🔍 Поиск готовых работ

🔍 Поиск работ

РАЗРАБОТКА ДИНАМИЧЕСКОГО МЕТОДА И СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Работа №200540

Тип работы

Диссертация

Предмет

Электроснабжение и элктротехника

Объем работы159
Год сдачи2015
Стоимость700 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
2
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение 4
Глава 1 Анализ существующих методов контроля механических параметров асинхронных электрических двигателей и средств на их основе 10
1.1 Методы и средства непосредственного контроля вращающего момента
асинхронных электрических двигателей 11
1.2 Методы и средства расчетно-экспериментального контроля механических
параметров асинхронных электрических двигателей 20
1.3 Методы и средства контроля приведенного к оси вращения ротора момента
инерции вращающихся масс асинхронных электрических двигателей 22
Глава 2 Разработка динамического метода контроля механических параметров асинхронных электрических двигателей 30
2.1 Разработка метода контроля приведенного к оси вращения ротора момента
инерции вращающихся масс асинхронных электрических двигателей с учетом потерь 33
2.2 Разработка динамического метода контроля механических параметров
асинхронных электрических двигателей 45
Глава 3 Разработка аппаратно-программного комплекса для контроля механических параметров асинхронных электрических двигателей 48
3.1 Описание аппаратно-программного комплекса для контроля механических
параметров асинхронных электрических двигателей 48
3.2 Разработка методики проведения контроля механических параметров
асинхронных электрических двигателей 52
Глава 4 Сравнение результатов разработанного динамического метода контроля механических параметров асинхронных электрических двигателей с существующими методами контроля 63
4.1 Условия проведения эксперимента 63
4.2 Анализ точности измерений 67
4.3 Определение момента инерции вращающихся масс асинхронных
электрических двигателей методом крутильных колебаний 71
4.4 Определение приведенного к оси вращения ротора момента инерции
вращающихся масс асинхронного электрического двигателя динамическим методом с учетом потерь 75
4.5 Определение вращающего момента асинхронного электрического
двигателя динамическим методом и с помощью датчика вращающего момента.. 82 Список литературы 101
Приложение 1 111
Приложение 2 112
Приложение 3 113
Приложение 4 114
Приложение 5 115
Приложение 6 133

Актуальность работы. Контроль асинхронных электрических двигателей необходимо проводить на всех стадиях эксплуатации.
При проектировании асинхронных электрических двигателей (далее двигатели) подвергаются контролю только макетные и опытные образцы для проверки соответствия выходных параметров требованиям технического задания. При изготовлении испытываются отдельные узлы двигателей после завершения определенных технологических операций. После сборки асинхронных электрических двигателей испытания проводятся для проверки соответствия ее выходных параметров требованиям технических условий (ГОСТ) [20-32]. После ремонта асинхронного электрического двигателя также должно быть проведено его испытание.
Кроме того, в процессе доводки опытных образцов или при подготовке к проектированию новых серий асинхронных электрических двигателей необходимо проводить исследовательские испытания [19].
При испытании асинхронных электрических двигателей необходима измерительная аппаратура двух типов:
1) для измерения электрических величин (тока, напряжения, мощности);
2) для измерения неэлектрических величин (механических параметров).
Аппаратура первого типа (электроизмерительные приборы) отработана достаточно хорошо. Она стандартизована, подвергается метрологическому контролю и выпускается специализированными предприятиями.
С аппаратурой для измерения неэлектрических величин дело обстоит значительно хуже. Номенклатура приборов, выпускаемых централизованно, невелика. Аппаратура не всегда стандартизована и порой не подвергается квалифицированному метрологическому контролю [72,77,83].
Сегодня из-за ограниченных возможностей существующих методов и средств контроля механических параметров существует проблема создания энергоэффективных асинхронных электрических двигателей в широком диапазоне быстроменяющихся скоростных, нагрузочных и переходных режимов работы. Наличие обозначенной проблемы объясняется недостатками применяемых сегодня тормозных методов, которые не позволяют с высокой точностью получать информацию о механических параметрах асинхронных электрических двигателей.
Таким образом, на настоящий момент сформировалось противоречие. С одной стороны, необходимо обеспечивать максимальную энергетическую эффективность асинхронных электрических двигателей на всех возможных режимах работы, с другой стороны, существующие методы и средства измерения не позволяют с высокой точностью проводить контроль механических параметров асинхронных электрических двигателей.
Поэтому необходима разработка метода и средства контроля механических параметров асинхронных электрических двигателей на быстроменяющихся режимах работы.
Свободным от вышеперечисленных проблем, является динамический метод контроля механических параметров [36-43,70]. Он позволяет определять механический коэффициент полезного действия, механическую мощность и момент на валу, приведенный к оси вращения ротора момент инерции вращающихся масс с учетом потерь асинхронного электрического двигателя в широком диапазоне быстроменяющихся скоростных, нагрузочных и переходных режимов работы.
Степень разработанности темы. Основными механическими параметрами асинхронных электрических двигателей являются: механический коэффициент полезного действия, механическая мощность и вращающий момент на валу двигателя, частота вращения вала и приведенный к оси вращения ротора двигателя момент инерции вращающихся масс с учетом потерь. В процессе эксплуатации, а так же в послеремонтный период работы асинхронных электрических двигателей некоторые из механических параметров могут изменяться под воздействием внешней среды (температура, давление, влажность, запыленность), а также параметров питающей сети.
Вопросами разработки методов контроля механических параметров асинхронных электрических двигателей занимались: Л. В. Акимов, О. Д. Гольдберг, Н. Ф. Котельнец, Ю. Г. Борозяк, А. Д. Колесник, О. Л. Литвинов и д. р.
Анализ литературы показал, что существующие методы контроля механических параметров основываются или на больших допущениях и усреднениях (тормозные методы), или же на множестве косвенных параметров (например, по входным и выходным электрическим параметрам).
В диссертационной работе для контроля механических параметров асинхронных электрических двигателей разработан динамический метод контроля. Применение этого метода позволит контролировать механические параметры асинхронных электрических двигателей в режиме реального времени с высокой частотой регистрации измеряемых параметров во всем диапазоне возможных режимов работы в реальных рабочих условиях.
Объект исследования - асинхронные электрические двигатели.
Предмет исследований - механические параметры асинхронного электрического двигателя (мощность и момент на валу двигателя, приведенный к оси вращения ротора момент инерции вращающихся масс с учетом потерь, механический коэффициент полезного действия).
Цель работы - разработка метода и средства контроля механических параметров асинхронных электрических двигателей, их теоретическое и экспериментальное обоснование.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие научнотехнические задачи:
1. Анализ существующих методов контроля механических параметров асинхронных электрических двигателей и средств на их основе.
2. Разработка динамического метода и средства контроля механических параметров асинхронных электрических двигателей.
3. Сравнение результатов измерений, полученных с помощью разработанного динамического метода контроля механических параметров асинхронных электрических двигателей и с помощью существующих методов контроля.
Методы исследования. При выполнении работы использованы методы теоретического и экспериментального исследования: анализ, синтез, сравнение, математическое и физическое моделирование. Метод контроля механических параметров асинхронных электрических двигателей разработан на основе теории электрических машин, кинематики и динамики вращательного движения.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций. Обеспечена использованием при решении поставленных задач корректных математических методов, строгостью выполненных математических преобразований. Обоснованность и достоверность теоретических положений, выводов и рекомендаций подтверждается проведенными расчетами и сопоставлением с известными и опубликованными в научно-технической литературе результатами исследований.
Защищаемые научные положения.
1. Динамический метод контроля приведенного к оси вращения ротора момента инерции вращающихся масс с учетом коэффициента, характеризующего механические и добавочные потери, в асинхронных электрических двигателях;
2. Динамический метод и средство контроля механических параметров асинхронных электрических двигателей;
3. Произведения приведенного к оси вращения ротора момента инерции вращающихся масс асинхронного электрического двигателя и коэффициента, характеризующего потери в асинхронном электрическом двигателе с разложением их по составляющим.
Научная новизна результатов диссертационного исследования состоит в следующем.
1. Предложен динамический метод контроля приведенного к оси вращения ротора момента инерции вращающихся масс асинхронного электрического двигателя с учетом коэффициента, характеризующего механические и добавочные потери.
2. Разработаны метод и методика динамического контроля механических параметров асинхронных электрических двигателей.
3. Разработан аппаратно-программный комплекс, реализующий динамический метод контроля.
Практическая значимость и реализация результатов работы. Разработан динамический метод контроля механических параметров асинхронных электрических двигателей. На базе этого метода создан аппаратнопрограммный комплекс, который позволяет:
1. повысить надежность выпускаемых асинхронных электрических двигателей за счет повышения качества приемо-сдаточных испытаний;
2. проводить послеремонтные или плановые испытания асинхронных электрических двигателей без демонтажа на рабочем месте при рабочих параметрах внешней среды двигателя (запыленность, влажность, температура и т. д.);
3. снизить массогабаритные показатели испытательного оборудования до 1-15 килограмм;
4. сократить время контроля механических параметров асинхронного электрического двигателя от нескольких часов до 5-10 минут.
Метод, методика и аппаратно-программный комплекс внедрены в практику диагностирования и послеремонтных испытаний приводных асинхронных электрических двигателей и технологического оборудования на ООО «Поволжский центр неразрушающего контроля», ООО «Интеллектуальные технологии», ООО «Институт перспективных технологий». Теория динамического контроля механических параметров асинхронных электрических двигателей внедрена в магистерскую программу «Технологии инерционного контроля машин и оборудования нефтегазового и энергомашиностроительного комплексов» по направлению 150402 «Технологические машины и оборудование» (Приложения 1-4).
Апробация работы. Основные результаты исследования докладывались и обсуждались на конференциях и семинарах:
1) Всероссийская конференция молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России», г. Москва, МГТУ им. Баумана 2008 год;
2) XV международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов "РАДИОЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭНЕРГЕТИКА", » г. Москва, МЭИ 2009 год;
3) 3 Международной научной конференции «Автоматизация в промышленности» в Институте проблем управления им. В.А.Трапезникова РАН » в г. Москва 2009 год;
4) XVIII Научно-техническая конференция ОАО НПЦ «Полюс» «Электронные и электромеханические системы и устройства» г. Томск 2010 год;
5) V международная молодежная научная конференция «Тинчуринские чтения» в Казанском государственном энергетическом университете г. Казань 2010 год.
6) II Всероссийская научно-практическая конференция «Актуальные проблемы машиностроения» г. Самара 2010 год.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 34 научных работы, в том числе четыре статьи в изданиях рекомендованных ВАК, получен патент № 2425342 МПК С01М 1/00 от 27.07.2011.
Личный вклад автора. Автором разработан динамический метод контроля механических параметров асинхронных электрических двигателей, проведены научные эксперименты, обработаны экспериментальные данные, подготовлены публикации и оформлены патенты.
Структура работы: диссертации состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографии, приложений. Общий объем диссертации 158 страниц. Работа содержит 19 таблиц, 33 рисунка. Библиография включает 92 наименований


