Методические указания - Надёжность электромеханических систем - файл n1.doc

Методические указания - Надёжность электромеханических систем
скачать (28 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc126kb.21.11.2003 13:49скачать

n1.doc



Содержание


Введение 4

1. Требования к отчету 4

2. Техника безопасности 5

Лабораторная работа № 1

Исследование надежности всыпных обмоток

асинхронного двигателя 10

Лабораторная работа № 2

Определение срока службы изоляции

Электрических машин 19

Введение
Лабораторные работы выполняются по специальному или общему расписанию.

К выполнению лабораторной работы допускаются студенты, ознакомившиеся заблаговременно с ее содержанием, изучившие соответствующие разделы теоретического курса, уяснившие себе сущность и цель работы.

При выполнении работ студенты должны приобрести практические навыки по определению параметров надежности электромеханических систем и углубить знания по разделу «Надежность электромеханических систем».

  1. Требования к отчету


Отчет о работе с выводами оформляется один на бригаду из 2-3 человек, но опытные данные должны сниматься каждым студентом и затем наноситься на общие диаграммы в отчете.

Отчет по выполненной работе оформляется в соответствии с СТП-205-002-98. Титульный лист отчета заполняется на формате А4. Следующие страницы заполняются данными наблюдений с рабочими схемами и таблицами в порядке выполнения работы, согласно описанию лабораторной работы.

Все записи в отчете должны быть сделаны чернилами. Элементы графических схем и графики должны выполняться карандашом с применением чертежных инструментов и с учетом условных обозначений предписанных стандартами. За образец оформления рекомендуется брать графики и схемы настоящих методических указаний.

При анализе результатов опытов рекомендуется пользоваться литературой, список которой приведен ниже. Списки литературы в конце описания каждой лабораторной работы или приложения содержат, как правило, первоисточники, обращение к которым углубит знания в изучаемом вопросе.

В целом отчет должен содержать краткое описание порядка выполнения работы.

Отчет по выполненной работе должен быть в обязательном порядке представлен преподавателю перед началом очередного занятия. В противном случае студенты не допускаются к занятиям.

Лабораторные работы защищаются в порядке очередности, установленной преподавателем. Студент при этом обязан знать основные теоретические сведения по данной работе, методику исследования и уметь анализировать полученные зависимости.
2. Техника безопасности
В лаборатории «Надежность электромеханических систем» рабочее напряжение переменного и постоянного тока 220 В, что представляет собой серьезную опасность.

Перед началом работы все студенты должны овладеть техникой быстрого отключения питания своего рабочего места.

В случае поражения человека электрическим током или получения травмы отключить установку, немедленно вызвать преподавателя (при необходимости врача) и оказать первую помощь пострадавшему.

Во время сборки схемы аппарата, через которые подключают схему к сети, должны быть отключены.

Рабочее место не должно загромождаться посторонними предметами, а проходы  стульями.

Измерительные приборы и агрегаты необходимо размещать таким образом, чтобы в процессе выполнения работ была исключена возможность случайного прикосновения к токоведущим частям.

Сборку схемы надлежит выполнять без перекрещивания проводников, не допускать их многооборотного свертывания и натянутого состояния.

Работая в лаборатории, студенты должны пользоваться только теми приборами, которые находятся на их рабочих местах. Использование других приборов без разрешения преподавателя запрещено.

Неиспользованные соединительные провода не должны оставаться на рабочем месте.

При проверке схем следует обратить внимание на исправность соединительных проводов и на положение рукояток ЛАТРов, реостатов и других регуляторов и переключателей.

Схемы включают под напряжение только с разрешения преподавателя и лишь после предупреждения всех студентов, работающих на данном рабочем месте.

Во время работы запрещается:

а) производить переключения в рабочей схеме, находящейся под напряжением;

б) прикасаться к неизолированным токоведущим частям установки;

в) включать рабочую схему после каких-либо изменений соединений в ней до проверки преподавателем;

г) оставлять без наблюдения схему, находящуюся под наблюдением;

д) снимать ограждение с соединительной муфты.

Во всех случаях обнаружения неисправностей оборудования, измерительных устройств, проводов необходимо немедленно ставить в известность преподавателя.

При сборке-разборке агрегатов нельзя допускать падения их со стола стенда. Необходимо соблюдать осторожность при использовании слесарного инструмента, исключая при этом повреждение рук и обмотки статора.

После сборки агрегатов проверить мегомметром сопротивление корпусной и фазной изоляции.

Более подробно вопросы техники безопасности в лабораториях кафедры изложены в специальных инструкциях, размещаемых, как правило, на стендах.


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
ИССЛЕДОВАНИЕ НАДЕЖНОСТИ ВСЫПНЫХ ОБМОТОК АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
1. Цель работы
Целью данной работы является определение вероятности безотказной работы межвитковой изоляции на основе математической модели надежности.
2. Программа работы
1. Провести исследование температуры обмотки асинхронного электродвигателя при заданной частоте включений.

2. По данным наблюдений определить зависимость вероятности безотказной работы межвитковой изоляции обмотки якоря при заданных условиях эксплуатации.
3. Краткие теоретические сведения
Существующие модели надежности всыпных обмоток являются математическими, а точнее вероятностными моделями, разработанными на базе обработки большого объема статистической информации.

В данной работе используется математическая модель надежности межвитковой изоляции всыпных обмоток асинхронных двигателей, разработанная в [4].

Отказ обмотки, в конечном итоге, всегда объясняется межвитковым замыканием, поэтому наиболее показательной характеристикой является величина пробивного напряжения. Отказ происходит, когда напряжение, приложенное к соседним виткам, превышает пробивное напряжение межвитковой изоляции.

Для определения вероятности безотказной работы необходимо знать реальное распределение пробивных напряжений межвитковой изоляции и приложенных напряжений, а также характер изменения
случайной функции распределения пробивных напряжений межвитковой изоляции в функции времени.

Исходными данными для расчетов являются:

  1. количество эффективных проводников в секции – S (65);

  2. количество последовательно соединенных секций – q (2 обм,

q = 6);

  1. количество пазов статора – Z. = 12;

  2. количество сторон секций в пазу (слоев обмотки) – С (2);

  3. частота пусков электродвигателя в час – f (от 2 до 120 в час);

  4. установившаяся температура обмотки при эксплуатации – T;

  5. эмпирические зависимости статистик пробивного напряжения изоляции обмоток lgU0 и при заданных условиях эксплуатации.


В рассматриваемой в данной работе модели надежности всыпных обмоток асинхронных машин даны электрические номиналы
(1)
(2)




где X1i – температура обмотки электродвигателя – Т (от 120 – 150 0С);

X2i – частота пусков в час – f (2 до 120);

X4i – время работы электродвигателя – tчас (612 + 4) (от 504 до 2164).
4. Порядок выполнения работы
1.Определить количество эффективных проводников в обмотке электродвигателя
(3)
2.Определить количество элементов математической модели
(4)
3.Определить вероятность отказа обмотки за время



(5)


где – амплитуда фазного напряжения; k – кратность коммутационных перенапряжений; w – разность порядковых номеров проводников в пазу (1, 2, 3…S-1).
4.Определить вероятность безотказной работы межвитковой изоляции последовательно для каждого интервала времени при одном включении электродвигателя
(6)
5. Определить вероятность безотказной работы межвитковой изоляции в функции времени определяется путем последовательного перемножения значений надежности в отдельных интервалах времени

(7)
Эта методика позволяет определить надежность межвитковой изоляции для любого периода эксплуатации и наработки.

Исследования проводятся на лабораторных стендах с асинхронными двигателями, снабженными датчиками температуры окружающей среды и обмоток.

Производится сборка схемы на установке, описание которой приведено в приложении 1 лабораторных работ по (Испытания ЭМ).

В качестве нагрузки асинхронного двигателя используется электромагнитный тормоз.

Данные о температуре обмотки двигателя определяются с помощью термопары Т и прибора Mastech MY-67.

Преподаватель задает частоту включения двигателя в пределах 12-60 включений в час.

Путем кратковременного включения двигателя в пределах 1 – 5 минут, устанавливается номинальная нагрузка, которая контролируется моментомером.

Далее производится включение двигателя на заданный интервал работы, производится измерение температуры обмотки в моменты пуска и остановки. С заданной частотой пуска процесс повторяется в течение часа.

Данные о температуре обмотки в каждом цикле пуска и отключения заносятся в таблицу 1.

Интервалы контролируются с помощью секундомера.
Таблица1





В 1

22

4 3

4 4

5 5

6 6

7 7

8 8

9 9

110

111

112




Т














































































T








































– температура обмотки в момент пуска двигателя;

– температура обмотки в момент остановки двигателя.

Для каждого интервала работы двигателя производится расчет средней температуры

По данным двигателя и полученным значениям температуры обмотки производится расчет по формулам (1), (2), (3), (4), (5) вероятности отказа обмотки в заданном интервале работы.

Определяется вероятность безотказной работы межвитковой изоляции для каждого интервала времени (6).

Определяется вероятность безотказной работы межвитковой изоляции в функции времени по формуле (7).

Расчеты необходимо проводить с использованием ЭВМ. Определить распределение вероятности безотказной работы межвитковой изоляции в течении 5 лет, считая, что двигатель работает в заданном режиме 16 часов в сутки.
5. Контрольные вопросы
1. Что называется безотказностью технического устройства?

  1. Что называется надежностью технического устройства?

  2. Назовите способы повышения надежности всыпных обмоток асинхронных машин.


Список литературы


  1. Н.Ф. Котеленец, Н.Л. Кузнецов. Испытания и надежность электрических машин. – М.:Высш. шк., 1988. – 232 с.: ил.

  2. Н.П. Ермолин, И.П. Жерихин. Надежность электрических машин. – Л.: Энергия, 1976, с. 247

  3. Н.Л. Кузнецов. Модели надежности узлов электрических машин. – М.: изд. МЭИ, 1982, с. 86.

  4. О.Д. Гольдберг. Качество и надежность асинхронных двигателей. – М.: Энергия, 1968, с. 173.



ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРОКА СЛУЖБЫ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН


  1. Цель работы

Целью данной работы является экспериментальное исследование нагрева изоляции трансформатора при различных мощностях нагрузки и определение срока службы изоляции.


  1. Программа работы




  1. Произвести измерение температуры изоляции обмотки трансформатора при различных нагрузках;

  2. По данным опытов построить зависимость срока службы от нагрузки трансформатора.


3. Краткие теоретические сведения
Среди различных факторов, определяющих срок службы изоляции электрических машин и трансформаторов, одним из основных является тепловое строение.

Различают понятия теплоустойчивости и нагревостойкости изоляции.

Теплоустойчивостью называется способность электроизоляцион-ного материала сохранять свои свойства на определенном уровне при относительном кратковременном нагреве. Материал при этом не должен разрушаться и расслаиваться, изменять химический состав, не должно возникать значительных пластических деформаций материала.

Нагревостойкость характеризует способность материала без существенного ухудшения характеристик выдерживать воздействия предельно допустимой для данного класса изоляции температуры в течение периода времени, соответствующего сроку службы машины. Для практических целей нагревостойкость является более важной

характеристикой изоляции, поэтому именно она положена в основу классификации электроизоляционных материалов.

Если учитывать только температуру, как разрушающий изоляцию фактор, то долговечность изоляции приближенно можно определить по закону старения Бюссинга:
,
где  - температура нагрева изоляции, °С; Т – срок службы при температуре , годы; Т0 и  - константы материала.

Для класса нагревостойкости изоляции:

А - =8 °С; В - =10 °С; Н - =12 °С; Т0=6,225х104 лет

Чем выше класс изоляции, тем медленнее происходит ее старение при данной температуре. Теплостойкие полимерные диэлектрики, такие как фторопласт или кремнийорганики мало подвержены термоокислительному разрушению, в то время как, например, изоляционные материалы на основе целлюлозы, относящиеся к классу А, содержат легкоокисляющиеся реактивные группы и поэтому их старение по мере повышения температуры происходит значительно быстрее.
4. Программа работы

Исследования могут проводиться на лабораторных стендах с трансформаторами или вращающимися электрическими машинами, снабженными устройствами измерения температуры.

При проведении работ на трансформаторах производится сборка схемы, приведенной на рисунке 2.1.

В первичную цепь трансформатора включается вольтметр, амперметр и ваттметр, во вторичную – нагрузочное сопротивление, амперметр и вольтметр. Термопара подключаемая к вольтметру, заложена в зоне обмотки с максимальной температурой.

Производится последовательная нагрузка трансформатора мощностями, указанными в таблице 1.

Таблица 1

Р

0,25Рн

0,5Рн

0,75 Рн

Рн

1,1 Рн




















Стабильность работы трансформатора контролируется с помощью приборов, подключенных по схеме согласно рисунку 1.

Необходимо строго соблюдать очередность увеличения мощности. В противном случае, при переходе от большей мощности к меньшей на ожидание стабилизации температуры затрачивается большое количество времени.

Работу трансформатора при каждой мощности осуществлять до полной стабилизации температуры, не менее 15 мин.

Класс нагревостойкости изоляции – В. При этом расчет срока службы изоляции трансформатора производится по формуле:
(лет)
Результаты расчета заносятся в таблицу 2 и представляются в виде графика зависимости Т=f(p).
Таблица 2



0,25

0,5

0,75

1,0

1,1

Т

















Используя ЭВМ, провести расчеты срока службы изоляции классов А и Н и результаты также представить в виде графика зависимости Т=f(p).




Рис. 1. Схема для определения срока службы изоляции
5. Контрольные вопросы
1 Что называется сроками службы изоляции?

2 Дайте определение теплостойкости и нагревостойкости изоляции.
Список литературы
1 Н.Ф. Котеленец, Н.Л. Кузнецов. Испытание и надежность электрических машин. – М.: Высш. школа, 1988 – 232 с.




Градуированные таблицы для термопары

( согласно ГОСТ 3044-61 и ГОСТ 6071-51 – приложение 1-5 )

Хромель-копель-градуировка ХК Свободные концы при 00 С

00С

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0С










милливольты










-

-

-0,64

-1,27

-1,89

-2,50

-3,11

-

-

-

-

-

0

0

0,65

1,31

1,98

2,66

3,35

4,05

4,76

5,48

6,21

0

100

6,95

7,69

8,43

9,18

9,93

10,69

11,46

12,24

13,03

13,84

100

200

14,66

15,48

16,30

17,12

17,95

18,77

19,60

20,43

21,25

22,08

200

300

22,91

23,75

24,60

25,45

26,31

27,16

28,02

28,89

29,76

30,62

300

400

31,49

32,35

33,22

34,08

34,95

35,82

36,68

37,55

38,42

39,29

400

500

40,16

41,03

41,91

42,79

43,60

4,56

45,45

46,34

47,23

48,12

500

600

49,02

49,90

50,78

51,66

52,53

53,41

54,28

55,15

56,03

56,90

600

700

57,77

58,64

58,51

60,37

61,24

62,11

62,97

63,83

64,70

65,56

700





Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации