Разработка и исследование быстродействующих измерительных преобразователей индуктивного типа для функциональной диагностики электрических машин
Диссертация
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… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Анализ методов и средств функциональной диагностики электрических машин
- 1. 1. Дефекты электрических машин и методы их обнаружения
- 1. 2. Средства измерений диагностических параметров
- 1. 2. 1. Датчики вибраций и линейных перемещений
- 1. 2. 2. Измерительные преобразователи магнитного поля
- 1. 2. 3. Датчики тока
- 1. 3. Микропроцессорные средства функциональной диагностики электрических машин
- 1. 4. Выводы
- Глава 2. Разработка и исследование способов повышения быстродействия измерительных преобразователей индуктивного типа
- 2. 1. Анализ требований к быстродействию датчиков для измерения диагностических параметров
- 2. 2. Измерительный преобразователь индуктивного типа на основе Ьй — и ЬйЯ — контуров
- 2. 3. Измерительный преобразователь индуктивного типа на основе ЬС — контура со схемой выделения импульсов рассогласования
- 2. 4. Измерительный преобразователь индуктивного типа на основе ЬС — контура с пиковым детектором
- 2. 5. Математическая модель измерительного преобразователя индуктивного типа
- 2. 6. Измерительный преобразователь индуктивного типа на основе
- ЬТ — контура и его схемотехнический анализ
- 2. 7. Выводы
- Глава 3. Автоматизированный комплекс для функциональной диагностики электрических машин
- 3. 1. Микропроцессорный измерительный прибор для сбора диагностической информации
- 3. 1. 1. Анализ структурной схемы прибора
- 3. 1. 2. Схемотехнический анализ работы прибора
- 3. 2. Управляющая программа для микроконтроллера
- 3. 2. 1. Общая характеристика управляющей программы
- 3. 2. 2. Подпрограмма управления ММС-картой
- 3. 2. 3. Подпрограмма управления SPI-интерфейсом
- 3. 2. 4. Фоновый интерпретатор команд байт-кода
- 3. 2. 5. Подпрограмма передачи данных
- 3. 3. Конструктивные особенности индуктивных датчиков
- 3. 3. 1. Датчик поля рассеяния
- 3. 3. 2. Датчик виброперемещений
- 3. 3. 3. Датчик тока
- 3. А. Программное обеспечение виртуального прибора для обработки диагностической информации
- 3. 5. Выводы
- 3. 1. Микропроцессорный измерительный прибор для сбора диагностической информации
- 4. 1. Оценка метрологических характеристик
- 4. 1. 1. Градуировка прибора
- 4. 1. 2. Оценка методической погрешности
- 4. 1. 3. Оценка инструментальной погрешности прибора
- 4. 1. 4. Сравнительный анализ датчиков с аналогами
- 4. 2. Измерение диагностических параметров электродвигателя в стационарных и переходных режимах работы
- 4. 3. Анализ влияния дефектов ротора электродвигателя на его диагностические параметры
- 4. 4. Выводы
Список литературы
- Аш. Ж. и др. Датчики измерительных систем: В 2-х книгах. — М.: Мир, 1992.
- Агейкин Д. И., Костина Е. Н., Кузнецова Н. Н. Датчики контроля и регулирования. Справочные материалы. М.: Машиностроение, 1965. — 928с.
- Андреев Ю. А. Абрамзон Г. В. Преобразователи тока для измерений без разрыва цепи. — JL: Энергия, 1979. — 144 с.
- Амеличев В. В., Чаплыгин Ю. А. Интегральный сенсор магнитного поля комбинированного типа // Известия вузов. ЭЛЕКТРОНИКА, № 2, 1998. 41−44 с.
- Барков А.В., Баркова Н. А., Азовцев А. Ю. Мониторинг и диагностика роторных машин по вибрации. — Изд. СПб Государственного морского технического университета, г. СПб, 2000. — 169 с.
- Бараночников M. JL Микромагнитоэлектроника. Т. 1. М: ДМК Пресс, 2001. -544 с. •
- Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. — М.: Высш. шк., 2003.- 462 с.
- Беда П.И., Глазков Ю. А., Лунько С. П. и др. Дефектоскопия деталей при эксплуатации военной технике. М.: Воениздат, 1978. — 228 с.
- Булычев А.В. Метод контроля состояния механической части асинхронного электродвигателя // Электротехника. 1997. -№ 10. — с. 5 — 9.
- Булычев А.В., Ванин В. К. Метод контроля состояния механической части асинхронного электродвигателя // Электротехника. 1997. — № 11. — с. 510.
- Библиотека электронных компонентов. Выпуск 15. Датчики фирмы «Honeywell»: Справочник. М.: Додэка, 2008. — с. 27- 36.
- Вавилов В.П. Тепловые методы неразрушающего контроля: Справочник. М.: Машиностроение, 1991. — 240 с.
- Васильев Н.П., Касаткин С. И., Муравьев A.M. Тонкопленочные магниторезистивные датчики магнитного поля и области их применения. //Sensors&Systems. 1999. № 1. — с. 29 — 36.
- Викулин И.М., Викулина Л. Ф., Стафеев В. И. Гальваномагнитные приборы. М.: Радио и связь, 1983. — 234 с.
- Вол охов С. А., Добродеев П. Н. Проявление статического эксцентриситета ротора во внешнем магнитном поле электрических машин // Электротехника. 2002. — № 11. — с.28 — 32.
- Волохов С.А., Добродеев П. Н., Ивлев Л. Ф. Пространственный гармонический анализ внешнего магнитного поля технического объекта// Техническая электродинамика. 1996. — № 2. — с. 3 — 9.
- Волохов С.А. Диагностирование обрыва стержня ротора асинхронного двигателя // Электротехника. 1998. — № 2. с. 9 — 11
- Гашимов М.А., Гаджиев Г. А., Мирзоев С. М. Диагностирование неисправностей обмотки статора электрических машин // Электрические станции. 1998. -№ 10. с. 8- 12.
- Гашимов М.А., Гаджиев Г. А., Мирзоев С. М. Диагностирование эксцентриситета и обрыва стержней ротора в асинхронных электродвигателях без их отключения // Электротехника. 1998 № 10. — с. 4651.
- Гашимов М. А. Гаджиев Г. А., Халилов Д. Д., Абдуллаев Н. Д., Исследование магнитных полей рассеяния в электрических машинах для их диагностики в условиях работы // Электротехника. 2000. № 6. — с. 22- 27.
- Гашимов М.А. Логические методы диагностики технического состояния электрических машин // Электричество. 1999. № 7. — с. 20 — 26.
- Генкин М.Д., Соколова А. Г., Виброакустическая диагностика машин и механизмов. М.: Машиностроение, 1987. — 288 с.
- Герасимов В.Г. Методы и приборы электромагнитного контроля промышленных изделий . -М.: Энергоатомиздат, 1983. 271 с.
- Герасимов В.Г., Клюев В. В., Шатерников В. Е. Методы и приборы вихретокового контроля промышленных изделий. —. М.: Энергоатомиздат, 1983. 242 с.
- Галушков А. И., Чаплыгин Ю. А. Кремниевые магниточувствительные интегральные схемы // Известия вузов. ЭЛЕКТРОНИКА. 1997. —№ 1. — 5 6 с.
- Гемке Р.Г. Неисправности электрических машин. — Л.: Энергоиздат, 1989.-340 с.
- Геллер, Б. Дополнительные поля, моменты и потери мощности в асинхронных машинах // Б. Геллер, В. Гамета. М.:Энергия, 1976. — 272 с.
- Готры 3. Ю., Чайковского О. И. Датчики. Справочник. Издательство «Каменяр», Львов, 1995. 312 с.
- Донель А.К. Методы и средства термоэлектрического контроля.-М.:Машиностроение, 1979. 51 с.
- Егиазарян Г. А., Стафеев В. И. Магнитодиоды, магниторезисторы и их применение.М.: Радио и связь, 1987. 88 с.
- Завидей В.И., Головичер В. А., Милованов C.B., Вихров М. А., Окунев Д. В. Тепловизионный контроль паяных соединений статорных обмоток двигателей // Энергетик. 2008. № 11. — с. 42- 43
- Зангер Г. Электронные системы. Теория и применение. М.: Мир, 1980. — 392 с.
- Зацепин H.H., Зацепин E.H. Динамическое магнитное поле поверхностного дефекта // Контроль.Диагностика. 2003. — № 4. — с. 44- 47.
- Иориш Ю.И. Виброметрия. М.: Машиздат, 1961. 340 с.
- Канарчук В. Е. Чигренец А.Д., Бесконтактная тепловая диагностика машин. — М. Машиностроение, 1987. — 158 с.
- Кацман М.М. Электрические машин. -3-е изд., испр. М.: Высш. шк., 2000. — 320 с.
- Копылов И.П. Электрические машины: Учеб. для вузов. -2-е изд., перераб. -М.: Высш. шк.- Логос, 2000. 607 с.
- Копылов И. П. Математическое моделирование электрических машин. — М.: Высшая школа, 1994. 316 с.
- Контроль качества продукции в машиностроении / Под.ред. А. Э. Артеса. — М.:Издательство стандартов, 1980.—215 с.
- Королев Д.М., Никулин В. Б., Колесников С. А. Применение сплайн-функций для обработки результатов измерений // Приборы и системы управления. — 1998. — № 6. — с. 30 — 36.
- Корн Г., Корн Т. Справочник по математике (для научных работников и инженеров). М.: «Наука», 1974. — 832 с.
- Кочемасов Ю.Н., Колегаев Ю. Б., Сравнительный анализ характеристик датчиков магнитного поля. Sensors&Systems. 2001. — № 4. — с. 30 — 34.
- Куликовский К.Л., Купер В. Я. Методы и средства измерений: Учеб. пособие для вузов-М.: Энергоатомиздат, 1986 — 448 с.
- Кулик Н.С., Тамаргазин A.A., Оценка состояния авиационных двигателей с учетом ошибок в диагностической информации.//Авиационно— «космическая техника и технологии. 2005. № 8. — с. 186 — 189.
- Новицкий П. В., Кнорринг В. Г., Гутников В. С. Цифровые приборы с частотными датчиками. — Л.: Энергия, 1970. 424 с.
- Левшина Е.С., Новицкий П. В. Электрические измерения физическихвеличин / Е. С. Левшина, П. В. Новицкий. Л.: Энергоатомиздат, 1983. — 320 с.
- Мартяшин А.И., Шахов Э. К., Шляндин В. М. Преобразователи электрических параметров для систем контроля и измерения. М.: Энергия, 1976.-392 с.
- Марпл С.П. Цифровой спектральный анализ и его приложение. — М.: Мир, 1990.-584 с.
- Медведев С.Ю. Преобразование Фурье и классический цифровой спектральный анализ, http://www.vibration.ru/preobrazfur.shtml
- Немцов М.В. Справочник по расчету параметров катушек индуктивности. -М.: Энергоатомиздат, 1989. -192 с.
- Орнатский П. П. Автоматические измерения и приборы. Киев.: Высш. школа, 1986. — 504 с.
- Потапов В. Н, Диагностирование авиационных электрических машин М.: Транспорт. 1989. 101 с.
- Проверка короткозамкнутых роторов. Greiner Н. Elek.Masch.Bau. 2003.- № 6. -с. 9- 12.
- Проектирование датчиков для измерения механических величин./ Под ред. Е. П. Осадчего. М.: 1979. — с.70 — 89.
- Пьезоэлектрические акселерометры и предусилители. Справочник по теории и эксплуатации. Дания, 1987. — 230 с.
- Разин Г. И. Щелкин А.П. Бесконтактное измерение электрических токов.- М.: Атомиздат, 1974. 160 с.
