общий+2011. Повышение эксплуатационной надежности электродвигателей находящиеся в эксплуатации агрофирмы кибрай диссертация магистра на получение степени магистра по
 Скачать 4.01 Mb.
|
|
ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ НАХОДЯЩИЕСЯ В ЭКСПЛУАТАЦИИ АГРОФИРМЫ «КИБРАЙ» Даминов М.Ю В выступление И.А. Каримова отмечено, что на период до 2015 го года основное вынимание в сельскохозяйственном сектора будет уделяться увеличению производительности труда. Основным фактором ее повышения является внедрение достижений научно-технического прогресса, использование высококачественных машин и оборудования в сельском хозяйстве. Данный процесс интенсификации сельскохозяйственного производства требует повышения уровня электромеханизации эффективности системы эксплуатации установленного электрооборудования а также рационального использования электроэнергии на технологические процессы. Для успешного решения задачи намечено довести объема потребляемой сельским хозяйством электроэнергии. Также повысится электровооруженность труда в расчете на одного работника. Таким образом, учитывая перспективы развития сельскохозяйственного производства, можно утверждать, что высокие темпы роста парка электрооборудования сохранятся и в последующие годы. Наряду с количественными изменениями будет происходить глубокие качественные преобразования, сопровождающиеся увеличением требований к надежности работ электрооборудования. В этих условиях важнейшие экономические показатели работы современного сельхозпредприятия во многом зависать от уровня технического обслуживания и ремонта эксплуатируемого электрооборудования, в частности электродвигателей. В настоящее время в сельском хозяйстве страны работают около 50 тыс. электродвигателей. Электродвигатель не только является преобразователем электрической энергии в механическую, но и все больше выступает как средство согласования совместной работы стационарных машин и оборудования в единых технологических линиях. Поэтому выход из строя одного электродвигателя приводит к нарушению всего технологического процесса, а впоследствии к значительному материальному ущербу, связанному с недополучением продукции, заменой и ремонтом самого электродвигателя. Основной причиной выхода электродвигателей из строя в условиях является отрицательное воздействие агрессивной окружающей среды на, изоляцию в первую очередь. Большие перепады температуры в течение суток, высокая относительная и абсолютная влажность в сочетании с воздействием биологических факторов (плесень, термиты, бактерии др.) приводят к пере увлажнению и порче изоляции обмоток электродвигателей, эксплуатируемых с длительными паузами технологического прогресса находящихся на стадии хранения. Значительная часть технологических проносов в сельскохозяйственном производстве Республики выполняется в весьма неблагоприятных условиях окружающей среды. Электродвигатели, как правило, установлены и работают вне помещения, под нависами. Или в помещениях, но с повышенным влагосодержанием, где особенности климата в сочетании с тяжелыми условиями эксплуатации (ассиметрия напряжения, перегрузки, низкая культура эксплуатации и т.д.) существенно сокращают их срок службы. Проведенные в ряде хозяйств Республики исследования, показывают, что срок службы асинхронных электродвигателей составляет примерно 1-1,5 года. Основной причиной выхода электродвигателей из строя, на которую приходится 60% от общего количества отказов является пере увлажнение и разрушение изоляции обмоток. Метеорологические данные, характеризующие климатические условия Кибрайского района Ташкентской облости. Таблица 1.1.
Основными характеристиками являются высокого абсолютная и относительная влажность воздуха в течение продолжительного периода; сильное увлажнение постоянно наблюдается в ночные, ранние утренние поздние вечерние часы при температуре 25-300 С и выше. Если проанализировать изменение температуры по месяцам, то можно прийти к выводу о большом постоянстве климата, которое, однако, сочетается большими колебаниями температуры в течение суток. ВЛИЯНИЕ УПРОЩЕНИЙ РАСЧЕТНЫХ МОДЕЛЕЙ НА ТОЧНОСТЬ РАСЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ ГЛАВНОЙ ИЗОЛЯЦИИ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ Даминов М.Ю Расчет внутренней изоляции силовых трансформаторов представляет собой сопоставление расчетных воздействий с допустимыми значениями напряженности электрического поля. В процессе проектирования уровень расчетных воздействий определяют с помощью специализированного программного обеспечения, а допустимые значения - по методикам, основанным на экспериментальном исследовании электрической прочности изоляции [1]. В статье описаны упрощения расчетных моделей главной изоляции силовых трансформаторов, применяемые при расчете её электрической прочности и влияние данных упрощений на точность расчета. Внутреннюю изоляцию силовых трансформаторов можно условно классифицировать следующим образом: главная изоляция обмоток; изоляция снаружи обмоток до бака; продольная изоляция обмоток; изоляция отводов; изоляция установки ввода. Проектирование изоляции включает в себя множество итерационных расчетов и представляет собой весьма трудоемкий процесс. Поэтому важным вопросом при проектировании является применение таких упрощений расчетных моделей, которые позволят минимизировать затраты на её создание, но при этом будут обеспечивать необходимую точность. При проведении расчетов главной изоляции важным является вопрос применения расчетных моделей, обеспечивающих требуемую точность расчета электрического поля с погрешностью не более 5%. Исследования электрических полей, проведенные в [1,2], показали, что допустимо в модели главной изоляции представить только расчетные катушки, вблизи которых требуется определить электрическую прочность масляных каналов, а также дополнительно 1–2 катушки, расположенных рядом с расчетными, при этом сечение остальной части обмотки представить прямоугольником с линейным распределением потенциала по вертикальным его сторонам. Для обеспечения требуемой точности расчета средних напряженностей достаточно представить часть высоты обмотки, ограничив ее на расстоянии Н=(1,5÷2)SМО от расчетных катушек, где SМО- расстояние между обмотками (рис. 1). При – наибольшее использовании этих рекомендаций погрешность расчета поля по сравнению с крупными моделями не превосходит 1–2%.  Рис. 1. Фрагменты расчетных моделей главной изоляции: а) Верхняя часть обмоток; б) Середина высоты обмоток Отдельное место занимает расчет главной изоляции при воздействии грозового импульса. При наличии больших градиентов напряжения между соседними катушками неучет реального распределения напряжения по обмоткам может приводить к серьезным ошибкам в аксиальной составляющей поля и заниженным результатам в оценке воздействующих средних напряженностей в первых масляных каналах. Таким образом, при расчетах необходимо воспроизведение по обмоткам распределения напряжения, полученного из расчета импульсных переходных процессов в обмотках [3]. Значения разностей потенциалов, приложенных к промежуткам главной изоляции, изменяются во времени. При этом имеет место несовпадение моментов времени, при которых достигаются максимальные разности потенциалов для отдельно взятых промежутков. В соответствии с отечественной практикой для трансформаторов классов напряжения от 110 кВ в этом случае для каждого главного промежутка расчет следует проводить для нескольких моментов времени: • момента времени, при котором достигается максимальная разность потенциалов, приложенная к промежутку; • моментов времени, соответствующих максимальной разности потенциалов соседних катушек одной обмотки. Необходимость расчета в последнем случае вызвана тем, что для обмоток вышеуказанных трансформаторов имеют место большие градиенты напряжения между крайними витками катушек, прилегающими к прошивным рейкам, а, следовательно, большие значение тангенциальной напряженности вдоль рейки. Необходимо выполнение дополнительной проверки электрической прочности путем сопоставления допустимой и расчетной тангенциальной напряженности вдоль рейки в промежутке между катушками с максимальной расчетной разностью потенциалов и малым размеров масляного канала. Подводя итоги, можно сформулировать рекомендации по построению расчетной модели для середины обмотки [1]: 1. При расчете главной изоляции середины обмоток в общем случае необходимо воспроизведение реального распределения напряжения по обмоткам. 2. При расчете области середины обмотки в общем случае расчетную обмотку можно представить несколькими катушками, а сечение остальной части обмотки представить прямоугольниками с витковой изоляцией. При этом в модели представляются катушки, вблизи которых требуется рассчитать прочность изоляции, а также дополнительно по 1-2 катушки сверху и снизу расчетных катушек для обеспечения достаточной точности расчета. Для учета реального распределения напряжения по обмотке на вертикальных сторонах прямоугольников необходимо задать линейное изменение напряжения от значений потенциалов катушек, соответствующей верхним частям прямоугольников, до значений потенциалов катушек, соответствующих нижним частям. 