Реферат на тему:


Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск






Загрузка...
Кабинет министров Украины

Национальный аграрный университет

Каплун Виктор Владимирович

УДК 621.315. (088.8)

Эксплуатационный контроль контактных с объединений сельских электроустановок термочувствительными устройствами е эффектом памяти памяти формы

05.09.16 - применение электротехнологий

в сельскохозяйственном производстве

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Киев-2001

Актуальность темы исследования.

Работа выполнена в Национальном аграрном университете Кабинета Министров Украины

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: кандидат технических

наук, профессор Резниченко Тимофей Филиппович

Национальный аграрный университет,

заведующий кафедрой электроснабжения сельского

хозяйства

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Савченко Петр Ильич

Харьковский государственный технический университет сельского хозяйства, профессор кафедры применения электрической энергии в сельском хозяйстве

кандидат технических наук, доцент

Диордиев Владимир Трифонович, Таврическая государственная агротехническая академия, заведующий кафедрой автоматизации сельскохозяйственного производства

Ведущая организация: Национальный научный центр & ldquo; Институт

механизации и электрификации сельского

хозяйства & rdquo; УААН, отдел

электрификации сельского хозяйства

пгт. Глеваха Васильковского района

Киевской области

Защита состоится "9" октября 2001 в 10:00 на заседании диссертационного совета Д 26.004.07 в Национальном аграрном университете по адресу: 03041, Киев 41, ул. Героев обороны, 15, ауд. 65.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национального аграрного университета по адресу: 03041, Киев 41, ул. Героев обороны, 11, читальный зал.

Автореферат разослан "7" сентября 2001

Ученый секретаг. специализированной

ученого совета Лут М.Т.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Современное сельскохозяйственное производство характеризуется широким использованием электрических установок. На их базе происходят качественные изменения в технологиях производства сельскохозяйственной продукции. При этом повышаются требования к надежности электрифицированных технологических процессов. Обеспечение этих требований эт связано со значительными затратами трудовых, материально-технических и финансовых ресурсов. Поэтому проблема обеспечения высоких показателей надежности электроустановок при одновременном снижении затрат на их эксплуатацию имеет важное значение, особенно в условиях инфляции и нестабильности цен, когда обновление материально-технической базы хозяйств становится все острее проблемой. Для обеспечения стабильного функционирования вышеупомянутых комплексов постоянно повышаются требования к отдельным элементам электроустановок, входящих в этих комплексов. При этом следует отметить, что сельские электроустановки работают в специфических условиях, которые требуют дополнительного исследования относительно их влияния на эффективность функционирования. К факторам этих специфических условий относятся: размещение электроустановок в неприспособленных помещениях; значительные колебания температуры и влажности, агрессивные среды; невысокий уровень подготовки обслуживающего персонала.

Современное развитие сельскохозяйственного производства тесно связан с проблемой электрификации производственных процессов. Но эффективность их использования в значительной степени зависит от надежности функционирования электрооборудования. Поэтому проблема обеспечения высоких показателей надежности электроустановок становится все более актуальной.

Вопрос надежности непосредственно эт связано с другой проблемой - аварийностью сельских электроустановок. Основными причинами повышенной аварийности электроустановок в сельском хозяйстве являются слабая производственно-техническая база энергетических служб, специфические условия эксплуатации электроустановоктановок в сельском хозяйстве, недоукомплектовывает энергетических служб хозяйств квалифицированными кадрами.

С развитием электрических сетей в сельском хозяйстве увеличивается и количество элементов, с объединяют отдельные круги, - электрических контактных с соединений (КО). Так, на один трехфазный токоприемник с элементами автоматики приходится от 60 до 100 контактов в низковольтной сети. Учитывая то, что с позиций надежности все эти контакты с соединены последовательно, то есть при отказе хотя бы одного КЗ отключается вся установка или целый об объект, эксплуатационная надежность электроустановок и контактных с объединений в частности, не удовлетворяет требованиям сельскохозяйственного производства. Отказ контактов вызывает аварии, последствиями которых является выход из строя дорогостоящего оборудования. Около 25% отказов электродвигателей в сельском хозяйстве обусловлено повреждениями КЗ. В этой связи с этим необходимо решать вопрос повышения надежности электрических контактных с объединений сельских электроустановок. Конструктивно-технологические усовершенствования на данном этапе не в состоянии радикально повысить надежность КЗ, поэтому эксплуатационные методы, а особенно способы обслуживания на основе диагностирования КЗ, становятся наиболее целесообразными. Вместе с тем внедрение таких методов сдерживается из-за отсутствия теоретического обоснования способов и средств контроля состояния КЗ.

