Теорія і практика моніторингу параметрів електричних двигунів електромеханічних систем

Волощенко А.Н., Черный А.П., Гладырь А.И.,Головко О.С.,Лашко Ю.В. Модифицированный метод определения момента асинхронного двигателя по экспериментальным данным // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. - Харків: НТУ “ХПІ”, 2001. - Вип. 11.-С.127-132.

Сидоренко В.Н., Черный А.П., Ковырин А.Н., Яговкин А.С. Синтез алгоритмов коррекции сигналов при измерении выходных параметров преобразователей // Вісник Кременчуцькиого державного політехнічного університету.- Кременчук: КДПУ, 2002. -Вип.1(12).-С.340-344.

Черный А.П., Костин В.В., Тараненко С.И., Мартыненко В.А. Особенности применения схем с силовыми конденсаторами в силовой цепи в системах испытаний и диагностики асинхронных двигателей // Вісник Національно технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. - Харків: НТУ “ХПІ”, 2002. - Вип. 12. - Т.2. - С.531-532.

Родькин Д.И., Калинов А.П., Черный А.П. Современные схемные решения для диагностики параметров синхронных двигателей // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету.- Кременчук: КДПУ, 2003. - Вип.1(18). - С.120-126.

Черный А.П. Показатели качества преобразования энергии при энергомониторинге электромеханического оборудования // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету.- Кременчук: КДПУ, 2003. - Вип.2(19). - Т.1. - С.149-151.

Родькин Д.Й., Черный А.П., Сычев С.Д. К вопросу оценки качества преобразования энергии электромеханическим оборудованием систем электропривода // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”.- Харків: НТУ „ХПІ”, 2003. - №10. - Т.1. - С.244-248.

Родькин Д.Й., Калинов А.П., Черный А.П., Барвинок Д.В., Хараджян А.А., Здор И.Е., Живора В.Ф., Величко Т.В. Комплексы для экспресс -диагностики двигателей переменного тока // Сборник научных трудов НГУ. - Днепропетровск: РИ НГУ, 2003. - Т. 2. - №17. - С. 110-121.

Черный А.П. Структура системы функцональной диагностики электрических машин электроприводов // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: Електротехніка і енергетика. - Донецьк: ДонНТУ, 2003. - Вип. 67. - С. 109-112.

Родькин Д.Й., Черный А.П., Сычев С.Д. Мартиненко В.О. Характеристики асинхронного двигателя с учетом старения стали // Електротехніка і електромеханіка. - 2004. - №1. - С.53-56.

Сидоренко В.Н., Черный А.П., Барвинок Д.В. Влияние динамических характеристик трансформаторных датчиков тока и напряжения на расчет мгновенных значений мощности // Науковий вісник Національного гірничого університету „Енергетика та автоматика”. - Дніпропетровськ. - 2004. - №3. - С.87-90.

Калинов А.П., Черный А.П. Рациональные подходы при определении параметров машин переменного тока // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету.- Кременчук: КДПУ, 2004. - Вип.2/2004 (25) -С.115-118.

Черный А.П., Родькин Д.И., Сидоренко В.Н., Калинов А.П. Определение параметров АД по непрерывной функции тока статора с дискретным временем // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету.- Кременчук: КДПУ. - 2004. - Вип.3/2004 (26). - Т2. - С.123-127.

Черный А.П., Луговой А.В. Обоснование принципов и путей решения проблемы повышения энергетической эффективности промышленных электроприводов // Zeszyty naukowe NR 112, Elektryka 16, wydawnictwopolitechniki Zielonogorskiej, Zielona Gora, 1997. - С.101-107.

Патент України №64083А, G01 R31/24, Спосіб моніторингу асинхронних двигунів і пристрій для його реалізації / Родькін Д.Й., Чорний О.П., Барвінок Д.В. Огарь О.С. - № 2002108608; Заявлено 12.03.2003. Опубл. Бюл.№2, 2004.

Патент України №65733А, G01 R31/24, Спосіб діагностики параметрів синхронного двигуна та пристрій для його здійснення / Родькін Д.Й., Чорний О.П., Калінов А.П., Живора В.Ф., Аміров А.М. - №2003042860; Заявлено 02.04.2003. Опубл. Бюл.№4, 2004.

Патент України №50115А, G01 R31/24, Спосіб діагностики асинхронного двигуна та пристрій для його здійснення / Родькін Д.Й., Чорний О.П., Гладир А.І., Волощенко О.М., Головко О.С., Лашко Ю.В. - №2001096286 ; Заявлено 12.09.2001, Опубл. Бюл.№10, 2002.

Патент України №49334А, G01 R31/24, Пристрій для діагностики асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором / Родькін Д.Й., Чорний О.П., Барвінок Д.В., Панченко М.В., Огарь О.С. - №2001117657; Заявлено 08.11.2001. Опубл. Бюл.№9, 2002.

Патент України №36060А, G01 R31/24, Спосіб діагностики параметрів асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором та пристрій для його здійснення / Родькін Д.Й., Луговой А.В., Сисюк Г.Ю., Чорний О.П., Добрецов В.В., Пасмурських О.О., Долженко В.В., Вошун О.М. - №99105901; Заявлено 08.01.1999. Опубл. Бюл.№3, 2001.

Патент України №62492А, G01 R31/24, Спосіб випробування асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором та пристрій для його реалізації / Родькін Д.Й., Чорний О.П., Мартиненко В.О. Тараненко С.І., Калінов А.П., Аміров А.М. - №2003042864; Заявлено 02.04.2003. Опубл. Бюл.№12, 2003.

Патент України №64218А, G01 R31/24, Спосіб вимірювання параметрів тиристорних електроприводів та пристрій для його реалізації / Сидоренко В.М., Родькін Д.Й., Ковирін О.М., Лашко Ю.В. - №2003042858; Заявлено 15.04.2003. Опубл. Бюл.№2, 2004.

Свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір №8436, Комп'ютерна програма для корекції сигналів струму та напруги у комп'ютеризованих вимірювально-діагностичних комплексах для діагностики параметрів тиристорних електроприводів / Сидоренко В.М., Родькін Д.Й., Чорний О.П., Ковирін О.М. Дата реєстрації 24.09.2003.

Свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір №8693, Програмне забезпечення для діагностики , паспортизації та моніторингу електричних машин / Барвінок Д.В., Здор І.Є., Хараджян О.А., Родькін Д.Й., Чорний О.П. Дата реєстрації 03.11.2003.

Луговой А.В., Максимов М.Н., Родькин Д.И., Черный А.П., Сисюк Г.Ю. Эксплуатационная надежность электрических двигателей переменного тока и пути ее повышения // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету.- Кременчук: КДПУ, 2000. -Вип.1 (8).-С.150-156.

Сычев С.Д., Черный А.П. Режимы работы асинхронного двигателя при несимметрии питающего напряжения // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету.-Кременчук:КДПУ, 2002.-Вип.1(12).-С.266-269.

Браницки Р.,Родькин Д.И., Черный А.П., Величко Т.В. Формирование показателей качества электроэнергии в сетях с электроприводами большой мощности // Zeszyty naukowe NR 112, Elektryka 16, wydawnictwopolitechniki Zielonogorskiej, Zielona Gora, 1997. - С.109-128.

Родькин Д.И., Луговой А.В. Черный А.П. Механизм влияния некачественности параметров электрооборудования на его работоспособность // Проблеми створення нових машин і технологій (Кременчуцький державний політехнічний институт): Збірник наукових праць, 1997.

Сисюк Г.Ю., Родькин Д.И. Черный А.П. Определение информационных признаков для диагностики асинхронных двигателей промышленных электроприводов // Проблеми створення нових машин і технологій (Кременчуцький державний політехнічний институт): Збірник наукових праць, 1998. -Вип.2 (5).-С.111-114.

Родькин Д.И.,Здор И.Е., Черный А.П. Инженерные методы определения параметров асинхронных двигателей // Проблеми створення нових машин і технологій (Кременчуцький державний політехнічний інститут) - Кременчуг: КГПИ, 1999. -Вип.1 (6).-С.16-22.

Родькин Д.И.,Здор И.Е., Черный А.П. Задачи диагностики параметров асинхронных двигателей при испытаниях и в системах промышленного привода // Проблеми створення нових машин і технологій (Кременчуцький державний політехнічний інститут).- Кременчук: КДПУ, 1999. -Вип.1 (6).-С.76-78.

