Градиентный жидкокристаллический датчик тепловых процессов асинхронного электрического двигателя

Градиентный жидкокристаллический датчик тепловых процессов асинхронного электрического двигателя
Электродвигатели переменного (постоянного) тока - электрические машины, преобразующие электрическую энергию в механическую, являются наиболее совершенным и распространенным видом привода машин и механизмов, преобразующих электрическую энергию в механическую.
Режим работы электродвигателей определяется основными энергетическими процессами, происходящими в них (двигательный, генераторный, тормозной и преобразовательный), также режим работы должен иметь количественную оценку. Количественный режим работы характеризуется целым рядом электрических и механических величин: токами, напряжения, мощностью, скоростью вращения и другими. Электрический двигатель предназначен для работы в определенных внешних условиях с определенными значениями параметров (токи, напряжение, мощность и другие), при которых он эксплуатируется в течении заданного и достаточно длительного срока.
Одно из важнейших требований к устройствам защиты двигателей - четкое действие ее при аварийных и ненормальных режимах работы двигателей и вместе с тем недопустимость ложных срабатываний. Поэтому аппараты защиты должны быть правильно выбраны и тщательно отрегулированы.
Мы видим, что существует техническая проблема: защита электродвигателей от перегрузок, которая решаема, если использовать в качестве индикатора температуры холестерические жидкие кристаллы,
Исследованы технические условия применения холестерических жидких кристаллов как датчика тепловых процессов, способных менять цвет в зависимости от температуры нагрева подшипников в процессе работы электрического двигателя.
На рис.1 представлен один из вариантов решения данной проблемы, где 1 - асинхронный двигатель типа А4-1, 2 - фланец подшипника,3 -жидкокристаллический индикатор с мезо-фазой 80-85о С.
3
1
2
рис.1
Рис 1.Фланцевый жидкокристаллический датчик температуры.
Проведённые испытания в производственных условиях показали устойчивую работу предлагаемого датчика температуры подшипника.
Результаты нашего исследования позволяют сделать следующие выводы:
Выводы
1. Повышение температуры выше допустимой и выплавление баббита могут произойти в результате медленного или полного прекращения вращения смазочных колец.
2.Повышенная вибрация, некачественная центровка валов, и неравномерность воздушного зазора также могут быть причиной повышенного нагрева подшипников.

График зависимости температуры нагрева подшипников (цвет ЖК) от времени работы двигателя
Анализ результатов экспериментальной работы
1. При проведении испытания градиентного жидкокристаллического датчика произошёл нагрев подшипника. 2.По истечению пяти часов жидкие кристаллы поменяли цвет с белого до красного (критического), что хорошо было видно через смотровые окна. 3.Это значит, что исследование работы градиентного жидкокристаллического датчика прошло успешно.
Заключение
Основные положения и результаты проведённого исследования способствуют пониманию значимости предлагаемого технического решения, которое заключается в том, что за счет введения градиентного жидкокристаллического датчика тепловых процессов улучшаются качества защиты электродвигателя (подшипников) от перегрева.
Использование термотропных жидких кристаллов означает экономическую эффективность, простоту и удобство. Допустим, стоимость жидких кристаллов весом 10грамм - 100руб; расход ЖК для одного датчика 10грамм. Изготовление датчика стоит 400руб. (можно использовать бросовый материал). Всего расходов на изготовление и установку датчика 500руб. а применение термопар в работе электродвигателя для контроля температуры нагрева подшипников стоит более 1500руб. (с установкой), т.е. в 3раза дешевле. Экономический эффект составляет 67%.
При эксплуатации датчика не требуется никаких дополнительных расходов.
Возможности жидких кристаллов изменять цвет с резким повышением температуры можно применить для решения технической проблемы - защита электродвигателей от перегрузок в результате нагрева подшипников.
Результаты исследования могут быть использованы обслуживающим персоналом, наблюдающим за работой электродвигателей на различных промышленных предприятиях, т.е. для визуального контроля за состоянием подшипников, работающих двигателей различных модификаций. Подшипники широко применяются в технических узлах самого различного оборудования, в различных сферах промышленного производства (валики картонных и бумажных машин, электромоторы, насосы, редукторы, конвейеры, сортировки), двигатели транспортных средств, а также и на различных вращающихся устройствах, где установлены подшипники (турбины и пр.).
Жидкокристаллический датчик можно использовать на различных нагревательных устройствах: для контроля температуры, надзор за аварийным режимом работы, т.е., там, где есть тепло (сауны, бани, нагревательные устройства, отопительные котлы и пр.)
Рекомендации: устройство с градиентными жидкокристаллическими датчиками применять для контроля аварийного нагрева электродвигателя его уязвимой части - подшипников, что способствует сохранности подшипников электродвигателя и возможности долговременной его работы.
Технический результат исследования – безаварийная долговечная работа электродвигателя за счёт правильного надзора и ухода за подшипниками; экономическая эффективность, простота, удобство.
Библиографический список
1.Америк, Ю. Б., Кренцель, Б. А.Химия жидких кристаллов и мезоморфных полимерных систем./ М., 1981;
2. Белехин,Л. В., Аксенов,В. Е., Степанова, Р. У и др. Термоусадочные ленты электротехнического назначения./ Электротехническая промышленность. Сер. Электротехнические материалы, 1980, вып. 3(116), с. 11 — 12;
3. Блинов, Л. М. Электро- и магнитооптика жидких кристаллов. М., 1978;
4. В. де Же Физические свойства жидкокристаллических веществ;
5.Васильев, Г. С, Макаровский, С. А., Мительман, Л. М.Унифицированная серия асинхронных двигателей мощностью до 1000 кВт высокого напряжении./ Электротехническая промышленность. Сер. Электрические фашины, 1981, вып. 12(130), с. 12—15;
6.Гераскин, А. Г.. Ермоленко, Г. В и др. Мощный вертикальный асинхронный двигатель с массивным ротором./Электротехническая промышленность.  Сер.  Электрические  машины,   1981,  вып.   5(123),  с.   7—8;
7.Гросберг, А.Ю., Хохлов А.Р. Статистическая физика макромолекул;
8. Даучанскас, А. Д., Белехин, Л. В. Применение термоусадочной ленты при ремонте электрических машин./ Энергетик, 1982, № 1, с.  15—16;
9.Демидов, Ю. В.Установка для восстановления медной проволоки прямоугольного сечения./ Энергетик, 1979, № 8, с. 4—5;
10. Жен, П. Ж. де. Физика жидких кристаллов./ пер. с англ., М., 1977;
11.Иноземцев, Е. К.Прогнозирование срока службы корпусной изоляции обмоток статоров высоковольтных электродвигателей энергоблоков 300 МВт на основе отказов в процессе эксплуатации и по результатам специальных испытаний. Краткие тезисы докладов всесоюзного совещания «Прогрессивные методы восстановления и ремонта статорной изоляции крупных электрических машин»./ М.: 1981, с. 5—6;