3. Исключение из расчетной модели изоляции соседней обмотки при соотношении SМО/d> 60, где d – ширина канала между катушками, является оправданным средством упрощения расчетной модели, позволяющим значительно сократить расчетную модель и время ее вычисления без существенного снижения точности определения средних напряженностей на исследуемой обмотке. Исключение толстой изоляции в общем случае нецелесообразно, так как не приводит к значимому сокращению числа конечных элементов и времени расчета. 4. Представление сечения соседней обмотки прямоугольником или экраном не вносит существенной погрешности в расчет средних напряженностей и может быть использовано для упрощения расчетной модели при расчетах области середины обмотки в случае, когда не требуется определение электрической прочности вблизи заменяемой обмотки. 5. Объединение части цилиндров в один блок при размещении последнего в середине промежутка не вносит существенной погрешности в определении средних напряженностей в первом масляном канале. Однако такое упрощение приводит к незначительному снижению числа конечных элементов и в общем случае является неоправданным. 6. Для обеспечения высокой точности расчета средних напря-женностей достаточно представить часть обмотки, ограничив ее сверху и снизу на расстоянии H =(1, 5 ÷2) SМОот расчетных катушек. АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ НАГРУЗОК ДЛЯ МОДЕРНИЗАЦИИ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Даминов М.Ю Электрические машины являются основными элементами любых электрических, энергетических систем, приводов или установок. В условиях современного экономического кризиса большое значение приобретают работы, связанные с повышением качества и технико-экономических показателей выпускаемой электротехнической продукции. Также актуальны задачи по экономии электроэнергии и ресурсов, решение которых заключается в проведении мероприятий по сокращению потребления энергетических ресурсов, рациональному их использованию, а также разработка и выпуск энергосберегающей продукции со сниженной материалоемкостью и уменьшенными габаритами. Цель работы: рассмотреть возможность использования математической модели оценки влияния электромагнитных нагрузок на показатели качества асинхронных двигателей для их модернизации. В основе математической модели оценки влияния электромагнитных нагрузок на показатели качества асинхронных двигателей [1] лежит стандартная методика электромагнитного расчета асинхронных двигателей, которая используется при проектировании электрических машин и их серий. Данная методика представляет собой физическую модель асинхронной машины в математической форме на обычном алгебраическом языке, а результаты расчетных экспериментов удовлетворяют допустимой погрешности [2]. Исходными данными математической модели являются основные электрические величины (мощность машины, номинальное линейное напряжение, частота сети, синхронная частота вращения, количество пар полюсов и так далее). Модернизация асинхронных двигателей, прежде всего, должна быть направлена на поиск более эффективного варианта асинхронного двигателя, который может обеспечить выполнение обозначенных задач лучше других. В современных экономических условиях первоочередными задачами модернизации являются повышение энергетических показателей без снижения уровня качества электротехнической продукции. Поэтому показатели качества асинхронных двигателей служат ограничениями при поиске лучшего варианта. Электромагнитные нагрузки играют основную роль в эффективности использования объема активной части машины и от их назначения зависят энергетические показатели электротехнического изделия в целом. Например, чем больше электромагнитные нагрузки, тем больше коэффициент использования объема активной части и повышается коэффициент полезного действия асинхронного двигателя. Поэтому в математической модели изменение электромагнитных нагрузок рассмотрели как ресурсосберегающие варьируемые величины, влияние которых оценили на выходе через показатели качества асинхронных двигателей. В качестве независимых переменных выбрали изменения длин сердечников статора и ротора, без изменения геометрии поперечного сечения двигателя. Таким образом, в работе исследовали изменения длин сердечников статора, в сторону уменьшения и увеличения, с учетом изменения электромагнитных нагрузок, а полученные при расчетах показатели качества служат ограничениями. Математическая модель реализована в программной среде mathCAD. Результаты расчетного эксперимента на примере асинхронного двигателя серии АИР132М4 представлены в таблице 1 – увеличение длин сердечников, в таблице 2 – уменьшение. Таблица 1 Увеличение длин сердечников асинхронного двигателя
Уменьшение длин сердечников асинхронного двигателя
Анализ результатов показал тенденцию: а) при увеличении длины сердечника статора электромагнитные нагрузки уменьшились, энергетические показатели улучшились, возрос коэффициент полезного действия; б) при уменьшении длины сердечника статора электромагнитные нагрузки увеличились, а габариты двигателя уменьшились. Значит, предложенная математическая модель может быть использована при модернизации асинхронных двигателей для решения задач по улучшению энергетических показателей или для экономии затрачиваемых на изготовление материалов асинхронных двигателей. Потому, исследование влияния электромагнитных нагрузок на коэффициент полезного действия и материалоемкость асинхронных двигателей своевременны и актуальны при усовершенствовании широко применяемых в промышленности асинхронных двигателей.          |