CC BY
91
12. Yuan Y. [et al.]. Dielectric loss and partial discharge test analysis of 10 kV XLPE cable // 2013 Annual Report Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena. Shenzhen. 2013. P. 124-127. DOI: 10.1109/CEIDP.2013.6747414.
13. Горюнов В. Н., Никитин К. И., Сарычев М. М. Опережающий автоматический ввод резерва собственных нужд электрических станций и подстанций // Омский научный вестник. 2011. № 3 (103). С. 211-213.
14. Никитин К. И., Сарычев М. М., Степанов В. Д., Ерёмин Е. Н., Хацевский К. В. Опережающее автоматическое включение резерва // Омский научный вестник. 2012. № 1 (107). С. 237-238.
15. Пат. 2608335 Российская Федерация, МПК G01R 19/00. Оптико-электронный датчик тока и напряжения / Никитин К. И., Поляков Д. А., Довбня Б. Я., Клецель М. Я., Максимов В. М. № 2015116387; заявл. 29.04.2015; опубл. 17.01.2017, Бюл. № 2.
16. Поляков Д. А., Комаров И. В., Никитин К. И., Пугач В. Н. Измеритель мощности частичных разрядов // Актуальные вопросы энергетики: материалы Международной научно-практической конференции. Омск: Издательство ОмГТУ, 2017. С. 290-293.
17. Пат. 2564536 Российская Федерация, МПК G 01 R 23/167. Способ выделения слагаемой электрической величины / Антонов В. И., Наумов В. А., Солдатов А. В., Иванов Н. Г. № 2014125935/07; заявл. 26.06.2014; опубл. 10.10.2015, Бюл. № 28.
18. ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Введ. 01.07.2014. М.: Стандартинформ, 2014.
19. Поляков Д. А., Никитин К. И., Пугач В. Н., Поляков, Клецель М. Я. Мониторинг состояния изоляции линий электропередачи для прогнозирующей защиты // Релейная защита и автоматика энергосистем: труды Международной науч.-техн. конф., 25-28 апреля 2017. Санкт-Петербург, 2017.
20. ГОСТ Р 55191-2012. (МЭК 60270:2000). Методы испытаний высоким напряжением. Измерения частичных разрядов. Введ. 01.01.2014. М.: Стандартинформ, 2014.
УДК 621.31
МОНИТОРИНГ ТЕМПЕРАТУРЫ СПЭ ИЗОЛЯЦИИ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА
В. Н. Пугач, Д. А. Поляков, К. И. Никитин, Д. А. Юрчук
Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия
DOI: 10.25206/2310-9793-2017-5-3-84-92
Аннотация - Задачи мониторинга температуры изоляции кабельных линий являются актуальной проблемой электроэнергетики. Одним из наиболее перспективных исследований является разработка методов определения остаточного ресурса изоляции кабелей, рассчитать который можно на основе данных мониторинга температуры изоляции и других факторов, оказывающих существенное воздействие на изоляционный материал. Нами проведен анализ возможных способов мониторинга температуры изоляции кабельных линий электропередачи с изоляцией из сшитого полиэтилена. Предложены технические решения построения устройств мониторинга температуры в зависимости от особенностей объекта мониторинга, разработаны структурные схемы устройств мониторинга температуры изоляции кабеля, рассмотрены возможные технические решения использования контактных, бесконтактных датчиков температуры и оптоволоконной жилы. Проведено экспериментальное измерение температуры поверхности кабеля с использованием многозонного контактного датчика температуры, в результате которого получено неравномерное распределение температуры поверхности кабеля. Разница полученных температур превышает погрешность измерения датчиков температуры и увеличивается с ростом температуры окружающей среды. Мониторинг температуры изоляции кабеля позволит рассчитывать ее остаточный ресурс, определять месторасположение дефекта, реализовать термическую защиту кабеля от перегрева и повысить его пропускную способность.
Ключевые слова: мониторинг температуры кабеля, кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, остаточный ресурс изоляции кабеля, прогнозирующая защита.
I. Введение
Технологические нарушения на кабельных линиях электропередачи, вызванные пробоем изоляции, являются актуальной проблемой современной электроэнергетики. Возникающие на кабельных линиях короткие замыкания вызывают прерывание электроснабжения потребителя, а также могут привести к выходу из строя эксплуатируемого электрооборудования как на предприятиях, производящих генерацию электрической энергии, так и на предприятиях-потребителях.