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!


1. Анализ существующего уровня развития техники показывает, что применяемые в настоящее время методы контроля механических параметров асинхронных электрических двигателей не позволяют с необходимой точностью контролировать механические параметры асинхронных электрических двигателей в переходных режимах работы вследствие косвенности измерений, а также характеризуются низкой частотой регистрации измеряемых параметров. Поэтому исследования, направленные на разработку методов контроля, расширяющих возможности существующих методов и средств, являются актуальными.
2. Разработаны динамический метод, методика и средство для контроля приведенного к оси вращения ротора момента инерции вращающихся масс асинхронных электрических двигателей с учетом потерь и механических параметров асинхронных электрических двигателей в широком диапазоне частот вращения, позволяющие проводить контроль без демонтажа двигателя.
3. Впервые определена доля каждого вида потерь (механических, добавочных) в системе вращающихся масс асинхронного электрического двигателя, выраженная величиной приведенного к оси вращения ротора асинхронного электрического двигателя момента инерции вращающихся масс с учетом потерь.
4. Экспериментально доказана достоверность получаемых значений приведенного к оси вращения ротора момента инерции вращающихся масс асинхронных электрических двигателей с учетом потерь с помощью разработанного АПК с максимальной относительной погрешностью 3 %.
5. По результатам сравнительного контроля вращающих моментов асинхронных электрических двигателей, определяемых с помощью разработанного динамического и существующего тормозного методов доказана сходимость результатов с максимальной относительной погрешностью, равной
2,6 %.
Рекомендации:
1. Производителям асинхронных электрических двигателей
рекомендуется определять значение приведенного к оси вращения момента инерции вращающихся масс асинхронного электрического двигателя с учетом потерь динамическим методом контроля механических параметров асинхронных электрических двигателей.
2. Предприятиям, эксплуатирующим асинхронные электрические двигатели, проводить испытания и контроль с помощью динамического метода контроля механических параметров асинхронных электрических двиг


1. Адлер, Ю.П. Введение в планирование эксперимента: монография / Ю.П. Адлер. - М.: "Металлургия", 1969. - 159 с.
2. Акимов, Л.В. Исследование асинхронных двигателей перспективных серий / Л.В. Акимов, Ю.Г. Борозяк, А.Д. Колесник, О.Л. Литвинов, И.И. Сосиницкий // Электротехника. - 1981. - №10. - С.29-31.
3. Акимов, Л.В. Идентификация характеристик асинхронных двигателей электроприводов общепромышленного назначения / Л.В. Акимов, Ю.Г. Борозяк, О.Л. Литвинов, И.И. Сосиницкий // Электротехническая промышленность. Серия электрические машины. - 1982. - №1. - С.5-7.
4. Акимов, Л.В. Совершенствование динамических испытаний асинхронных двигателей / Л.В. Акимов, Ю.Г. Борозяк, О.Л. Литвинов, И.И. Сосиницкий // Электротехника. - 1978. - №9. - С.45-46.
5. Акимов, Л.В. Устройство для экспресс-динамометричесиких испытаний асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором / Л.В. Акимов, О.Л. Литвинов, Н.П. Спанцирети // Электротехника. - 1975. - №3. - С.47-49.
6. Акимов, Л.В. Устройство для экспресс-динамометрических испытаний асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором / Л.В. Акимов, О.Л. Литвинов // Электроника. -1986. - №8. - С.22-27.
7. Алешин, А.Д. Разработка высокопроизводительного комплекса оценки качества асинхронных электродвигателей: дис. ... канд. тех. наук: 05.09.03 / Алешин А. Д. - Кемерово, 1997. - 173 с.
8. Алеханян, К.А. Автоматизированная установка для периодических
испытаний асинхронных электрических двигателей с коротко замкнутым ротором / К.А. Алеханян // Ереван . ЕЭМСЗ. - 1988. - Вып. 721. - С.12-18.
9. Амосов, А.А. Вычислительные методы для инженеров: учебн. пособие. / А.А. Амосов - М.: Высш. шк., 1994. - 544 с.
10. А. с. 1138769 СССР, G1R31/34. Устройство для испытания моментных электродвигателей / А. П Теплинский, В. Н. Шувалов, Б. Е. Базанов (СССР).
- №4916427/22 ; заявл. 10.12.90 ; опубл. 07.12.92. Бюл. №45. - 5 с. : ил.
11. A. с. 1468211 СССР, G1R31/34. Устройство для определения параметров асинхронных электродвигателей/ Е.К. Ещин, В.Л. Иванов, В.Г. Власов, Д.А. Алешин, М.А. Тынкевич (СССР).- №4184538/22 ; заявл. 15.07.92 ; Бюл. №26.
- 4 с. : ил.
12. A. с. 1629884 СССР, G1R31/34. Устройство для измерения сопротивления постоянному току обмоток статора электрической машины под нагрузкой/ В.С. Грибакин, А.Ф. Барышев, Г.И. Эйдельман, А.С. Грибакин (СССР). - №4668047/21. ; заявл. 23.02.91. Бюл. №7. - 4 с. : ил.
13. A. с. 1802347 СССР, G1R31/34. Устройство для определения параметров асинхронного электродвигателя/ Д.А. Алешин, Е.К. Ещин, В.Л. Иванов (СССР).- №928795/22. ; заявл. 18.04.91. ; опубл. 15.03.93. Бюл. №10. - 5 с. : ил.
14. A. с. 1295347 СССР, G1R31/34. Способ определения активного, индуктивного сопротивлений и ЭДС асинхронного двигателя по высшим гармоникам/ С.И. Кутузов, Н.Г. Широков (СССР).- №3927765/24-07. ; заявл. 07.03.87. Бюл. №9. - 4 с. : ил.
15. Величко, Г.В. Метод идентификации параметров асинхронных трехфазных двигателей ориентированных на использование в автоматизированном электроприводе/ Г.В. Величко - Автоматизация и управление в машиностроении. - 2000. - № 11. - С.22-28.
..92

Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