Черный А.П., Сисюк Г.Ю., Родькин Д.И. Диагностика асинхронных двигателей с неуравновешенностью ротора // Проблеми створення нових машин і технологій (Кременчуцький державний політехнічний інститут).- Кременчук: КДПУ, 1999. -Вип.1 (6).-С.102-106.

Титаренко С.С., Родькин Д.И., Черный А.П. Программное обеспечение измерительного комплекса для диагностики электрических машин // Проблеми створення нових машин і технологій (Кременчуцький державний політехнічний інститут).- Кременчук: КДПУ, 1999. -Вип.2 (7).-С.107-109.

Лашко Ю.В., Черный А.П. Учет насыщения магнитной цепи асинхронного двигателя в его математической модели // Вісник Кременчуцькиого державного політехнічного університету.- Кременчук: КДПУ, 2001. -Вип.2.-С.159-162.

Черный А.П., Морозов А.А, Гераскин А.С. Комплексность задачи определения работоспособности промышленного электромеханического оборудования //Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”.- Харків: НТУ “ХПІ”, 2001. - Вип. 11. -С.282-287.

Родькин Д.И., Черный А.П., Мартыненко В.А. Обоснование критериев качества преобразования энергии в электромеханических системах // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету.- Кременчук: КДПУ, 2003. - Вип.1(18), -С.81-85.

Сычев С.Д, Черный А.П. Управление процессом преобразования энергии в асинхронном двигателе // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету.- Кременчук: КДПУ, 2003.-Вип.1(18),-С.92-95.

Черный А.П. Особенности расчета составляющих мощности при энергомониторинге электромеханического оборудования // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету.- Кременчук: КДПУ, 2003. - Вип.2(19), Т2. -С.151-153.

Черный А.П., Верещаков С.В.,Сычев С.Д. Построение математической модели управления преобразованием энергии в асинхронном двигателе с несимметрией параметров // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету.- Кременчук: КДПУ, 2003. - Вип.2(19). - Т2. -С.252-256.

Черный А.П. Методология мониторинга электрических двигателей в промышленных сетях // Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика: Труды конференции. - Харьков: Основа, 1997. - С.303-305.

Черный А.П., Вошун А.Н. Направления создания аппарата мониторинга промышленного электрооборудования // Проблеми та напрямки використання САПР в учбовому процесі та автоматизація проектно конструкторських робіт сучасних виробництв. Науково-практична конференція. - Кривий Ріг, 1998. - С.96-98.

АНОТАЦІЯ

Чорний О.П. Теорія і практика моніторингу параметрів електричних двигунів електромеханічних систем. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.09.03 - Електротехнічні комплекси і системи. - Національний гірничий університет, Дніпропетровськ, 2004.

Дисертацію присвячено вирішенню науково-практичної проблеми розвитку теорії і створення методології моніторингу електромеханічних перетворювачів систем електроприводу з метою підвищення якості їх ідентифікації шляхом урахування змін і коливань їх електричних, магнітних і механічних параметрів у процесі експлуатації або ремонту. Рішення цієї проблеми здійснено шляхом створення математичного апарата, що дозволяє визначати параметри ЕД і ймовірності їх безвідмовної роботи на підставі інформації про доступні безпосередньому контролю миттєві значення змінних стану електроприводу в процесі експлуатації.

Мета роботи у створенні методології моніторингу електромеханічних перетворювачів систем електроприводу для підвищення якості ідентифікації електромеханічних систем шляхом урахування змін їх електричних і магнітних параметрів в процесі експлуатації або ремонту.

Моніторинг параметрів електричних двигунів електромеханічних систем запропоновано виконувати на основі аналітичних критеріїв і показників якості перетворення енергії, з використанням виміряних у режимі переривчастого струму дискретних значень струмів і напруги при нерухомому роторі. Параметри, характеристики і оцінювання стану електричних двигунів визначаються в автоматизованому комплексі за допомогою методів енергетичного балансу і рівнянь електричної рівноваги при живленні обмоток від тиристорних перетворювальних пристроїв з використанням алгоритмів обробки діагностичної інформації. Розраховані дані використовуються в системах компенсації якості перетворення енергії в електричних двигунах, визначення ресурсу та надійності безвідмовної роботи.

Ключові слова: електромеханічна система, моніторинг, якість перетворення енергії, системи управління, діагностика, вимірювально-діагностичний комплекс.

АННОТАЦИЯ

Черный А.П. Теория и практика мониторинга параметров электрических двигателей электромеханических систем. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы. - Национальный горный университет, Днепропетровск, 2004.

Диссертация посвящена решению научно-прикладной проблемы развития теории и создания методологии мониторинга электромеханических преобразователей систем электропривода с целью повышения качества их идентификации путем учета изменений и колебаний электрических, магнитных и механических параметров в процессе эксплуатации или ремонта.

Решение этой проблемы выполнено путем создания математического аппарата, который позволяет определять параметры электрических двигателей и вероятности их безотказной работы на основе информации о доступных непосредственному контролю мгновенных значений переменных состояния электропривода в процессе эксплуатации.

Целью работы является создание методологии мониторинга электромеханических преобразователей систем электропривода для повышения качества идентификации электромеханических систем путем учета изменений их электрических и магнитных параметров в процессе эксплуатации или ремонта.

Идея работы состоит в оценке состояния параметров и срока службы электрических двигателей в составе электромеханических систем при помощи анализа мгновенных значений переменных состояния в процессе эксплуатации.

Анализ состояния параметров и мониторинг электрических машин электротехнических комплексов предложено выполнять на основе методов энергетического баланса и уравнений электрического равновесия при питании обмоток от тиристорных преобразовательных устройств с использованием полученных дискретных значений токов и напряжений режима прерывистого тока при неподвижном роторе. Получены теоретические зависимости, которые проверены методом моделирования и экспериментальными исследованиями, позволяющие определять параметры электрических машин.

Теоретически обоснована возможность определения вероятности безотказной работы изоляции и подшипниковых узлов электродвигателя с использованием в уравнениях статистических моделей предложенных показателей качества преобразования энергии.

Предложена и подтверждена методом моделирования возможность компенсации несимметрии двигателей путем создания пофазно несимметричних сигналов систем управления управляемых преобразователей. Искусственно вводимая несимметрия позволяет минимизировать переменные составляющие мгновенной мощности и электромагнитного момента и тем самым повысить срок эксплуатации электропривода.

Сформулированы требования к силовой и измерительной части. Разработаны методы оценки состояния электрических двигателей в условиях эксплуатации, разработано алгоритмическое и программное обеспечение. Основные результаты работы нашли промышленное использование.

Изготовлен экспериментальный комплекс для определения параметров и мониторинга электрических машин. В результате экспериментальных исследований доказана целесообразность использования предложенных методов.

Ключевые слова: электромеханическая система, мониторинг, качество преобразования энергии, система управления, диагностика, измерительно-диагностический комплекс.

ABSTRACT

Cherniy O.P. Theory and practice of electromechanical systems electric motors parameters monitoring. - The Manuscript.

Doctor of Science Degree dissertation on speciality 05.09.03 - Electrotechnical complexes and systems. - National Mining University, Dnipropetrovsk, 2004.

The dissertation is devoted to scientific and practical problem of development of the theory and methods of electromechanical systems electric motors parameters monitoring to enhance the quality of motors identification by taking into account electric, magnetic and mechanical parameters variation during operation or repair. This problem has been solved by mathematic apparatus development to make possible the determination of electric motors parameters and reliability based on the information about instantaneous values of electric drive condition variables.

The task of the work is development of the theory and methods of electromechanical systems electric motors parameters monitoring to enhance the quality of motors identification by taking into account electric, magnetic and mechanical parameters variation during operation or repair.

Electromechanical systems electric motors parameters are proposed to be monitored on the basis of analytical criteria and indexes of energy transformation quality according to instant current and voltage measured at fixed rotor in noncomtinuous current conditions.

Parameters, characteristics and electric motors condition estimation are determined in the automated complex with the help of the methods of power balance and equations of electric balance at windings feeding from thyristor converters with the algorithms of diagnostic information processing. The calculated data is used in systems of compensation of quality of energy transformation in electric motors, service life and reliability determination.

Key words: electromechanical system, monitoring, quality of energy transformation, control system, diagnostics, measuring and diagnostic complex.

Размещено на Allbest.ru