ПЗ (Кукуренчук Д. А.) (1231325), страница 7

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

Методы

измерения

Измерения средних

температур

Косвенные

Измерения

локальных

температур

Метод

вольтметра-амперметра

По температуре неподвижных элементов

Метод емкостной связи с элементом

Методы

мостовых схем

По температуре охлаждающей среды

Метод индуктивной связи с элементом

Логометрические

методы

Метод радиотелеметрической связи с элементом

По измерению параметров

Расчетные

методы

Метод оптической связи с элементом

Метод контактной связи с элементом (контактные кольца)

Рисунок 3.6 – Методы измерения температуры вращающихся элементов ТЭД

4 ТЕХНОЛОГИЯ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ИЗОЛЯЦИИ ТЯГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ НБ-514

Тепловой износ изоляции вызывает её повреждения (к наиболее общим видам повреждения изоляции можно отнести пробой и утечку, а в некоторых случаях – комбинацию данных неисправностей), что является причиной возникновения различных неисправностей электрической (например, повышение напряжения в зоне дефекта) и электродинамической (например, возникновение токов короткого замыкания) природы, а также способствует преждевременному выходу из строя электрической машины [10].

Но независимо от причины возникновения перегрев нарушает контакт между концами проводников обмотки якоря и прорезями петушков коллектора, что вызывает значительное увеличение переходных сопротивлений. Возникновение неравномерных участков нагрева при этом приводит к повреждению изоляции или к обгоранию проводников.

Поэтому имеется необходимость внедрения на перспективных локомотивах технологии постоянного контроля температуры.

Проанализировав существующие и ранее применявшиеся методы оценки теплового состояния я пришел к выводу, что наиболее оптимальным методом контроля температуры является метод непосредственной оценки температуры обмотки. При его использовании существует возможность избежать возникновения погрешностей измерения, так как будет производиться измерение непосредственно температуры поверхностей коллектора и обмоток возбуждения, а не косвенно, например температуры воздуха, охлаждающего эти узлы.

Применение бесконтактных средств измерения теплового состояния позволит получить достаточно точную информацию о температуре составных частей электрической машины [10]. В качестве таких средств бесконтактного измерения температуры поверхности коллектора и обмоток возбуждения могут применяться инфракрасные пирометры.

На сегодня это относительно недорогой бесконтактный метод измерения температуры. Также к видимым преимуществам данных средств измерения температуры можно отнести: широкий диапазон измеряемых температур, лазерное наведение, минимальный диаметр измеряемого пятна, высокая точность измерения, возможность применения аналогового или цифрового выхода, запись минимальных, максимальных, усредненных и дифференциальных значений, звуковую сигнализацию при превышении минимального или максимального температурного порога и пр.

Контроль температуры обмоток методом непосредственной оценки может в значительной степени повысить надежность электрической машины, т.к. обслуживающий персонал будет иметь четкое представление о тепловом состоянии коллектора, обмотки якоря и обмотки возбуждения, а в случае возникновения перегрева обмотки будет иметь возможность принять срочные меры по устранению неисправности, предупредив тем самым дорогостоящий ремонт электрической машины [10].

Использование сигнала о температуре элементов тягового электродвигателя даст возможность исключить аварийные режимы их работы и увеличить межремонтные пробеги [10].

По итогу это приведет к уменьшению затрат от снижения простоя поезда на перегоне в случае отказа ТЭД в пути следования, сокращение затрат за счёт бережливой эксплуатации, т.е. ремонту по фактическому состоянию позволяющему оптимально использовать ресурс ТЭД и предупреждать отказы.

4.1 Компоненты устройства и их характеристики

На первом этапе разработки происходит подбор необходимых компонентов устройства, исходя из тех параметров и их диапазонов, которые будут фиксироваться.

В наше время существует множество приборов и датчиков для контроля температуры, но не все подходят в условиях эксплуатации.

4.1.1 Инфракрасные стационарные термометры (пирометры)

Инфракрасные термометры или пирометры – это компактные приборы, позволяющие мгновенно измерять температуру. Размеры области определения температуры пирометром зависят от оптического разрешения (показателя визирования) прибора. Показателем визирования называется отношение диаметра пятна контроля прибора на объекте измерения к расстоянию до объекта и обозначается D:S. Чем выше показатель визирования тем дороже прибор. Выбор оптического разрешения полностью зависит от реального размера объекта и расстояния, на котором возможны данные измерения.

Излучение от наблюдаемого объекта фокусируется объективом и преобразуется приемником ИК-излучения в электрический сигнал, пропорциональный значению температуры объекта измерения.

Одним из самых важных параметров, на который надо обратить внимание при выборе модели инфракрасного измерителя температуры, является диапазон измеряемых температур.

Инфракрасные пирометры серии "Кельвин" предназначены для дистанционного бесконтактного измерения температуры поверхности различных объектов.

Для контроля температуры обмоток тягового электродвигателя был выбран Кельвин ИКС. Этот пирометр обладает необходимыми параметрами, такими как диапазон измерения температур, компактность, и рабочей температурой, как раз подходящей для условий эксплуатации.

Характеристики пирометра Кельвин ИКС приведены в таблице 4.1, а на рисунке 4.1 приведена погрешность измерения температуры.

Таблица 4.1 – Характеристики пирометра Кельвин ИКС

Рисунок 4.1 – Погрешность измерения температуры (To – температура объекта, Ta – собственная температура датчика)

Рисунок 4.2 – Внешний вид пирометра Кельвин ИКС

Данный пирометр имеет корпусную резьбу M12, что позволяет легко устанавливать его в резьбовое отверстие. Калибровка излучательной способности может производится при заказе у производителя или по отдельному цифровому интерфейсу.

4.1.2 Измерительный контроллер (аналого-цифровой преобразователь)

В качестве измерительного контроллера была выбрана платформа УСД NI USB-6000 производства корпорации National Instruments, так как имеет необходимое количество аналоговых входов и имеется возможность прямого подключения к персональному компьютеру.

УСД NI USB-6000 присоединяется к персональному компьютеру благодаря интерфейсу full-speed USB и имеет 8 каналов ввода аналоговых сигналов (AI), 4 канала цифрового ввода/вывода (DIO) и 32-разрядный счетчик.

Подключение к аналоговым вводам происходит с помощью разъема с винтовыми зажимами.

Взаимодействие контроллера и персонального компьютера осуществляется посредством программного обеспечения LabVIEW.

Внешний вид контроллера показан на рисунке 4.3, а характеристики сведены в таблицу 4.2.

Рисунок 4.3 – Внешний вид контроллера USB-6000:

1 – Разъем с винтовыми зажимами; 2 – светодиодный индикатор; 3 – Разъем USB

Micro-B

Таблица 4.2 – Характеристики контроллера USB-6000

Наименование показателя	Значение
Число аналоговых входов	8
Разрешение при аналоговом вводе, бит	12
Максимальная частота дискретизации, кГц	10
Рабочее напряжение на аналоговых входах AL, В	±10, ±5
Входной импеданс, МОм	> 1
Защита от перенапряжения, В	± 30
Скорость шины USB, мб/с	12
Разрешение счетчика, бит	32
Максимальное напряжение на канале GND, В	± 30
Рабочая температура устройства, °С	от 0 до + 40
Габаритные размеры (с аналоговым разъемом), мм	84.34 × 86.24 × 23.65

Устройство USB-6000 может выполнять как однократное, так и многократное аналогоцифровое преобразование большого количества выборок. FIFO буфер служит для хранения получаемых данных во избежание их потери во время операции аналогового ввода.

4.1.3 Блок питания

Характеристики

Список файлов ВКР