Методичне забезпечення



Сторінка2/4
Дата конвертації22.05.2017
Розмір0.64 Mb.
1   2   3   4

Лекція № 2



Тема: Основні теореми теорії ймовірності

Мета: ознайомити з теоремами та формулами ймовірності.
Методи: словесний

План:

1 Теорема множення.

2 Теорема додавання.
Матеріально-технічне забезпечення та дидактичні засоби, ТЗН:

конспект, підручник


Література:


1 Гольберг О.Д., Хелемская С.П. Надежность электрических машин. Москва: Издательский центр «Академия», 2010 г.

2 Москаленко В.В. Электрический привод. Москва «Высшая школа»,

1991 г.


У теорії ймовірностей основними є теореми множення і додавання.


     Теорема множення ймовірностей для незалежних подій свідчить, що ймовірність спільної появи декількох подій, незалежних у сукупності, дорівнює добутку ймовірностей цих подій:

Позначимо ймовірність прямого події р. а протилежного. Якщо маються події А1, А2, Аn, незалежні в сукупності, то ймовірність появи хоча б однієї з

цих подій

Теорема додавання ймовірностей полягає в наступному. Ймовірність появи однієї з декількох попарно несумісних подій дорівнює сумі ймовірностей цих подій:




Сума імовірності протилежних подій дорівнює одиниці:






Сума ймовірностей подій, що утворюють повну систему, дорівнює одиниці.
Ймовірність появи однієї з незалежних подій не залежить від ймовірності появи інших.

Для двох спільних подій ймовірність появи хоча б однієї з них дорівнює:









Лекція № 3
Тема: Терміни і визначення в області надійності

Мета:

1 Отримати поняття про надійність ЕП.

2 Дати характеристику поняттю відмова.

3 Зрозуміти основні стани в яких може перебувати ЕП з точки зору надійності.


Методи: словесний
План:

1 Понятят надійність ЕП.

2 Поняття відмова ЕП. Класифікація відмов.

3 Основні стани в яких може перебувати ЕП з точки зору надійності.


Матеріально-технічне забезпечення та дидактичні засоби, ТЗН: конспект, підручник
Література:


1 Гольберг О.Д., Хелемская С.П. Надежность электрических машин. Москва: Издательский центр «Академия», 2010 г.

2 Москаленко В.В. Электрический привод. Москва «Высшая школа»,

1991 г.






Надійність — це властивість ЕП виконувати задані функції, зберігаючи свої експлуатаційні показ­ники в заданих межах, при певних режимах і умовах експлуатації, протягом необхідного часу.

Надійність поняття комплексне, в нього входять такі властивості об'єкта, як: працездатність, безвідмовність, довговічність, ремонтопридатність, збереженість, відмова, збій, граничний стан, напрацювання, термін служби, ресурс.


2.Класифікація відмов

Відмова — подія, після якої ЕП перестає виконувати (цілком або частково) свої функції, або, інакше кажучи, — це подія, яка спричиняє перехід ЕП з працездатного стану в непрацездат­ний.

Відмови можна класифікувати за цілим рядом ознак (табл. 1.1).


Таблиця 1.1 Види відмов за різними ознаками

Класифікаційні ознаки

Види відмов

За ступенем впливу на працездатність

1.Повна (катастрофічна)

2.Часткова (параметрична)



За зв'язком з іншими відмовами

1.Залежна

2.Незалежна



За часом появи відмови

1.Раптова

2.Поступова



За тривалістю існування відмови

1.Стійка

2.Тимчасова


Поясню, що розуміють під тим чи іншим видом відмови.



Повні (катастрофічні) відмовице такі відмови, при яких ЕП втрачає працездатність.

Часткові (параметричні) відмови — це погіршення якості функціонування ЕП. Якщо погіршення якості функціонування ЕП не призводить до відмови, то такі несправності називають дефектами, і їх розгляд виходить за межі теорії надійності.

Раптовій відмові може не передувати поступове накопичення пошкоджень, вона виникає раптово.

Поступова відмова виникає в результаті поступового накопичення пошкоджень, головним чином, унаслідок зносу і старіння матеріалів.

Залежна відмова – відмова, обумовлена чи зв’язана з іншими відмовами.

Незалежна відмова – відмова, яка необумовлена іншими відмовами.

Стійка відмова - непрацездатність зберігається стійко.

Поступова відмова - поступова зміна одного або декількох основних параметрів. Зауважимо, що надійність невідновлюваного ЕП насампе­ред визначається його безвідмовністю.

Конструкційна відмова - порушення встановлених правил і (або) норм конструювання, недосконалість прийнятих методів конструювання.

Експлуатаційна відмова - порушення встановлених правил і (або) умов експлуатації об'єкту.

3. Працездатність ЕП — властивість ЕП виконувати задані функції з параметрами і характеристиками, які відповідають техніч­ній документації.

