CC BY
31
X =
Zsh ■ f
Z Z 2 ■ I! /I ■ f
2 1 н J н
где
7 =
^SH
6 ■ bz-w2 ■ g ■ fH wi I1m,Т,н •COSФ2 ■ W2
I
V !H-f-fH
n - текущие и номинальные значения тока и его частоты.
Получены универсальные характеристики погрешности трансформации тока вентильного двигателя - рис. 1.
AZ
Установлено, что при работе ТТ в условиях глубокого насыщения ( ^ =0,15...0,35) различие погрешностей по действующему
значению при трансформации трапецеидального тока и синусоидального максимально и достигает 14%..
%
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
Си ну зоидальный ток
Трапецеидальный __ ток
0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0,9 ^
Рис. 1. Погрешности трансформатора тока
Вывод. Снижение погрешности работы трансформаторов тока при трапецеидальной форме тока по сравнению с синусоидальной позволяет успешно использовать их в средствах релейной защиты и автоматики [5 - 11] частотно-регулируемых электроприводов.
Литература
1. Минакова Т. Е., Минаков В. Ф. Энергосбережение - мультипликатор эффективности экономики // Международный научно-исследовательский журнал = Research Journal of International Studies. - 2013. - № 11-2 (18). - С. 60-61.
2. Минакова Т. Е. Оценка потенциала энергосбережения в общественном воспроизводстве // Экономика, статистика и информатика. Вестник УМО. - 2013. - № 3. - С. 127-129.
3. Минакова Т. Е., Минаков В. Ф. Синергия энергосбережения при высокой добавленной стоимости продукции // Современные проблемы науки и образования. - 2013. - № 4. - С. 26.
4. Минаков В. Ф., Минакова Т. Е. Математическая модель кумулятивного эффекта энергосбережения // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. - 2013. - № 1. - С. 197-199.
5. Минаков В. Ф., Минакова Т. Е. Исследование динамики производства электроэнергии региона // Вестник СевероКавказского государственного технического университета. - 2005. - № 4. - С. 74-77.
6. Минакова Т. Е., Минаков В. Ф. Параллельная работа кабельной и воздушной линий электропередачи // Международный научно-исследовательский журнал = Research Journal of International Studies. - 2013. - № 11-1 (18). - С. 113-114.
7. Минаков В. Ф., Минакова Т. Е. Модернизация региональных информационных ресурсов в облачные платформы и сервисы // Международный научно-исследовательский журнал = Research Journal of International Studies. - 2013. - № 10 (17). - С.
56-57.
8. Минакова Т. Е., Минаков В. Ф. Интеграция средств защиты электродвигателей сельскохозяйственного производства // Научное обозрение. - 2013. № 10. - С. 172-176.
9. Минакова Т. Е., Минаков В. Ф. Блочная структура средств релейной защиты и автоматики // Альманах современной науки и образования. Тамбов: Грамота. - 2013. - № 10 (77). - С. 114-116.
10. Минаков В. Ф., Шарипов И. К., Редькин В. М. Принципы создания блочной многофункциональной защиты асинхронных электродвигателей 0,4 кВ // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. - 1993. - № 6. - С. 77-78.
11. Минаков В. Ф., Минакова Т. Е. Способ быстродействующей защиты электродвигателей от несостоявшихся пусков // Альманах современной науки и образования. Тамбов: Грамота. - 2013. - № 9 (76). - С. 113-115.
Минакова Т.Е. \ Минаков В.Ф. 2
1 Кандидат технических наук, доцент, Национальный минерально-сырьевой университет «Г орный», 2 доктор технических наук, профессор, Санкт-Петербургский государственный экономический университет ОБОБЩЕННАЯ МОДЕЛЬ ИЗНОСА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
Аннотация
Авторская модель износа изоляции электродвигателей 0,4 кВ обобщает влияние комплекса факторов разрушения: температуры, влажности, вибрации, электрического поля.
Ключевые слова: надежность, износ, электродвигатель, модель.
108
Minakova T.E. \ Minakov V.F. 2
1 PhD of technical science, associate professor, National Mineral Resources University, 2 Doctor of technical science, professor, St.
Petersburg State University of economics THE GENERALIZED MODEL OF WEAR OF ELECTRIC MOTORS
Abstract
The author's model of wear of isolation of electric motors 0,4 kV generalizes influence of a complex of factors of destruction: temperatures, humidity, vibration, electric field.
Keywords: reliability, wear, electric motor, model.
Анализ опыта эксплуатации электродвигателей [1, 2, 3] позволяет установить, что в 85...95% случаев их выход из строя связан с повреждением изоляции обмоток [4, 5]. Указанный факт обусловливает актуальность разработки моделей старения изоляции электродвигателей и прогнозирования на этой основе сроков их службы. Целью данной работы является синтез обобщенной модели износа изоляции обмоток асинхронных двигателей 0,4 кВ при воздействии комплекса разрушающих факторов: температуры, влажности, вибрации, электрического поля, асимметрии напряжения питания и обмоток двигателей. Электрическое старение изоляции обмоток адекватно описывается зависимостью остаточного ресурса работы изоляции от
уровня напряжения U [6, 7]:
ocm,U
= Тн-10
Ku -lg(U/Uн )
где н , н - номинальные значения срока службы и напряжения двигателя, к
U - коэффициент темпа электрического старения материала.
a
Модель влияния влажности на износ изоляции двигателей по близости к результатам авторских экспериментальных измерений [6]:
гт1 _гт1 / ту- (a aн)/10
1 ocm,a ~ 1 н ^a
где
номинальная влажность среды,
к
a - коэффициент, характеризующий стойкость изоляционного материала к влажности. Влияние вибрации на срок службы изоляции электродвигателей представим в виде [6].
Tocm,s = Тн /11 + K1 ‘ln( 1 + Ks 'AS2m)\
к
где
(окислении)
к
коэффициент влияния вибрационного смещения на движение атомов и молекул при химическом взаимодействии
1 _
коэффициент ускорения износа изоляции при вибрации,
AS
2m - превышение вибрационного смещения над номинальным уровнем.
Тепловое старение при отклонении температуры от номинальной на величину _ . b-At°
ост, At
b
At0
[6]:
Т
Тн - e
где - коэффициент темпа теплового старения.
Обобщение модели износа базируется на принципе независимости влияния каждого фактора разрушения изоляции на закон её старения в функции от других факторов, воздействующих в процессе эксплуатации. Тогда обобщенная математическая модель влияния всей совокупности разрушающих факторов на срок службы электродвигателей приобретает вид:
Т V = Т
*ocm,L ±н
e
- b-At ° - к(aн - a)/10 -10-Ku -lg(U/UH)
10'
1 + K - ln( 1 + Ks AS 2m)
a
Восстановлены коэффициенты аналитической зависимости срока службы изоляции электродвигателей от уровней воздействующих физических факторов [8]. Результаты расчета срока службы позволяют выбирать уставки релейных защит [9 -12] в зависимости от требуемого срока эксплуатации электродвигателей, планировать сроки и объемы ремонтов, производить обоснованные амортизационные отчисления.
Литература
1. Минакова Т. Е., Минаков В. Ф. Энергосбережение - мультипликатор эффективности экономики // Международный научно-исследовательский журнал = Research Journal of International Studies. - 2013. - № 11-2 (18). - С. 60-61.
2. Минаков В. Ф., Минакова Т. Е. Исследование динамики производства электроэнергии региона // Вестник СевероКавказского государственного технического университета. - 2005. - № 4. - С. 74-77.
3. Минакова Т. Е., Минаков В. Ф. Синергия энергосбережения при высокой добавленной стоимости продукции // Современные проблемы науки и образования. - 2013. - № 4. - С. 26.
4. Минакова Т. Е. Оценка потенциала энергосбережения в общественном воспроизводстве // Экономика, статистика и информатика. Вестник УМО. - 2013. - № 3. - С. 127-129.
5. Минаков В. Ф., Минакова Т. Е. Математическая модель кумулятивного эффекта энергосбережения // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. - 2013. - № 1. - С. 197-199.
6. Минакова Т. Е. Многофакторное прогнозирование срока службы трехфазных асинхронных электродвигателей 0,4 кВ по эксплуатационным параметрам. Дисс. ... канд. техн. наук. - Ставрополь. - 2002. - 245 с.
7. Минакова Т. Е., Минаков В. Ф. Параллельная работа кабельной и воздушной линий электропередачи // Международный научно-исследовательский журнал = Research Journal of International Studies. - 2013. - № 11-1 (18). - С. 113-114.
109
8. Минаков В. Ф., Минакова Т. Е. Модернизация региональных информационных ресурсов в облачные платформы и сервисы // Международный научно-исследовательский журнал = Research Journal of International Studies. - 2013. - № 10 (17). - С. 56-57.
9. Минакова Т. Е., Минаков В. Ф. Интеграция средств защиты электродвигателей сельскохозяйственного производства // Научное обозрение. - 2013. № 10. - С. 172-176.
10. Минакова Т. Е., Минаков В. Ф. Блочная структура средств релейной защиты и автоматики // Альманах современной науки и образования. Тамбов: Грамота. - 2013. - № 10 (77). - С. 114-116.
11. Минаков В. Ф., Минакова Т. Е. Способ быстродействующей защиты электродвигателей от несостоявшихся пусков // Альманах современной науки и образования. Тамбов: Грамота. - 2013. - № 9 (76). - С. 113-115.
12. Минаков В. Ф., Шарипов И. К., Редькин В. М. Принципы создания блочной многофункциональной защиты асинхронных электродвигателей 0,4 кВ // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. - 1993. - № 6. - С. 77-78.
Минакова Т.Е. \ Минаков В.Ф. 2
1 Кандидат технических наук, доцент, Национальный минерально-сырьевой университет «Г орный», 2 доктор технических наук, профессор, Санкт-Петербургский государственный экономический университет ОТКРЫТАЯ АРХИТЕКТУРА РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ
Аннотация
Предложена открытая архитектура средств релейной защиты и автоматики, позволяющая расширять конфигурацию комплектов в процессе эксплуатации. При этом исключается дублирование блоков питания, датчиков параметров режимов защищаемого электрооборудования.
Ключевые слова: релейная защита, противоаварийная автоматика, открытая архитектура.
Minakova T.E.1, Minakov V.F.2
1 PhD of technical science, associate professor, National Mineral Resources University, 2 Doctor of technical science, professor, St.
Petersburg State University of economics
OPEN ARCHITECTURE OF RELAY PROTECTION AND AUTOMATIC EQUIPMENT
Abstract
The open architecture of means of relay protection and automatic equipment, allowing to expand a configuration of sets in use is offered. Duplication ofpower units, sensors ofparameters of modes ofprotected electric equipment is thus excluded.
Keywords: relay protection, automatic equipment, open architecture.
Анализ современных подходов к построению систем релейной защиты и автоматики электрооборудования позволяет установить, что наиболее распространенным являет использование такой суммы комплектов защит, которые соответствуют возможным аварийным и аномальным режимам [1, 2]. В их числе: короткие замыкания, перегрузки, витковые замыкания, асимметрия напряжения, отклонение частоты и т. д. [3, 4]. Аналогично подбираются комплекты устройств автоматики [5]. Опыт их эксплуатации показывает, что в каждом комплекте дублируется ряд органов, содержащихся в других: датчиков, логических и исполнительных органов.
В последние годы появились устройства защиты и автоматики, для которых характерна интеграция логических органов отдельных защит в едином микропроцессорном блоке. Такой подход по своей сущности является конвергенцией [6, 7] с эффектом энергосбережения [8 - 10]. Опыт конвергенции защит прогрессивен расширением функциональных возможностей каждого комплекта. Более того, комплекты дополняются библиотекой программного обеспечения для реализации функций автоматики (как противоаварийной, так и технологической). Однако подход сопряжен, во-первых, с потерей основных функций при повреждениях в цепях блоков питания, во-вторых, с дороговизной таких комплектов, средняя цена которых превышать цену среднестатистического защищаемого объекта, например, электродвигателя. Последнее обстоятельство до настоящего времени практически исключало возможность распространения микропроцессорных средств защиты.
Авторами предлагается новая архитектура средств защиты и автоматики, позволяющая использовать возможности конвергенции отдельных компонентов в интегрированную структуру. Для этого выделена шина переменного оперативного тока (клеммы а и b на рис. 1), одновременно являющаяся цепью подключения контактов исполнительных органов. Кроме того, в структуре интегрированной системы защит выделена шина команд (клеммы c и d) отдельных логических органов. В качестве
шины оперативного тока используется управляющее напряжение разрыва цепи питания коммутирующего органа.
Такое напряжение стандартизовано для ряда уже существующих исполнительных и других органов релейной защиты и автоматики. Напряжение управляющей цепи c-d (рис. 1) одновременно выделено в авторской архитектуре в качестве шины команд, что исключает возможность потери защитных свойств, происходящей из-за повреждений блоков питания, например,
традиционных микропроцессорных средств зашиты и автоматики.
110
