Разработка математической модели расчета надежности асинхронного двигателя со всыпной обмоткой

1. Компоновка позволяет создать высокоэффективную динамическую воздушную подушку за счет поддува. На крейсерских режимах полета несущие свойства экраноплана возможно увеличить на 36 % и более.

2. Реализуется возможность эффективно управлять параметрами динамической воздушной подушки, используя различные комбинации отклонения механизации несущих поверхностей.

Моделирование поддува в программе ANSYS: поле скоростей, линии тока и поля давлений

Библиографические ссылки

1. Вшивков Ю. Ф., Галушко Е. А., Кривель С. М. Выбор параметров аэродинамических управляющих поверхностей компоновки экраноплана с улучшенными эксплуатационными характеристиками // Актуальные проблемы и перспективы развития гражданской авиации России : сб. трудов IV науч.-практ.

конф. преподавателей, научных работников и аспирантов, 3-5 декабря 2013 г. Иркутск : Иркутский филиал МГТУ ГА, 2013. С. 272.

2. Вшивков Ю., Галушко Е., Кривель С. Концепция и результаты аэродинамического проектирования экраноплана с широким диапазоном эксплуатационных углов атаки [Электронный ресурс] // CredeExperto: транспорт, общество, образование, язык : междунар. информ.-аналит. журнал, март 2015. Вып. 1. URL: http://ce.if-mstuca.ru.

3. Струи и несущие поверхности. Моделирование на ЭВМ / В. И. Бабкин, С. М. Белоцерковский, В. В. Гуляев и др. М. : Наука, 1989. С. 208.

References

1. Vshivkov Y. U., Galushko E., Krivel S. Selecting aerodynamic control surfaces settings layout WIG with improved performance // Actual problems and prospects of development of Russian civil aviation. Proceedings of the IV scientific-practical conference of teachers, researchers and graduate students. December 3-5, 2013 Irkutsk : branch MSTUCA, 2013. 272 p.

2. Vshivkov Y. U., Galushko E., Krivel S. M. Concept and design of aerodynamic WIG craft with a wide range of operational angles of attack // International information-analytical magazine «CredeExperto: transport, society, education, language", March 2015. Iss. 1. (Http://ce.if-mstuca.ru) [electronic resource].

3. The jet and the supporting surface. Computer simulation / V. I. Babkin, S. M. Belotserkovsky, V. V. Gulyaev et al. M. : Nauka, 1989. P. 208.

© Галушко Е. А., Кривель С. М., 2016

УДК 629.73.08; 629.7.004.67

РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РАСЧЕТА НАДЕЖНОСТИ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ СО ВСЫПНОЙ ОБМОТКОЙ

П. С. Гапенко, Р. В. Менчиков, Н. В. Юрковец

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Е-таП: 7polina7@bk.ru

Рассмотрено понятие надежности электрической машины. Обозначены причины выбора конкретной электрической машины. Описаны особенности расчета надежности асинхронного двигателя. Указаны условия применения данной методики расчета. Разработана математическая модель расчета надежности асинхронного двигателя со всыпной обмоткой.

Ключевые слова: электрическая машина, асинхронный двигатель, математическая модель, расчет надежности, всыпная обмотка, межвитковая изоляция.

<Тешетневс^ие чтения. 2016

DEVELOPING MATHEMATICAL MODEL OF RELIABILITY CALCULATION OF THE ASYNCHRONOUS ENGINE WITH THE POURING WINDING

P. S. Gapenko, R. V. Menchikov, N. V. Yurkovets

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: 7polina7@bk.ru

The concept of reliability of the electrical machine is considered. The reasons of a choice of the concrete electrical machine are designated. Features of reliability calculation of the asynchronous engine are described. Conditions of applying this calculation procedure are specified. The mathematical model of reliability calculation of the asynchronous engine with a pouring winding is developed.

Keywords: electrical machine, induction motor, mathematical model, calculation of reliability, pouring the winding, inter-turn insulation.

Среди ряда показателей качества электрической машины надежность является основной. Если надежность задана, то расчет должен ее подтвердить. Чтобы спроектировать электрическую машину с экономически оптимальными показателями надежности, необходимо расчет провести для ряда вариантов. Оптимальные значения показателей надежности должны быть получены в результате технико-экономических расчетов. Для расчета надежности электрических машин необходимо, прежде всего, ознакомиться с некоторыми основными понятиями, терминами и определениями из области надежности, соответствующими ГОСТ 27.002-89.

Надежность электрической машины - свойство машины выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования [1; 3-5].

В настоящей работе мы рассмотрим из всего многообразия электрических машин асинхронный двигатель. Среди асинхронных двигателей менее надежны двигатели со всыпной обмоткой. В них отказы обмоток составляют 95-98 % от общего количества отказов, поэтому целесообразно разработать математическую модель для этого наименее надежного узла двигателей со всыпной обмоткой.

Для построения математической модели надежности используется аппарат теории вероятностей и математической статистики.

На основании теоремы умножения вероятность

безотказной работы обмотки

р = р р р

-'об 1 м.В п1 м.ф '

где Рм.в, Рп, Рм.ф - соответственно вероятности безотказной работы межвитковой, корпусной и межфазовой изоляции.

Многочисленные расчетные и экспериментальные данные показывают, что вероятность безотказной работы корпусной и межфазовой изоляции значительно выше, чем у межвитковой; для т = 10 000 ч имеем РпРм. ф ~ 0,999, а для т = 20 000 ч имеем РпРм. ф ~ 0,995. Поэтому при выполнении расчетов

надежности всыпной обмотки можно ограничиться расчетом надежности межвитковой изоляции.