Властивість ЕП зберігати працездатність (тобто не мати відмов) протягом заданого часу і при визначених умовах експлуа­тації називається безвідмовністю.



Довговічність ЕП — це здатність до довготривалої експлу­атації при необхідному технічному обслуговуванні, до якого мо­жуть входити різні види ремонтів.

Ремонтопридатність ЕП — це пристосовуваність ЕП до попе­редження, виявлення і ліквідації відмови.

Ресурс — наробка до критичного стану, який регламентується технічною документацією.

Збереженість - властивість ЕП безперервно підтримувати свою працездатність протягом і після зберігання і транспортування.

Події, які полягають у порушенні працездатності ЕП, називається відмовою.



Збій - самоусуваюча відмова ЕП. Непрацездатність зберігається короткочасно, після чого працездатність самовідновлюється.

Граничний стан - стан ЕП, який відповідає технічний неможливості або недоцільності його подальшої експлуатації, обумовлене вимогами безпеки або непереборним зниженням ефективності.

Напрацювання - тривалість або обсяг роботи виконаної електроприводом (ЕП).

Термін служби - календарний період часу від початку експлуатації електропривод (ЕП) до граничного стану.

Лекція № 4
Тема: Показники кількісної оцінки надійності ЕП

Мета:

1 Ознайомити з основними показниками кількісної оцінки надійності елементів ЕП.

2 Зрозуміти основні формули, для розрахунку показників надійності ЕП.
Методи: словесний, наочний
План:

1 Основні показники кількісної оцінки надійності ЕП.

2 Основні формули для розрахунку показників надійності ЕП.
Матеріально-технічне забезпечення та дидактичні засоби, ТЗН: конспект, підручник
Література:


1 Гольберг О.Д., Хелемская С.П. Надежность электрических машин. Москва: Издательский центр «Академия», 2010 г.

2 Москаленко В.В. Электрический привод. Москва «Высшая школа»,

1991 г.













Основні показники надійності

В теорії надійності розглядають три найбільш вживані показ­ники надійності:



  • ймовірність безвідмовної роботи протягом заданого часу;

  • середній час напрацювання до відмови;

  • коефіцієнт готовності виробу.

Ймовірність безвідмовної роботи протягом заданого часу P(t) представляет собою ймовірність того, що в межах зазначеного періоду часу t, відмова ЕП не виникне. Цей показник визначається відношення числа елементів ЕП, що безвідмовно пропрацювали до моменту часу t до загального числа елементів ЕП, працездатних в початковий момент.

Середнє напрацювання до відмови Тв - це математичне очікування на­працювання до першої відмови, яке ще називається середнім часом до від­мови або середнім часом безвідмовної роботи ЕП.

Коефіціент готовності ЕП характеризує ймовірність працездатного стану ЕП в довільний момент часу t.

Знаходять ці показники для різних теоретичних розподілів випадкових величин, що характеризують надійність ЕП.

Об'єм роботи ЕП чи тривалість функціонування ЕП (години, цикли) характеризу­ють таке поняття в теорії надійності як наробка.

Неремонтовані ЕП працюють до першої відмови. Цілий ряд показників надійності неремонтованих ЕП є характерис­тиками випадкової величини — часу наробки ЕП до відмови. Під часом наробки до відмови розуміють тривалість роботи ЕП Для великої кількості ЕП, які випробуються, цей показник є різним і носить випадковий характер, а його середньоквадратичне відхилення називається дисперсією.


Лекція № 5
Тема: Забезпечення надійності ЕП на стадії проектування

Мета:

1 Ознайомити з визначенням надмірність ЕП.

2 Зрозуміти основні види надмірності ЕП.
Методи: словесний, наочний
План:

1 Поняття надмірність ЕП.

2 Основні види надмірностей.
Матеріально-технічне забезпечення та дидактичні засоби, ТЗН: конспект, підручник
Література:


1 Гольберг О.Д., Хелемская С.П. Надежность электрических машин. Москва: Издательский центр «Академия», 2010 г.

2 Москаленко В.В. Электрический привод. Москва «Высшая школа»,

1991 г.


Основним засобом підвищення надійності ЕП є введення різного виду надмірності, під яким приймаються додаткові засоби і можливості, що перевищують мінімально необхідні для виконання заданих функцій.

Надмірність може бути внутрішньо-частинною, структурної і тимчасової.

Внутрішньо-частинна надмірність передбачає зниження електричних навантажень на елементи системи. Це досягається заміною одного елемента іншим, функціонально подібним, але з більш високими визначальними параметрами. Наприклад, застосування конденсатора з номінальною напругою вище розрахункового створює запас електричної міцності і тим самим підвищує надійність роботи конденсатора в схемі.

