of EM; the parameters of EM parts dynamic temperature were determined. It was created and produced trial device of the system for temperature control and forecast of isolation residual service term. Working in real time taking into account the allocation in space and weight of transport mean and the state of railway.

Key words: system of temperature control, forecast of isolation residual service term, electric machine.