Naslov (srp)

Procena preostalog životnog veka izolacionog sistema obrtne električne mašine u uslovima kombinovanog naprezanja utvrđivanjem karakteristike veka trajanja : doktorska disertacija

Autor

Jokanović, Bojan M., 1984-

Doprinosi

Lazarević, Zoran, 1956-
Brković, Bogdan, 1979-
Stanković, Koviljka
Bebić, Milan, 1967-
Stojković, Zlatan, 1960-
Kartalović, Nenad, 1960-

Opis (srp)

Cilj ovog rada je razvoj pouzdanog, jednostavnog i vremensko-materijalo ekonomičnogalgoritma za određivanje preostalog životnog veka obrtne električne mašine. Algoritam, koji jerazvijen, se zasniva na univerzalnim konstruktivnim rešenjima obrtnih električnih mašina, nasofisticiranim metodama statističke matematike, iskustvu konstrukcionih biroa električnih obrtnihmašina, iskustvu radionica za remont električnih obrtnih mašina i poznavanja uticaja uslovaeksploatacija električnih obrtnih mašina na karakteristike materijala tipičnih za njihovu izradu.Validacija razvijenog algoritma sprovedena je poređenjem njime dobijenih rezultata saodgovarajućim rezultatima dobijenim u realnom vremenu, širokog dijapazona. Svi ekperimentalnipostupci su vršeni visoko kvalitetnom profesionalnom opremom sa fabrički određenom mernomnesigurnošću tipa B. Merenja su vršena pod dobro kontrolisanim laboratorijskim uslovima i u skladusa odgovarajućim standardima. Kombinovana merna nesigurnost svih primenjenih mernih postupakaje bila manja od 5 %.Dostupni podaci iz literature kao i publikovana iskustva remontnih radionica ukazuju dapreko 50% ukupnih kvarova na obrtnim električnim mašinama nastupa kao posledica gubljenjaizolacionih svojstava izolacije statora. Kao osnovi uzrok slabljenja i gubljenja izolacionih svojstavastatorske izolacije smatraju se pojedinačna naprezanja, kao i njihova sinergija, tokom eksploatacijeelektrične obrtne mašine. Pritom se kao najvažniji tipovi naprezanja podrazumevaju: termičko,naponsko, mehaničko, ambijentalno i kombinovano. U praksi se javljaju, skoro, isključivokombinovana naprezanja. To je u prethodno primenjivanim ispitivanjima ostatka životnog vekastvaralo problem da se izdvoji dominantni uticaj ili više dominantnih uticaja, pa se životni vekodređivao na osnovu raspoloživih podataka koji uključuju sinergiju više dominantnih uticaja.Analizirajući takav postupak prezentiran u ranije objavljenim radovima ukazano je na njegovenedostatke, od kojih je najvažniji sama pretpostavka o aditivnoj sinergiji i iz čega je proistekla potrebaza razvojem novog algoritma. Tako nastao novi algoritam za određivanje ostatka životnog veka,razvijen u ovom radu, ne polazi od različitih tipova naprezanja, već se ostatak životnog veka smatraposledicom jednog zbirnog, realnog naprezanja.U osnovi izvedenog algoritma je aparat matematičke statistike koji je uslovljavao statističkukoncepciju eksperimenta i izbor eksperimentalne opreme. Pritom se vodilo računa da statističkiuzorci slučajnih veličina dobijenih eksperimentalno budu reprezentativni. Stohastičke veličinedobijene merenjem su pridruživane najopštijim raspodelama ekstremnih vrednosti čemu je datofizičko tumačenje. Na taj način, prevođenje stohastičkih podataka u statističke i primenomVilkinsonovog testa, testa korelacije, testa regresije izveden zakon porasta za teoretske statističkeraspodele od interesa. Pri tome su izvršene određene dopune primenjenih algoritama statističkematematike da bi sam matematički postupak bio potpuno korektan i statistički strožiji (tu seprvenstveno misli na primenu Šoveneovog kriterijuma na slučajne uzorke kojima odgovarajustatističke raspodele čiji treći centralni momenat nije nula, kao i na korišćenje strožije statističkesigurnosti U testa).Zakon porasta za teoretske statističke raspodele od interesa je dvostepenim postupkomkorišćenjem krive životnog veka je omogućio da se izvrši predikcija ostatka životnog vekaispitivanjem uzorka uzetog iz karakteristične oblasti kanure. Takva koncepcija algoritma određivanjaostatka životnog veka je znatno pojednostavila merni postupak pošto je umesto ispitivanja 50 (iliviše) statora električne obrtne mašine bilo dovoljno ispitati 50 uzoraka uzetih sa određenog brojakanura. Treba napomenuti da se u ovde uvedenom algoritmu vrši ispitivanje rastućim naponom, a nekonstantnim naponom. Ta zamena, konstantnog napona za rastući napon, znatno skraćuje vremeBojan Jokanović – doktorska disertacijaVpotrebno za ispitivanje. Prilikom formiranja algoritma za određivanje preostalog životnog veka svakimeđukorak je proveravan najstrožijim metrološkim metodama.Kada je novi algoritam za određivanje preostalog životnog veka razvijen i validiranprimenjen je u laboratorijskim, strogo kontrolisanim, uslovima na ispitivanje pojedinačnih ikombinovanih naprezanja na parametre izolacije statora električne mašine relevantne i uobičajene zaodređivanje ostatka životnog veka (tangens ugla gubitaka, otpornost jedan minut nakon stavljanjapod napon, indeks polarizacije, broj prenapona, napon praga pražnjenja, ac probojni napon,koeficijent proporcionalnosti i eksponent životnog veka). Ova ispitivanja podržana optičkomanalizom omogućili su da se objasni najverovatniji sinergistički efekat uništenja statorske izolacije.Takvo tumačenje najverovatnijeg sinergističkog efekta degradacije je provereno u realnim uslovimai dalo je zadovoljavajuće rezultate.U cilju demonstracije univerzalnosti razvijenog algoritma izvršena su merenja uticajanestandardnog opterećenja, radioaktivnog zračenja, na ostatak životnog veka električne obrtnemašine. I ovo ispitivanje, veoma važno za pozdan rad nuklearnih energetskih postrojenja, dalo jezadovoljavajuće rezultate

Opis (srp)

Elektrotehnika - Energetika / Electrical Engineering - Power electronics Datum odbrane: 26.09.2023.