Структурна надмірність, називається також резервуванням, є ефективним засобом підвищення надійності ЕП. Резервування припускає включення в схему ЕП додаткових резервних елементів, блоків і пристроїв, що дозволяє створювати навіть з не дуже надійних компонентів надійні ЕП. Важливо відзначити, що включення в схему ЕП додаткових елементів, блоків і пристроїв збільшує його масу, габарити і вартість, тому застосування цього способу має бути економічно обґрунтоване.

Резервування може бути найрізноманітнішим по своїй реалізації. Загальне резервування передбачає резервування ЕП в цілому, а роздільне — окремих його елементів.

При постійному резервування додаткові елементи і пристрої під'єднані до основних (робочим) протягом всього часу їх роботи ЕП і перебувають з ними в однакових умовах. При резервуванні заміщенням додаткові елементи включаються в роботу лише після відмови основних.

Тимчасова надмірність передбачає використання технологічних резервів часу для відновлення працездатності ЕП. Наприклад, такий резерв часу для ЕП верстата, що працює в складі автоматичної лінії, може бути створений за рахунок накопичення деякого запасу оброблених на ньому деталей. Якщо час відновлення працездатності ЕП (наприклад, за рахунок введення резерву) буде менше часу, за який буде витрачений цей запас деталей, то простою лінії не буде.

Лекція № 6
Тема: Підвищення надійності ЕП за рахунок забезпечення його перешкодозахищеності

Мета:

1 Зрозуміти причини виникнення перешкод при роботі ЕП.

2 Опанувати основні види перешкод.

3 Зрозуміти методи усунення перешкод при роботі ЕП.


Методи: словесний, наочний
План:

1 Основні причини виникнення перешкод при роботі ЕП.

2 Основні види перешкод при роботі ЕП.

3 Методи усунення перешкод.


Матеріально-технічне забезпечення та дидактичні засоби, ТЗН: конспект, підручник
Література:


1 Гольберг О.Д., Хелемская С.П. Надежность электрических машин. Москва: Издательский центр «Академия», 2010 г.

2 Москаленко В.В. Электрический привод. Москва «Высшая школа»,

1991 г.


Підвищення надійності електропривода за рахунок забезпечення його перешкодозахисту.

Робота ЕП характеризується дією як корисних електричних сигналів, що забезпечують розрахункове його функціонування, так і шкідливих, непередбачуваних заздалегідь випадкових збурень, які називаються перешкодами. Перешкоди викликають збої в роботі елементів і вузлів ЕП, а іноді і їх пошкодження, знижуючи тим самим надійність його роботи і різко ускладнює його налагодження і експлуатацію.

Особливо чутливі до перешкод електронні пристрої управління ЕП, діючі з малопотужними корисними електричними сигналами.

Всі перешкоди можна умовно розділити на дві групи - власні і зовнішні.

Власні перешкоди. Оснвоними джерелами перешкод у ЕП є електричні двигуни, релейно-контакторна апаратура, тиристорні перетворювачі і електромагнітні пристрої. Такі перешкоди можуть створюватися також при коротких замиканнях в електричних мережах, при виникненні перенапруг, пов'язаних з відключенням мереж з індукцією, при зміні напруги на сусідніх проводах.

Перешкоди в електричних двигунах створюються при комутації, порушення контакту між щітками і колектором або контактними кільцями, вібрації валу. Для уникнення перешкод в електричних двигунах застосовують різні фільтри, додаткові компенсаційні обмотки, мета

Крім того, повинен бути здійснений надійний електричний контакт між частинами двигуна, а також їх ретельне складання.



Перешкоди виникають при роботі електричних апаратів і різних електромагнітних пристроїв — гальм, муфт, електромагнітів. При відключенні на обмотках апаратів і одночасно на підключених проводах з'являються перенавантаження, які можуть у багато разів перевищувати номінальний рівень. Ці перенавантаження можуть викликати як пробій ізоляції обмоток.

Перешкоди при роботі реле, контакторів, магнітних пускачів і інших

комутаційних апараті виникають при вібраціях а також при пробої або виникненні дуги в між контактному проміжку. Зниження цього виду перешкод досягається застосуванням іскро і дуго гасників та фільтрів.

Перешкоди при роботі тиристорних перетворювачів створюються із-за спотворення ними синусоїдальної форми напруги і струму, внаслідок чого створюються високочастотні перешкоди (гармоніки напруги і струму). Крім того, тиристорні перетворювачі створюють перешкоди за рахунок комутаційних процесів, пов'язаних з відкриттям одних тиристорів і закриттям інших.

Найбільш ефективним способом зниження перешкод тиристорних перетворювачів є установка різних фільтрів. Інший шлях зменшення створюваних ними перешкод пов’язаний з вибором таких режимів роботи перетворювачів і способів управління ними, при яких спотворення кривих напруги і струму будуть мінімально можливими.



Зовнішні перешкоди.

