Моделирование и оптимизация технологических процессов РЭС

11 ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

Лабораторная работа 11.1

«Исследование процесса пропитки обмоточных изделий».

К намоточным изделиям электротехнической и радиотехни-

ческой промышленностям относятся электрические машины,

трансформаторы, дроссели, сельсины, катушки индуктивности фильтры, преобразователи и др. Факт широчайшего распростране-

ния данного вида изделий наглядно подтверждают цифры, показы-

вающие потребление ими электрической энергии. Подсчитано, что только на долю асинхронных электродвигателей общепромышлен-

ного применения в Российской Федерации приходится 50% всей вырабатываемой электроэнергии, а в США – 64 %. Самым нена-

дежным узлом электрической машины является изоляция обмоток электрических машин. По современным данным, на долю обмоток асинхронных электродвигателей приходится 95 – 98% общего ко-

личества отказов, причем на межвитковую изоляцию приходится

93% , на межфазную – 5% и на корпусную – 2% всех отказов об-

моток [20]. При этом убытки обусловлены не только большими затратами на ремонт или замену отказавших электродвигателей,

составляющими около 80% стоимости годового выпуска электри-

ческих машин, но и от простоя оборудования, в котором была за-

действована отказавшая электрическая машина [20]. 199

Низкая надежность изоляции обмоток электрических машин во многом зависит от качества изоляции обмоточного провода, от намоточного оборудования и технологии пропитки. Именно в про-

цессе пропитки обмоток пленкой пропиточного состава скрывают-

ся дефекты в витковой, межфазной и корпусной изоляции. В ре-

зультате пропитки повышаются не только электроизоляционные свойства обмоток, но и повышается теплопроводность обмотки, её влагостойкость, монолитность и другие характеристики, повыша-

ющие надежность изоляции обмоток.

Все эти качественные изменения свойств обмотки после про-

питки связаны с физическими свойствами самого пропиточного состава, а также и с количеством этого пропиточного состава, про-

никшего в полости обмотки и оставшегося в них после операции компаундирования (сушки). Кроме того, качественные характери-

стики изоляции обмоток зависят от того, как пропиточный состав распределился по полостям обмотки Потому вопрос о совершен-

ствовании пропиточных составов и технологии пропитки обмоток весьма актуален [23 25]. Качество пропитки оценивают коэффи-

циентом пропитки, характеризующим степень заполненности про-

питочным составом межвитковых и прикорпусных полостей об-

мотки. Можно выделить следующие 3 показателя качества про-

питки:

200

-усредненный коэффициент пропитки К0, показывающей степень заполнения пропиточным составом всех полостей обмотки;

-коэффициент пропитки межвитковых полостей Кмв;

-коэффициент пропитки прикорпусных полостей Кки. Методики определения этих параметров описаны в патентах

[26, 27].

В настоящей работе необходимо построить математическую модель зависимостей указанных выше коэффициентов от дозы пропиточного состава, температуры предварительной сушки Тпр и

поляризующего напряжения Е подаваемого на струю пропиточного состава Vл

Порядок выполнения работы

В таблице 11.1приведены уровни варьируемых факторов, их обозначение и размерность

Таблица 11.1

201

На основании предварительных исследований следует ожидать, что параметры отклика, характеризующие качество пропитки, будут нелинейными функциями входных факторов. В общем случае квадратичный полином описывающий зависимость выходных параметров от входных, имеет вид:

У*=b0+b1x1+b2x2+b3x3+b11x12 + b22x 22 + b33x 32 +b12 x1 x2+ b13 x1 x3+

b23 x2 x3+ b123 x1 x2 x3;

b0, b1, b2, b3, b11, b22, b33,b12, b13, b23 , b123- коэффициенты регрессии. Для получения коэффициентов квадратичного полинома применяют композиционный план второго порядка. Матрица планирования в кодовых значениях факторов представлена в таблице 11.2.

Таблица 11.2

При проведений эксперимента возможно появление систематиче-

ской ошибки. Для снижения их необходимо проводить рандомиза-

цию планирования с использованием генератора случайных чисел.

По результатам планирования эксперимента определяют коэффи-

циенты уравнения регрессии:

где c1=(2+m2m)/(m-1)22m+1, c2={[m(m-3)+3]2m+2}/(m-1)22m+1; N0=2m число точек «ядра» плана; N= N0+2m;

yi - среднее значение отклика в j -й точке плана, определяемое по r

параллельным опытам; σ2- дисперсия воспроизводимости. m - число факторов;

203

хij- - значение i-той кодовой переменной в j -той точке плана.

Статистический анализ полученных результатов заключается в оценке однородности дисперсий, значимости коэффициентов урав-

нения регрессии, проверке адекватности модели. Оценка однород-

ности дисперсий параметров отклика осуществляется по методике,

изложенной выше (критерий Кохрена).

