Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Приборы и методы измерения механических величин

Диссертационная работа:

Урлапов Олег Владимирович. Разработка и исследование быстродействующих измерительных преобразователей индуктивного типа для функциональной диагностики электрических машин : диссертация ... кандидата технических наук : 05.11.01 / Урлапов Олег Владимирович; [Место защиты: Ульян. гос. техн. ун-т].- Ульяновск, 2010.- 131 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/2712

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность темы. Повышение чувствительности и быстродействия индуктивных датчиков представляет собой важную задачу, решение которой позволяет существенно расширить функциональные возможности датчиков и области их использования. Одной из таких областей, где к датчикам предъявляются высокие требования по быстродействию, является функциональная диагностика электрических машин (электродвигателей, генераторов, трансформаторов и др.). Она базируется на измерении диагностических параметров объекта, находящегося в рабочем состоянии, и последующем анализе результатов измерения, включающем в себя вычисление спектральных характеристик и корреляционных функций, цифровую фильтрацию, статистику и так далее.

Разработке теоретических основ функциональной диагностики посвящена целая отрасль науки. Разработан ряд стандартов, посвященных методам и средствам диагностирования. На данный момент наибольшее развитие получили методы вибродиагностики и методы, основанные на анализе фазных токов и напряжений электрических машин. В последние годы появился интерес к использованию в качестве информативного диагностического параметра полей рассеяния, существующих вблизи электрической машины и являющихся частью общего магнитного потока.

Для повышения достоверности оценки технического состояния диагностируемого объекта требуется измерять совокупность этих параметров, причем делать это одновременно, используя многоканальные и многофункциональные измерительные приборы, управляемые компьютером или микроконтроллером. Упростить конструкцию таких приборов и снизить, тем самым, их стоимость позволяет использование однотипных датчиков, способных преобразовывать в электрический сигнал большинство из перечисленных выше величин. Наиболее подходящими для этого являются индуктивные датчики, с помощью которых можно измерять практически любую механическую величину, а также большинство электромагнитных величин. При всех своих достоинствах датчики этого типа обладают одним серьезным недостатком, а именно, их быстродействие для решения задач функциональной диагностики недостаточно высоко. Требования к быстродействию датчиков еще более ужесточаются, если в качестве объекта диагностирования выступают электрические машины, питающиеся или генерирующие напряжения частотой 400 Гц. Все это делает актуальным разработку способов преобразования параметров индуктивных датчиков, обеспечивающих им необходимое быстродействие для решения задач функциональной диагностики.

Цель работы и задачи исследования. Цель работы состоит в разработке и исследовании быстродействующих измерительных преобразователей индуктивного типа и создании на их основе автоматизированных средств функциональной диагностики электрических машин.

Поставленная цель достигается решением следующих задач:

- разработка и исследование прямых способов преобразования
параметров индуктивных датчиков, основанных на возбуждении в цепях
датчика переходных процессов и измерении их длительности;

разработка способа оценки оптимальных параметров индуктивного датчика, обеспечивающих его максимальную чувствительность при заданном быстродействии;

разработка автоматизированных средств диагностики электрических машин и оценка их метрологических характеристик;

исследование влияния наиболее распространенных дефектов ротора асинхронных электродвигателей на измеряемые диагностические параметры.

Научная новизна.

1. Разработана совокупность способов преобразования параметров
индуктивных датчиков на основе LC-, LD- и LT-контуроъ и методами
схемотехнического анализа произведены оценки их основных метрологических
характеристик.

2. Разработана математическая модель измерительного преобразователя
индуктивного типа с LC-колебательным контуром и на ее основе произведена
оценка быстродействия и чувствительности датчика.

  1. Методами математического моделирования и схемотехнического анализа исследовано влияние параметров датчика на его чувствительность и на основе двумерной сплайн-интерполяции определен диапазон значений параметров, обеспечивающих максимальную чувствительность датчика.

  2. На основе математической модели асинхронного электродвигателя показано, что дефект типа дисбаланса ротора наиболее сильно влияет на поле рассеяния и значительно меньше на статорный ток, а дефект типа обрыва стержней короткозамкнутого ротора, напротив, в наибольшей степени влияет на ток статора и практически не вызывает изменений поля рассеяния.

Практическая ценность работы.

  1. Разработаны измерительные преобразователи индуктивного типа с повышенным быстродействием, которые могут быть использованы для измерения различных механических, электрических и магнитных величин.

  2. Разработан микропроцессорный измерительный прибор, который наряду с задачами функциональной диагностики может решать задачи контроля быстропротекающих технологических процессов.

3. Разработано программное обеспечение диагностического комплекса в
среде Lab View, которое может служить основой при разработке управляющих
программ аналогичных микропроцессорных измерительных приборов.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Совокупность способов преобразования параметров индуктивных датчиков, основанных на возбуждении кратковременными импульсами тока переходных процессов и преобразовании их длительности в выходной сигнал,

что позволило существенно повысить быстродействие датчиков по сравнению с аналогами.

  1. Математическая модель измерительного преобразователя индуктивного типа на основе LC-контура, позволяющая определить быстродействие и чувствительность датчика.

  2. Способ оценки оптимальных параметров измерительного преобразователя индуктивного типа, обеспечивающих максимальную чувствительность датчика при заданном быстродействии.

4. Дефект типа дисбаланса ротора наиболее сильно влияет на поле
рассеяния и значительно меньше на статорный ток, а дефект типа обрыва
стержней короткозамкнутого ротора в наибольшей степени влияет на ток
статора и практически не вызывает изменений поля рассеяния.

Методы исследований. В ходе выполнения работы использовались методы, основанные на теории электромагнитного поля, теории электрических цепей, интегральных преобразований Фурье, а также численные методы решения дифференциальных уравнений, методы цифровой обработки сигналов, методы схемотехнического моделирования. При разработке программного обеспечения измерительного комплекса использовалась среда графического программирования Lab View и язык программирования Си. Обработка результатов измерений осуществлялась в пакете SciLab.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на школе-семинаре «Актуальные проблемы физической и функциональной электроники» (г.Ульяновск, 2005-2007 годы); международной НТК КЛИН-2006 «Континуальные алгебраические логики, исчисления и нейроинформатика в науке, технике и экономике» (г.Ульяновск, 2006 г.); Всероссийской НТК «Современные инновационные технологии и оборудование» (Москва -Тула 2006 г.); 7-ой Международной конференция Labview Nationals Instruments в Российском Университете Дружбы Народов (г.Москва, 2008 г.); Межрегиональной НТК "Актуальные проблемы естественных и технических наук" (г.Уфа, 2009 г.).

Прибор для диагностики электрических машин представлялся на выставке научно-технического творчества молодежи «Молодежный инновационный форум» (г.Ульяновск, 2009 г.), IX Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи (г.Москва, ВВЦ, 2009 г.), 9-ом Московском международном салоне инноваций и инвестиций (г.Москва, ВВЦ, 2009 г.), где был отмечен медалью и двумя дипломами 1-й степени.

Реализация и внедрение результатов работы.

Результаты диссертационной работы использованы в ОАО «Искра-СХ» (Ульяновская обл.) для контроля и оценки технического состояния тестомеса Г7-ТЗМ-63 в цехе выпечки хлебобулочных изделий.

Работа осуществлялась при поддержке гранта в рамках целевой программы У.М.Н.И.К.

Личный вклад автора. Все основные результаты диссертационной работы получены автором лично. Внедрение результатов в практику проведено при непосредственном участии автора.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ, в том числе 1 статья в издании из перечня ВАК и 1 патент РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 125 наименований и 5 приложений. Общий объем диссертации составляет 131 страницу, включая 7 таблиц и 52 рисунка.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net