Диссертация посвящена решению важной научно-технической задачи в области электрификации сельского хозяйства, в частности задачи повышения эффективности эксплуатации электрооборудования путем контроля технического состояния контактных с объединений сельских электроустановок.

Используя достижения разработок по получению принципиально новых материалов для термочувствительных элементов, предложенный непрерывный способ эксплуатационного контроля контактных с соединений (ЭК КО) с применением устройств контроля температурного состояния, изготовленных с применением сплавов с эфтом пам памяти формы (ЭПФ) на основе меди.

С Связь работы с научными программами, планами, темами. Диссертационная работа была разделом комплексных исследований, проводимых кафедрой электроснабжения сельского хозяйства Национального аграрного университета, которые выполнялись по заказу Научного управления Минагрополитики Украины по теме "Разработка технических устройств защиты электроустановок от аварийных режимов работы с использованием сплавов с эффектом памяти памяти формы" (№ госрегистрации 019U008022).

Цель и задачи исследования. Работа имела целью обосновать способ повышения надежности и эффективности эксплуатации контактных с соединений путем периодического контроля состояния и оценки функциональных свойств контактных Объединенного на основе использования встроенных термочувствительных устройств с эффектом памяти памяти формы.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

· выбрать перспективные направления повышения эксплуатационной надежности КЗ;

· разработать способ эксплуатационного контроля и обосновать выбор главного контролируемого параметра контактных с объединений;

· выявить закономерности изменения и эволюции главного контролируемого параметра в условиях длительной эксплуатации КЗ;

· разработать техническое обеспечение нового способа контроля состояния контактных с объединений;

· выполнить лабораторные исследования и производственные испытания для проверки достоверности теоретических результатов;

· разработать принципы реализации эксплуатационного контроля состояния типовых разборных контактных с соединений и метод оптимизации периодичности запросов по определению состояния КЗ;

· определить экономическую эффективность ЭК КЗ.

Об Объектом исследования являются физические процессы старения разборных контактных с объединений и физические эксплуатационные свойства термочувствительных элементов с эффектом памяти памяти формы встроенных устройств контроля главного контролируемого параметра контактних Объединенного в условиях длительной эксплуатации.

Предметом исследования являются закономерности изменения и эволюции главного контролируемого параметра контактных с соединений в условиях длительной эксплуатации от главных эксплуатационных факторов.

Методы исследований. Для установления закономерностей изменения контролируемого параметра контактных с соединений от главных эксплуатационных факторов, использованы основные положения теории контактов. На основе теории диффузионной модели старения контактов в условиях длительной эксплуатации проведенное статистическое моделирование поведения КЗ в условиях эксплуатации и прогнозирования срока службы контактных с объединений. Экспериментальные исследования в лабораторных условиях проводились на разработанных специализированных стендах. Экспериментальные данные обрабатывались с использованием методов математической статистики и теории вероятностей.

Научная новизна полученных результатов. Обоснован способ повышения надежности и эффективности эксплуатации контактных с соединений путем введения эксплуатационного контроля с использованием встроенных технических средств контроля, изготовленных на основе термочувствительных элементов с эффектом памяти памяти формы.

Разработана математическая модель процесса старения контактных с соединений в процессе длительной эксплуатации.

Исследованы физические и эксплуатационные свойства термочувствительных элементов с эффектом памяти памяти формы для встроенных устройств контроля состояния контактных с соединений.

Разработана математическая модель имовирностного метода оптимизации сроков проведения сеансов эксплуатационного контроля контактных с соединений.

Практическая ценность и реализация работы. Проведенный анализ условий работы контактных с соединений в составе электроустановок, работающих в условиях сельскохозяйственного производства.

Разработаны новые устройства для непрерывного контроля состояния контактных с соединений с использованием термочувствительных элементов на основе сплавов с ЭПФ.

Розроблени технологические принципы получения лент тонкого проката сплава с ЭПФ для термочувствительных элементов указателей перегрева КЗ.

Разработаны специализированные стенды для исследования характеристик термочувствительных элементов с ЭПФ и испытаний указателей перегрева КЗ.

Проведенные лабораторные и производственные исследования указателей перегрева контактных с соединений для оценки функциональных свойств, достоверности и надежности контроля. Разработанный способ контроля состояния контактных с соединений с использованием термочувствительных элементов на основе сплава с ЭПФ, внедренный в течение 1992-2000 годов в энергетических предприятиях Украины, Российской Федерации и Республики Беларусь.

