НЕИСПРАВНОСТИ ОБМОТКИ СТАТОРА С ДВУМЯ ПАРАЛЛЕЛЬНЫМИ ВЕТВЯМИ АВТОНОМНЫХ АСИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

Королькова. - Тамбов: Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2013. - 160 с.

9. Слепухина Ю.Э. Риск-менеджмент на финансовых рынках: [учеб. пособие] /Ю.Э. Слепухина, [науч. ред. А. Ю. Казак], Министерство образования и науки РФ, Урал. федер. ун-т. - Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2015. - 216 с.

10. Чернова Г.В. Управление рисками: учеб. Пособие /Г.В. Чернова, А.А. Кудрявцев. - М.: ТК Велби, изд-во Проспект, 2006. - 160 с.

11. IEC 31010:2019 «Менеджмент риска - методы оценки риска».

12. ISO 31000:2018 Risk management - Guidelines.

13. ГОСТ Р 22.10.02-2016. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Менеджмент риска чрезвычайной ситуации. Допустимый риск чрезвычайных ситуаций.

14. ГОСТ Р 58771-2019 Менеджмент риска. Технологии оценки риска

15. ISO 28001:2007 Security management systems for the supply chain - Best practices for implementing supply chain security, assessments and plans -Requirements and guidance.

16. ГОСТ Р 53424-2018 «Устройства пломбировочные механические для грузовых контейнеров. Общие технические требования».

НЕИСПРАВНОСТИ ОБМОТКИ СТАТОРА С ДВУМЯ ПАРАЛЛЕЛЬНЫМИ ВЕТВЯМИ АВТОНОМНЫХ АСИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

Соболь А.Н.

Кандидат технических наук., доцент ФГБОУ ВО Кубанский ГАУ, Краснодар, РФ

Андреева А.А. Студентка факультета энергетики ФГБОУ ВО Кубанский ГАУ, Краснодар, РФ

FAULTY STATOR WINDING WITH TWO PARALLEL BRANCHES OF AUTONOMOUS ASYNCHRONOUS GENERATORS WIND POWER PLANTS

Sobol A.

Candidate of Technical Sciences., Associate Professor FSBEI HE Kuban SA U, Krasnodar, Russian Federation

Andreeva A. student of the Faculty of Energy FSBEI HE Kuban SA U, Krasnodar, Russian Federation

Аннотация

В современных ВЭУ преимущественно используются ВЭУ двух типов: на основе синхронных генераторов или автономных асинхронных генераторов различного исполнения, в том числе имеющих обмоткой статора с двумя параллельными ветвями. Выявленные закономерности токов и напряжений, а также изменения вибрации корпуса генератора при витковых коротких замыканиях в обмотке статора позволяют разработать соответствующие устройств защиты

Abstract

In modern wind turbines, wind turbines of two types are mainly used: based on synchronous generators or stand-alone asynchronous generators of various designs, including those with a stator winding with two parallel branches. The revealed patterns of currents and voltages, as well as changes in the vibration of the generator case during turn short circuits in the stator winding, allow the development of appropriate protection devices.

Ключевые слова: автономный асинхронный генератор, обмотка статора, параллельная ветвь, ветроэнергетическая установка, устройство защиты.

Keywords: autonomous asynchronous generator, the stator winding, a parallel branch, a wind-protection device.

Ветроэнергетика - это самая быстроразвиваю-щаяся отрасль мировой электроэнергетики. Стремительный рост мировой ветроэнергетики в основном обусловлен: источником энергии (возобновляемый); непрерывно снижающимися удельной стоимостью ветроэнергетической установки ВЭУ и средней себестоимостью вырабатываемой ими электроэнергии.

Современные ВЭУ конструктивно можно разделить на две группы: с горизонтальной осью вращения и с вертикальной осью вращения. С середины 80-тых годов прошлого века по настоящее время в мире ВЭУ с горизонтальной осью вращения сменилось примерно 8 поколений. Каждое из последующих поколений отличается от предыдущих: большей единичной установленной мощностью от 20-30 до 4500 кВт; степенью автоматиза-

ции; решением технических и экологических проблем; более высокой производительностью и более низкой себестоимостью выработанной электроэнергии.