Пробой изоляции кабельной линии может произойти по следующим причинам:
• Возникновение перенапряжения в сети (грозового или коммутационного);
• Превышение длительно допустимой температуры кабеля вследствие ошибок проектирования, частых перегрузок или коротких замыканий в системе;
• Естественное разрушение изоляции под воздействием внешних и внутренних факторов.
Следовательно, контроль состояния изоляции необходим для обеспечения надежности электроснабжения и
сокращения количества коротких замыканий, которые, как известно, могут вызывать существенные экономические и технологические потери.
Для контроля состояния изоляции кабеля может проводиться достаточно широкий спектр мероприятий, среди которых может быть:
• испытание методом отклика напряжения [1];
• испытание кабеля повышенным напряжением сверхнизкой частоты или частоты выше номинальной [2];
• контроль методом анализа характеристик частичных разрядов [3, 4];
• определение тангенса угла диэлектрических потерь в изоляции, измерение и анализ возвратного напряжения [5].
Перечисленные методы предназначены для периодической проверки состояния изоляции кабелей и многие из них подразумевают отключение кабельной линии от сети. Также перечисленные методы позволяют только сделать заключение о пригодности дальнейшей эксплуатации кабеля, не дают полной картины протекающих процессов в изоляционном материале и не позволяют спрогнозировать выход кабеля из строя.
Более актуальными являются методы мониторинга состояния изоляции кабелей в режиме онлайн, которые позволяют спрогнозировать пробой в изоляции. Системы, использующие эти методы, производят мониторинг контролируемого параметра кабеля под нагрузкой. Примером таких систем может служить контроль тангенса угла диэлектрических потерь, контроль характеристик частичных разрядов и др.
По результатам сбора и анализа данных контролируемых параметров осуществляется прогнозирование пробоя изоляции кабеля [6-9]. Однако недостатком таких систем остается необходимость анализа контролируемых параметров квалифицированным персоналом.
В связи с этим в настоящее время существует необходимость разработки и внедрения автоматической системы мониторинга состояния изоляции, которая производит анализ контролируемых параметров по заложенным в программное обеспечение алгоритмам и автоматически принимает решение о необходимости ремонта кабельной линии. Примером такой системы может послужить прогнозирующая защита, предложенная в [10, 11]. Предложенная прогнозирующая защита подразумевает контроль большого спектра воздействий, оказываемых на изоляцию, среди которых может быть контроль электрического поля, температуры, влажности, ультрафиолетового излучения, радиационного излучения, механических, химических воздействий. Однако в большинстве случаев для контроля состояния изоляции кабелей достаточно учитывать воздействие электрического поля и температуры изоляции.
Целью данной работы является разработка системы мониторинга температуры изоляции кабельных линий, входящей в состав прогнозирующей защиты, так как на основе данных о температуре изоляции производится расчет остаточного ресурса, а также может быть реализован ряд дополнительных функций.
Известно, что температура изоляции кабельных линий может оказывать существенное влияние на ее состояние. Любое повышение температуры изоляции кабелей приводит к увеличению скорости разрушения материала, определяемой законом Аррениуса, и, как следствие, к сокращению срока службы кабеля [12]. Исходя из этого, мониторинг температуры изоляции кабелей позволит рассчитывать их остаточный ресурс и прогнозировать время до их полного износа.
II. Постановка задачи
Целью работы является предложение возможных технических решений построения устройств мониторинга температуры изоляции кабелей, который позволит рассчитывать остаточный ресурс изоляции кабеля с целью оптимизации планово-профилактических мероприятий по ремонту кабельных линий. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
• проанализировать известные методы измерения температуры, которые могут быть применимы для мониторинга температуры кабельных линий;
• предложить возможные технические решения по реализации устройств мониторинга температуры кабелей с возможностью передачи информации на диспетчерский пульт для расчета остаточного ресурса изоляции кабеля;
• проанализировать возможность применения мониторинга для дополнительных целей для повышения универсальности устройства и расширения границ его применения.
III. Теория
Особое внимание измерению температуры оболочек и изоляции кабеля необходимо уделить в местах возможного перегрева. Среди них могут быть [13]:
• места пересечения кабеля с тепло- и паропроводами;
• пучки действующих кабельных линий;
• участки трасс с сухим или имеющим большое тепловое сопротивление грунтом;
• концевые и промежуточные муфты;
• распределительные шкафы и подстанции.
При наличии прямого доступа к перечисленным местам возможно применение контактного метода измерения температуры (термометр сопротивления и термопара) и бесконтактного метода измерения (пирометрия). Однако при отсутствии прямого доступа возможно только косвенное измерение температуры, например, с помощью оптоволоконной жилы.
3. Использование термопары
Термопара представляет собой два провода из разных металлов, соединённых на одном конце (рабочий спай, горячий спай). Вторые концы термопары (свободные концы, холодные концы) соединены со средством измерения. Между двумя несоединенными выводами термопары возникает ЭДС, величина которой зависит от температуры горячего спая.
Погрешность измерения термопары составляет от 1 до 4 °С в зависимости от материала проволоки из которой изготовлена термопара, провода от термопары до измерительного прибора должны состоять из такой же проволоки что и термопара или меди. Дополнительную погрешность в измерения вносит температура холодного спая, поэтому необходимо термостатировать холодный спай при нуле градусов, либо применять схему термокомпенсации холодного спая. Также высока вероятность внесения большой погрешности в измерения электрическим полем линии электропередач. Поэтому применение данного датчика температуры без преобразования аналогового электрического сигнала в цифровой не целесообразно [14].
4. Использование термометра сопротивления
Измерительная часть (чувствительный элемент) термометра сопротивления представляет собой тонкую проволоку, намотанную на каркас. В данных датчиках применяются металлы, изменение сопротивления которых, в зависимости от температуры, можно считать линейным в рабочем диапазоне. Обычно применяют платину, медь или никель.
Измерение температуры с помощью термометра сопротивления проводится по двухпроводной, трехпровод-ной или четырехпроводной схеме. Наиболее точной (погрешность измерений от 0,1 до 1°С, в зависимости от класса точности) и с минимальным влиянием помех и наводок на результат измерения является четырехпро-водная схема. Поэтому применение данного типа датчика для измерения температуры линии электропередач более рационально. Структурная схема системы мониторинга температуры на примере промежуточной муфты представлена на рис. 1.
Рис. 1. Структурная схема измерения температуры кабеля в области соединительной муфты
Данная система подойдет для мониторинга температуры ЛЭП в локальных точках, как говорилось ранее. Вести мониторинг на всей протяженности линии возможно с применением большого количества датчиков, блоков преобразования и беспроводной передачей данных таких как, радиоканал с протоколом передачи данных ZigBee, GSM или GPRS передачей данных. Подобная система, отличающаяся использованием цифровых датчиков температуры, описана в [15].
5. Использование пирометров
Метод оптической пирометрии в данном случае имеет преимущество перед контактными датчиками температуры, так как пирометры не имеют контакта с объектом измерения, что исключает пробой датчиков и делает данный метод измерения безопаснее как при монтаже, так и при эксплуатации. Погрешность измерений в диапазоне температур до 200 °С составляет не более 4 °С [16].
Однако пирометрические датчики имеют ряд недостатков:
• эксплуатационная температура окружающей среды от 5 до 50 °С,
• отсутствие защиты от пыли, влаги и атмосферных осадков.
Таким образом, применение пирометров для постоянного мониторинга возможно только в отапливаемых помещениях, что сужает их применимость для контроля температуры кабеля, проложенного в земле или по эстакаде.
Структурная схема измерения температуры концевой муфты представлена на рис. 2.
6. Использование оптоволоконной жилы
Также одним из известных способов контроля температуры изоляции кабеля является использование оптоволоконного модуля, встроенного в кабель или проложенного вместе с кабельной системой. Принцип измерения температуры изоляции таким способом заключается в анализе соотношения интенсивностей основного светового сигнала, а также его стоксовской и антистоксовской составляющих, так как известно, что оно зависит от температуры и расстояния от измерительного оборудования [17, 18].
Применение оптоволокна позволит производить мониторинг температуры и определять место нагрева кабеля на десятках километров кабельной линии. Измерение температуры возможно как снаружи кабеля (рис. 3), так и внутри, если применять в кабели со встроенным оптическим волокном (рис. 4) [19].
Основная сложность измерения и контроля температуры изоляции кабелей этим способом заключается в неоднородности теплового поля в области между токопроводящей и оптоволоконной жилой. Этот факт говорит о необходимости применения математических алгоритмов расчета распределения температуры в кабеле, которые требуют данные о величине тока, протекающего в жиле или жилах кабеля.
Рис. 2. Структурная схема устройства мониторинга температуры концевой муфты пирометром
Рис. 3. Расположение волоконно-оптического модуля вне кабельной системы
Рис. 4. Пример конструкции кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена
IV. ЭКСПЕРИМЕНТ
В качестве основного технического решения построения устройства мониторинга температуры изоляции решено использовать способ с использованием контактных датчиков температуры. В процессе проведения экспериментальных исследований произведено измерение температуры внешней оболочки кабеля на участке, который имеет разную высоту расположения от земли, а также разную степень воздействия солнца и ветра.
Для измерения температуры был применен многозонный датчик температуры, изготовленный из цифровых датчиков температуры Б818Б20. Общая длина многозонного датчика составляет 5 метров, расстояние между датчиками составляет 0,5 метра. Для считывания показаний с датчиков был применен портативный контроллер цифровых датчиков ПКЦД-1/100. Структурная схема измерения температуры кабеля приведена на рис. 5.
Рис. 5. Структурная схема измерения температуры кабеля
Многозонный датчик был расположен на кабеле таким образом, что первые 3 датчика температуры располагались на части кабеля, расположенной в воздухе, следующие 3 датчика располагались на части кабеля, расположенной на минимальной высоте от земли, остальные 4 датчика располагались на части кабеля, находящегося на высоте 20-30 сантиметров от земли и закрытые от ветра. На рис. 6 представлено фото кабеля с закрепленными и пронумерованными датчиками. На рис. 7 представлен вид закрепленного датчика вблизи.
Рис. 6. Кабель с закрепленными датчиками температуры
Первая серия измерений проводилась при пасмурной, ветреной погоде, температура воздуха в момент измерений составляла 20 °С. Результаты измерений представлены в табл. 1.
ТАБЛИЦА 1
РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В ПАСМУРНУЮ ПОГОДУ
№ датчика 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Т, °С 21,84 22,41 21,71 21,97 22,03 22,41 22,28 22,66 23,35 23,16
Вторая серия измерений проводилась при переменной облачности, ветреной погоде, температура воздуха в момент измерений составляла, в среднем 29,5 °С. Результаты измерений представлены в табл. 2.
ТАБЛИЦА2
РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРИ ПЕРЕМЕННОЙ ОБЛАЧНОСТИ
№ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Т, °С 32,42 32,42 32,66 34,45 34,92 35,47 32,61 32,23 31,65 31,15
Рис. 7. Вид датчика, закрепленного на кабеле
Измерения проводились при малой нагрузке кабеля, однако на измеряемом участке была зафиксирована неравномерность распределения температуры. Причем при более высокой температуре воздуха неравномерность распределения температуры увеличилась. Данный факт связан с тем, что кабель располагался на разной высоте от земли, а также перепад температур связан с разной степенью обдуваемости и освещенности участков кабеля. Несмотря на небольшую разность распределения температуры по длине кабеля, согласно полученным результатам, в иных погодных условиях и при высокой нагрузке кабеля, перепад температур может оказаться значительным, а также возникает вероятность локального перегрева кабеля. Примером таких условий может быть безветренная солнечная погода или возникновения внешних термических воздействий на изоляцию кабеля.
V. Результаты исследований
Предложены структурные схемы устройств мониторинга температуры изоляции кабеля с использованием контактных и бесконтактных датчиков температуры. Рассмотрена возможность использования оптоволоконной жилы, расположенной внутри кабеля и вне кабельной системы, для измерения температуры. Проведено измерение температуры поверхности кабеля 20 кВ с использованием многозонного контактного датчика температуры при различных погодных условиях.
VI. Обсуждение результатов
Выбор контактных, бесконтактных датчиков или оптоволоконной жилы для мониторинга температуры зависит от условий эксплуатации кабельной линии. Для внедрения устройств мониторинга температуры существующих линий целесообразно использовать контактные датчики температуры, так как прокладка оптоволоконной жилы потребует существенных затрат, а пирометрические датчики имеют существенные ограничения по климатическим условиям. Однако для вновь вводимых в эксплуатацию линий целесообразно использование оптоволоконной жилы, так как этот способ контроля температуры позволяет измерять температуру изоляции по всей длине кабеля. Использование пирометрических датчиков является наиболее рациональным для мониторинга температуры токопроводящих жил в области расположения концевых муфт кабеля, а также для измерения температуры поверхности кабеля в отапливаемых помещениях.