Результаты внедрения ЭК КЗ в электроустановках Киевских кабельных сетей показали, что 95-98% результатов эксплуатационного контроля полностью характеризует состояние КЗ. Продолжительность сеанса контроля в 10-20 раз меньше, чем другими традиционными способами.

Разработаны и утверждены в Госстандарте Украины технические условия ТУ У 24371416.001-97 "Указатель перегрева контактных узлов закрытых распределительных устройств".

Личный вклад соискателя. Диссертантом лично проведены математические моделирование и экспериментальные исследования, обобщены их результаты, сформулированы выводы и оформлено работу.

Автор выражает искреннюю благодарность к.т.н. Козырский В.В. за помощь в обосновании направления исследований и сотрудничество при разработке устройств с эффектом памяти памяти формы, а также коллектива инженеров фирмы "АНТЕНН-Энерго" (Киев) за участие в разработке технических условий и изготовления серийных партий указателей перегрева контактных с объединений.

Апробация результатов исследований. Материалы работы докладывались на конференциях и научно-технических семинарах: семинар "Производство, разработка и использование новой аппаратуры для распределительных сетей 6-35кВ» на выставке «Энергооборудование и средства связи связи", г.Запорожье, 1994 .; Международный научно-практический семинар"Внедрение передовых технологий в энергетическом комплексе Витебськенерго», г. Витебск (Беларусь) 1994г., Международная научная конференция "Экономическая безопасность государства и энергетика в ее обеспечении", посвященная 100-летию Национального технического университета "Киевский политехнический институт", Киев, 1998 .; ежегодные научно-практические конференции Национального аграрного университета.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 11 печатных работах, среди которых 1 авторское свидетельство на изобретение и 1 патент Украины.

Структура и об объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 155 страницах машинописного текста, включает 11 таблиц, 41 рисунок, 131 библиографическую ссылку, 4 приложения.

Основное содержание работы

Во введении отражена актуальность темы, определена цель и основные задачи исследований, сформулирована научная новизна, практическая ценность и реализация полученных результатов.

Первый раздел "Постановка задач исследований" диссертационной работы посвящен анализу работы сельских электроустановок в условиях эксплуатации. Показано, что эксплуатационная надежность контактных с объединений, работающих в составе сельских электроустановок не удовлетворяет требованиям технологических процессов.

Анализ номенклатуры электрифицированных и автоматизированных технологических комплексов показал, что наиболее распространенным элементом является контактные с единения. Статистические исследования о причинах отказов электроустановок показали, что около 1118% отказов электроустановок д связанные с нарушениями в работе контактных с объединений

Исследуя состав контактных с объединений сельского электрооборудования установлено, что наибольшую аварийность имеют разборные КЗ.

Общепризнанным является определение электрических контактов не как сплошного прикосновения двух контактирующих поверхностей, а как многоточечный ощупь, предопределения шероховатостью контактирующих поверхностей и пористостью изолюючои поверхностной пленки. Сумма поверхностей контактных "точек" дает настоящую контактную поверхность.

В результате анализа процессов, вызывающих рост контактного сопротивления обнаружено, что чрезвычайно чувствителен к окислению контактных поверхностей материал контактных пар (в том числе, меди) под действием кислорода воздуха.

С целью повышения эксплуатационной надежности КЗ сельских электроустановок, предложено использовать контроль технического состояния КО встроенными техническими средствами при текущих значениях эксплуатационных факторов.

Во втором разделе "Теоретическое исследование изменения параметров разборных контактных с соединений в условиях эксплуатации" проведен анализ способов повышения эксплуатационной надежности контактных с объединений и математическое моделирование процесса старения КЗ, исследования изменения основных параметров в течение длительного пребывания под током.

В результате технико-экономического сравнения способов писляоглядовои эксплуатации установлено, что эксплуатация на основе контроля технического состояния контактных с объединений является наиболее прогрессивной и не имеет жестких ограничений по внедрению.

Диагностировать КЗ за спадом напряжения, переходном сопротивления, а также контактном давлении в сельских электроустановках очень трудно, а иногда и невозможно. Анализ методов контроля состояния КЗ показывает, что в сетях сельских электроустановок наиболее целесообразным, а в некоторых случаях и единственно возможным, способ контроля состояния КЗ за температурой.

Повышение температуры в контактном узле ускоряет нарастание поверхностных пленок и сокращает промежуток времени, через который КЗ выходят из строя. Это время будем считать сроком службы КЗ и примем его в качестве одного из критериев надежности контактных Объединенного.