- Рубцов Ю.В. Вибродиагностические экспертные системы // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. — 2000. — № 6. — с.31— 35.
- Русов В.А. Спектральная вибродиагностика, http: // www. vibrocenter. ru / book. htm/
- Семенов H. М., Яковлев Н. И. Цифровые феррозондовые магнитометры.- Л.:Энергия, 1978. 168 с.
- Смирнов В.И., Жарков В. В., Ильин М. Г. Автоматизированный комплекс для диагностики функционального состояния электрических машин // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2000. — № 7. — с. 81- 83.
- Смирнов В.И. и др. Автоматизированный вибродиагностический комплекс // Автоматизация и современный технологии. 1999. — № 10 — с. 23−28.
- Смирнов В.И., Сергеев В. А., Жарков В. В., Ильин М. Г. Многофункциональный измерительный комплекс // Измерительная техника. -2000. -№>1.
- Смирнов В .И., Жарков В. В., Ильин М. Г. Новый способ преобразования параметров индуктивных датчиков и измерительные устройства, реализованные на его основе.// Датчики и системы. — 2001. — № 4.
- Смирнов В.И. Методы и средства функциональной диагностики и контроля технологических процессов на основе электромагнитных датчиков // Ульяновский государственный технический университет. — Ульяновск: УлГТУ, 2001.-с. 11−40.
- Смирнов В. И., Сальников Я. В., Урлапов О. В. Микропроцессорный прибор для функциональной диагностики электрических машин и его схемотехнический анализ // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2009. — № 5. — с. 9 — 12.
- Смирнов В. И., Урлапов О. В. Математическая модель измерительного преобразователя индуктивного типа и оценка оптимальных параметров датчика. // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. — 2010. -№ 3 .-с. 37−41.
- Смирнов, В.И. Математическая модель электрического двигателя в переходных режимах работы / В. И. Смирнов, Д. В. Чернов // Электронная техника. Межвузовский сборник научных трудов. Ульяновск: Изд-во УлГТУ. 2004. с. 45 — 50.
- Таран В.П. Диагностика электрооборудования. Киев: Техника, 1983. -429 с.
- Технические средства диагностирования: Справочник- Под общ. ред. В. В. Клюева. -М.: Машиностроение, 1989.-671 с.
- Трэвис Дж., Кринг Дж. Labview для всех. М.:ДМК- Пресс, 2008. — 880 с.
- Урлапов О.В. Автоматизированный диагностический комплекс. 7-ая Международная конференция Labview Nationals Instruments // Российскийч
- Университет Дружбы Народов им. Патриса Лумумбы, М.: 2008 г. — с. 116 117.
- Фрайден Дж. Современные датчики. Справочник. Мир электроники. — М.: Техносфера, 2006. 288 с.
- Хомерики О. К. Полупроводниковые преобразователи магнитного поля. М.:Энергоиздат, 1986. — 136 с.
- Шатерников В.Е. Вихретоковый метод контроля металлических изделий сложной формы//Дефектоскопия 1979. — № 9. — с. 5 — 11.
- Шарапов В. М., Мусиенко М. П., Шарапова Е. В. Пьезоэлектрические датчики. Техносфера — 2006, 628 с.
- Ширман А.Р., Соловьев А. Б. Практическая вибродиагностика и мониторинг состояния механического оборудования. — М., 1996. — 276 с.
- Шубов И.Г. Шум и вибрации электрических машин. Л.: Энергия. Ленингр. Отд- е, 1974. — 213 с.
- Шляндин В.М. Цифровые измерительные устройства. М.: Высш. школа, 1981. — 335 с.
- Чаплыгин Ю.А., Галушков А. И. Выведение в технологию кремниевых микроэлектронных датчиков. Учебное пособие. -М.гМИЭТ, 1996. — 62 с.
- Электрические измерения. Средства и методы измерений. Под ред. Е. Г. Шрамкова., Учебное пособие для втузов. М., Высш. школа 1972. 343 — 348 с.
- Явленский К.Н., Явленский А. К., Вибродиагностика и прогнозирование качества механических систем.-Л.?Машиностроение, Ленингр. Отд-е., 1983. -239 с.
- Яковлев Н.И. Бесконтактные электроизмерительные приборы для диагностирования электронной аппаратуры/Н.И.Яковлев. 1990. — 256 с.
- Akain Bilal., Orguner Umut, Toliyat Hamid Метод дигностики повреждений асинхронного двигателя с помощью анализа временных зависимостей при наличие значительного шума. A. IEEE Trans.Ind.Electron.2008. № 6. — с. 2539 — 2550.
- Baschirotto A., Dallago Е., Malcovati P., Marchesi М., Venchi G. A fluxgate magnetic sensor: from PCB to micro-integrated technology. „IEEE Trans. On Instrum and Meas.“. 2007. — № 1 .p. 25 — 31.
- Burth M., Ropke., Filbert D. Diagnose von Universalmotoren mit Hilfe des Strom-und Vibrationalsignal // Techische Messen. 1997. № 1.
- Cameron D., Lang J., Umans S. The Origin and Reduction of Acoustic Noise in Double Salient Variable-Reluctance Motors // IEEE Transactions on Industry Applications. 1992. № 6. — p. 49 — 56.
- Daniel Lynn, Manager, Training, Computational Systems, Inc. (CSI) Выявление дефектов подшипников качения с помощью анализа вибрации. Пер. с англ. И. Р. Шейняк, под редакцией В.А. Смирнова
- Drif Mhamed, Cardose A.J. Marques Обнаружения эксцентриситета ротора в 3-фазных асинхронных двигателях с помощью спектрального анализа временных зависимостей спектра полной мощности, IEEE Trans.Ind. Electron.2008. -№ 3.- с. 1404−1410.
- Eaton W. The inductive proximity sensor: Industry’s workhorse //Instrumentation and Control Systems, 1989, № 9, p. 51−53.
- Faiz Jawad, Ebrahimi B.M., Sharifian M.B. Повреждения в 3-фазных короткозамкнутых асинхронных двигателях и методы их диагностики. Electromagnetics.2006. № 7. — с. 543 — 569.
- Hauser H., Fluxgate-sensoren:Funktionsweise, Bunformen, Werkstoffe. Gaugitsch. 1994. № 6. — p. 235 — 247.
- Ripka P. „Advances in fluxgate sensors“, Sensors and Actuators A, vol. 106, 2003.-p. 8−14.
- Reason J., „Pinpoint Induction Motor Faults by Analyzing Load Current“, Power Magazine, Oktober, 1987. — p.23−31.
- Nighit A.S., Dutt M.C., Irretier J.K. Vibration control and stability analysis of motor Shaftsystem with electromagnetic excitery. Mech. and Mach. Theory.2008. — № 10.-p. 1295−1316.
- Nandi S., Ahmed S., and Toliyat H.A., „Detection of rotor slot and other eccentricity related harmonics in a three phase induction motor with different rotor cages“, IEEE Trans. Energy Convers., vol. 16, no. 3, Sep. 2001. p. 253 — 259.
- Weinreb Konrad, Wegiel Tomasz, Sutowicz Maciej. Влияние насыщения главной магнитной цепи на частотный спектр токов статора короткозамкнутого асинхронного двигателя при не симметрии ротора. Czas.techn. PKrak.2006. -№ 3. с. 65 — 76.
- Tumanski S., Thin Film Magnetoresistive Sensors. Bristol, U.K.: Inst.Phys., 2001.
- Thompson W.T., (et. al.),"Monitoring Strategy for Discriminating Between Different Types of Rotor Defects in Induction Motors», 18th UPEC Proceedings, University of Surrey, Guildford, Surrey, UK, 1983.
- Tsoumas Ioannis P., Georgoulas Georg, Safacas Athanosios N. Диагностика повреждений ротора асинхронной машины с помощью вейвлет анализа. IEEE Trans. Energy.2008. № 2. — с. 444 — 459.
- Silva Aderiano M., Povinelli Richard J., Demerdach Wisbeel Метод диагностики обрывов стержней ротора и витковых замыканий статора асинхронного двигателя по огибающим осциллограмм токов. А.О. IEEE Trans.Ind.Electron. 2008. -№ 3. с. 1310−1318.
- Stavrou Andreas, Sedding Howard, Penman James Current monitoring for detecting inter-turn short circuit in indication motors. IEEE Trans. Energy Convers.2001. — № 4. c. 32 37
- Sugawara H. Applications of sensors to FA. 3. Sensors that detect vibration. // Techno Jap. 1995.-№ 28. c. 33 — 39.
- Барков A.B. Интеллектуальные системы мониторинга и диагностики машин по вибрации, http://www.vibrotek.com/russian/artikles/intelect-rus/ind.
- Вихретоковые датчиковые CHCTeMbi.//http://vibration.narod.ru/artides/ -vihr.htm.
- Вихретоковые датчики относительного перемещения компании Виброметр. //http://www.vibro-meter.ru/frame/rel.vib.tr.htm.
- Давыдов В.М., Жуков Р. В. Особенности технической диагностики поршневых компрессорных машин, http://www. vibration .ru/kompresdi agn. shtml.
- Емкостные датчики перемещения // http://ru.micro-epsilon.com/products/ displacement-position-sensors/capacitive-sensor/
- Емкостныебесконтактные датчики.// http://www.electroprivod.ru/ sensors-capacitance.htm
- Компания «МС Диагностика» является официальным представителем BAKER INSTRUMENT COMPANY в России. // http://msdiagnostics.ru/ group=l 1
- Измерительные трансформаторы тока Seneca Т201// http://www.kipservis.ru/senecat201 .htm
- Официальный сайт компании Bently Nevada http://www.gepower.com/prodserv/products/oc/en/bentlynevada.htm
- Пьезоэлектрические датчики вибрации. // http://www.oaopiezo.com/vtkl .html
- Соколов Д.В. Сравнительные характеристики сборщиков-спектроанализаторов фирм-производителей. // http ://www. vibration.ru/srawharaktersbor. shtml
- Сравнение и выбор систем мониторинга, предназначенных для контроля состояния электрических машин.// http://www.vibrocenter.ru/selectm.htm
- Ульяновская р.п.Карсун. Н ?
- Министерство образования и науки Российской Федерации Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере Федеральное агентство по образованию Федеральное агентство по науке и инновациям1. ПОЧЕТНАЯ ГРАМОТА1. НАГРАЖДАЕТСЯ
- Урлапов Олег (Владимирович
- УУ<�В71'0 ¿-Ульяновский государственный технически/й университет
- Победитель (и) программы «Участник Молодежного Научно-Инновационного Конкурса» («УМНИК»)
- Председатель оргкомитета Программы
- Генеральный директор Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере1. ИМ Бортник1. С.Г. Поляков
- ВСЕРОССИЙСКАЯ ВЫСТАВКА НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ТВОРЧЕСТВА МОЛОДЕЖИ
- Федеральное ошктсто гк> лила" — молдяпши Правительство Москву
- ОАО *ГАО -Вг1'Хкгинс (.ий ыыснтвпчний црнгр, Соает реморов вуз&trade- Моею и и Московской обпзогЦ1. Награждается Урлапов Олегза проект
- Микропроцессорный прибор для диагностики электрических мл тип"
- ГОУ ВПО «Ульяновский государственный технический университет»
- Председатель Экспертного совета1. ДЛЯ Vнаграду у’дУ1. И.Б. Федоре
- Мочен", ВВП 24 27 июня 2009 г. разования и науки Фе д е р, а цт, 1. А. А. ФурсенхЪ/ЮСКОВСКИЙ МЕЖДУНАРОДНЫЙалон инноваций и инвестицийдиплом
- Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ульяновский государственный технический университет"за разработку
- Автоматизированный диагностический комплекс1. МОСКВА. ВВЦ. 2009