Прогрессивные технологии в обучении и производстве (стр. 14 )

Общеизвестно [2], что в промежуточном пролете ВЛ пляске могут быть подвержены все фазные провода и грозотросы, и, т. к. колебания каждого провода (троса) не зависят от состояния остальных, то число возможных вариантов N динамических воздействий гололедно-ветровых нагрузок на траверсы, тросостойки и каждую опору при количестве проводов и тросов равном n определяется по формуле:

N = 2n-l (1)

Для одноцепной ВЛ-110, выполненной на типовых железобетонных одностоечных опорах ПБ110-5 n = 4, следовательно, количество таких вариантов равно 15. Все 15 возможных вариантов сочетаний одновременных динамических воздействий, а также соответствующие каждому варианту суммарные длины плеч ΣL траверс и тросостойки, на которые действуют силы Fi и Fj, представлены в табл 1. В табл. 1 символом «+» обозначено наличие, а символом «-» - отсутствие воздействия динамической силы конкретного провода или троса на траверсу или тросостойку.

Таблица 1. Варианты распределений динамических воздействий на элементы промежуточного пролета одноцепной ВЛ-110

Элементы ВЛ	Номер варианта
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Грозотрос	-	-	-	-	-	-	-	+	+	+	+	+	+	+	+
1-й провод	-	-	-	+	+	+	+	-	-	-	-	+	+	+	+
2-й провод	-	+	+	-	-	+	+	-	-	+	+	-	-	+	+
3-й провод	+	-	+	-	+	-	+	-	+	-	+	-	+	-	+
ΣL, дм	35	20	55	20	55	40	75	4	39	24	59	24	59	44	79

Значения ΣL эквивалентны суммарным моментам динамических сил, рассчитанных по масштабной модели верхней части опоры.

Анализ величин ΣL для всех 15-ти вариантов показывает, что наибольшее силовое воздействие на тело опоры будет иметь место при суммарной длине плеч воздействия динамических сил, равной 79 дм и соответствующей варианту 15, у которого одновременно пляшут 3 провода и грозотрос и, соответственно, динамические силы приложены по всем трем проводам и грозотросу. Однако, учитывая то, что условия образования отложений на фазных проводах и грозотросе различны и жесткость грозотроса и монтажные тяжения в нем отличаются от жесткости и монтажных тяжений в фазных проводах, можно с высокой достоверностью утверждать, что случаи одновременной пляски всех трех проводов и грозотроса маловероятны. Несколько меньшим силовым моментным потенциалом обладает вариант 7, и еще меньшими - 13 и 11, 5 и 3. Варианты 11 и 13 маловероятны, как и вариант 15, из-за присутствия в них силового воздействия грозотроса, и поэтому они далее рассматриваться не будут. Для варианта 7, у которого ΣL = 75 дм, характерны одновременная пляска только 3-х фазных проводов и, соответственно, наличие одновременных динамических воздействий равных сил F1,F2 и F3 .Из [2] известно, что вероятность одновременной пляски 3-х проводов одноцепной ВЛ или примерно равна вероятностям пляски двух любых проводов, или меньше их в 1,5-2 раза, но пляска 3-х проводов имеет больший сум­марный момент сил, (варианты 5 и 3) чем пляска 2-х проводов.(На рис.1 [3] показаны результаты динамического воздействия на опору типа ПБ 110-5 одноцепной ВЛ-110).

Обобщая изложенное в статье, отметим:

- главной причиной поломок траверс и опор промежуточных пролетов ВЛ любых типов является воздействие на них суммарных силовых динамических моментов нескольких пляшущих фазных проводов при совпадении случайных синфазных колебаний фазных проводов в смежных промежуточных пролетах;

- в сравнении со статическими нагрузками, плечи воздействий которых практически равны нулю, воздействия суммарных динамических сил пляски проводов и грозотросов практически всегда приложены на максимально возможные плечи воздействий в направлении меньшей механической прочности элементов конструкции линии, что существенно повышает вероятность возникновения аварии;

- под воздействием суммарных сил динамических воздействий вместе с наклоном опор одновременно происходит вращение тела опоры вокруг своей оси, что приводит к возникновению дополнительных напряжений в теле опоры и росту разрушающего воздействия на нее.

Таким образом, одной из главных задач мониторинга гололедо-ветровых нагрузок на элементы ВЛ является обнаружение момента возникновения пляски проводов, возникающего при достижении суммарных моментов сил динамического воздействия порогового значения, и, как результат, выдача команды на плавку отложений. При этом задачи обнаружения пляски и изменения ее параметров можно решать:

- путем непрерывного измерения текущего распределения воздействующих сил пляски и наличия статической нагрузки;

- путем измерения либо скорости прогиба траверс, либо скорости изменения наклона опоры и последующего сравнения измеренной величины с пороговым значением, характеризующим режим отсутствия пляски и наличия статической нагрузки.

Кроме того, в связи с тем, что явлению пляски предшествует появление условий ее возникновения (гололедные отложения и ветер), одним из вариантов технической реализации системы мониторинга гололедо-ветровых нагрузок на ВЛ является создание телеметрической информационно-измерительной системы, способной автоматически в реальном масштабе времени обнаруживать появление условий возникновения пляски проводов (грозотросов), включающей в себя систему распознавания формы отложений.

Список литературы

1.  К построению модели механического воздействия гололедно-ветровых нагрузок на элементы промежуточного пролета воздушной линии электропередачи / C. В. Аверьянов, , и др. // Новое в российской электроэнергетике. 2004. №11.

2.  Байрамгулов сельских воздушных линий 6-10 кВ, подверженных динамическим нагрузкам: Дис. д. т. н. СПб., 1993.

3.  Анализ динамических воздействий пляски проводов и грозотросов на конструктивные элементы промежуточных пролетов воздушных линий электропередачи 110 кв / , C. В.Аверьянов, и др. // Новое в российской электроэнергетике. 2006. №2.

УДК 621.313.13

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОММУТАЦИОННОГО ИСКРЕНИЯ
НА НАДЕЖНОСТЬ КОЛЛЕКТОРНО-ЩЕТОЧНОГО УЗЛА
ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Е,

Самарская государственная академия путей сообщений

тел.(8, , E-mail: *****@***ru

Надежность коллекторно-щеточного узла зависит от появления как внезапных, так и постепенных отказов. Внезапные отказы тяговых электродвигателей (ТЭД) локомотивов, обусловленные поломкой элементов щеточного аппарата встречаются достаточно часто. Поэтому главное внимание должно быть обращено на изучение постепенных отказов, связанных с износом коллектора и щеток.

Коммутационное искрение приводит к электроискровой эрозии сбегающего края щетки и края коллекторной ламели. Это вызывает постепенное сокращение периода коммутации. Так как оптимальная настройка дополнительных полюсов соответствует начальному значению периода коммутации, то при постепенном сокращении периода коммутации в коммутируемых секциях будут появляться все большие нескоммутировавшие токи, что может привести к интенсификации искрения. Эти явления в настоящее время не изучены. Механический и токовый износ вызывают уменьшение высоты щеток, а также диаметра коллектора по рабочим дорожкам. Электроискровый износ приводит к эрозии краев щеток и ламелей, то есть изменяет геометрию контактов. Этот износ совершенно иного характера.

Важной задачей является формулирование понятия «отказа» коллекторно-щеточного узла (КЩУ) под влиянием электроискровой эрозии. Это необходимое условие создания метода расчета надежности КЩУ, так как расчет надежности сводится к вычислению наработки до момента отказа или вероятности безотказной работы в течение заданного времени. В случае внезапных отказов понятие «отказа» формулируется и фиксируется очень просто. В этом случае отказ есть разрушение элемента КЩУ. При постепенных отказах под отказом понимают выход какого-либо параметра за допустимые пределы. В этом случае задача сводится лишь к назначению обоснованных пределов.

К коллекторно-щеточному аппарату тяговых электродвигателей локомотивов предъявляется единственное требование – быть работоспособным. Такое требование приводит к неопределенности при формулировании понятия отказа, так даже при очень интенсивном исрении, когда поверхность дорожек коллектора полностью подвергнута эрозии, когда нет политуры, отказ, как таковой, не происходит, электродвигатель продолжает работать.

Понятие «отказ» коллектора может быть определено на основе изучения характера электроискрового износа коллектора, в результате которого определится та граница в степени разрушения контактной поверхности коллектора, достижение которой приводит к качественному изменению процесса искрообразования и резкой интенсификации износа. Достижение такого граничного состояния коллектора и будет считаться «отказом» коллектора [2].

Изучение процессов износа коллекторов искрением связано с необходимостью объективной оценки уровня искрения или параметров разрядов, характеризующих интенсивность искрения. Скорость износа и другие характеристики износа определяются как функции времени и параметров искрения, поэтому необходимо определить, какие именно параметры и какого объективного сигнала, связанного с процессом искрения, следует фиксировать в эксперименте.

Согласно ГОСТ 183-66 уровень искрения на коллекторе оценивается в баллах путем визуального наблюдения искрения. Известно, что этот метод оценки искрения субъективен. Это объясняется и индивидуальными особенностями глаза различных наблюдателей, и от степени подгара краев щеток и коллекторных ламелей, при котором искрение возникнет в узкой щели между щеткой и коллектором и плохо просматривается. Для изучения связи искрения и износа этот метод измерения уровня искрения не пригоден также и потому, что он дает оценку искрения в целом на коллекторе и не дает информации об интенсивности разрядов на отдельных ламелях, тогда как скорость износа ламелей зависит от энергии разрядов [1]. Отказ коллектора происходит, если даже одна из ламелей износилась искрением до недопустимой степени, независимо от того, что другие ламели находятся в хорошем состоянии. Это согласуется с общей теорией надежности, согласно которой отказ системы или узла наступает всякий раз, как отказывает элемент системы, если элемент не задублирован. Естественно, что ламели коллектора не задублированы. Отсюда следует, что при определении надежности коллектора наработкой до отказа, как и в общем случае, следует считать наработку до отказа «слабого» звена, то есть той ламели, которая быстрее всего разрушается искрением в связи с тем, что на ней искрение наиболее интенсивно. Таким образом, возникает необходимость фиксировать параметры искрения на всех ламелях коллектора. Это возможно, если для оценки искрения использовать подходящий объективный сигнал, связанный с процессом искрения.

Список литературы

1. Карасев искрения и контроль качества коллекторов электрических машин///Электромеханика. – №7. – М.,1962. – с.43-47.

2. Курбасов износа коллекторов тяговых электродвигателей//Вестник ЦНИИ МПС. – №4. – М., 1967. – с.68-72.

УДК 621.365

Р 93

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ CУЩЕСТВУЮЩЕГО
ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОТОПЛЕНИЯ

,

Камышинский технологический институт (филиал) ВолгГТУ

тел./, E-mail: *****@***ru

Отопление здания может быть постоянным или периодическим. При постоянном отоплении количество потребляемой теплоты не изменяется. При периодическом отоплении цикл изменения температуры имеет три части: tI – начало работы системы отопления (период натопа); tII – время установившегося режима (температура в помещении удерживается на постоянном уровне); tIII – подвод теплоты в помещение прекращается, охлаждение помещения. Соответственно, при периодическом отоплении тепловой поток в начале цикла больше, чем во время установившегося режима, что является необходимым, если требующаяся в помещении температура должна быть достигнута в короткое время.

Тем не менее, результаты измерений установили, что периодическое отопление всегда ведет к уменьшению потребления энергии [1]. Это подтверждает опыт эксплуатации электрорадиаторов ЭРГН-0,35...0,7/220(п) разработаных на основе гибких ленточных нагревательных элементов ЭНГЛ.

Они могут использоваться как для дополнительного отопления в квартирах и других помещениях, имеющих центральное отопление, так и в качестве основного отопления в системах электрического отопления помещений любого типа (дач, загородных домов, офисов, магазинов, павильонов, складов и др.). Конструктивные и эксплуатационные качества, проверенные на практике, далеко расширили границы применения электрорадиаторов панельного типа для отопления, например, железнодорожного и судового транспорта, заправочных станций, специальных объектов и сооружений с нестандартными видами и номинальными значениями напряжения электрической сети.

В основу разработок электроотопительных приборов на гибких ленточных нагревательных элементах были положены достоинства последних - возможность монтажа на оборудовании различной формы, плотное прилегание к обогреваемому объекту, т. е. эффективная теплопередача.

По конструкции электронагревательный элемент представляет собой плетеную ленту из стеклонити, в основу которой заплетены нагревательные жилы с изоляцией из двух слоев окрутки стеклонитью. Лента имеет влагонепроницаемую оболочку из кремнийорганической резины. Нагревательные жилы на концах нагревателя скоммутированы по определенным схемам. Для повышения надежности в эксплуатации соединение нагревательных жил осуществляется пайкой твердыми припоями или сваркой. Предельная рабочая температура на поверхности активной части ленты определена заводом изготовителем и не должна превышать более 180°С. Конструкция нагревательного элемента водонепроницаема, эксплуатация его разрешается в пожароопасных установках (наружных и помещениях) классов П-I, П-II, П-III согласно "Правил устройства электроустановок". Гибкий нагревательный элемент с предельной температурой на поверхности активной части ленты 400°C состоит из плетеной стеклоленты пропитанной органосиликатным материалом, включающим в себя кремнийорганические и силикатные составляющие.

При конструировании отопительного прибора были учтены достоинства и недостатки существующего оборудования прямого электроотопления зарубежного и отечественного производства.

Принцип действия, например, электроотопительного прибора конвекторного типа заключается в создании потока нагретого воздуха путём его контакта с нагревательным элементом (типа ТЭНа или открытая спираль из тугоплавких материалов температура нагрева которых составляет 350...700С°). Корпус конвектора при этом снижает излучение нагревательного элемента в окружающую среду и одновременно служит своеобразной "дымовой трубой", увеличивая естественную тягу и интенсивность нагретого воздуха. В отличии от конвекторов, низкотемпературные электроотопительные приборы - маслонаполненные электрорадиаторы и "сухие" электрорадиаторы панельного типа, отдают теплоту внешними ограждающими поверхностями, максимальная температура которых, во избежании ожога и по условиям возгонки пыли, не должна превышать 85...95 С°. Из-за небольшого температурного напора такие электрогреватели имеют повышенные габаритные размеры, что компенсируется безопасностью и удобством при эксплуатации. Кроме того "сухие" электрорадиаторы или электропанели отопления отличаются от маслонаполненных простотой конструкции, отсутствием масла, и соответственно, не требуют герметизации корпуса. Низкая температура нагрева делает эксплуатацию "сухих" электрорадиаторов безопасной даже при монтаже на сгораемых конструкциях.

В разработанных моделях электрорадиаторов на гибких нагревателях используется эффект "два в одном". Внутренняя поверхность (задняя стенка) выполняет функции как-бы низкотемпературного конвектора или "теплового насоса", который, за счёт развитой рабочей поверхности, захватывает большой объём воздуха с пола помещения для подогрева. Внешняя поверхность радиатора интенсивно излучает тепло в окружающую среду.

Основные достоинства этих электрорадиаторов: простота исполнения, долговечность (средний срок службы при непрерывной работе составляет не менее 10 лет), экономичность (конструктивные особенности электроотопительного прибора, дизайн, размеры и минимальная потребляемая мощность при правильном размещении в помещении позволяет снизить энергопотребление, как минимум, на 30 % при стоимости в 1,5...2 раза дешевле зарубежных и отечественных аналогов), эргономичность (не создают бытовой дискомфорт, связанный с пересушкой воздуха, пережиганием кислорода, возникновением вихревых воздушных потоков, поднимающих пыль), безопасность.

Сравнительный технико-экономический анализ использования электроотопительных приборов на основе ЭНГЛ дает неопровержимые выводы об эффективности их применения.

Так, например, внедрение энергосберегающего оборудования электрического отопления на 30 объектах «-Нижневолжск-нефтепродукт» показал, что экономия средств составила 284 руб.

Кроме того, возможность регулировать потребление электроэнергии на электрическое отопление увеличивает экономию до 25% от установочной мощности.

Практическая окупаемость внедряемого электрического отопления происходит в течение отопительного сезона.

Результаты сравнительного анализа электроприборов и оборудования с использованием традиционных нагревателей типа ТЭН и ленточных нагревателей типа ЭНГЛ приведены в табл.1.