Результаты реализации плана полученные результаты занесены в таблицы 11.3, 11.4 и 11.5

205

Порядок проведения работы

1. Получить задание допуск у преподавателя.

2. Провести проверку экспериментальных данных на однородность и нормальность.

3. Получить уравнение регрессии. Занести результаты в протокол.

Провести сравнение экспериментальных и расчетных значений.

Занести в протокол полученную таблицу.

206

Критические значения коэффициента Кохрена (G-критерия) для

доверительной вероятности p = 95% и числе степеней свободы ν

Все значения G-критерия меньше единицы, поэтому в таблице приведены лишь десятичные знаки, следующие после запятой, пе-

ред которой при пользовании таблицей нужно ставить ноль целых.

Например, при к = 6, v = 3 имеем Go,95 = 0,5321. 211

ЛИТЕРАТУРА

1.Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента по поиску оптимальных условий. - М.: Наука, 1988.

2.Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов. Под ред. Левкого Э.К.. - М.: Мир, 1987.

3.Налимов В.В, Голикова Т.К. Логические основания методов планирования эксперимента. - М.: Металлургия, 1991.

4.Голикова Т.Н., Панченко О.А., Фридман М.З. Каталог планов второго порядка. Ч. I, II. -М.: Изд-во МГУ, 2000.

5.Асатурян В.Н. Теория планирования эксперимента. Ч. I.- М.:

Изд. МИЭМ, 1994.

6. Адлер Ю.П. Предпланирования эксперимента. – М.: Знание,

1980

7. Мойсюк Б.Н. Элементы теории оптимального эксперимента. Ч

II. - М.: изд. МЭИ, 1996.

8. Федоров B.В. Теория оптимального эксперимента. – М.: Изд.

Наука, 2001.

9.Налимов В.З. Теория эксперимента. - М.: Наука, 1981.

10.Налимов В.В., Чернова Н.А. Статистические методы планиро-

вания экстремальных экспериментов. - М.: Наука, I989

11. Гумбель К. Теория экстремальных распределений. - М.: Наука,

I999.

12. Дейвиц Г. Порядковые статистики. - М.: Наука, I999. 212

13.Смирнов Н.Б., Дунин - Барковский И.В. Курс теории вероятностей и математической статистки для технических приложений. М.: Знание, 1990

14.Смирнов Г.В., Смирнов Д.Г. Статистическая связь между заболеваниями щитовидной железы, сахарным диабетом, желчекаменной и мочекаменной болезнями// Материалы международной научно - практ. конференции: «Электронные средства и системы управления». Томск, изд-во института оптики атмосферы СОРАН 2004г., в трех частях, часть 2 с. 40-45.

15.Смирнов Г.В., Смирнов Д.Г. Статистический анализ связи между минеральным составом воды и заболеваниями человека зобом, уролитиазом, сахарной и желчекаменной болезнями. // Материалы Международной научно - практ. Конференции: «Электронные средства и системы управления». Томск, изд-во института оптики атмосферы СОРАН 2004г., в трех частях, часть 2 с. 45-47.

16.Смирнов Г.В., Смирнов Д.Г., Зотова Н.В. Статистика некоторых заболеваний по районам Томской области// Проблемы информационной безопасности государства, общества и личности: Материалы Седьмой Всероссийской научнопрактической конференции. Томск, 16-18 февраля 2005 г. – Томск: Издательство ИОА СО РАН, 2005.- с.127-130

17.Смирнов Г.В., Смирнов Д.Г., Зотова Н.В. Корреляционные свя-

213

зи между некоторыми заболеваниями/ Материалы I Международной научнопрактической конференции по лесопользованию, экологии и охране лесов: фундаментальные и прикладные аспекты.

21-22 марта 2005 г. – Томск. С 292-293.

18. Смирнов Г.В., Смирнов Д.Г., Зотова Н.В. Корреляционные связи между некоторыми заболеваниями// Материалы I Международной научнопрактической конференции по лесопользованию, экологии и охране лесов: фундаментальные и прикладные аспекты.

21-22 марта 2005 г. – Томск. С 292-293.

19.Башкатов Д.Н. Планирование эксперимента в разведочном бурении. – М.: Недра,1985, 181с.]

20.Смирнов Г.В. Надёжность изоляции обмоток электротехнических изделий. – Томск: Изд-во ТГУ, 1990.-276 с.

21. Патент РФ Решение о выдаче патента РФ от 10.11.2015.

по заявке № 2104137386 Способ определения оптимального количества секций секционированного изолятора //15.09.2014// Смирнов Г.В., Смирнов Д.Г.

22. Патент РФ Решение о выдаче патента РФ от 10.11.2015.

по заявке № 2014148022. Способ определения оптимального количества секций секционированного изолятора //29.10.2014// Смирнов Г.В., Смирнов Д.Г

214