Важно отметить, что большую роль играет контактное усилие нажатия. При его ослаблении переходное сопротивление медных и алюминиевых контактов может увеличиться в сотни раз. При увеличении давления увеличивается количество и размер поверхностей, по которым ток пРоход с одного проводника на другой.

Результаты исследований контактных с объединений Хольма, Мерла, С.Н.Харина, Н.Н.Дзекцера и др. дают возможность достаточно точно решить задачу расчета контактного сопротивления в начале эксплуатации с учетом температуры нагрева КЗ. Используя диффузионной модели старения контактного с единения, разработанную Н.Н.Дзекцером для цилиндрической модели КЗ, выражение для определения контактного сопротивления в любой момент времени t, начиная с начала эксплуатации имеет вид:

.

Используя уравнение стационарного нагрева контактной с единения считаем, что основную характеристику состояния КЗ - температуру контактного с единения кз, можно однозначно определить через Rкз и срок эксплуатации t.

Важным с точки зрения практического использования является нахождение зависимостей и кз. Моделирование этих процессов представляет собой циклическую итерационную процедуру по степеням времени t, исходными данными которого является начальное сопротивление и устойчивая температура контактного с единения при условии, что через КЗ протекает неизменный по величине номинальный ток Iн = const.

Для реализации выше приведенной итерационной процедуры разработана программа в среде MathCad 7.0 Pro для Windows 95 на базе ПЭВМ.

Для оценки характера эволюции контактного сопротивления Rкз (t) и температуры КЗ кз (t) во времени, представленный трехмерный график этой зависимости (см. Рис.1.) В координатах Rкз, t, кз.

График рис.2 отражает закономерность изменения КЗ (t) во времени в зависимости от приложенного усилия нажима в КЗ в начале эксплуатации и дают возможность оценить влияние снижения контактного усилия нажима на переходное сопротивление и температуру в течение длительного срока службы КС.

Исследования показывают, что моделирование режимов системы писляоглядовои эксплуатации КЗ на основе определения технического состояния КЗ, в частности, при учете остаточного срока эксплуатации, требует разработки мероприятий, позволяющих стабилизировать сопротивление контактных с соединений с оксиднымипленками и тем самым повысить их устойчивость в условиях эксплуатации.

Параметр КЗ представляет собой k-мерное векторное нестационарный случайный процесс КЗ (t 0 ,,, ...), зависит от многих эксплуатационных дестабилизирующих факторов. Исследования показали, что конфигурация КЗ (t) достаточно "удобная" для изучения, так как является монотонной и определение момента КЗ (t2) КЗ (t1) для (t2t1) времени t пересечения процессом КЗ (t) заданных уровней дает оценку времени пребывания КЗ (t) в области безотказной работы за промежуток времени [0, t].

Рис. 1. Динамика процесса нарастания контактного сопротивления и температуры КЗ в условиях долгосрочной эксплуатации (Ин = const).

Рис.2.Температура нероз емких алюминиевых КЗ с разным контактным давлением в процессе длительного пребывания под током (Ин = const) при начальной температуре (0) кз60 0С.

Критерием постепенного отказа, то есть момента, когда дальнейшее развитие процесса роста температуры можно предотвратить мерами технического обслуживания, является уровень КЗ = 700С, который считаем передвидмовною по отношению к внезапного отказа ситуацией. Другим определяющим уровнем надежности является уровень КЗ = 1000С, после которого наступают необратимые изменения сопротивления КЗ и наступает внезапный отказ одного КЗ и всей системы. Система с n КЗ склонна только к внезапных отказов.

Загрузка...

Страницы: 1 2 3






Ещё Рефераты по вашей теме

МЕМБРАНЫ С ИММОБИЛИЗОВАННЫМИ бактерии и их функциональные свойства - Автореферат
Основы теории автоматической коррекции систематических погрешностей измерения физических величин при нестабильной и нелинейной функции преобразования датчика - Автореферат
ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ ОСНОВНЫХ СРЕДСТВ И ЕГО Финансовое обеспечение НА ПРЕДПРИЯТИЯХ железорудной промышленности УКРАИНЫ - Автореферат
Антикризисный менеджмент в условиях рыночной трансформации экономики - Автореферат
Конституционно-правовые основы самоуправления в городах областного значения - Автореферат
ФОРМИРОВАНИЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ речевых умений СТУДЕНТОВ ИНОСТРАННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ СРЕДСТВАМИ комплексных дидактических игр - Автореферат
Повышение аэродинамической эффективности работы ветроустановок - Автореферат