Opis (eng)

The goal of this paper is the development of a reliable, simple and time-material economicalalgorithm for determining the remaining lifetime of a rotating electric machine. The developedalgorithm is based on universal constructive solutions of rotating electric machines, on sophisticatedmethods of statistical mathematics, the experience of design bureaus of electric rotating machines,the experience of workshops for the overhaul of electric rotating machines and knowledge of theinfluence of the conditions of exploitation of electric rotating machines on the characteristics ofmaterials typical for their making. The validation of the developed algorithm was carried out bycomparing the results obtained by it with the corresponding results obtained in real time, in a widerange. All experimental procedures were performed with high-quality professional equipment with afactory-determined measurement uncertainty of type B. Measurements were performed under well-controlled laboratory conditions and in accordance with appropriate standards. The combinedmeasurement uncertainty of all applied measurement procedures was less than 5%.Available data from the literature as well as published experiences of repair shops indicatethat over 50% of total failures on rotating electrical machines occur as a result of the loss of theinsulating properties of the stator insulation. Individual stresses, as well as their synergy, during theoperation of the electric rotating machine are considered to be the main cause of the weakening andloss of the insulating properties of the stator insulation. The most important types of stress are:thermal, voltage, mechanical, ambient and combined. In practice, almost exclusively combinedstresses occur. In previously applied tests of the remaining lifetime, this created a problem, theconstant trend of extracting the dominant influence, or several dominant influences, so the lifetimewas determined by it, that is, by the addition of several dominant influences. Analyzing such aprocedure presented in previously published works, its shortcomings were pointed out, the mostimportant of which is the very assumption of additive synergy, which led to the need for thedevelopment of a new algorithm. Thus, the new algorithm for determining the remaining lifetime,developed in this work, does not start from different types of stress, but the rest of the lifetime isconsidered the result of one collective, abstract stress.The basis of the derived algorithm is the apparatus of mathematical statistics, whichconditioned the statistical conception of the experiment and the choice of experimental equipment.In doing so, care was taken to ensure that statistical samples of random variables obtainedexperimentally were representative. Stochastic quantities obtained by measurement were associatedwith the most general distributions of extreme values, which were given a physical interpretation. Inthis way, the translation of stochastic data into statistical data and the application of the Wilkinsontest, the correlation test, the regression test derived the law of growth for theoretical statisticaldistributions of interest. At the same time, certain additions were made to the applied algorithms ofstatistical mathematics in order to make the mathematical procedure itself completely correct andstatistically stricter (this primarily refers to the application of Chauvin's criterion to random samplescorresponding to statistical distributions whose third central moment is not zero, as well as to the useof stricter statistical security U test).The law of increasing probability for theoretical statistical distributions of interest is a two-step procedure using the lifetime curve made it possible to make a prediction of the remaining lifetimeby examining a sample taken from a characteristic area of the kanura. Such a conception of thealgorithm for determining the remaining lifetime greatly simplified the measurement procedure, sinceinstead of testing 50 (or more) stators of an electric rotary machine, it was enough to test 50 samplestaken from a certain number of cans. It should be noted that in the algorithm introduced here, the testis performed with increasing voltage, and not with constant voltage. This substitution of constantBojan Jokanović – doktorska disertacijaVIIvoltage for increasing voltage significantly shortens the time required for testing. During theformation of the algorithm for determining the remaining lifetime, each intermediate step waschecked using the strictest metrological methods.When the new algorithm for determining the remaining lifetime was developed andvalidated, it was applied in laboratory, strictly controlled, conditions to test single and combinedstresses on the insulation parameters of the electric machine stator relevant and common fordetermining the remaining lifetime (tangent of the loss angle, resistance one minute after voltage,polarization index, overvoltage number, discharge threshold voltage, ac breakdown voltage,proportionality coefficient and lifetime exponent). These tests supported by optical analysis made itpossible to explain the most likely synergistic effect of stator insulation destruction. Such aninterpretation of the most likely synergistic effect of degradation was verified in real conditions andgave satisfactory results.In order to demonstrate the universality of the developed algorithm, measurements weremade of the impact of non-standard load, radioactive radiation, on the remaining lifetime of therotating electric machine. And this test, very important for the late operation of nuclear power plants, gave satisfactory results

Jezik

srpski

Datum

2023

Licenca

Ovo delo je licencirano pod uslovima licence
Creative Commons CC BY-NC-ND 3.0 AT - Creative Commons Autorstvo - Nekomercijalno - Bez prerada 3.0 Austria License.

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/at/legalcode

Predmet

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Električne mašine. Transformatori. Ispravljači

obrtne mašine, izolacija statorskog namotaja, životni vek trajanja, ostatak životnog veka

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Električne mašine. Transformatori. Ispravljači

rotating electric machines, stator insulation, lifetime, remaining lifetime