Полученные результаты измерения температуры поверхности кабеля с использованием многозонного контактного датчика температуры показали неравномерное распределение температуры даже с учетом погрешно-
сти датчика, составляющей не более 0,5°С. При этом при более высокой температуре воздуха разница температур оказалась более существенной, что говорит о необходимости мониторинга температуры изоляции для исключения возможных перегревов кабельной линии и расчета остаточного ресурса изоляции кабеля. Кроме того, стоит отметить, что в процессе измерения были замечены существенные колебания температуры, вызванные ветром и достигающие 3 °С в пасмурную погоду и 2 °С при переменной облачности.
VII. Выводы и заключение
1. Использование контактных датчиков температуры (термопар и термометров сопротивления) позволяет регистрировать температуру оболочки кабеля. Однако при использовании корпуса датчика, способного выдержать высокое напряжение, возможно измерение температуры токоведущих частей кабеля. Важным фактором здесь является обеспечение безопасности эксплуатации термоизмерительного оборудования от возможного воздействия высокого напряжения.
2. Использование бесконтактных пирометров более безопасно, с точки зрения измерения температуры высоковольтного кабеля, так как не требуется непосредственный контакт пирометра и кабеля. Однако пирометры имеют существенные особенности по условиям эксплуатации, что ограничивает их применимость для целей контроля температуры кабелей.
3. Использование оптоволоконной жилы для измерения температуры кабеля, с точки зрения простоты и безопасности работы, является наиболее рациональным решением для контроля температуры кабелей. Однако внедрение таких систем для существующих линий потребует существенных затрат, так как необходимо прокладывать оптоволоконную жилу по всей длине кабеля, в то время как установка контактных датчиков температуры или пирометров существенно проще реализуется для кабелей, находящихся в эксплуатации.
4. Важным фактором, который стоит отметить, является невозможность измерения температуры по всей толщине изоляции кабеля. Распределение теплового поля в изоляции кабеля, как известно, неравномерно. Следовательно, необходимо производить математический расчет распределения температуры в изоляции кабелей.
5. Экспериментальное исследование измерения температуры поверхности кабеля показало неравномерное распределение температуры, которое не может быть обусловлено погрешностью измерения датчиков даже в условиях несущественного влияния окружающей среды. При наличии существенных внешних температурных воздействий (солнца, технологических установок) распределение температуры становится более неравномерным.
6. Мониторинг температуры изоляции кабеля позволит рассчитывать ее остаточный ресурс, определять месторасположение дефекта, реализовать термическую защиту кабеля от перегрева и повысить его пропускную способность. Однако перечисленные дополнительные задачи требуют дополнительных исследований, которые позволят разработать систему, решающую широкий спектр проблем, для повышения востребованности такой системы среди предприятий, производящих эксплуатацию кабельных линий электропередачи.
Источник финансирования. Благодарности
Работа выполнена в рамках НИР №17157В ОмГТУ.
Список литературы
1. Акбердин А. М. , Павлов З. Х. Определение технического состояния силовых кабелей ПС в процессе эксплуатации // Нефтегазовое дело. 2008. № 2. С. 99-104.
2. Авдонин А. В., Левин Д. М. , Ивасюк В. Ю., Михель А. А Критерии для диагностики кабельных линий методом OWTS // Электро. 2010. № 2. С. 35-39.
3. Arumugam S. Dielectric and partial discharge investigations on aged medium voltage underground power cables / S. Arumugam, M. Bogaczyk, S. Gorchakov, R. Kozakov and K. D. Weltmann // 2015 IEEE Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena (CEIDP), Ann Arbor, MI. 2015. P. 306-310. DOI: 10.1109/CEIDP.2015.7352119.
4. Дубяго М. Н. , Полуянович Н. К. Метод амплитудного и фазового распределения импульсов частичных разрядов в задачах исследования изоляции кабельных линий // Известия ЮФУ. Технические науки. 2012. № 7. С. 200-205.
5. Пономарев Н. В. Анализ методов диагностики состояния силовых высоковольтных кабельных линий // Вестник КузГТУ. 2012. № 5(93). С. 68-71.
6. Исмагилов Ф. Р., Максудов Д. В Математическое моделирование развития частичных разрядов в процессе старения диэлектрика // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2011. Т. 15, № 3 (43). С. 98-100.
7.Shafiq, M. Integration of online proactive diagnostic scheme for partial discharge in distribution networks / M. Shafiq, G. A. Hussain, N. I. Elkalashy, P. Hyvonen and M. Lehtonen // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. 2015. Vol. 22, no. 1. P. 436-447. DOI: 10.1109/TDEI.2014.004150.
8. Белов С. И., Киселев В. В. Распределенная система мониторинга импульсов частичных разрядов и изоляции кабельных линий // Вестник ПНИПУ. 2009. № 3. С. 161-166.
9. Коржов А. В. Моделирование схем замещения изоляции забелей 6(10) кВ для оценки частичных разрядов с учетом режимов их работы в распределенной сети // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2015. № 4. С. 32-39.
10. Горюнов В. Н., Никитин К. И., Сарычев М. М. Опережающий автоматический ввод резерва собственных нужд электрических станций и подстанций // Омский научный вестник. 2011. № 3 (103). С. 211-213.
11. Никитин К. И., Сарычев М. М., Степанов В. Д., Ерёмин Е. Н., Хацевский К. В. Опережающее автоматическое включение резерва // Омский научный вестник. 2012. № 1(107). С. 237-238.
12. Поляков Д. А., Д. А. Юрчук, Г. А. Кощук, К. И. Никитин Определение скорости разрушения полиэтиленовой изоляции линий электропередачи под воздействием температуры // Омский научный вестник. 2016. № 4. С. 105-108.
13. Новодворец Л. А. Испытание и проверка силовых кабелей. М.: Энегрия, 1970. 112 с.
14. Приборы для измерения температуры и их поверка : инструктивные материалы / Комитет стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров Союза ССР ; ред.: А.Н. Гордов, Б.И. Пилипчук. М.: Стандартгиз. 1957. 470 с.
15. Wenzhi C., Xiaohui H., Zhendong G., Chengrong L. The design of temperature monitoring system for power cable joint // 2012 IEEE International Conference on Condition Monitoring and Diagnosis, Bali. 2012. P. 671-676. DOI: 10.1109/CMD.2012.6416235.
16. Катыс Г. П. Оптические датчики температуры. М.: ГосЭнергИздат, 1959. 111 с.
17. Мокански В. Силовой кабель высокого напряжения со встроенным волоконно-оптическим модулем // Наука и техника. 2009. № 2. С. 14-17.
18. Barinov V. M., Kiesewetter D. V., Shatilov D. A., Pyltzov A. S. Fiber optic temperature monitoring system of power cable lines // 2017 10th International Symposium on Advanced Topics in Electrical Engineering (ATEE), Bucharest. 2017. P. 641-644. DOI: 10.1109/ATEE.2017.7905063.
19. Мокански В. Силовой кабель высокого напряжения со встроенным волоконно-оптическим модулем // Наука и техника. 2009. № 2. С. 14-17.
УДК 621.318.3
РАСЧЕТ НЕСТАЦИОНАРНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ ПОДВЕСНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ЖЕЛЕЗООТДЕЛИТЕЛЯ С НАБОРНЫМИ ПОЛЮСАМИ И ПОЛЮСНЫМИ НАКОНЕЧНИКАМИ ПРИ РЕГУЛИРОВАНИИ ВЕЛИЧИНЫ МЕЖПОЛЮСНОГО ЗАЗОРА
А. В. Радченко, А. С. Татевосян
Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия
DOI: 10.25206/2310-9793-2017-5-3-92-96
Аннотация - эффективность работы подвесных электромагнитных железоотделителей, используемых для очистки сыпучих материалов от ферромагнитных включений на ленточных конвейерах, сводится к созданию неоднородного магнитного поля в межполюсном зазоре и под полюсными наконечниками. Под действием пондеромоторных сил ферромагнитные частицы притягиваются к поверхности полюсных наконечников железоотделителя. Существенное снижение электропотребления железоотделителей достигается при совместной их работе с металлодетектерами. По сигналу с датчика металлодетектора, регистрирующего наличие ферромагнитных включений на ленте конвейера, системой управления формируется команда на включение обмотки к источнику постоянного напряжения. Особенности питания обмотки железоотделителя постоянным током позволяют использовать в конструкциях железоотделителей массивные стальные части магнитопровода (ярма, полюсов и полюсных наконечников). Это обстоятельство приводит к тому, что подвесные электромагнитные железоотделители являются электромагнитами постоянного тока с разомкнутой магнитной системой, разделенной межполюсным зазором. При включении электромагнитного железоотделителя на постоянное напряжение в массивных деталях его конструкции при переходном процессе возникают вихревые токи. Оценка их влияния на пондеромоторные силы подвесного железоотделителя при варьировании величины межполюсного зазора представляет научный и практический интерес. Для решения этой задачи в данной статье приводится расчет нестационарного магнитного поля железоотделителя с присоединенной электрической цепью при заданных
