CC BY
9частного дома, расположенного на территории г. Баку. «Альтернативная энергетика и экология», Москва, № 14, 2014, s.s. 69-77.
5. Саламов О.М., Алиев Ф.Ф. Перспективы комбинированного использования солнечной и ветровой энергии для теплоснабжения и горячего водоснабжения частных домов в условиях г. Баку. Научный журнал «Гелиотехника», № 3, 2013, s.s. 48-57.
6. Arzu Huseynov, Elnur Abbasov, Oktay Salamov, and Firuze Salmanova. Hibrid solar-wind installation prospects for hot water and heating supply of private homes on the Apsheron penunsula of the Republic Azerbaijan. Scientific journal Environmental Research, Engineering and Management. Is accepted
for publishing in the coming issue of the journal 71(3), in November, 2015.
7. Саламов О.М. Расчет среднесуточного коэффициента полезного действия плоского солнечного коллектора. Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология», Москва, № 6 (170) 2015, s. 17-23.
8. Даффи Дж., Бекман У.А.. Тепловые процессы с использованием солнечной энергии: перевод с английского / Под редакцией Ю.Н., Малевского/Издательство «Мир», М, 1977, 470 с.
9. Теплотехнический справочник. Том 1. Издательство «Энергия», М, 1986, 430 с.
10. Н.В. Харченко, В.А.Никифоров. Системы гелиотеплоснабжения и методики их расчёта. Издательство «Знание», К, 1982, 240 с.
МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ АВТОНОМНЫХ АСИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
Соболь А.Н.,
Кандидат технических наук., доцент ФГБОУВО Кубанский ГАУ, Краснодар, РФ
Андреева А.А. Студентка факультета энергетики ФГБОУ ВО Кубанский ГАУ, Краснодар, РФ
EXPERIMENTAL METHODS DAMAGE AUTONOMOUS ASYNCHRONOUS GENERATORS OF
WIND POWER PLANTS
Sobol A.,
Candidate of Technical Sciences., Associate Professor FSBEI HE Kuban SA U, Krasnodar, Russian Federation
Andreeva A. student of the Faculty of Energy FSBEI HE Kuban SA U, Krasnodar, Russian Federation
Аннотация
Чтобы разработать собственную защиту автономных асинхронных генераторов ветроустановок необходимо знать специфику процессов, протекающих в них в случае различного рода повреждений. Для этого необходимо провести исследования соответствующих признаков повреждений генератора. При этом имеется возможность, например, применения методов математического моделирования. Однако, ориентация на методы аналитического исследования без широко поставленного эксперимента недостаточна и не может обеспечить полноценных результатов при изучении режимов работы электрических машин, в частности их повреждений. В статье рассматривается экспериментального исследования повреждений асинхронного генератора, в результате которого имеется возможность сформулировать соответствующие требования к защитным устройствам.
Abstract
To develop your own protection for autonomous asynchronous wind turbine generators, you need to know the specifics of the processes that take place in them in the event of various types of damage. To do this, it is necessary to investigate the appropriate signs of damage to the generator. In this case, it is possible, for example, to apply mathematical modeling methods. However, an orientation towards analytical research methods without a widely organized experiment is insufficient and cannot provide full-fledged results in the study of the operating modes of electrical machines, in particular their damage. The article discusses an experimental study of damage to an asynchronous generator, as a result of which it is possible to formulate the appropriate requirements for protective devices.
Ключевые слова: ветроустановка, автономный асинхронный генератор, методика, повреждение, устройство защиты.
Keywords: wind turbine, autonomous asynchronous generator, technique, damage, protection device.
Определенные трудности вызывает использование автономных асинхронных генераторов (АГ) в ветроустановках. Эти трудности заключаются в возможном появлении разного рода его неисправностей [3, 4]. Такими неисправностями могут быть, например, различные витковые короткие замыкания в обмотке статора [2]. Таким образом на данный момент имеется необходимость в разработке соответствующих защитных устройств [1]. Для этого необходимо провести исследования соответствующих признаков повреждений генератора. При этом имеется возможность, например, применения методов математического моделирования.