Зовнішні перешкоди на ЕП можуть надходити через мережу живлення або за рахунок дії електростатичних і електромагнітних полів, що створюються сусідніми електроустановками. До таких установок крім ЕП відносяться електричний транспорт всіх видів, повітряні лінії і підстанції електропередач, електрозварювальне обладнання, різні високочастотні промислові та наукові установки, автомобілі із двигунами внутрішнього згоряння, обчислювальні комплекси. Способи зменшення зовнішніх перешкод визначаються



тим, чи надходять вони в ЕП по проводах (гальванічні перешкоди) або за рахунок дії електростатичного та електромагнітного полів (ємнісні або індуктивні перешкоди).

Гальванічні перешкоди можуть надходити в схему ЕП у тому випадку, коли він має загальні для декількох електроприймачів мережі живлення або загальний провід.

Зниження впливу гальванічних перешкод через мережу живлення досягається наступними основними заходами: установкою R-L-C фільтрів у місці приєднання ЕП де електромережі; використанням окремих блоків живлення для пристроїв керування ЕП застосуванням проводки з максимально можливою відстанню між проводами системи живлення. При цьому мережі живлення доцільно виконати з максимально коротких проводів великого перерізу.



Зменшення перешкод за рахунок дії електростатичних і електромагнітних полів може здійснюватися кількома способами.

Найбільш дієвий спосіб зменшення цього виду перешкод передбачає, розміщення блоків і пристроїв керування металевих (феромагнітних) корпусах, а всього електрообладнання ЕП — в металевих шафах. В результаті цього шкідливі зовнішні поля екрануються цими металевими корпусами і не викликають появи перешкод в електричних мережах ЕП.

До цього ж способу зменшення зовнішніх перешкод відноситься екранування проводів і кабелів, розміщення їх в металевих трубах або коробах.

Лекція № 7
Тема: Підвищення експлуатаційної готовності ЕП

Мета:

1 Зрозуміти поняття коефіцієнт готовності ЕП і коефіцієнта технічного використання ЕП.

2 Опанувати технічні заходи для підвищення коефіцієнта готовності.

3 Зрозуміти методи організації ремонту несправного блоку ЕП.


Методи: словесний
План:

1 Поняття коефіцієнт готовності ЕП і коефіцієнта технічного використання ЕП.

2 Основні технічні заходи для підвищення коефіцієнта готовності.

3 Методи організації ремонту несправного блоку ЕП.


Матеріально-технічне забезпечення та дидактичні засоби, ТЗН: конспект, підручник
Література:


1 Гольберг О.Д., Хелемская С.П. Надежность электрических машин. Москва: Издательский центр «Академия», 2010 г.

2 Москаленко В.В. Электрический привод. Москва «Высшая школа»,

1991 г.

Високоефективне функціонування робочих машин і механізмів можливо лише при надійній роботі електроприводів їх виконавчих органів, основи такої надійної роботи закладаються вже на стадії проектування і конструювання ЕП.

Однак максимально високі показники надійності ЕП ще не гарантують високу експлуатаційну готовність до роботи, що приводяться в рух машин і механізмів. Наприклад, відмови в ЕП можуть виникати рідко, але вимагають великого часу для їх виявлення і ліквідації або, як кажуть, великого часу відновлення працездатності ЕП. У цьому випадку технологічне обладнання буде значний час простоювати, що викличе економічні збитки. Таким чином, експлуатаційна готовність ЕП визначається пристосованістю ЕП до виявлення несправностей і відмов. Усунення їх шляхом ремонтів і технічного обслуговування.

Кількісно експлуатаційна готовність ЕП визначається коефіцієнт готовності Кг:



де То - середня напрацювання на відмову, год Тв- середній час відновлення (середня тривалість відмови), що представляє собою математичне очікування часу відновлення працездатності ЕП, год.

У деяких випадках готовність ЕП оцінюється коефіцієнтом технічного використання Кт и, визначаються як:


де Тобсл -- сумарний час простоїв із-за планового або позапланового технічного обслуговування ЕП, год.

Чим ближче коефіцієнт Кг до одиниці, тим вище технічний рівень ЕП і тим ефективніше може бути використано технологічне обладнання.

Для отримання великого коефіцієнта готовності слід максимально скорочувати час відновлення Тв. У загальному випадку цей час складається з інтервалу між моментами виникнення відмови і початку ремонту Тобн (період виявлення відмови) і часу Тр ремонту ЕП (періоду ліквідації відмови). Таким чином, скорочення часу Тв відновлення працездатності ЕП визначається скороченням термінів на виявлення і ліквідацію відмови (несправності ЕП). Розглянемо технічні заходи, що дозволяють скоротити час Тв, і тим самим підвищити коефіцієнт готовності ЕП.

