Надежность электрических машин реферат

Обновлено: 03.07.2024

Изложены основные методы исследования надежности, теория вероятностей и математическая статистика, общая теория надежности, надежность основных типов электрических машин и статистика отказов, методы экспериментальной оценки надежности, диагностика и прогнозирование надежности, планирование эксперимента
Для студентов технических вузов и специалистов, занимающихся проблемами надежности в области электромеханики и электрических машин.

Корреляция.
При изучении сложных случайных величин в зависимости от их сложности приходится использовать две, три и больше случайных величин. Совместное рассмотрение двух или нескольких случайных величин приводит к системе случайных величин. При изучении систем случайных величин ограничимся рассмотрением системы двух случайных величин, так как все положения, касающиеся систему Двух случайных величин, можно легко распространить на системы трех, четырех и более случайных величин.

Законом распределения системы случайных величин называется соотношение, устанавливающее связь между областями возможных значений системы случайных величин и вероятностями появления системы в этих областях.

СОДЕРЖАНИЕ.
Предисловие.
Глава первая. Проблема надежности электрических машин.
Глава вторая. Вероятностные я статистические методы оценки надежности.
Глава третья Основы теории надежности технических изделий.
Глава четвертая Надежность асинхронных двигателей.
Глава пятая. Надежность машин постоянною тока.
Глава шестая. Надежность синхронных машин.
Глава седьмая. Надежность машин малой мощности и пускорегулирующей аппаратуры.
Глава восьмая. Надежность подшипниковых узлов электрических машин.
Глава девятая. Методы экспериментальной опенки надежности электрических машин.
Глава десятая. Диагностика технического состояния и прогнозирование надежности электрических машин.
Глава одиннадцатая. Планирование эксперимента при решении задач надежности электромеханических систем.
Приложения.
Список литературы.

* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

НАДЕЖНОСТЬ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ

Надежность свойство продукции

Надежность – это свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам, условиям использования, технического обслуживания, ремонта и транспортирования.

Под объектом понимается техническое устройство, комплектующие изделия, материалы, топливо и т.д. Естественно, что надежность – свойство, присущее машинам и оборудованию.

Надежность – сложное свойство, включающее , в свою очередь, такие свойства, как безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.

Под безотказностью понимается свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение определенного времени или определенной наработки.

Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов.

Ремонтопригодность – свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения его отказа, повреждений и устранению их последствий путем проведения ремонтов и технического обслуживания.

Под сохраняемостью понимается свойство объекта непрерывно сохранять исправное состояние в течение и после хранения и (или) транспортирования.

Для различных объектов и условий их эксплуатации эти свойства могут иметь различную значимость. Например, тормозные устройства, сигнализаторы аварийной ситуации и другие технические средства должны обладать долговечностью, легковые и грузовые автомобили – долговечностью и ремонтопригодностью, лаки , краски – сохраняемостью.

Рассмотрим глубже приведенные определения свойств. Начнем с того, что безотказность и долговечность отражают две стороны события – отказ: первая – то, что он не произойдет в течение заданного времени, вторая – время, в течение которого он не произойдет. Поскольку отказ является случайным событием, то оба эти свойства характеризуются случайными величинами.

Всякое изделие с наработкой в большей или меньшей степени утрачивает безотказность. Вместе с тем есть изделия, продолжительность эксплуатации которых по разным причинам ограничена, в некоторых случаях изделия используются один раз. В случаях, когда продолжительность эксплуатации ограничена, безотказность его становится важнейшей составляющей надежности.

В тех случаях, когда продолжительность эксплуатации изделия неограниченна или очень велика и к тому же последствия отказов не связаны со значительным ущербом, на первый план в комплексе свойств, составляющих надежность, выходит долговечность.

