к.т.н., доцент Шаров В.В., инженер Антонов К.А., студенты Шамигулова А.М., Ахмедзянов А.Р.

Казанский Государственный Энергетический Университет, Россия

Система мониторинга температуры обмоток электрических машин

 в условиях эксплуатации

Практика показывает, что основными факторами, влияющими на срок службы изоляции электрических машин (ЭМ), являются: температура, влага, воздействие электрического поля, механические усилия, агрессивные среды, запыленность и т.п. Из перечисленных факторов во многих случаях доминирует температура и, как следствие, тепловое старение изоляции [1].

Обмотки ЭМ являются одним из наиболее важных элементов их конструкции, поскольку повреж­дения изоляции обмоток обычно приводят к тяжелым последствиям и длительным простоям ЭМ в ремонте. Известно, что основным показате­лем работоспособности ЭМ, является активное сопротивление изоляции обмоток и при его снижении  ниже определенного уровня приводит к возрастанию токов утечки и в конечном итоге к пробою изоляции.

При изменении температуры изоляции в сторону  повышения ускоряются реакции, вызывающие ее старение. Принято считать, что зависимость срока службы изоляции L от температуры θ, °С, определяется выражением [2]

 ,                                               (1)

где a, b – постоянные.

Обычно представляет интерес оценка изменения срока службы изоляции при изменении температуры в сравнительно узком диапазоне (порядка десятков градусов). В этом случае достаточную для такой оценки точность дает более удобное для расчетов выражение

 ,                                                    (2)

где А0, Δθ – постоянные.

Как следует из выражения (2), при изменении температуры изоляции на  Δθ срок службы ее меняется вдвое. Величина Δθ зависит от многих факторов, в первую очередь от состава изоляции. Существенным является влияние состава среды, в которой работает изоляция, главным образом содержания в ней кислорода, поскольку старение изоляции связано в значительной части с реакциями окисления. Кроме того, Δθ зависит и от диапазона температур, для которых производится расчет, при этом величина Δθ, строго говоря, не постоянна Обычно для проведения всевозможных расчетов принимают Δθ = 10°C, т.е. срок службы изоляции ЭМ уменьшится вдвое при увеличении ее температуры на 10°C.

Решение задачи разработки системы мониторинга температуры обмоток электрических машин в условиях эксплуатации осуществляется в единой интегрированной среде разработки (ИСР) Trace Mode, работающей под управлением ОС MS Windows [3]. Операции по созданию компонентов проекта, их редактированию и установлению взаимосвязей между ними выполняются в навигаторе проекта ИСР. Разрабатываемый проект представляется в виде дерева компонентов с применением различных технологий автопостроения. Система мониторинга температуры обмоток электрических машин в условиях эксплуатации представлена на рис. 1.

Рис. 1. Система мониторинга температуры обмоток электрических машин

в условиях эксплуатации

Разработка проекта осуществляется с использованием инструментальной панели ИСР. На первом этапе выбирается стиль разработки проекта, ИСР предоставляет три варианта – простой, стандартный и комплексный. В данном случае используется стиль разработки проекта – простой. В процессе создания проекта в левом диалоге навигатора проекта отображается дерево проекта, которое содержит слои – ресурсы, система с созданным узлом АРМ, источники-приемники и библиотеки компонентов. В правом диалоге навигатора проекта отображается содержимое узла АРМ, группа каналы и один канал класса CALL экран, вызывающий шаблон экрана, предназначенный для отображения с помощью графических элементов средств человеко-машинного интерфейса на узле АРМ. Кроме того, в процессе создания проекта осуществляется создание аргумента экрана в процессе настройки динамического текста и разработка стрелочного прибора с привязкой его к аргументу температура. Решена задача управления проектом, позволяющая реализовать ввод числовых значений с клавиатуры. Проект реализован с использованием программы на языке Techno ST. В разработанном проекте используется реальный внешний модуль ввода сигналов, предварительно настроенный с помощью конфигурационной утилиты, поставляемой вместе с модулем. Модуль подключается к COM порту компьютера через автоматический конвертор интерфейсов.   

 

Литература:

1.     Кузнецов Н.Л. Надежность электрических машин. – М.: Издательский дом МЭИ, 2006. – 432с.

2.     Кулаковский В.Б. Работа изоляции в генераторах: Возникновение и методы выявления дефектов. – М.: Энергоиздат, 1981. – 256с.

3.     Руководство пользователя Trace Mode 6. Интегрированная SCADA/HMI-SOFTLOGIC-MES-HRM-система для разработки АСУ ТП, АСКУЭ и систем управления производством, т. 1,2. – М.: AdAstra Research Group, Ltd, 2011. – 590 c., 574 c.