Скорочення часу виявлення відмови Тобн забезпечується головним чином за рахунок використання схем контролю за роботою окремих пристроїв ЕП. При виникненні несправності або відмови схема контролю забезпечує звукову і світлову сигналізацію, а в аварійних ситуаціях — і спрацювання захисту ЕП. Найпростішими функціями схем контролю та сигналізації є, наприклад, світлова сигналізація про стан електричних апаратів схем управління електроприводів, наявності або відсутності напруги або струму на входах і виходах електротехнічних пристроїв ЕП.

Розвиток схем контролю пов'язане зі створенням діагностуючих пристроїв з використанням в першу чергу ЕОМ. Широкі можливості діагностуючих приладів на базі ЕОМ визначаються їх здатністю отримувати, запам'ятовувати, обробляти і розподіляти великі обсяги інформації за короткий час. Наприклад, зіставляючи задані і справжні (поточні) значення електричних сигналів в пристроях ЕП або їх окремих елементах і вузлах, система діагностики здатна оцінити їх, працездатність і видати інформацію про місце і характер несправності.

Ефективність дії схем контролю та діагностики в значній мірі визначається схемотехнічним і конструктивним виконанням пристроїв ЕП. Якщо вони побудовані за блочно-модульним принципом, мають необхідну кількість зручних контрольних точок електричних ланцюгів і елементів сигналізації, той час виявлення несправного блоку або пристрою істотно скорочується.

Вхідні до складу ЕП пристрої за своїм конструктивним виконанням є, як правило, відновлюючими або, іншими словами, ремонтуючи ми. Час ремонту ТР пристроїв і блоків ЕП визначається головним чином рівнем організації служб ремонту й матеріально-технічного постачання підприємства. У загальному випадку ремонт обладнання може здійснюватися відповідним персоналом ділянки, цеху або централізовано в межах підприємства (об'єднання) або ж за допомогою сторонньої організації (у тому числі і при гарантійному ремонті).

Організація ремонту несправного блоку може здійснюватися за двома варіантами. У першому випадку після виявлення відмови несправний блок ремонтується, а ЕП і відповідне технологічне обладнання в цей час не працюють (простоюють). При значному часу ремонту така його організація призводить до великих економічних збитків.

При другому, доцільний варіант організації ремонтної служби в її розпорядженні повинен знаходитися комплект запасних елементів і блоків ЕП. У цьому випадку при відмові ЕП час його ремонту визначається тільки заміною несправного блоку на запасний, що не призводить до тривалого простою устаткування. Вилучений зі схеми несправний блок піддається ремонту і через деякий час знову стає справним і вводиться в число запасних.

Якщо ЕП має n однотипних працюючих блоків (елементів, вузлів, пристроїв) з інтенсивністю відмов , то ймовірність відсутності простою ЕП при наявності в запасі одного запасного блоку з часом ремонту tрем визначається за формулою:



Лекція № 8
Тема: Експлуатаційні фактори, які впливають на надійність електричних машин

Мета:

1 Зрозуміти поняття експлуатаційні фактори.

2 Опанувати основні експлуатаційні фактори, які впливають на надійність ЕП.
Методи: словесний
План:

1 Основні експлуатаційні фактори.

2 Вплив основних експлуатаційних факторів на надійність ЕП.
Матеріально-технічне забезпечення та дидактичні засоби, ТЗН: конспект, підручник
Література:


1 Гольберг О.Д., Хелемская С.П. Надежность электрических машин. Москва: Издательский центр «Академия», 2010 г.

2 Москаленко В.В. Электрический привод. Москва «Высшая школа»,

1991 г.


В процесі експлуатації на електричні машини впливають: теплова енергія, електрична напруга, вібрації, волога. Електродвигуни, крім того, схильні комутаційним перенапругам, динамічним зусиллям при пусках (реверсах). Нарешті, електричні машини можуть працювати в хімічно агресивних або в інших незвичайних середовищах.

Довгий час вважали, а багато хто вважає дотепер. що майже єдиним чинником, що впливає на надійність ізоляції електричних машин, є теплове старіння. Щоб встановити термін служби електроізоляційних матеріалів, користуються «правилом десяти градусів», яке свідчить, що ресурс ізоляції зменшується вдвічі при підвищенні робочої температури на 10 "С. На цьому правилі засновані багато пропозиції і розрахунки, спрямовані на підвищення надійності електричних машин. Однак ряд прикладів експлуатації електричних машин переконливо показує, що теплота хоча і один з головних, але не єдиний чинник, що визначає надійність електричних машин.

Далі наведено результати деяких досліджень з асинхронним двигунам, які підтверджують цей висновок. Поданим ряду досліджень, середнє навантаження асинхронних двигунів універсальних металорізальних верстатів становлять 20% номінальної. Однак середній час безвідмовної роботи електродвигунів на цих верстатах та інших виконавчих механізмах (наприклад, вентиляторах) при найменших навантаженні приблизно однаково (лажі на верстатах воно менше через Більшу частоти пусків).

Крім постановки спеціальних експериментів інформацію про вплив окремих експлуатаційних факторів можна получить безпосередньо за матеріалами експлуатації. За даними про відмови асинхронних двигунів встановлено, зокрема, що на час безвідмовної роботи електродвигунів істотно впливає вологість навколишнього середовища.

В ізоляційних матеріалах відбуваються процеси адсорбції і сорбції вологи, що значно знижує їх електричну міцність. Особливо істотно вплив вологи при недостатній пропитке. Волога проникає в простір, незаповнене просочиним складом, а звідти дифундує в макро-і мікропустоти ізоляції. Наявність вологи може привести до зниження строку служби змащення підшіпніковіх вузлів на 25% .

Це підтверджує і аналіз відмов електродвигунів по порам року: взимку - 17,2%, навесні - 30.6%, влітку - 24.8%. восени - 27,4%.

Є й інші дані. Коефіцієнт кореляції між часом безвідмовної роботи електродвигунів и годиною їх роботи протяг доби становіть 0,5 ± 0,08 - достатньо високий. При малому часу роботи протяг доби випадає роса на обмотці, волога проникає в мікротріщини, що скорочує час безвідмовної роботи.

Досить істотно впливає на надійність електродвигунів частота їх включення. При частині включення або реверсах швидше руйнуються сепаратори підшипників, в обмотках виникають значні динамічні зусилля від пускових струмів, а також комутаційні перенапруги, що досягають великої величини. Всі це зніжує надійність електродвигунів.

Таблиця 8.1





Лекція № 9
Тема: Надійність АД
Мета:

1 Зрозуміти призначення надійності АД в промисловості.

2 Опанувати основні види відмов АД.

3 Ознайомитись з кривою розподілу части відмов АД.


Методи: словесний
План:

1 Характеристика відмов АД.

2 Крива розподілу частоти відмов .
Матеріально-технічне забезпечення та дидактичні засоби, ТЗН: конспект, підручник
Література:


1 Гольберг О.Д., Хелемская С.П. Надежность электрических машин. Москва: Издательский центр «Академия», 2010 г.

2 Москаленко В.В. Электрический привод. Москва «Высшая школа»,

1991 г.

Трифазні асинхронні двигуни є найбільш масовою продукцією електромашинобудування проте їх надійність недостатня. Основним видом відмови електродвигунів є пошкодження його обмотки, так що для електродвигунів з всипною обмоткою вимагає повної перемотування або, як прийнято вважати, капітального ремонту. У середньому протягом року капітального ремонту піддається близько 20% встановлених асинхронних двигунів. По галузях промисловості відмова двигунів характеризується наступними цифрами (з капітального ремонту в рік): будівництво - 50%, гірничодобувна - 30%, машинобудування - 20%, чорна металургія - 13%, хімічна - 0%. У той же час вітчизняні асинхронні двигуни експортного виконання безвідмовно працюють протягом тривалого часу. Це пояснюється якістю їх виготовлення і більш ретельним контролем виробництва.

Недостатня надійність асинхронних двигунів завдає державі великої економічної шкоди. Збитки обумовлені не тільки значними витратами на ремонт, які складають близько 80% вартість річного випуску електродвигунів, а й великими втратами від простою обладнань при відмовах електродвигунів.

Електричні машини мають рад здібностей, не дозволяють безпосередньо застосовувати при дослідженні їх надійності методи, досить повно розроблені для пристроїв радіоелектроніки та автоматики.

Такими особливостями є: принципова неможливість резервування елементів, велика складність окремих вузлів (наприклад, обмотки), схемна не складність, навіть у порівнянні з найпростішими радіоелектронними пристроями, великий строк служби, невизначеність навколишніх умов і нормальних режимів роботи, особливо для електродвигунів загального застосування.

До пошкоджень АД відносяться:

- дефекти проектування;

- низька якість матеріалів і комплектуючих виробів;

- дефекти технології виробництва;

- неправильне застосування двигунів.

Дефекти проектування. При дослідженні відмов виявлена певна група ушкоджень, обумовлена дефектами проектування. Найчастіше ці дефекти пов'язані з зайвим підвищенням використання активних і конструкційних матеріалів. До дефектів проектування належать:

- Високий коефіцієнт заповнення пазів;

- Малий запас теплостійкості ізоляції;

- Малий повітряний зазор;

- Недостатня жорсткість конструкції.

Високий коефіцієнт заповнення пазів. Одним із способів підвищення використання активної частини машини є збільшення коефіцієнта заповнення пазів міддю. Це досягається застосуванням більш тонкої ізоляції (витковой і пазової).


Лекція № 10
Тема: Надійність синхронних машин
Мета:

1 Зрозуміти принцип дії синхронної машини.

2 Основні причини відмов синхронних машин (СМ).
Методи: словесний
План:

1 Принцип дії синхронної машини.