Оценка долговечности изделия во многом зависит от того, является ли оно невосстанавливаемым или восстанавливаемым. На первый взгляд, невосстанавливаемое изделие в случае отказа становится непригодным дли дальнейшего использования. В действительности это не так. Во-первых, наряду с полным отказом, т.е. полной потерей работоспособности изделия, существуют частичные отказы, возникновение которых приводит к снижению эффективности использования изделия по прямому назначению. Во-вторых, одно и то же изделие в зависимости от условий или этапов эксплуатации может считаться восстанавливаемым или невосстанавливаемым.

Для восстанавливаемых изделий существенное значение приобретает ремонтопригодность.

Ремонтопригодность можно рассматривать как технологичность ремонтного производства, в котором часть деталей, узлов и агрегатов изготавливается заново, часть ранее эксплуатировавшихся деталей, узлов и агрегатов подвергается восстановительным технологическим операциям. Таким образом, пригодность изделия к восстановлению представляет то, чем в первую очередь характеризуется ремонтопригодность.

Другой отличительной особенностью ремонтопригодности от технологичности является различие условий, в которых осуществляется ремонт и основное производство. Текущий ремонт проводится в условиях, близких условиям эксплуатации и ограниченных возможностях для устранения причин, снижающих работоспособность изделия.

Количественную характеристику свойств продукции, составляющих ее качество, называют показателями качества продукции. Надежность – сложное свойство, составляющее качество. Поэтому количественные характеристики свойств, составляющих надежность, принято называть показателями надежности объекта. Аналогичным образом по количеству свойств, которые характеризуют тот или иной показатель надежности, называют: единичным показателем надежности – количественную характеристику только одного свойства надежности объекта; комплексным показателем надежности – двух или более свойств надежности.

Свойства, составляющие надежность, характеризуются значительной степенью изменчивости. Невозможно точно указать, например, момент времени в который произойдет поломка той или иной детали машины. Отказы происходят в случайные моменты времени. Поэтому количественна оценка безотказности, долговечности, ремонтопригодности, сохраняемости различных изделий связана со случайными величинами, подчиняющимися вероятностным законам. При рассмотрении показателей надежности как единичных, так и комплексных руководствуются законами теории вероятностей и математической статистики, применяемыми в этих науках понятиями.

Показатели безотказности. Вероятностью безотказной работы в пределах заданной наработки называется вероятность того, что в пределах заданной наработки не произойдет отказ. Иногда этот показатель кратко называют вероятностью безотказной работы, что, строго говоря, лишено смысла.

Рассмотрим следующую ситуацию. Эксплуатируется невосстанавливаемое техническое устройство, т.е. такое, которое после первого отказа заменяется таким же новым. В этом случае плотность распределения наработки устройства до первого отказа (t) будет определяться как плотность распределения до отказа вообще f(t) (т.е. не обязательно первого), деленная на вероятность безотказной работы устройства при рассматриваемой наработке.

Например, перегорание нити накаливания электрических ламп происходит в результате многих случайных причин и, в частности, при мгновенных повышениях напряжения в сети, различного рода механических воздействиях и т.п. Указанные явления происходят в случайные моменты времени с определенной вероятностью (в случае конечного интервала времени) или плотностью вероятности (в случае бесконечно малого интервала времени). Это суть вероятность или плотность вероятности того, что отказ произойдет в заданном интервале независимо от того, были ли до этого отказы или нет. Такие вероятность или плотность вероятности равны произведению условной вероятности отказа при условии, что при заданной наработке лампочка работала безотказно (иначе бы она перегорела), и вероятности безотказной работы лампочки при заданной наработке:

Аналогичным образом автомобильная шина на каждом километре пробега х, х + х с вероятностью f(х) может получить неустранимые повреждения. Условная вероятность того, что в интервале пробега х, х + х шина получит неустранимые повреждения при условии безотказной работы при пробеге х километров равна

Функция (t) [(х) – в зависимости от размерности наработки] характеризует интенсивность отказов невосстанавливаемого технического устройства в интервале наработки t, t + t. Поэтому условную вероятность (в случае дискретной наработки) или условную плотность вероятности (в случае непрерывной наработки) отказа невосстанавливаемого технического устройства, определенную для рассматриваемой наработки при условии безотказной работы до момента отказа, называют интенсивностью отказа.

Рассмотрим важный и распространенный случай геометрического распределения (в случае дискретной наработки) и экспоненциального распределения (в случае непрерывной наработки).

Известно, что наработка до отказа Х имеет геометрическое распределение, если

P(X =k) = q k p, k = 0, 1, 2, … ,

где р – вероятность отказа в одном испытании; q = (1 – р) – вероятность того, что отказ в данном испытании не произошел. Испытанием, например, может быть один размен монеты в автомате, срабатывание реле и т.п. Вероятность того, что отказ произойдет в одном из испытаний (j = 1, 2, … , k) равна

при геометрическом распределении наработки до отказа не зависит от числа испытаний, предшествующих отказу. Вместе с тем, известно, что математическое ожидание и дисперсия этого числа в случае геометрического распределения соответственно равны

Е(Х) = q/p и D(X) = q/p 2

и, стало быть, в рассматриваемом случае интенсивность отказов является обратной величиной по отношению к математическому ожиданию числа испытаний, предшествующих отказу в интервале 0, .

Интенсивность отказов можно рассматривать как меру старения, износа устройства. Отсюда факт нулевой интенсивности отказов имеет простой физический смысл: устройство практически не стареет. В этом случае математическое ожидание числа испытаний, предшествующих отказу, должно быть бесконечно, а вероятность отказа в одном испытании равна нулю. Поскольку это не так, то нетрудно заметить, что нестареющее устройство может работать в случайным образом меняющихся условиях, например, при мгновенных вскоках напряжения электрического тока, наличии на дорогах острых предметов, способных нанести неисправимые повреждения автомобильным шинам, наличии очень твердых включений в металле, приводящих к поломке режущего инструмента и т.п.

Аналогом геометрического распределения для непрерывных случайных величин является экспоненциальное распределение. Выше мы рассматривали наработку до отказа Х = 0, 1, 2, … как число испытаний. Вместо единичного интервала можно рассматривать интервал Х и тогда величина Х будет принимать значения 0, Х, 2Х и т.д. Вероятность того, что в интервале (Х, Х + Х) произойдет отказ обозначим Х и будем рассматривать случаи, при которых вероятность более одного отказа в интервале Х практически равна нулю. В этом случае можно записать

а вероятность того, что за время t произойдет отказ

т.е., в случае экспоненциального распределения времени безотказной работы технического устройства интенсивность его отказов не зависит от времени.

Математическое ожидание и дисперсия экспоненциального распределения соответственно равны

Электрические машины широко применяют во всех отраслях народного хозяйства. Их преимущества — высокий КПД, достигающий в мощных электрических машинах 95 — 99 %, сравнительно малая масса и габаритные размеры, а также экономное использование материалов. Электрические машины могут быть выполнены на различные мощности (от долей ватта до сотен мегаватт), частоты вращения и напряжения. Они характеризуются высокой надежностью и долговечностью, простотой управления и обслуживания, удобством подвода и отвода энергии, а также небольшой стоимостью при массовом и крупносерийном производстве. В связке с системами сервиса электрические машины являются помощниками, которые предотвращают сбои, накопления и дальнейшего распространения искажений, поломок.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 3
1. Основные типы и классификация электрических машин 4
2. Надежность электрических машин и систем 15
3. Электроприводы, классификация, режим работы 18
4. Применение и эксплуатация электрических машин в системах 25
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 27

Работа содержит 1 файл

Основные виды электрических машин. Электроприводы. Использование их в системах сервиса.doc

НАЗВАНИЕ УЧЕБНОГО ЗАВЕДЕНИЯ

«Основные виды электрических машин.

_ курс, ________

1. Основные типы и классификация электрических машин 4

2. Надежность электрических машин и систем 15

3. Электроприводы, классификация, режим работы 18

4. Применение и эксплуатация электрических машин в системах 25

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 27
ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время использование электрических машин в системах сервиса имеет постоянную динамику роста. Уровень развития материальной культуры человеческого общества в первую очередь определяется созданием и использованием источников энергии. Почти вся энергия в настоящее время вырабатывается электрическими машинами. Кроме того, две трети электроэнергии, выработанной на электростанциях, преобразуется различными электроприводами в механическую энергию. Причина этого заключается в значительных преимуществах, при создании очень сложных систем. Электроника охватывает обширный раздел науки и техники, связанный с изучением и использованием различных физических явлений, а также разработкой и применением устройств. Прогресс современной науки и техники неразрывно связан с применением электрической энергии в различных производственных процессах и устройствах.

1. Основные типы и классификация электрических машин

Электрические машины — это электромеханические преобразователи, в которых осуществляется преобразование электрической энергии в механическую или механической в электрическую. Электродвигатель – электрическая машина, преобразующая электрическую энергию в механическую. В зависимости от рода потребляемого или отдаваемого в сеть тока электрические машины подразделяются на машины переменного и постоянного тока. Машины переменного тока делятся на синхронные, асинхронные и коллекторные. На роторах асинхронных машин располагается либо фазная, либо короткозамкнутая обмотка. Основные виды электрических машин представлены в таблице:

По виду создаваемого в машинах поля, в котором происходит преобразование энергии, электрические машины подразделяются на индуктивные, емкостные и индуктивно-емкостные.

Современные широко применяемые в промышленности и других отраслях народного хозяйства электрические машины — индуктивные. Преобразование энергии в них осуществляется в магнитном поле.

Емкостные электрические машины, хотя и были изобретены задолго до индуктивных, до сих пор не нашли практического применения из-за сложности создания достаточно мощного электрического поля, в котором происходит преобразование энергии.

Индуктивно-емкостные машины по явились лишь в последние годы. Преобразование энергии в них происходит в электромагнитном поле, и они объединяют свойства индуктивных и емкостных электрических машин. В практике эти машины еще не применяются, поэтому в данном случае рассматриваются только индуктивные электрические машины, которые в дальнейшем будем называть просто электрическими машинами.

Для того чтобы электрическая машина работала, в ней должно быть создано вращающееся магнитное поле. Принцип образования вращающегося поля у всех машин один и тот же.

Простейшей электрической машиной является идеальная обобщенная электрическая машина (рис. 1.1), т. е. машина симметричная, ненасыщенная, имеющая гладкий воздушный зазор. На статоре и роторе такой машины расположены по две обмотки: w£ и w| на статоре, w r _a и wp на роторе, сдвинутые в пространстве относительно друг друга на электрический угол, равный 90°. Если к обмоткам статора или ротора такой машины подвести токи, сдвинутые во времени на электрический угол 90°, то в воздушном зазоре машины будет вращающееся круговое поле. При симметричном синусоидальном напряжении поле будет синусоидальное, так как идеальная машина не вносит в зазор пространственных гармоник. Все реальные электрические машины в той или иной степени отличаются от идеальной машины, так как в воздушном зазоре реальной машины нельзя получить синусоидальное поле.

Рис. 1.1. Обобщенная электрическая машина

Участки магнитопровода, в которых поток переменный, для уменьшения потерь на вихревые токи и гистерезис выполняют шихтованными из тонких листов электротехнической стали. Участки магнитопровода машин, в которых поток постоянный (например, полюсы и станины машин постоянного тока), могут быть выполнены массивными из конструкционной стали.

Непременным условием преобразования энергии является изменение потокосцепления обмоток в зависимости от взаимного положения ее частей — статора и ротора. Это условие может быть выполнено при различных вариантах конструктивных форм магнитопровода и при различных конструкциях и расположении обмоток (рис. 1.2, а —г). Тот или иной вариант выбирается в зависимости от рода питающего (или генерируемого) тока, наиболее удобного способа создания поля и типа машины. Для преобразования энергии в подавляющем большинстве электрических машин используется вращательное движение.

Электрические машины обычно выполняются с одной вращающейся частью — цилиндрическим ротором и неподвижной частью — статором. Такие машины называются одномерными. Они имеют одну степень свободы. Почти все выпускаемые промышленностью машины — одномерные с цилиндрическим вращающимся ротором и внешним неподвижным статором.

Электромагнитный момент в электрических машинах приложен и к ротору, и к статору. Если дать возможность вращаться обеим частям машины, они будут перемещаться в противоположные стороны. У машин, в которых вращаются и ротор, и статор, две степени свободы. Это двухмерные машины. В навигационных приборах ротором может быть шар, который вращается относительно двух статоров, расположенных под углом 90°. Такие машины имеют три степени свободы. В космической электромеханике встречаются шестимерные электромеханические системы, в которых и ротор, и статор имеют по три степени свободы.

Находят применение также электрические машины, в которых ротор (или и ротор, и статор) имеет форму диска. Такие машины называют торцевыми.

Электрические машины помимо вращательного могут иметь и возвратно-поступательное движение (линейные машины). В таких машинах статор и ротор разомкнуты и магнитное поле отражается от краев, что приводит к искажению поля в воздушном зазоре. Краевой эффект в линейных электрических машинах ухудшает их энергетические показатели. Низкие энергетические показатели ограничивают применение электрических машин с возвратно-поступательным движением. Из обычной машины с цилиндрическим статором и ротором получаются машины с сегментным статором и линейные (рис. 1.3). Если увеличить диаметр ротора сегментной машины до бесконечности, получим линейный двигатель (рис. 1.3,6). Линейные двигатели постоянного и переменного тока находят применение в промышленности для получения линейных перемещений. В генераторном режиме линейные машины практически не применяются.

В большинстве типов электрических машин магнитное поле создается переменными токами обмоток статора и ротора. Однако существует класс машин, в которых поле создается постоянными токами обмоток, расположенных только на статоре. Преобразование энергии в них происходит за счет изменения магнитного потока в воздушном зазоре из-за изменения его проводимости при вращении ротора. Ротор в таких машинах имеет ярко выраженные зубцы, перемещение которых относительно статора вызывает изменение сопротивления магнитного сопротивления на участках зазора и потокосцепления обмотки статора.

Рис. 1.2. Основные конструктивные исполнения электрических машин: а — асинхронная; б — синхронная; в — коллекторная; г — индукторная

Рис. 1.3. Модификация конструктивного исполнения электрических машин:

а — машина с сегментным статором; 6 — линейный двигатель; 1 — статор; 2 — ротор

Такие машины называют параметрическими или индукторными. Конструктивные исполнения индукторных машин весьма разнообразны. Наибольшее распространение получила конструкция индукторной машины с двумя роторами 1 и статорами 2 (рис. 1.4). Если роторы сдвинуты относительно друг друга на электрический угол 90°, общее магнитное сопротивление машины во время вращения роторов не изменяется и в обмотке возбуждения 3, питающейся постоянным током, не наводится переменная составляющая напряжения. Обмотки на роторах отсутствуют. При работе машины с обмоток переменного тока 4, расположенных в пазах каждого статора, снимается напряжение. Поток возбуждения замыкается по корпусу статора и втулке ротора 5, насаженной на вал.

• В зависимости от рода потребляемого или отдаваемого в сеть тока электрические машины подразделяются на машины переменного и постоянного тока. Машины переменного тока делятся на синхронные, асинхронные и коллекторные.

В синхронных машинах поле возбуждения создается обмоткой, расположенной на роторе, которая питается постоянным током. Обмотка статора соединена с сетью переменного тока. В обычном исполнении машин вращающийся ротор с обмоткой возбуждения располагается внутри статора, а статор неподвижен. Обращенная конструкция, при которой ротор с обмоткой возбуждения неподвижен, а вращается статор, в синхронных машинах встречается редко из-за сложности подвода тока к вращающейся обмотке переменного тока.

Ротор синхронной машины может быть явнополюсным, т. е. с явно выраженными полюсами, имеющими ферромагнитные сердечники с насаженными на них многовитковыми катушками возбуждения. Роторы синхронных машин, рассчитанных на частоту вращения 1500 и 3000 об/мин и выше, обычно выполняются неявнополюсными. При этом обмотка возбуждения укладывается в профрезерованные в роторе пазы. Обмотка переменного тока синхронных машин, как правило, распределенная, т. е. расположена равномерно по окружности внутреннего диаметра статора в пазах его магнитопровода.

В асинхронных машинах специальная обмотка возбуждения отсутствует, рабочий поток создается реактивной составляющей тока обмотки статора. Этим объясняется простота конструкции и обслуживания асинхронных двигателей, так как отсутствуют скользящие контакты для подвода тока к вращающейся обмотке возбуждения и отпадает необходимость в дополнительном источнике постоянного тока для возбуждения машины. Обмотки статоров и роторов асинхронных машин распределенные и размещены в пазах их магнитопроводов.

На роторах асинхронных машин располагается либо фазная, т. е. имеющая обычно столько же фаз, сколько и обмотка статора, изолированная от корпуса обмотка, либо короткозамкнутая. Короткозамкнутая обмотка ротора состоит из расположенных в пазах ротора замкнутых между собой по обоим торцам ротора неизолированных стержней из проводникового материала.

Рис. 1.4. Индукторная машина с двумя роторами

Она может быть также выполнена заливкой пазов алюминием. В зависимости от типа обмотки ротора различают асинхронные двигатели с фазными роторами или асинхронные двигатели с короткозамкнутыми роторами.

Нормальное исполнение асинхронных машин — с ротором, расположенным внутри статора. Однако для некоторых приводов, например привода транспортера, оказывается выгоднее расположить вращающийся ротор снаружи статора. Такие машины называют обращенными или машинами с внешним ротором. Они выполняются обычно с короткозамкнутыми роторами.

Среди коллекторных машин переменного тока получили распространение в основном однофазные двигатели малой мощности. Они находят применение в приводах, к которым подвод трехфазного или постоянного тока затруднен или нецелесообразен (в электрифицированном инструменте, бытовой технике и т. п.).

Большинство машин постоянного тока — это коллекторные машины. Они выпускаются мощностью от долей ватта до нескольких тысяч киловатт. Обмотки возбуждения машин постоянного тока располагаются на главных полюсах, закрепленных на станине. Выводы секций обмотки ротора (якоря) впаяны в пластины коллектора. Коллектор, вращающийся на одном валу с якорем, и неподвижный щеточный аппарат служат для преобразования постоянного тока сети в переменный ток якоря (в двигателях) или переменного многофазного тока якоря в постоянный ток сети (в генераторах постоянного тока).

Конструкция машин постоянного тока более сложная, стоимость выше и эксплуатация более дорогая, чем асинхронных, поэтому двигатели постоянного тока применяются в приводах, требующих широкого и плавного регулирования частоты вращения, или в автономных установках при питании двигателей от аккумуляторных батарей.

Надежность электрооборудования и систем электроснабжения

Надежность тесно связана с различными сторонами эксплуатации электроустановок. Надежность - свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения его эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям применения, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортировки.

Надежность применительно к системам электроснабжения: бесперебойное снабжение электроэнергией в пределах допустимых показателей ее качества и исключение ситуаций, опасных для людей и окружающей среды. При этом объект должен быть работоспособным.

Под работоспособностью понимается такое состояние элементов электрооборудования, при котором они способны выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах установленных нормативно-технической документацией. При этом элементы могут не удовлетворять, например, требованиям, относящимся к внешнему виду.

Событие, заключающееся в нарушении работоспособности оборудования, называется отказом . Причинами отказов могут быть дефекты, допущенные при конструировании, производстве и ремонте, нарушения правил и норм эксплуатации, естественные процессы изнашивания и старения. По характеру изменения основных параметров электрооборудования до момента возникновения отказа различают внезапные и постепенные отказы .

Внезапным называют отказ, который наступает в результате резкого скачкообразного изменения одного или нескольких основных параметров (обрыв фаз кабельных и воздушных линий, разрушение контактных соединений в аппаратах и др.).

Принципиальной разницы между внезапными и постепенными отказами нет, т.к. внезапные отказы в большинстве случаев являются следствием постепенного, но скрытого от наблюдения изменения параметров (например, изнашивания механических узлов контактов выключателей), когда их разрушение воспринимают как внезапное событие.

Необратимый отказ свидетельствует о потере работоспособности . Перемежающйся - многократно самоустраняющийся отказ объекта. Если отказ объекта не обусловлен отказом другого объекта, то его считают независимым , в противном случае - зависимым .

Отказ, возникший в результате несовершенства или нарушения установленных правил и норм конструирования, называют конструкционным . Отказ, возникший в результате несовершенства или нарушения установленного процесса изготовления или ремонта объекта, выполненного на ремонтном предприятии, - производственным . Отказ, возникший в результате нарушения установленных правил или условий эксплуатации - эксплуатационным . Причина отказа - дефект.

Надежность является одним из свойств электрооборудования и систем электроснабжения, которое проявляет себя только в процессе эксплуатации. Надежность закладывается при проектировании, обеспечивается при изготовлении, расходуется и поддерживается при эксплуатации.

Надежность является комплексным свойством, которое в, зависимости от специфики электроустановок и условий ее эксплуатации, может включать в себя: безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость в отдельности или в определенном сочетании, причем как для электроустановок, так и для отдельных ее элементов.

Иногда надежность отождествляется с безотказностью (в этом случае рассматривается надежность в "узком смысле").

Безотказность – свойство технических средств непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени. Это наиболее важная составляющая надежности электроустановок, зависящая от безотказности элементов, схемы их соединения, конструктивных и функциональных особенностей, условий эксплуатации.

Долговечность – свойство технических средств сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

В рассматриваемом случае предельное состояние технических средств определяется невозможностью их дальнейшей эксплуатации, что обуславливается либо снижением эффективности, либо требованиями безопасности, либо наступлением морального старения.

Ремонтопригодность – свойство технических средств, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причины возникновения отказов и устранению их последствий путем технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность характеризует большинство элементов электроустнаовок и не имеет смысла только для тех элементов, которые не ремонтируются в процессе эксплуатации (например, изоляторы воздушных линий (ВЛ)).

Сохраняемость – свойство технических средств непрерывно сохранять исправное (новое) и работоспособное состояние в процессе хранения и транспортировки. Сохраняемость элементов ЭУ характеризуется их способностью противостоять отрицательному влиянию условий хранения и транспортирования.

Выбор количественных показателей надежности зависит от вида электроэнергетического оборудования. Невосстанавливаемыми называются такие элементы электроустановок, работоспособность которых в случае возникновения отказа не подлежит восстановлению в процессе эксплуатации (трансформаторы тока, кабельные вставки и др.).

Восстанавливаемыми являются изделия, работоспособность которых в случае возникновения отказа подлежит восстановлению в процессе эксплуатации. Примером таких изделий могут служить электрические машины, силовые трансформаторы и др.

Надежность восстанавливаемых изделий обуславливается их безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью и сохраняемостью, а надежность невосстанавливаемых изделий - их безотказностью, долговечностью и сохраняемостью.

Факторы, влияющие на надежность элементов электроустановок

Электроустановки, используемые для преобразования, передачи и распределения электроэнергии, подвергаются воздействию большого количества факторов, которые можно подразделить на четыре группы: воздействия окружающей среды, эксплуатационные, случайные, ошибки проектирования и монтажа.

К факторам окружающей среды, где функционируют элементы электроустановок, относятся интенсивность грозовой и ветровой деятельности, гололедные отложения, обложные дожди, мокрый снег, густой туман, изморозь, роса, солнечная радиация и другие. Большинство из факторов окружающей среды приводятся в климатических справочниках.

Применительно к передаточным устройствам – воздушные линии всех классов напряжений – наиболее характерными факторами, способствующими их отказам, являются моросящий дождь, мокрый снег, густой туман, изморозь и роса, а у силовых трансформаторов, установленных на электроустановках открытого типа, к факторам окружающей среды относятся солнечная радиация, атмосферное давление, температура окружающей среды (фактор, тесно связанный с категорией размещения и климатическими условиями).

Особенностью эксплуатации элементов электроустанвок открытого исполнения всех классов напряжений является изменение всех факторов, например, изменение температуры от +40± до -50±С. Колебание интенсивности грозовой деятельности по регионам нашей страны составляет от 10 до 100 и более грозовых часов в год.

Воздействие внешних климатических факторов приводит к возникновению дефектов в процессе эксплуатации: увлажнение масла в трансформаторах и масляных выключателях, увлажнение внутрибаковой изоляции и изоляции траверс масляных выключателей, увлажнение остова вводов, разрушение опорных и проходных изоляторов при гололедных, ветровых нагрузках и т.п. Поэтому для каждого климатического района при эксплуатации электроустаноко необходим учет факторов окружающей среды.

К эксплуатационным факторам относятся перегрузки элементов электроустановок, токи коротких замыканий (сверхтоки), различные виды перенапряжений (дуговые, коммутационные, резонансные и др.).

Согласно правилам технической эксплуатации, воздушные линии 10 - 35 кВ с изолированной нейтралью допускается эксплуатировать при наличии однофазного замыкания на землю, а длительность их устранения не нормируется. При таких условиях эксплуатации дуговые замыкания в разветвленных распределительных сетях являются основной причиной повреждения ослабленной изоляции.

Для силовых трансформаторов наиболее чувствительными из эксплуатационных факторов являются их перегрузка, механические усилия на обмотках при сквозных токах коротких замыканий. Значительное место в эксплуатационных факторах занимают квалификация персонала и сопутствующие им воздействия (ошибки персонала, некачественный ремонт и обслуживание и т.п.).

К группе факторов, косвенно влияющих на надежность работы электроустановок, относятся ошибки проектирования и монтажа: несоблюдение руководящих материалов при проектировании, неучет требований надежности, неучет величины емкостных токов в сетях 10 - 35 кВ и их компенсации при развитии сетей, некачественное изготовление элементов электроустановок, дефекты монтажа и др.

Небольшую группу влияющих на показатели надежности электроустановок в эксплуатации составляют случайные факторы: наезд транспорта и сельскохозяйственных машин на опоры, перекрытие на движущийся транспорт под проводами ВЛ, обрыв провода и т.п.

Надежность электроснабжения потребителей

Технически возможно создание таких систем, а которых отказы будут происходить редко (высоконадежные элементы с совершенной системой тонического обслуживания, применение схем с многократным резервированием и т.д.). Но создание таких систем потребует увеличения инвестиций и эксплуатационных расходов. Поэтому решения по повышению надежности имеют экономический аспект: стремятся не к максимально достижимой надежности, а к рациональной, оптимальной по какому-либо технико-экономическому критерию.

Для стандартных проектных решений ПУЭ не требует расчетов надежности: выделены категории электроприемников по надежности электроснабжения (в общем случае отличаются величиной ущерба от перерыва в электроснабжении), для которых регламентируется резервирование сетей (число независимых источников) и наличие противоаварийной автоматики (допустимая длительность перерыва питания).

В отношении обеспечения надежности электроснабжения ПУЭ разделяет электроприемники на три категории: первой, второй и третьей. Отнесение электроприемника к той иди иной категории по надежности должно происходить на основании нормативной документации, в также технологической части проекта (т. е. определяется проектировщиками-технологами).

Подробнее об особенностях каждой категории смотрите здесь: Категории надежности электроснабжения электроприемников

Читайте также: