РОЗДІЛ 2
ПОКАЗНИКИ РОЗВИТКУАВАРІЙНИХ ПРОЦЕСІВ
У ЕЛЕКТРОПРИВОДІ З АСИНХРОННИМИ ДВИГУНАМИ
В результаті проведеного у першому розділі аналізу підходів щодо захисту АД
електроприводів встановлено, що існуючі засоби не задовольняють сучасним
вимогам щодо забезпечення ефективного та надійного захисту двигунів під час їх
експлуатації. Це пояснюється, насамперед, існуючими підходами та уявленнями, що
склалися та які обумовлюють обмеженість методів, що використовуються для
реалізації систем та пристроїв захисту.
Режим роботи електропривода з АД залежить від великої кількості чинників, які
складно враховувати через їх зв’язок та взаємодію. Для судження про поточний
режим роботи АД, що захищається можуть бути використані лише окремі параметри,
які відображають прямо або опосередковано його стан у момент контролю. Тож,
важливою задачею на шляху створення системи захисту є задача побудови
математичних моделей для оцінки впливу фізичних процесів, що формуються в АД.
Виходячи з постановки задачі досліджень, розробимо математичне забезпечення для
аналізу аварійних процесів, що виникають в АД при реальних параметрах мережі та
двигуна, а також для аналізу можливості застосування енергетичних показників
[27] та апарату вейвлет-перетворення для вирішення задач контролю.
2.1 Показники якості перетворення енергії як критерії оцінки режиму роботи
асинхронного двигуна
Зазвичай задачі контролю вирішуються на основі аналізу вимірювань фізичних
величин і сигналів, при цьому, щодо електричної машини, приймаються наступні
положення. За нормальних умов функціонування (справного) двигуна, інформативні
сигнали або їх параметри мають визначені характеристики, які практично не
залежать від часу. Порушення технології виробництва та ремонту, умов
експлуатації, зношення механізмів та вузлів, погіршення стану ізоляції та
вентиляції є причинами зміни характеристик. Зміни можуть бути повільними,
швидкими, стрибкоподібними [88, 89]. Стрибкоподібні зміни є характерною ознакою
появи пошкоджень або суттєвих відхилень від норми. При контролі за станом та
режимом роботи двигуна ознаками аварійно небезпечних режимів є: підвищення
струму, стрибки температури, параметрів вібрації, замикання, тепловий небаланс,
місцеві перегріви, порушення стану ізоляції та умов охолодження. Аналіз трендів
є одним із основних методів обробки вимірювань параметрів, що контролюються.
Параметри тренда пов’язані з характеристиками зношення та втрати якості
різноманітних елементів двигуна. За результатами аналізу тренду будуються
моделі зміни параметрів, що контролюються та вирішуються задачі щодо можливості
подальшої експлуатації електричної машини [89].
Відповідно до поставлених задач досліджень слід зазначити та взяти до уваги
наступні положення та відомості.
В практиці експлуатації прийнято вважати, що ефективність роботи усього
електротехнічного обладнання й особливо систем електропривода, що
використовують електричну енергію змінного струму, в певній мірі визначається
якістю електричної енергії в мережах живлення. Якість електроенергії
визначається існуючим ГОСТ 13109-97, Європейським стандартом EN50.006,
міжнародними стандартами МЕК 861, МЕК 1000-3-2, МЕК 1000-3-3, МЕК 1000-4-1. Ці
нормативні документи визначають вплив якості електроенергії на справний,
електрично і магнітно-симетричний електромеханічний перетворювач, але тільки в
частині збільшення додаткових втрат і нагріву. По суті, ГОСТ показує зниження
ККД і вихід його з ладу через перегрів, але зовсім не враховує ту частину
енергії, яка перетворена електромеханічним перетворювачем, але йде не на
виконання корисної роботи, а, наприклад, на вібрацію.
Це приводить до необхідності чіткого розділення поняття якості електричної
енергії та якості перетворення енергії електричною машиною [27]. Регламентована
державним стандартами якість електричної енергії визначає режими роботи
електродвигуна, тоді як якість перетворення енергії дозволяє визначити
параметри та реальний технічний стан електричної машини [27]. Перетворення
енергії не може бути якісним, якщо параметри електродвигуна у ході ремонту або
під час експлуатації змінилися і його реальний технічний стан не відповідає
каталожному чи зазначеному у паспорті [3, 4, 15, 38-40, 90, 91]. З одного боку
це проявляється у несиметрії, несинусоїдальності струмів фаз, появі змінних
складових споживаної потужності та електромагнітного моменту, що приводить до
збільшення втрат активної енергії і споживання реактивної потужності, у
зменшенні строку служби, а з другого – негативно впливає на інші споживачі, які
підключені до мережі. Зазначені аспекти вказують на необхідність розгляду
питання якості перетворення енергії електродвигуном з наступних позицій [91]:
неякісного електропостачання при якісному технічному стані двигуна;
якісного електропостачання при неякісному технічному стані двигуна;
неякісного електропостачання та неякісному технічному стані двигуна.
Для першого випадку режими роботи двигунів вивчені досить добре і розглянуті в
технічній літературі. При цьому визначені межі ефективної експлуатації
відповідними коефіцієнтами, регламентованими ГОСТом на якість електричної
енергії. Випадок неякісності з боку електродвигуна практично не розглянуто.
Хибно вважають, що відремонтований двигун для якого відхилення параметрів
задовольняє встановленим нормам (ГОСТ 183-74, “Машины вращающиеся
электрические. Общие технические требования”) – це симетрична машина.
Дослідженнями встановлено, що взаємодія навіть допустимих відхилень приводить
до виникнення таких енергообмінних процесів, які ведуть до неврівноваженості
електромагнітної
- Київ+380960830922