2 Причини відмов синхронних машин (СМ).
Матеріально-технічне забезпечення та дидактичні засоби, ТЗН: конспект, підручник
Література:

1 Гольберг О.Д., Хелемская С.П. Надежность электрических машин. Москва: Издательский центр «Академия», 2010 г.

2 Москаленко В.В. Электрический привод. Москва «Высшая школа»,

1991 г.


Синхронні машини виготовляють в дуже широкому діапазоні потужностей: синхронні машини малої потужності (в тому числі реактивні) - потужністю до 100 кВт і великі машини - гідро- і турбогенератори - потужністю від 100 кВт до декількох тисяч кіловат.

Природно, що статистика характеру і причин їх відмов різна.

На відміну від більшості асинхронних двигунів синхронні машини великої потужності являють собою ремонтовані вироби. У зв'язку з цим набувають значення такі поняття як ремонтопридатність, середній час відновлення, коефіцієнт готовності та інші, якими не доводилося користуватися при дослідженні надійності асинхронних двигунів.

Особливістю умов експлуатації синхронних машин, як крупних електричних машин взагалі, є періодичні капітальні та планово-попереджувальні ремонти і випробування в процесі яких виявляється певне число різних пошкоджень. Сюди входять такі несправності, як знижена електрична міцність ізоляції, попадання масла на обмотки, порушення кріплень, ослаблення опресування активної сталі та ін. Своєчасне усунення таких несправностей підвищує надійність машин, гак як зменшує ймовірність відмов аварійного характеру.

Статистичні дані свідчать про те, що однією з основних причин відмов синхронних машин є заводські дефекти, причому особливе значення має якість виготовлення. Число аварійних відключень, викликаних дефектами виготовлення машин, значно (приблизно у 5 разів) більше, ніж викликаних дефектами конструкції. Протягом першого періоду роботи (5-10 тис. год) має місце приробітку, коли замінюються і ремонтуються деталі, що володіють заводськими дефектами. Потім настає період нормальної експлуатації.

Тривалість якого в звичайних умовах становить 15-20 років. В кінці цього періоду починається поступове почастішання відмов, пов'язане із зносом і старінням ізоляційних та інших матеріалів та елементів конструкції.

Розглянемо статистику ушкоджень синхронних генераторів потужністю до 100 кВт, що використовуються в різних установках автономного живлення. За своїми властивостями і показниками надійності ці генератори мають багато спільного як з великими синхронними машинами, так і з асинхронними двигунами.

Розглянемо питання, що визначають надійність синхронних генераторів потужністю понад 100 кВт: гідро- і турбогенераторів. Відмови синхронних машин внаслідок пошкодження обмотки статора відбуваються, як правило, через електричного пробою ізоляції обмотки. Основна умова виникнення пробою полягає в наявності ділянок зниженою електричної міцності в ізоляції обмотки. Такі ділянки можуть з'являтися внаслідок дефектів виготовлення, пошкоджень при монтажі обмотки або виникнути і далі розвиватися при експлуатації або ремонтних роботах.

Процес поступового руйнування ізоляції прискорюють концентрації навантажень: підвищені механічні зусилля при перехідних процесах, вібрація, перенапруження, перевантаження по струму та ін. Проте досвід експлуатації показує, що вирішальне значення має розподіл по обмотці ділянок із зниженою міцністю ізоляції, так як амплітуди практично можливих концентрацій навантажень недостатні для пробою доброякісної неушкодженою ізоляції.

Серед дефектів, що допускаються при виготовленні обмотки, слід згадати потрапляння на поверхню ізоляції феромагнітних частинок, вібрація яких в магнітному полі призводить до поступового руйнування ізоляції. Аналогічні явища відбуваються при слабкій опрессовці активної сталі, коли ізоляція руйнується в результаті утворення віяла і вібрації листів сталі в зубцеву зоні, що також становить небезпеку для ізоляції. Недостатньо надійне кріплення лобових частин обмотки створює умови для пошкоджень ізоляції переважно біля виходу стрижнів з пазів.

Недостатньо надійними є і конструкції кріплення лобових частин, застосовувані в гідрогенераторах (шпильки, бандажі).

Всі ці дефекти мають місце і в нових машинах, але чаші розвиваються при експлуатації та виконанні ремонтних робіт. При використанні термореактивної ізоляції розбухання не відбувається, тому кріплення стрижнів з такою ізоляцією в пазах може послаблюватися в процесі роботи машини.

Лобові частини обмоток статора великих машин піддаються найбільшій небезпеці при перехідних процесах, що супроводжуються великими струмами: коротких замиканнях і несинхронних включених для генераторів, пусках і реверсах для двигунів.

