Мусинов А.Т. полный (1225041), страница 9
Текст из файла (страница 9)
За счетданных зарядов в четвертом цикле (после отключения изоляции от «земли») наней образуется напряжение, называемое возвратным. 1 Оно представляет собойапериодическую функцию времени, определяемую параметрами R1, R2 и С1, С2. 1Как показали исследования, наиболее информативной величиной являетсявозвратное напряжение, измеренное через 30 с после отключения изоляции от«земли». 1 Оно обозначено UB. Процесс диагностирования отображается наэкране дисплея.С помощью описанного устройства на Московском электромеханическомремонтном заводе (МЭМРЗ) 1 замеряли возвратное напряжение тяговыхдвигателей НБ-406 до и после среднего и капитального ремонтов.
На основанииопытных данных была построена 2 зависимость возвратного напряжения отпробега L и вида ремонта (рисунок 7.8). 167 1Рисунок 7.8 – Зависимость возвратного напряжения тяговых двигателей от пробега сучетом ремонтов 1Согласно правилам ремонта на МЭМРЗ должны направлять двигатели спробегами, кратными 350 тыс.
км (350, 700, 1050, 1400) В действительности,двигатели поступают как с пробегом меньшим 350 тыс. км, так и сперепробегами. Реальные величины лежат в довольно широких интервалах(±20 %). В 2 связи с этим первый интервал пробегов 1 был принят равным 350...700тыс. км (середина интервала – 525 тыс. км), второй интервал — 700...1050 тыс.км (середина интервала – 875 тыс. км) и третий интервал 1050...1400 тыс. км(середина интервала – 1225 тыс.
км).Из 1 рисунке 7.8 1 видно, что с увеличением пробега изоляция стареет, ивозвратное напряжение снижается. Средний ремонт восстанавливает свойстваизоляции и повышает возвратное напряжение. После средних ремонтоввыполняется капитальный ремонт, который полностью восстанавливаеткачество изоляции. 1Как свидетельствует график на рисунке 4.3, у двигателей, имевших среднийпробег 1225 тыс. км, среднестатистическое возвратное напряжение 72 UBсоставляет 20 В, что говорит о большой изношенности изоляции. Свойства 1такого материала нельзя восстановить при среднем ремонте, и требуется полная 168замена обмотки.
Если у двигателя с пробегом 1225 тыс. км возвратноенапряжение оказывается 1 намного больше 20 В, следовательно, изоляция имеетеще значительный запас до полного износа. 1 Ее свойства можно восстановитьпри среднем ремонте, т.е. пропиткой изоляции и ее сушкой. Это позволяетсэкономить дефицитные обмоточные и изоляционные материалы и удешевляетремонт. 2На основании проведенных исследований Департамент локомотивногохозяйства ( 29 ЦТ) разрешил МЭМРЗ в виде эксперимента 29 выполнять вместокапитального 29 средний ремонт ТД, имеющих пробег более 1400 тыс.
км придостаточно высоких значениях возвратного напряжения. 2 Тем самымувеличивается их пробег до следующего планового ремонта. После пяти летэксплуатации таких двигателей от депо не было получено рекламаций накачество ремонта изоляции.Таким образом, как показали исследования, о 23 старении изоляции без ееразрушения 2 можно судить по характеру процессов поляризации — 1 величиневозвратного напряжения, как ни по одному другому параметру. С увеличениемпробега изоляция изнашивается, ее электрическая прочность снижается.
Сростом пробега уменьшается и возвратное напряжение, которое можетхарактеризовать состояние изоляции лучше, чем пробивное напряжение.Дело в том, что пробивное напряжение 1 указывает лишь на кратковременнуюпрочность изоляции, в ряде случаев она может быть достаточно высокой.Однако электрическая прочность при длительном воздействии напряженияоказывается недостаточной из-за ухудшившихся электрических 1 показателейизоляции. В частности, в процессе старения изоляции увеличиваютсядиэлектрические потери, которые могут привести к 1 ее тепловому пробою придлительном приложении напряжения.У каждого вида изоляции существует внутренний ресурс, который 1оценивается ее способностью в течение определенного времени выдерживатьприложенное напряжение и противостоять разрушающему воздействию 1протекающих при этом 1 процессов.
Внутренний ресурс новой изоляции —69величина постоянная. Она определяется количеством вещества, которое должнобыть разрушено для того, чтобы 1 резко снизились электрические параметры инаступил один из видов пробоя. Снижается также и возвратное напряжение.Возвратное напряжение является интегральной оценкой состояния изоляции.Для ее дифференциальной оценки в РГОТУПСе разработано устройство,которое позволяет определять наличие частичных разрядов в изоляции. 1 Онообладает высокой помехозащищенностью. 1 На устройство получен патент РФ,оно экспонировалось на ВВЦ 1 России.Прибор выполнен на базе персонального компьютера типа IBM PC, которыйполностью автоматизирует процесс измерения и 1 выдает заключения о состоянииизоляции.
1 Изготовлен также и упрощенный вариант переносного прибора смикропроцессором.С 1 помощью описанных приборов можно объективно оценивать состояниекорпусной изоляции, что позволит повысить надежность тяговых двигателей.В дальнейшем необходимо создать сеть диагностических пунктов скомпьютерным обеспечением и единым центром обработки, 29 анализа и храненияинформации. Связь пунктов технической диагностики с центром можноорганизовать по системе СПД («Интранет»), Создание баз данных (архивов)позволит оценивать динамику состояния изоляции и составлять экспертныепрогнозы, что является необходимой предпосылкой для перехода отобслуживания по 2 пробегу к 2 обслуживанию по техническому состоянию.7.3 2 Внедрение в работу комплекса УКИ-МВ настоящее время в сфере железнодорожного транспорта остро стоитпроблема контроля за состоянием и работой тяговых коллекторныхэлектродвигателей (ТЭД), которыми оснащена большая часть тепловозовРоссии.
Для объективной оценки работы ТЭД необходимо иметь информацию отоке, частоте вращения и состояния коллекторно-щеточного узла (КЩУ).Однако, сейчас единственным показателем работы ТЭД является измеряемая70величина тока якоря, но этот параметр не может в полной мере характеризоватьсостояние двигателей.Для решения этой проблемы разработана система мониторинга состояниятяговых электродвигателей тепловоза.
Эта система представляет собойкомплекс устройств и программных средств, непрерывно контролирующихсостояние коллекторно-щеточного узла и частоту вращения ТЭД. Источникомданных обискрении и частоте вращения является устройство контроля искрения(УКИ) ТЭД тепловоза, разработанное на кафедре «Электрические машины иаппараты» Томского политехнического университета. УКИ разработан дляреализации способа оценки искрения машин постоянного тока. Сущность этогоспособа заключается в измерении поперечного тока разрезной щетки,возникновение которого обуславливается протеканием разных по величинетоков по отдельным её частям. Направление и величина этого тока в процессекоммутации определяется 37 суммарной ЭДС, наводимой в коммутирующейсекции. 37 Поэтому плотности тока под «сбегающими и набегающими» частямищетки будут существенно различаться, что приводит к искрению того или иногокрая щетки. 37Функционально УКИ является преобразователем измеряемого добавочноготока коммутации в сигнал, удобный для дальнейшей обработки.
Устройствоконтроля искрения ( 26 рисунок 7.9) представляет собой специальныйтрансформатор тока 1, выполненный на тороидальном сердечнике. В качествепервичной обмотки применена медная шпилька 2, которая проходит черезкольцо трансформатора тока. Второй клеммой подключения первичной обмоткислужит латунная гильза 3, которая изолирована от шпильки изоляционнойобоймой 4. Между первичной обмоткой трансформатора тока и вторичнойтакже находится изоляционная обойма 5.
Трансформатор тока помещен вразборный корпус 6, и залит компаундом. 26 Сигнал снимается с нагрузочногосопротивления 8.Проведенные метрологические испытания показали, что УКИ соответствуетГОСТ 7746-200. Экспериментальные исследования работы УКИ на физической 2671модели ТЭД подтвердили эффективность применения данного устройства всистеме мониторинга искрения тяговых двигателей 26 тепловоза в процессеэксплуатации.Рисунок 7.9 – Принципиальная схема УКИ: 1 – трансформатор тока; 2 – шпилька; 3 –гильза; 4,5 – обоймы; 6 – корпус; 7 – зашитный кожух; 8 – сопротивлениеСистема мониторинга состоит из измерительных устройств ( 37 УКИ1...УКИ6),непрерывно регистрирующих состояние искрения 37 шести ТЭД одной секциитепловоза. Оцифрованный сигнал каждого из шести датчиков, входящих всостав устройства УКИ, представляет собой массив мгновенных значенийнапряжений.Обработка и анализ сигнала выполняются в соответствии с разработаннымалгоритмом в цифровой форме.
Реализация алгоритма обработки выполнена набазе средств и устройств компании National Instruments. Применение продукцииэтойкомпании обусловлено простотой программирования и высокой прикладной72эффективностью. Структура системы мониторинга представлена на рисунке7.10. В качестве аналого-цифрового преобразователя выбрано устройство NIUSB-9201.Частотный спектр сигнала УКИ позволяет использовать этоустройство для анализа состояния коллекторно-щеточного узла (КЩУ) четырехТЭД секции тепловоза.Рисунок 7.10 – Структурная схема системы мониторингаНа базе данного устройства планируется создать систему мониторингапараметров тяговых электродвигателей, которая будет способнасигнализировать о состоянии ТЭД по искрению КЩУ, начала боксования изаписывать эту информацию в процессе эксплуатации тепловоза.Также, УКИ может служить источником информации о частоте вращения, аконтроль за этим параметром позволит своевременно выделять момент началабоксования тепловоза.
Для решения этой задачи необходимо иметьинформацию о частоте вращения каждой колесной пары секции тепловоза. Внастоящее время частота вращения определяется с помощью оптическогоэнкодера, установленного на оси.Мониторинг проводится следующим образом: трансформаторы токавключаются в цепь щеток для измерения добавочного тока. Они монтируютсяна щеткодержатель каждого тягового электродвигателя локомотива, и спомощью проводов соединяются с аналого-цифровым преобразователем, вкачестве которого, используется 8-ми канальный прибор NI USB-9201 с 2673тактовой частотой 70 кГц.
26Сигналы напряжения, соответствующие величине этих токов, поступают нааналого-цифровой преобразователь, где оцифровываются, и в виде массивамгновенных значений напряжения поступают на вход ПЭВМ. Обработкаполученных сигналов производится программным обеспечением,разработанным на основе среды виртуальных приборов LabVIEW 8.2. 26 Этаинформация в реальном времени отображается в виде виртуальных приборов наэкране монитора ( 26 рисунок 7.11). Для отчета после проведения коммутационныхиспытаний бальность искрения представляется в виде кривых бальностиискрения во времени. 26Рисунок 7.11 – Внешний вид панели виртуальных приборов системы мониторинга искрения 26Таким образом, предложенная система мониторинга на базе устройствNational Instruments позволит контролировать работу и состояние тяговыхэлектродвигателей тепловоза.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