Таким образом, составление математической модели расчета надежности всыпной обмотки асинхронного двигателя сводится к составлению математической модели расчета надежности межвитковой изоляции, которая основана на модели прочности, но параметром, характеризующим электрическую прочность изоляции, является дефектность.

При построении математической модели приняты следующие положения и допущения. Отказ изоляции обмотки происходит в результате к. з. (виткового, корпусного, межфазного), которое возможно только при существовании дефектов композиции витковой, корпусной и межфазной изоляции. Дефект может иметь место при поставке материалов, возникнуть в процессе изготовления обмотки (порезы, проколы, сдиры, трещины) и образоваться в результате старения (трещины). Перекрытие промежутков между то-коведущими частями в местах дефектов происходит в результате воздействия коммутационных перенапряжений, возникающих при пуске, отключении или реверсе электродвигателя. При расчете вероятности отказа витковой изоляции учитываются только плотно касающиеся участки соседних витков.

Согласно математической модели вероятность отказа обмоток рассчитывают для последовательных интервалов времени наработки. Величина интервала выбирается такой, в пределах которой дефектность изоляции изменяется несущественно. Дефекты на слоях в пределах элементарного участка композиции изоляции принимаются совпадающими. Дефектность изоляции определяется на непропитанных обмоточных проводах, пазовой и межфазной изоляции, уложенных, а затем аккуратно извлеченных из паза. Влияние пропитки обмотки учитывается соответствующим коэффициентом. Исходная дефектность проводов определяется по предположению, что дефектна изоляция, имеющая сквозные повреждения. Дефектность определяется исходя из того, что дефекты расположены на длине провода случайно и распределены по длине провода по закону Пуассона.

Методика расчета надежности всыпных обмоток статора асинхронных двигателей выпушена в виде отраслевого стандарта.

Усредненные значения параметров асинхронного двигателя

Наименование параметров и их условные обозначения Выбор величины параметра

Наработка, для которой определяется вероятность безотказной работы Роб, т, ч Задается в ТЗ (ТУ); по ГОСТ 19523-74 т = 104 ч при Роб = 0,9

Вероятность наличия хотя бы одного дефекта изоляции провода длиной 100 мм после укладки обмотки При отсутствии экспериментальных данных = 0,1... 0,35

Периметр свободной площади слоя обмотки П, мм Для двухслойной обмотки П = Ъ1 + Ъ2 + йп1; для однослойной П = Ъ1 + Ъ2 + 2йп1

Коэффициент, характеризующий качество пропитки, кпр При отсутствии экспериментальных данных кпр = 0,3... 0,7

Частота включений электродвигателя /вкл Принимается по ОСТ 16.0.510.037-78 в зависимости от предполагаемой группы эксплуатации. Для нормальной группы эксплуатации /вкл = (2.. .10) ч-1

Методика, изложенная в этом стандарте, запрограммирована и требует использования ЭВМ.

В данной работе разработана упрощенная методика для ручного счета.

Ряд исходных данных должен быть получен экспериментально на используемых обмоточных проводах и изоляционных материалах, примененных для корпусной и межфазной изоляции. При отсутствии экспериментальных данных можно воспользоваться рекомендуемыми усредненными значениями параметров (см. таблицу) [2].

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что данной методикой для расчета надежности асинхронного двигателя со всыпной обмоткой можно пользоваться на предприятиях, на которых не предусмотрено специально запрограммированные ЭВМ.

Библиографические ссылки

1. Иванов-Смоленский А. В. Электрические машины : учебник. М. : Высшая школа, 2006. 930 с.

2. Гольдберг О. Д., Гурин Я. С., Свириденко И. С. Проектирование электрических машин. М. : Высшая школа, 2001. 430 с.

3. Копылов И. П. Проектирование электрических машин. М. : Высшая школа, 2002. 120 с.

4. Гольдберг О. Д. Качество и надежность асинхронных двигателей. М. : Энергия, 1968. 86 с.

5. Надежность асинхронных электродвигателей / Б. Н. Ванеев, В. Д. Главный, В. М. Гостищев, Л. И. Сердюк ; под ред. Б. Н. Ванеева. Киев : Техшка, 1983. 143 с.

References

1. Ivanov-Smolensky A. V. Electrical machines. Textbook for high schools. M. : Higher school, 2006. 930 p.

2. Goldberg O. D. Electrical Engineering machinery / O. D. Goldberg, J. S. Gurin, S. I. Sviridenko. M. : Higher school, 2001. 430 p.

3. Kopylov I. P. electrical machines Design. M.: Higher school, 2002. 120 p.

4. Goldberg O. D. The Quality and reliability of induction motors. M. : Energy, 1968. 86 p.

5. The reliability of induction motors / B. N. Vaneev, V. D. Glavny, V. Gostishchev, L. Serdyuk ; ed. by B. N. Vaneeva. Kiev : Tehlka, 1983. 143 p.

© Гапенко П. С., Менчиков Р. В., Юрковец Н. В., 2016

УДК 629.7.062

МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОСИСТЕМ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕИЗВЕСТНЫХ ПАРАМЕТРОВ С УЧЕТОМ ДИНАМИКИ РАБОЧИХ ОРГАНОВ

А. И. Демидов

Иркутский национальный исследовательский технический университет Российская Федерация, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83 *Е-таП: Demidov-ai@yandex.ru

Рассмотрена возможность применения ЫАТЬАВ для выбора оптимальных проектных решений при проектировании авиационных гидросистем. Проведен анализ разветвленной гидросистемы самолета с учетом динамики механической системы уборки опор шасси.

Ключевые слова: гидросистема, давление, расход, шасси, гидроцилиндр.