Електродинамічні зусилля і вібрації викликають ослаблення кріплень, порушення герметичності водяного тракту в машинах з водяним охолодженням та інші ушкодження. Усадка ізоляції, радіальна вібрація стрижнів і тангенціальна вібрація зубців при роботі машини знижують щільність закліновкі пазів. Оскільки довжина ділянки стрижня з ослабленим кріпленням може бути різною, то можливе виникнення резонансних явищ. Крім того, вібрація викликає втомні пошкодження міді елементарних провідників і стирання ізоляції. Наприклад, на деяких вітчизняних турбогенераторах потужністю 200 і 300 МВт мали місце поломки елементарних провідників поблизу транспозіційних переходів, що приводили до аварійних пошкоджень корпусної ізоляції.

Попадання масла на обмотку створить умови для виникнення поверхневих розрядів та інших явищ, небезпечних для ізоляції. Існуючі системи ущільнень і маслоелектропостачання не виключають можливості проникнення масла і його парів всередину машини. Відомі випадки пробою ізоляції статорних обмоток великих турбогенераторів в результаті попадання масла на поверхню обмотки.

Найбільш типовим дефектом активної сталі є ослаблення її опресування.

Пошкодження роторів синхронних машин відбуваються рідше, але при цьому призводять до більш істотним аварій. Причому наслідки тим важче, ніж великим запасом кінетичної енергії володіє ротор турбогенератора.

Поширеною несправністю є зниження опору ізоляції ланцюга ротора через забруднення струмопідводу (і обмотки) маслом і вугільним пилом. У великих турбогенераторах з безпосереднім водневим охолодженням обмотки ротора порушення ізоляції виникає внаслідок попадання всередину обмотки вологи, часток металу, іржі. Сторонні частинки і бруд можуть стати не лише причиною зниження рівня ізоляції, але й викликати замикання витків обмотки між собою і на корпус.

Найбільш поширеною несправністю підшипників є витікання масла. Масло з підшипників може засмоктуватися всередину машини і потрапляти на обмотку. У турбогенераторах з водневим охолодженням всередину машини потрапляє також масло з ущільнень. Іноді спостерігається проникнення в машину масла в туманному стані.

Боротьба з проникненням масла в машину ведеться двома шляхами: з одного боку, необхідно запобігти витіканню масла з підшипників, з іншого - перешкодити потраплянню його всередину машини. Для цього повинні бути належним чином відрегульовані подача і злив масла, повинні бути справні і добре пригнані лабіринтові ущільнення, для виходу масляних парів рекомендується передбачати відводячу трубку.

Надійність роботи машини, її термін служби і міжремонтний період експлуатації в значній мірі залежать від її вібраційних показників. Підвищена вібрація свідчить про наявність недоліків конструкції, дефектів виготовлення машини і її збірки, а також про виникнення пошкоджень. З іншого боку, сама вібрація є джерелом серйозних пошкоджень та аварій.



Лекція № 11
Тема: Урахування вимог по надійності при проектуванні АД

Мета:

1 Ознайомитись з основними вимогами по надійності для АД.

2 Зрозуміти будову моделі міжвиткової ізоляції обмотки.
Методи: словесний
План:

1 Основні вимоги по надійності при проектуванні АД.

2 Будова моделі міжвиткової ізоляції обмотки.
Матеріально-технічне забезпечення та дидактичні засоби, ТЗН: конспект, підручник
Література:


1 Гольберг О.Д., Хелемская С.П. Надежность электрических машин. Москва: Издательский центр «Академия», 2010 г.

2 Москаленко В.В. Электрический привод. Москва «Высшая школа»,

1991 г.

Використовуючи модель надійності міжвиткової ізоляції обмотки, можна оцінити безвідмовність обмотки. Слід зазначити, якщо асинхронний двигун можна вважати ремонтується виробом, то його обмотка - елемент не ремонтуемий. Тому для оцінки надійності обмотки можна користуватися показником надійності - безвідмовністю.

Модель надійності міжвиткової ізоляції дозволяє проектувальникові визначити ймовірність безвідмовної роботи обмотки для різних варіантів розрахунків. При цьому проектувальник може варіювати двома групами факторів, що визначають надійність обмотки: статистиками пробивної напруги міжвиткової ізоляції та конструкції активної частини електродвигуна.

Статистики пробивної напруги міжвиткової ізоляції залежать від марки і якості обмотувального дроти, марки і просочувального лаку, коефіцієнта заповнення, технологічного процесу обмотки і просочення. Елементами конструкції активної частини, що впливають на надійність обмотки, є: число пазів, число провідників в пазу, схема з'єднань секції в фазі.

При подальшому збільшенні коефіцієнта варіації надійність міжвиткової ізоляції різко зменшується, особливо зі збільшенням числа витків. При збільшенні коефіцієнта варіації практично не знижуються надійність обмотки, але зі збільшенням числа витків надійність зменшується. Надійність обмотки залежить не тільки від середніх значень пробивних напруг ізоляції обмотувальних проводів, плівки просочувальних лаків та інших ізоляційних матеріалів, а так само від коефіцієнтів варіації пробивних напруг.

1   2   3   4


База даних захищена авторським правом ©lecture.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка