Электротехника. Электротехнические комплексы и системы. Рубрика в журнале - Вестник Мурманского государственного технического университета
Алгоритмы и модели потерь мощности в автоматических выключателях, устанавливаемых в цеховых сетях
Статья
Определение основных характеристик топологии и технического состояния оборудования в условиях эксплуатации необходимо для анализа и оценки потерь мощности и количества электроэнергии во внутрицеховых низковольтных сетях промышленного электроснабжения. Сравнительный анализ технических характеристик автоматических выключателей ВА57-31 (Курский электроаппаратный завод), NSX100 TM-D (Schneider Electric), DPX3 160 (Legrand), Tmax XT1 TMD (ABB) показал, что базовые технические параметры автоматов близки по своим значениям. При этом установлено, что автоматические выключатели серии ВА57-31 имеют наименьшее значение потерь мощности на полюс (7,5 Вт), а автоматы серии Tmax XT1 TMD – наибольшее значение (10 Вт). Таким образом, в условиях эксплуатации оборудования наименьшая величина потерь мощности и количества электроэнергии характерна для низковольтных электрических сетей с установленными автоматическими выключателями серии ВА57-31,а наибольшее значение потерь отмечается во внутрицеховых системах с установленными автоматическим выключателями Tmax XT1 TMD. С использованием каталожных данных установлены зависимости потерь активной мощности в автоматических выключателях от номинальных токов; разработаны алгоритмы и проведено моделирование полученных зависимостей с помощью аппроксимирующих функций; вычислено среднеквадратическое отклонение составленных аппроксимирующих функций. В ходе исследования определены аналитические выражения динамики потерь мощности на полюс в рассматриваемых автоматах в функции от номинального тока и представлены графические зависимости исследуемых параметров низковольтной аппаратуры. Разработанные модели рекомендуется использовать для повышения достоверности оценки и уточнения величины потерь активной мощности и электроэнергии в электрических сетях низкого напряжения систем электроснабжения промышленных предприятий, агротехнических комплексов, объектов коммунально-бытового сектора.
Бесплатно
Статья
Данная статья является продолжением фундаментального изучения инновационного метода ремонта электродвигателей с помощью воздействия ультразвука. Проведено исследование метода демонтажа обмоток на основе ультразвука в целях энергоэффективности, экологичности и меньших временных затрат на цикл ремонта электродвигателей в части выемки обмотки статора. Исследуемый способ демонтажа оптимален по ряду технических вопросов в сравнении с существующими методами демонтажа обмоток электродвигателей. В работе основной упор сосредоточен на материале изоляции обмоток. Анализируется лаковая и компаундная виды изоляции промышленных электродвигателей, которые повсеместно являются основными. Произведен анализ пропиточных электроизоляционных составов обмоток статора электродвигателей и влияние ультразвука на них при демонтаже обмоток электродвигателей при разных уровнях влияния воздействующих факторов: продолжительности и мощности ультразвукового воздействия, концентрации и температуры рабочего раствора. Применяемые математические программные комплексы по вычислению и моделированию гарантируют достоверность и рациональность полученных в ходе работы результатов проведенных экспериментов. Смоделирована система уравнений и построены модели воздействия полезных факторов относительно друг друга, произведена оптимизация полученных результатов и выявлены оптимальные параметры как лаковой, так и компаундной систем изоляции. Оптимальные параметры исследуемых типов изоляции показали обнадеживающие результаты по многим важным пунктам: продолжительности, энергозатрат, экологичности.
Бесплатно
Анализ параметров кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена, подверженного тепловому старению
Статья
Современные морские суда используют винторулевые колонки с электроприводом; круизные лайнеры, газовозы, танкеры оборудуются системами Azipod производства шведско-швейцарской компании ABB. Винторулевые колонки гондольного типа позволяют при движении судна кормой разбивать льды, поэтому такие суда используются для работы на Северном морском пути, в частности при работе по проекту "Ямал СПГ". Движитель Azipod мощностью 22 МВт осуществляет вращение на 360? и обеспечивает выполнение сложного маневрирования судном без помощи буксиров. При эксплуатации подобных движителей на судне устанавливаются мощные дизель-генераторы. Для передачи электроэнергии используются судовые кабели, к которым предъявляются повышенные требования, соответствующие стандарту Международной электротехнической комиссии. Современные морские суда оборудуются кабельными линиями с изоляцией из сшитого полиэтилена или этиленпропиленовой резины; в Российской Федерации осуществляется промышленное производство этих кабелей. В процессе исследования рассмотрен метод аудита состояния изоляции на основе оценки изменения тангенса угла диэлектрических потерь в процессе теплового старения кабеля марки ПвБПнг(А)-HF. Измерения тангенса угла диэлектрических потерь выполнялись измерителем параметров изоляции Тангенс-2000.
Бесплатно
Статья
В целях энергоэффективности, экологичности и меньших временных затрат на цикл ремонта электродвигателей в части выемки обмотки статора был исследован инновационный метод демонтажа обмоток на основе ультразвука. Метод показал себя как наиболее оптимальный с технической точки зрения в сравнении с существующими способами удаления обмотки. Данная статья является продолжением фундаментального исследования по освоению инновационного метода ремонта электродвигателей. Основной акцент сделан на материал, из которого изготовлена изоляция обмоток. Рассматриваются два вида изоляции: лаковая и компаундная – основные виды изоляции промышленных электродвигателей в нашей стране. В работе произведен анализ пропиточных электроизоляционных составов обмоток статора электродвигателей и изучено влияние на них ультразвука при демонтаже обмоток электродвигателей под воздействием различных факторов: продолжительность и мощность ультразвукового воздействия, концентрация и температура рабочего раствора. Достоверность полученных результатов подтверждается корректностью применяемого математического аппарата и методов математического моделирования, сходимостью результатов численного моделирования и натурных экспериментов. В статье смоделирована система уравнений и построены модели воздействия полезных факторов относительно друг друга, произведена оптимизация полученных результатов в ходе эксперимента и выявлены оптимальные параметры как лаковой, так и компаундной систем изоляции. Оптимальные параметры исследуемых типов изоляции показали обнадеживающие результаты по многим важным пунктам: продолжительность, энергозатратность, экологичность. Адекватность используемых математических моделей подтверждается результатами проведенных экспериментальных исследований процесса деполимеризации обмоток статора электродвигателей.
Бесплатно
Статья
Представлены основные российские и зарубежные фирмы-производители низковольтных электрических аппаратов – автоматических выключателей, предохранителей, магнитных пускателей, рубильников и пакетных выключателей. Рассмотрены данные экспериментов определения значений сопротивлений контактных групп низковольтной коммутационной аппаратуры. Исследованы конструктивные особенности аппаратов, определяющие величину сопротивлений силовых цепей низковольтной аппаратуры и предложена классификация в зависимости от элементов конструкции аппаратов. Представлен методический подход и алгоритм экспериментов и детального анализа контактных групп аппаратов. Предложены экспериментальные схемы для исследования контактных групп. Показаны данные проведенных экспериментов исследования контактных групп и величины сопротивления в функции протекающих токов. При проведении экспериментов выявлено, что значение сопротивления контактов изменяется в зависимости от значения, типа и времени воздействия тока в пределах +/–5 %. Определены законы, характеризующие соотношения значений сопротивления конструктивных составляющих аппаратов – контактных систем, теплового реле, катушки максимального реле. Получены эмпирические выражения и графические зависимости сопротивлений контактов и контактных систем в функции величины номинальных токов низковольтной контактной аппаратуры. Определен минимальный объем выборки количества аппаратов при проведении экспериментальных исследований, достаточный для вычисления математического ожидания сопротивлений контактных соединений аппаратов с заданной точностью. В результате экспериментально проведенных исследований выявлено, что величина сопротивления контактов и контактных соединений может возрастать в процессе эксплуатации в 2–2,5 раза. Установленные зависимости изменения сопротивления контактов могут быть использованы для прогнозирования технического состояния электроустановок внутрицеховых низковольтных сетей, уточнения величины потерь электроэнергии в цеховых сетях до 1 кВ, а также могут применяться в качестве дополнительного регламента для технического обслуживания и плановых предупредительных ремонтов.
Бесплатно
Оценка состояния судового кабеля посредством измерения характеристик его изоляции
Статья
При обеспечении пожарной безопасности современного морского судна требуется своевременное выявление дефектов электрооборудования и кабельной сети. Метод непрерывного контроля величины сопротивления кабельной изоляции малоинформативен и не применим для оценки срока службы кабелей и прогнозирования их замены в процессе эксплуатации и ремонта. В настоящее время актуализируется проблема разработки современных неразрушающих методов контроля изоляции для определения работоспособности кабеля, поиска диагностических параметров, характеризующих состояние изоляции в процессе длительного старения, а также внедрения показавших свою эффективность на объектах береговой инфраструктуры традиционных методов диагностики электрооборудования. Перспективным решением является методика контроля значений тангенса угла диэлектрических потерь tgδ изоляции кабеля с помощью приборов, позволяющих регистрировать параметры с высокой точностью. В ходе исследованияпроведено определение изменений параметров судового кабеля, который подвергался ускоренному термическому старению при температурах120–130 °С. Измерения tgδ шланговой оболочки кабеля выполнялись с использованием измерителя параметров изоляции Тангенс-2000. Испытания показали, что старение кабельной шланговой изоляции сопровождается нелинейнымизменением tgδ; при определенных значениях тангенса угла диэлектрических потерь появляютсявидимые трещины, свидетельствующие о наступлении аварийного состояния кабеля. Характеризменения параметра tgδ объясняется протеканием реакций окислительного дегидрохлорированияполихлоропрена в процессе термического старения изоляции и изменения ее массы. Таким образом, тангенс угла диэлектрических потерь может являться одним из диагностических параметров для оценки состояния изоляции судового кабеля и прогнозирования срока его службы.
Бесплатно
Разработка стенда для исследования электроприводов станков-качалок
Статья
В современной нефтедобывающей отрасли подавляющее большинство установок по добыче нефти представлены штанговыми скважинными насосными установками, приводимыми в действие в основном асинхронными электродвигателями без применения средств контроля, управления и регулирования. Исследования, проводимые на таких установках, показывают их невысокую энергетическую эффективность и надежность. Поэтому актуальным является вопрос разработки комплексных электроприводов нового поколения, основанных на применении синхронных вентильных электродвигателей, позволяющих существенно повысить энергоэффективность и надежность как отдельных установок, так и обеспечить создание "умных" систем управления месторождениями. В статье рассмотрены новые технические решения экспериментального стенда, позволяющего проводить исследования энергетических характеристик электроприводов на основе асинхронных и синхронных вентильных электродвигателей, а также создавать условия, максимально приближенные к реальным полевым, с имитацией работы станка-качалки. В существующих системах испытательного оборудования часто применяются устройства для создания механического нагружения на валу исследуемого электродвигателя. В качестве такого устройства предложена и реализована система "преобразователь частоты – нагрузочный асинхронный электродвигатель", которая прошла апробацию на испытательном стенде и зарекомендовала себя с лучшей стороны по сравнению с традиционными схемами с применением двигателей постоянного тока. Но применение в составе испытательного стенда нагрузочного асинхронного электродвигателя выявило ряд недостатков: перегрев данного электродвигателя, работающего в режиме противовключения, невысокая точность создания нагрузочного момента и скорость реакции системы. Проблема перегрева нагрузочного электродвигателя решена переводом преобразователя частоты в режим прямого управления моментом, при этом обнаружено значительное снижение тока двигателя и стабилизация температурного режима. Низкая точность и скорость реакции системы были увеличены путем введения в систему управления стендом обратной связи и ПИД-регулятора.
Бесплатно