С ростом мощностей ВЭУ возросло их воздействие на электрическую сеть. В современных ВЭУ преимущественно используются ВЭУ двух типов: на основе автономных асинхронных генераторов (ААГ) различного исполнения, в том числе имеющих обмоткой статора с двумя параллельными ветвями или безредукторные ВЭУ на основе синхронного генератора, в которых решены проблемы плавного пуска, потребления или выдачи реактивной мощности, стабилизации напряжения [3].

Оба типа ВЭУ обладают своими преимуществами и недостатками. Так, стартовая скорость ВЭУ на основе синхронного генератора несколько ниже, чем на основе асинхронного, что несколько увеличивает выработку электроэнергии, отсутствует громоздкий редуктор. Благодаря использованию преобразователя с мощностью, равной номинальной мощности ВЭУ, в более широких пределах возможно регулирование реактивной мощности, чем при использовании ААГ.

Преимущества ВЭУ на основе автономного асинхронного генератора: использование полупроводникового преобразователя меньшей мощности (около 30% от мощности ВЭУ), что позволяет значительно снизить его стоимость и потери. Благодаря этому при достаточно высоких средних скоростях ветра (более 7,5 м/с) ВЭУ на основе асинхронных генераторов чуть более эффективны [1].

В процессе работы у ААГ возможно появление различного рода неисправностей. При эксплуатации ААГ под воздействием температуры и других

факторов в структуре межвитковой изоляции образуются трещины, отслоение эмали и другие дефекты, понижающие электрическую прочность [2]. Особую опасность представляют сквозные трещины в поперечном сечении изоляционного слоя, через которые при определенных условиях происходит разрушающий электрический разряд. Все это может привести к повреждению статорной обмотки генератора. Как показали опыты при витковых и межфазных КЗ в обмотке статора при малом числе замкнувшихся витков ААГ не теряет возбуждения

[4].

При замыкании малого числа витков (1 - 3 %) изменений тока в поврежденной фазе генератора практически не наблюдается. По мере увеличения числа замкнутых витков наблюдается уменьшение фазного тока. Так при 15 % КЗ витков ток в поврежденной фазе уменьшается. Далее ток принимает установившееся значение. При этом переходный процесс становится более выраженным по мере увеличения замкнутых витков [5].

Нами были проведены опыты с ААГ, имеющих обмотку статора с двумя параллельными ветвями для различных сочетаний замкнувшихся витков, как в отдельной ветви, так и между различными ветвями. Однако из-за похожести данных можно остановится на замыкании 15 % витков в параллельной ветви, например в фазе «А». Опыт проводился для активно-индуктивной нагрузки (cosф = 0,8). При этом в ветви протекает ток, осциллограмма которого изображена на рисунке 1. Видно, что наблюдается увеличение тока в 3,3 раза.

^ ток в параллельной ветви д ^^ 2,¿¡А / /

мшшшшшшШ

I-1-1-1-1-

О 0,2  0,4 0,6 0,8 и

Рисунок 1. Характер изменения во времени тока в параллельной ветви ААГ

Осциллограммы для фазных, емкостных токов и напряжений, токов нагрузки, тока КЗ и вибрации корпуса генератора показаны соответственно на рисунке 2. Из рисунка видно, что изменение величин в фазе «А» больше чем в двух других фазах. Ток КЗ имеет не столь большое значение, как при витковых замыканиях в фазе или межфазных замыканиях.

Осциллограммы подобны осциллограммам изменения величин при витковых замыканиях в фазе ААГ с активно-индуктивной нагрузкой [1].

Разница между средним значением токов в фазах и током в поврежденной фазе составляет величину для токов 1,12 %, для напряжений 2,1 % от номинальной величины.

Рисунок 2. Характер изменения во времени величин ААГ в опытах с параллельными ветвями

Таким образом, использование ААГ в ветро-установках вызывает трудности, связанные с возможным появлением разного рода витковых коротких замыканий статорной обмотки. Выявленные закономерности токов и напряжений, а также изменения вибрации корпуса генератора при соответствующих повреждениях позволяют разработать соответствующие устройств защиты [6, 7, 8].

Список литературы

1. Богдан А.В. Диагностика повреждений обмотки статора автономного асинхронного генератора [Текст]. / А.В. Богдан, А.Н. Соболь // Известия

вузов. Электромеханика. - Новочеркасск: ЮРГПУ (НПИ) имени М.И. Платова, 2013. - № 1. - С. 70-71.

2. Богдан А.В. Измерение сопротивления нулевой последовательности силового трансформатора Y/YH-12 [Текст]. / А.В. Богдан, А.Н. Соболь, В.А. Богдан // Сельский механизатор, - М.: ООО «Нива», 2018. - № 11. - С. 40 - 41.

3. Богдан А.В. Информационные признаки повреждения обмотки статора для построения релейной защиты автономного асинхронного генератора [Текст]. / А.В. Богдан, А.Н. Соболь // Известия вузов. Электромеханика. - Новочеркасск: ЮРГПУ (НПИ) имени М.И. Платова, 2017. - № 6. - С. 72-76.

4. Богдан А.В. Математическая модель самовозбуждения автономного асинхронного генератора [Текст]. / А.В. Богдан, А.Н. Соболь // Труды Кубанского государственного аграрного университета. - Краснодар: КубГАУ, 2012. - № 36. - С. 322324.

5. Богдан А.В. Обнаружение виткового замыкания в обмотке статора асинхронного генератора [Текст]. / А.В. Богдан, А.Н. Соболь, Н.С. Баракин // Сельский механизатор - М.: ООО «Нива», 2018. -№ 7-8. - С. 44 - 45.

6. Пат. 66127 и1 Российская Федерация, МПК Н 02 К 11 00, Н 02 Н 7 08. Устройство для дифференциальной защиты асинхронного генератора [Текст]. / Соболь А. Н.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кубанский государственный аграрный университет. - № 2006147115/22; заявл. 27.12.06; опубл. 27.08.07, Бюл. № 24. - 4 с.

7. Пат. 2313890 Российская Федерация, МПК 51 Ш2М 7/08, H02H 3/28. Устройство для Устройство для дифференциально-фазной защиты [Текст]. / Богдан А.В., Соболь А. Н.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кубанский государственный аграрный университет. - № 2006124282; заявл. 06.07.2006; опубл. 27.12.2007, Бюл. № 36. - 5 с.

8. Пат. 2295815 Российская Федерация, МПК 51 H02H 7/08, G01M 15/00, H02K 15/00. Устройство защиты машин переменного тока [Текст]. / Богдан А.В., Стрижков И.Г., Потапенко И.А., Соболь А.Н.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кубанский государственный аграрный университет. - № 2005131150; заявл. 07.10.2005; опубл. 20.03.2007, Бюл. № 8. - 4 с.

СТЕНД ДЛЯ РЕМОНТА И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЕЙ

Тойгамбаев С.К.

к.т.н., профессор кафедры техническая эксплуатации технологических машин и

оборудования природообустройства Российский государственный аграрный университет МСХА им. К.А. Тимирязева.

THE STAND FOR THE REPAIR AND RESTORATION OF DETAILS OF ENGINES

Toigonbaev S.

Ph. D., Professor of the Department of technical operation of technological machinery and equipment of

environmental engineering Russian state agrarian University of the MSHA named after K.A. Timiryazev

Аннотация

В статье предложено приспособление для ремонта и восстановления изношенных поверхностей тарелок клапанов, применение которого позволяет с наименьшими затратами труда восстановить работоспособность клапанов.

Abstract

The article proposes a device for repairing and restoring worn surfaces of valve plates, the use of which allows to restore the operability of valves with the least labor costs.

Ключевые слова: клапан; плита; давление; плита; пуансон; двигатель.

Keywords: valve; plate; a pressure plate; a punch; the engine.

Тарелки клапанных пружин устанавливаются в механизме газораспределения двигателя Д-240. Основным дефектом является износ конусного отверстия под запорные сухарики. Эскиз детали представлен на рис. 2. Для изготовления серийных тарелок двигателя Д-240 применяется сталь 40 Х-Т-В ГОСТ 4543-71 с твердостью после окончательной термообработки ЖСэ 28...32. Структура материала тарелки имеет феррито-перлитное строение с

величиной зерна 7^8 баллов по ГОСТ 5639-72. Химический и механические свойства приведены в таблице 1 и 2 соответственно. В результате воздействия знакопеременных нагрузок тарелка деформируется, конусное отверстие теряет свою форму, появляются микротрещины и задиры, происходит механическое и коррозионное изнашивание, нарушается посадка сопряжения отверстие-поверхность запорных сухариков.

Таблица 1

Химический состав стали 40Х

Марка стали Содержание химических элементов, %

С Мп Cr Si Ni Cn As P S

Сталь 40Х 0,37...0,45 0,5.0,8 0,9.1,1 0,17.0,37 < 0,3 < 0,3 < 0,08 < 0,04 < 0,04