Однако, ориентация на методы аналитического исследования без широко поставленного эксперимента недостаточна и не может обеспечить полноценных результатов при изучении режимов работы электрических машин, в частности их повреждений. Экспериментальные исследования позволяют сформулировать требования к устройствам защиты, а также дать экспериментальный материал для определения области применения используемых математических моделей работы ААГ в нормальном режиме и при возникновении неисправностей.
Исследовались повреждения в статорной обмотке АГ (витковые и межфазные КЗ), повреждения конденсаторов самовозбуждения (несимметрия и обрыв одной из фаз емкостей) и обрыв фаз генератора [2].
Для моделирования различных видов коротких замыканий внутри обмотки статора генератора была создана установка (рисунок 1). В ней в качестве объекта исследования используется асинхронный генератор, выполненный на базе асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором типа 4А10084У3 (3 кВт, 1435 об/мин, номинальным током 6,7 А, коэффициентом мощности, равным 0,65, количеством витков в фазе 210) [2].
Привод ААГ может быть различным. В частности, его приводом может быть ветроустановка. Её моментная характеристика не обладает жесткостью. Поэтому в экспериментальной установке использовалось два варианта привода: АД (система с
«жестким» приводом, w « const) и двигатель постоянного тока (ДПТ) с изменяемой в некоторых пределах угловой скоростью («не жесткая» система, W = var). (на рисунке 1 в качестве приводного двигателя показан АД). В случае вращения ААГ от ДПТ напряжение генератора поддерживалось равным 220 В. ААГ возбуждался от батареи конденсаторов, соединенных треугольником.
При определенных допущениях емкость конденсаторов возбуждения определяется следующей формулой [4]
Р Qgcp, + tg9„) 2ftfmU2 '
C
(1)
где
P -
мощность, отдаваемая генератором;
U - н
напряжение на конденсаторах;
f - частота тока;
ф и ф - углы сдвига фаз между напряжениями и токами генератора и нагрузки;
т - число фаз.
В нашем случае принимаем емкость самовозбуждения 40 мкФ.
Схема экспериментальной установки показана на рисунке 1. Здесь АГ - асинхронный генератор, ПД - приводной двигатель, С1 и С2 - конденсаторные батареи соответственно 30 % и 70 % от номинального значения (для изменения емкости самовозбуждения генератора). В ходе экспериментов производились замыкания между витками в одной фазе или разных фаз. Измерялись емкостные токи 1емкА, 1емкВ, 1емкС; токи генератора 1А, 1В, 1С для фаз А, В, С соответственно; ток короткого замыкания 1кз; токи нагрузки 1нгА, 1нгВ, 1нгС.
Для проведения эксперимента в каждой фазе обмотки статора выполнено по 6 выводов (отпаек) медным проводом с поперечным сечением в несколько раз большим сечения провода обмотки. Считая от нулевых выводов, отпайки выполнены согласно таблице 1.
Рисунок 1 - Схема экспериментальной установки
В таком случае, можно осуществлять различные сочетания как витковых, так и межфазных замыканий до 50% витков в обмотке.
Таблица 1
Отпайки в статорной обмотке
Номер отпайки 1 2 3 4 5 6
Отпайка от витка, считая от нулевых выводов 2 6 21 32 63 105
Отпайка в % 1 3 10 15 30 50
На рисунке 2 показана схема простой одно- В качестве объекта исследования был выбран
слойной концентрической обмотки для одной фазы АГ, выполненный на базе АД средней мощности с с номерами выводов согласно таблице 1. Вывода в простой однослойной концентрической обмоткой. двух других фазах расположены аналогично. Двухслойные обмотки и различные специальные
обмотки в статье не рассматриваются.
Рисунок 2 - Схема расположения выводов в однослойной концентрической обмотке для одной фазы
Схема для изучения повреждений в батареи емкостей самовозбуждения генератора изображена на рисунке 3.
Рисунок 3 - Схема повреждений в емкостях самовозбуждения ААГ
При этом исследовалась работа генератора при возникновении частичной несимметрии (обрыв части емкости), а также при обрыве полностью одной или двух фаз емкостей и в случае их КЗ.
В результате проведенных исследований было установлено, что в случае витковых замыканий в КЗ части обмотки циркулирует достаточно большой ток, способный вызвать повреждение ААГ. По мере увеличения числа КЗ витков с 1 % до 30% ток
в этих витках изменяется с 1,7 I до 4 I для
Ю = СОШ1 и с 2 1ном до 2,8 1ном для Ю = Уаг
. Максимальный ток КЗ превышает номинальный в 5 - 7 раз и наблюдается примерно при 3 % КЗ витков. При увеличении числа КЗ витков до 25 - 30 % ААГ теряет возбуждение.
Установлено, что в случае 15 % КЗ витков фазные, емкостные токи, напряжения в поврежденной фазе уменьшаются в 1,3 раза. Коэффициент обратной последовательности для фазных, емкостных токов и фазных напряжений имеет очень величину, не превышающую 0,1. Ток нагрузки в поврежденной фазе в данном случае уменьшается в 1,1 раза (коэффициент обратной последовательности имеет очень небольшую величину менее 0,05). При малом числе КЗ витков (1 - 3 %) изменение токов и напряжений ААГ незначительно и коэффициент обратной последовательности ничтожно мал. С увеличением числа КЗ витков несимметрия токов и напряжений в фазах возрастает.
Подобные процессы происходят и при обрыве и несимметрии емкостей самовозбуждения и обрыве фаз ААГ, а также при межфазных и трехфазных КЗ. Так при замыкании 3 % и 15 % витков в двух фазах соответственно уменьшение токов в фазах аналогично уменьшению при витковых КЗ, ток КЗ в 4,6 раза больше номинального. Для симметричных трехфазных КЗ (по 3 % КЗ витков в фазах) получаются величины такого же порядка.
Установлено, что при 15 % КЗ витков для токов наблюдается уменьшение первой, пятой и седьмой гармоник фазных и емкостных токов в поврежденной фазе соответственно в 1,15, 2,15 и 2,9 раз, а также рост третьей гармоники в 1,9 раз. Для фазных напряжений происходит уменьшение первой, третьей, пятой и седьмой гармоник в поврежденной
фазе соответственно в 1,53, 1,68, 1,43 и 1,1 раза. Подобно напряжению происходит уменьшение данных гармоник тока нагрузки, но в 1,4 раза меньше.
Изменения гармонических составляющих токов и напряжений в случае межфазных и трехфазных несимметричных КЗ аналогичны изменению при витковых КЗ. При симметричном трехфазном КЗ наблюдается рост первой гармоники фазных и емкостных токов в 1,25 раз. Третья, пятая и седьмая гармоники уменьшаются в 2,8, 1,5 и 1,1 раз. Аналогичные соотношения получены для фазных напряжений, однако в этом случае первая гармоника уменьшается, а третья возрастает. Гармонические составляющие для токов нагрузки уменьшаются подобно напряжению, но в 1,4 раз меньше.
В случае привода от АД, в отличие от привода от ДПТ с увеличением нагрузки ток в поврежденной фазе уменьшается. С увеличением емкости самовозбуждения токи в поврежденной фазе увеличивается. При увеличении числа КЗ витков происходит уменьшение токов в фазе. Подобным образом изменяются также емкостный ток и фазное напряжение. Ток нагрузки для обоих видов приводов ведет себя подобно фазному току для привода с ДПТ. Аналогичный характер имеют зависимости тока в установившемся режиме для неповрежденных фаз. Ток КЗ в случае привода от АД с увеличением емкости самовозбуждения растет в отличие от привода генератора от ДПТ. При межфазных КЗ уравнения регрессии имеют вид подобный витко-вым замыканиям.
В случае КЗ в статорной обмотке гармонические составляющие сигнала вибродатчика увеличиваются в 4 - 8 раз (в области 600 - 1500 Гц). Аналогичные процессы происходят при обрыве фаз ААГ и емкостей самовозбуждения. При малом числе КЗ витков изменение гармоник не значительно (1 - 4 %). Данный признак позволяет обнаруживать не только электрические, но и механические повреждения, поэтому его целесообразно использовать для построения устройства защиты ААГ.
Список литературы
1. Богдан А.В. Диагностика повреждений обмотки статора автономного асинхронного генератора [Текст] / А.В. Богдан, А.Н. Соболь // Известия
вузов. Электромеханика. - Новочеркасск: ЮРГПУ (НПИ) имени М.И. Платова, 2013. - № 1. - С. 70-71.
2. Богдан А.В. Информационные признаки повреждения обмотки статора для построения релейной защиты автономного асинхронного генератора [Текст] / А.В. Богдан, А.Н. Соболь // Известия вузов. Электромеханика. - Новочеркасск: ЮРГПУ (НПИ) имени М.И. Платова, 2017. - № 6. - С. 72-76.
3. Бубенчикова Т.В. Выбор электрогенераторов для ВЭУ [Текст] / Т.В. Бубенчикова и др. // Международный научно-исследовательский журнал. - Екатеринбург, 2016. - № 12. - С. 43 - 50.
4. Григораш О.В. Нетрадиционные автономные источники электроэнергии [Текст] / О.В. Григораш, Ю.И. // Промышленная энергетика. - М., 2001. - № 4. - С.37-40.
УРОВЕНЬ РЕМОНТОПРИГОДНОСТИ ТРАКТОРА МТЗ
Табаков П.А.,
кандидат технических наук, профессор, Агафонов А.В., Кандидат биологических наук, доцент,
Табаков В.П.,
студент
Чебоксарский институт (филиал) Московского политехнического университета,
Табаков А.П., Табаков А.П.
инженеры, ООО «Батыревская сельхозтехника»,
LEVEL OF REPAIRABILITY OF THE MTZ TRACTOR
Tabakov P.,
candidate of technical sciences, professor,
Agafonov A.,
Candidate of Biological Sciences, Associate Professor,
Tabakov V., student
Cheboksary Institute (branch) of the Moscow Polytechnic University,
Tabakov A., Tabakov A.
engineers, Batyrevskaya agricultural machinery LLC,
Аннотация
Наибольшая часть эксплуатационных затрат труда, времени и средств приходится на долю ремонтных работ. Ремонт машин обходится очень дорого, и не только вследствие отсталости ремонтного хозяйства, но также ввиду неприспособленности конструкций машин к выявлению и ликвидации отказов, к выполнению ремонтов с минимальными затратами.
Анализ конструктивного совершенствования тракторов показывает, что повышение их производительности достигается в основном за счет увеличения мощности двигателя, увеличения скорости движения. А улучшение удобства и снижения трудоемкости обслуживания и его частоты дало бы значительное увеличение выработки за срок его службы в связи с меньшими простоями на ремонте и ТО. Следовательно, возникла настоятельная необходимость в разработке более совершенных машин, приспособленных к операциям ТОР.
Abstract
The largest part of the operating costs of labor, time and money falls on the share of repair work. Repair of machines is very expensive, and not only due to the backwardness of the repair facilities, but also due to the inability of machine designs to identify and eliminate failures, to carry out repairs with minimal costs.
An analysis of the constructive improvement of tractors shows that an increase in their productivity is achieved mainly by increasing the engine power, increasing the speed of movement. And improving the convenience and reducing the labor intensity of maintenance and its frequency would give a significant increase in output over its service life due to less downtime for repair and maintenance. Consequently, there was an urgent need to develop more advanced machines adapted to the operations of TOP.
Ключевые слова: диагностирование тракторов, ремонтопригодность [1, c. 4], работоспособность, унификация и стандартизация.
Keywords: diagnostics of tractors, maintainability [1, p. 4], operability, unification and standardization.
Введение. Среди показателей технического занимают затраты времени, труда и средств на ее уровня и качества техники для АПК особое место техническое обслуживание и ремонт в процессе
