Техніко-економічне обґрунтування доцільності розробки комп’ютеризованої вимірювальної системи параметрів електричних машин з газомагнітним підвісом

2. Техніко-економічне обґрунтування доцільності розробки комп’ютеризованої вимірювальної системи параметрів електричних машин з газомагнітним підвісом

2.1 Особливості вимірювання параметрів електричних машин з газомагнітним підвісом

Задачі контролю та управління якістю, які вирішуються на різних етапах процесів виготовлення та використання електромеханічних перетворювачів енергії (ЕМПЕ), є різноманітні та взаємопов’язані. В теперішній час, завдяки досягненням мікропроцесорної та вимірювальної техніки стало можливим використовувати автоматичні пристрої та системи різного рівня інтелекту для вимірювання та контролю різноманітних параметрів ЕМПЕ як в процесі їх виготовлення, так і під час їх експлуатації. В інформаційному забезпеченні систем контролю і управління якістю значна роль відводиться проведенню контрольно-вимірювальних, випробних та діагностичних робіт. Ці роботи спрямовані на отримання та використання інформації про показники надійності та якості виробляємих електричних машин. Відповідальними етапами на шляху створення інтегрованих систем вимірювання, контролю, управління якістю вироблюємих електричних машин є розробка та впровадження сучасних методів для промислового контролю, випробувань та діагностики.

При різних видах випробувань ЕМПЕ виникає необхідність вимірювання характеристик руху (ХР), а саме кутової швидкості обертання ; сковзання ; обертаючого моменту М; механічної характеристики; приведеного моменту інерції ротору ЕМПЕ J; моменту механічних втрат М₀. Перераховані фізичні величини входять до загального рівняння рух електричної машини (ЕМ), що дає можливість об’єднати їх під загальною назвою характеристики руху електричних машин ХР ЕМ; Вони повинні визначатись як у статичному так і динамічному режимах роботи.

Механічна характеристика (МХ) є однією з найважливіших та

найінформативніших характеристик ЕМПЕ та визначається як залежність між обертаючим моментом та кутовою швидкістю обертання М=f() або =f(М), що отримана при незмінних напрузі живлення та частоті мережі [13].

Вигляд МХ обумовлюється різноманітними початковими умовами та іншими параметрами. З великою кількості таких МХ виділяють пускову МХ, яка називається ще природною та вимірюється при підключенні ЕМ до мережі живлення з номінальними параметрами при відсутності на валу моменту опору та додаткових моментів інерції. За МХ при відповідних умовах розраховуються статичні параметри ЕМПЕ. Наприклад, для трифазного асинхронного електродвигуна, МХ режиму реверсу при наявності належного додаткового моменту інерції, наближується до МХ статичного режиму, що дає можливість зменшити час вимірювань таких статичних параметрів, як початковий пусковий момент, максимальний момент та інші. Окрім цього за МХ характеристикою можливо оцінити деякі види браку. Наприклад, при несиметрії обмотки ротора асинхронного двигуна, форма МХ характеристики суттєво відрізняється від зразкової. При невірному з’єднанні секцій обмотки статора час розбігу затягнений у порівнянні із зразковим [14].

Вимірювання МХ у перехідному режимі роботи ЕМПЕ має наступні особливості у порівнянні з вимірюванням в статичному режимі: динамічні вимірювання проводяться за короткий проміжок часу; інформативні параметри змінюються у широкому діапазоні; в деяких випадках виникає необхідність сумісних вимірювань (наприклад кутова швидкість вимірюється сумісно з часом, що потребує наявності двох вимірювальних каналів); необхідність вияву короткочасних змін - «голкових провалів моменту», які суттєво погіршують якість механічної енергії, сприяють виникненню ударів в механічній трансмісії, що має зазори, з якою з’єднано електродвигун; відсутність методик розрахунку динамічних метрологічних характеристик.

Рух обертання ЕМПЕ описується наступним рівнянням [15]:

 (2.1)

Аналіз виразу (2.1) свідчить про необхідність проведення динамічних вимірювань кутової швидкості для визначення параметрів руху. Кутова швидкість, а точніше її залежність від часу є як і МХ однією з найважливіших характеристик ЕМПЕ. Контроль кутової швидкості в багатьох випадках є необхідним у різноманітних технологічних процесах. Вимірювання МХ нерозривно зв’язане з вимірюванням кутової швидкості обертання, а вимірювання кутової швидкості у динамічному режимі ускладнено тими самими причинами, що і вимірювання механічної характеристики. Питанням автоматизації та механізації праці при випробуваннях ЕМПЕ приділяється недостатньо уваги. Вітчизняною промисловістю не виготовляються автоматизовані прилади для досліджень та промислових випробувань. Між тим, електродвигуни в основному є садовими інших, більш складних виробів. Тому відказ в роботі електродвигуна може привести до відказу в роботі всього пристрою, вартість якого значно перевищує вартість електродвигуна. Вище сказане обумовлює необхідність подальшої розробки автоматизованих пристроїв не тільки для промислового контролю характеристик електродвигунів, а також під час їх експлуатації. Розвиток інформаційно-вимірювальної техніки у напрямку все більшого використання мікроконтролерів, персональних ЕОМ, ускладнення об’єктів вимірювання, і як наслідок алгоритмів процедур вимірювання, вимагає використання інтелектуальної апаратури.