Вы здесь

Експлуатаційний контроль роботоздатності асинхронних електродвигунів за їх функціональним станом

Автор: 
Вовк Олександр Юрійович
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2003
Артикул:
3403U002414
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РАЗДЕЛ 2
АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

2.1. Определение показателей функционального состояния асинхронного электродвигателя
Работоспособное состояние - это состояние асинхронного электродвигателя, при котором он может приводить в движение рабочую машину или
отдельный её узел (т.е. выполнять свои функции в соответствии с назначением),
а показатели, характеризующие его работу в номинальном режиме, находятся
в пределах, предусмотренных технической документацией [19, 20]. К таким
показателям относятся напряжение, полезная мощность, коэффициент полезного действия, коэффициент мощности, скольжение, критический момент, пусковой момент, пусковой ток, уровень вибрации и шума, температура обмотки статора, другие показатели, которые отражены в стандартах и технических условиях
для асинхронных электродвигателей.
Контроль такого количества показателей при проектировании, производстве и капитальном ремонте электродвигателей обусловлен тем, что завод-изготовитель или ремонтное предприятие должны предоставлять определённые гарантии качества, в том числе и гарантию безотказной работы асинхронного
двигателя в номинальном режиме в течение 10 000 - 20 000 ч при соблюдении условий эксплуатации [20, 61, 92].
В эксплуатации нерационально контролировать такое количество
показателей работоспособности электродвигателя, т.к. это ведёт к увеличению экономических затрат. Поэтому введём понятие функционального состояния, под которым будем понимать состояние асинхронного электродвигателя,
при котором он может выполнять свои функции в соответствии с назначением (т.е. приводить в движение рабочую машину или отдельный её узел), и ограничимся следующими показателями:
- скорость расхода ресурса ( ? );
- полезная мощность на валу ( Р ).
Функциональное состояние представим в трёх вариантах:
1) номинальное функциональное состояние;
2) неноминальное функциональное состояние;
3) нефункциональное состояние.
Номинальное функциональное состояние - это состояние
асинхронного электродвигателя, при котором он расходует свой ресурс
с номинальной скоростью, работая с номинальной нагрузкой на валу, т.е.
указанные показатели имеют номинальные значения:
Р = РН ; ? = ?Н . (2.1)
Под номинальной скоростью расхода ресурса понимается следующее:
за 1 ч работы асинхронный электродвигатель расходует 1 ч ресурса [32].
Неноминальное функциональное состояние - это состояние
асинхронного электродвигателя, при котором он расходует свой ресурс
с повышенной скоростью, работая с номинальной нагрузкой на валу, т.е.
указанные показатели имеют следующие значения:
Р = РН ; ? ? ?Н . (2.2)
Нефункциональное состояние - это состояние асинхронного
электродвигателя, когда он не может нести нагрузку на валу, т.е. указанные
показатели имеют следующие значения:
Р = 0 ; ? ? ?Н . (2.3)
2.2. Анализ процесса расхода ресурса
асинхронного электродвигателя
В процессе эксплуатации асинхронный электродвигатель испытывает
различные эксплуатационные воздействия: тепловые, электрические,
механические, а также воздействия окружающей среды. Каждому из них
соответствует определённый характер старения изоляции обмотки статора.
При производственной эксплуатации изоляция электродвигателя испытывает эти воздействия одновременно, что вызывает ускорение её старения, по сравнению
с тем, когда эти воздействия приложены поочерёдно. Каждый из перечисленных видов воздействий в определённых условиях может оказаться основным,
определяющим процесс старения изоляции или её части [19, 32, 33, 93].
При анализе режимов работы асинхронного электродвигателя принято, что
основным является тепловое старение изоляции, а ресурс асинхронного электродвигателя определяется ресурсом обмотки статора. При работе электродвигателя в эксплуатации в номинальном режиме, когда температура обмотки статора
близка к предельно допустимой для данного класса изоляции, принят базовый
ресурс изоляции, равный 20 000 бч [94 - 96].
Рассмотрим процесс теплового износа изоляции, не учитывая другие
эксплуатационные воздействия: климатические, химические, механические.
Этот процесс характеризуется расходом ресурса, который согласно [32]
определяется выражением:
, (2.4)
где Е - расход ресурса изоляции, бч;
? - скорость расхода ресурса изоляции, бч/ч;
t - время работы электродвигателя, ч.
Скорость расхода ресурса на основании [32] равна:
, (2.5)
где ?Н - номинальная скорость расхода ресурса, бч/ч;
В - коэффициент, характеризующий класс изоляции, К;
?1Н - абсолютная длительно допустимая температура изоляции, К;
?1 - фактическая абсолютная температура изоляции, К.
Абсолютная длительно допустимая температура изоляции равна:
?1Н = ?1Н + ?СР.Н + 273 , (2.6)
где ?1Н - длительно допустимое превышение температуры изоляции
над температурой окружающей среды, ?С;
?СР.Н - номинальная температура окружающей среды,?С.
Фактическая абсолютная температура изоляции равна:
?1 = ?1 + ?СР + 273 , (2.7)
где ?1 - фактическое превышение температуры изоляции
над температурой окружающей среды, ?С.
?СР - фактическая температура окружающей среды,?С.
Проведём аналитическое исследование процесса нагрева
асинхронного электродвигателя с целью установления, от чего зависит ?1 в эксплуатационных условиях. Для этого рассмотрим электродвигатель
в тепловом отношении как систему трёх тел:
1) обмотка статора;
2) обмотка ротора;
3) сталь (магнитопровод, механическая часть и корпус).
Тепловая схема замещения асинхронного электродвигателя в таком
варианте представлена на рис.2.1.

На данной схеме (рис.2.1) приведены следующие условные обозначения:
С1, С2, С3 - теплоёмкости соответствую