СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ПОВРЕЖДЕНИЯ КОРОТКОЗАМКНУТОЙ ОБМОТКИ РОТОРА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ В РЕЖИМЕ ВЫБЕГА

А.О. Потапенко; А.О. Юсупова; С.И. Латыпов

doi:10.14529/power220107

Авторы

А.О. Потапенко Торайгыров университет, Павлодар, Республика Казахстан
А.О. Юсупова Торайгыров университет, Павлодар, Республика Казахстан
С.И. Латыпов Северо-Казахстанский университет имени Манаша Козыбаева, Петропавловск, Республика Казахстан

DOI:

https://doi.org/10.14529/power220107

Ключевые слова:

асинхронный двигатель, короткозамкнутый ротор, системы диагностики повреждения ротора, режим выбега, обрыв стержней ротора, ЭДС в обмотках статора

Аннотация

Аннотация. Предлагаемая работа предназначена для углубления теоретических основ построения систем
диагностики повреждений короткозамкнутого ротора асинхронного двигателя в режиме выбега. В ней представлен способ диагностики повреждения стержней короткозамкнутого ротора асинхронного двигателя по
ЭДС, индуктируемой в обмотке статора затухающими токами в короткозамкнутой обмотке ротора. Устройство
по этому способу реализуется на базе персонального компьютера, в котором в качестве АЦП используется звуковая карта, данные обрабатываются в специально созданном программном обеспечении. Представлены две
блок-схемы устройства диагностики АД, в которых информацию о повреждении ротора получают из ЭДС статора, а начало выбега определяют по разности ее амплитуд или по замыканию блок-контактов выключателя.
В последнем случае при размыкании блок-контактов выключателя нагрузки формируется сигнал на измерение
ЭДС обмотки статора и осуществляется запись этой ЭДС. Рассмотренная система диагностики позволяет достаточно просто осуществлять диагностику АД напряжением до 1000 В. Однако необходимость подключения
для диагностики к блок-контактам высоковольтных АД, например, в ячейках КРУ значительно усложняет процесс диагностики и по технологическим причинам может применяться не на всех АД. Этого в значительной мере можно избежать, если начало режима выбега АД определять по разности амплитуд. Опытный образец системы диагностики обрыва стержней ротора показал, что такая ее реализация способна достаточно эффективно
выявлять обрыв стержня ротора в режиме выбега АД. При этом экспериментальные данные были проведены
как с использованием звуковой карты компьютера, так и внешнего сертифицированного модуля АЦП, установлено, что погрешность измерений звуковой картой допустима. При этом стоимость всего устройства невысока
и определена в основном стоимостью ПК и программного обеспечения, что делает ее доступной для практически любого промышленного предприятия и некоммерческих организаций.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Библиографические ссылки

Ухань Ж.I., Калiнов А.П. Классиф

хронных двигунiв // Вiсник КДУ. 2010. № 3 (62), ч. 2. С. 138

Нефтулин И.В. Анализ существующих методов диагностирования асинхронных двигателей на о

нове спектрального анализа: автореф. … магист. техн. наук: 13.04.02. Донецк, 2008. 8 с.

Функциональная вейвлет-диагностика

машин / В.В. Тимошкин, Т.А. Глазырина, В.И. Полищук, А.С. Глазырин // Электричество. 2012. № 6.

С. 42–45.

Браташ О.В., Калинов А.П. Анализ методов вибродиагностики асинхронных двигателей // Електр

мех. і енергозберігаючі системи. 2010. Вип. 2. С. 41

Челомей В.Н. Вибрации в технике. М.: Машиностроение, 1981. Т. 5. 496 с.

Барков А.В., Баркова Н.А. Интеллектуальные системы мониторинга и диагностики машин по ви

рации // Сб. тр. семинара «Современные проблемы вибрационной диагностики и виброзащиты энергетич

ских установок». СПб., 1999. С. 115

Балицкий Ф.Я., Иванова Соколова М.А. Виброакустическая диагностика зарождающихся дефектов.

М.: Наука, 1984. 120 с

Купцов В.В., Горзунов А.С., Сарваров А.С. Разработка методики токовой диагностики асинхронных

двигателей по осциллограммам нестационарных режимов работы // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика».

Вып. 12, № 34. C. 60–67.

Вольдек А.И Электрические машины. Л.: Энергия, 1978. 832 с.

Петушков М.Ю. Развитие метода спектрального анализа тока асинхронного двигателя для диагностирования // Главный энергетик. 2013. № 9. C. 70–75.

Kuptsov V., Petushkov M. A new approach to analysis of induction motors with rotor faults during startup

based on the finite element method // Progress in Electromagnetics Research. 2012. Vol. 45. Р. 269–290. DOI:

2528/PIERB12082916

Faiz J., Ebrahimi B.-M. A new pattern for detecting broken rotor bars in induction motors during start-up //

IEEE Trans. Magn. 2008. Vol. 44, no. 12. Р. 4673–4683. DOI: 10.1109/TMAG.2008.2002903

Fast Fourier and discrete wavelet transforms applied to sensorless vector control induction motor for rotor

bar faults diagnosis / H. Talhaoui, A. Menacer, A. Kessal, R. Kechida // ISA Transactions. 2014. Vol. 53. Р. 1639–

DOI: 10.1016/j.isatra.2014.06.003

Instantaneous frequency of the left sideband harmonic during the start-up transient a new method for diagnosis of broken bars / M. Pineda-Sanchez, M. Riera-Guasp, J.A. Antonino-Daviu et al. // IEEE Transactions on

Industrial Electronics. 2009. Vol. 56, no. 11. Р. 4557–4570. DOI: 10.1109/TIE.2009.2026211

Robust condition monitoring for early detection of broken rotor bars in induction motors / A. Luis,

Garcнa-Escudero, Oscar Duque-Perez et al. // Expert Systems with Applications. 2011. Vol. 38. Р. 2653–2660.

DOI: 10.1016/j.eswa.2010.08.055

Akar M. Detection of rotor bar faults in field oriented controlled induction motors // Journal of Power

Electronics. 2012. Vol. 5. Р. 1–9. DOI: 10.6113/JPE.2012.12.6.982

A new approach to detect broken rotor bars in induction machines by current spectrum analysis /

G. Didiera, E. Ternisienb, O. Casparyb, H. Razika // Mechanical Systems and Signal Processing. 2007. Vol. 21.

Р. 1127–1142. DOI: 10.1016/j.ymssp.2006.03.002

Karamia F., Poshtan J., Poshtan M. Detection of broken rotor bars in induction motors using nonlinear

Kalman filters // ISA Transactions. 2010. Vol. 49. Р. 189–195. DOI: 10.1016/j.isatra.2009.11.005

Chen Shuo, Zivanovic R. Modelling and simulation of stator and rotor fault conditions in induction machines for testing fault diagnostic techniques // Euro. Trans. Electr. Power. 2010. Vol. 20. Р. 611–629. DOI:

1002/etep.342

Virgiliu Fireteanu, Alexandru-Ionel Constantin, Zorig Assam. Impact of the Stator Short-circuit, Rotor

Broken Bar and Eccentricity Faults on Rotor Force for Loaded and No-load Induction Motors Operation // Conference: 2018 International Conference on Applied and Theoretical Electricity (ICATE). At: Craiova, Romania.

P. 65–78. DOI: 10.1109/ICATE.2018.8551471

Diagnosis of Defective Rotor Bars in Induction Motors / Chun-Yao Lee, Kuan-Yu Huang, Lai-Yu Jen,

Guang-Lin Zhuo // Symmetry. 2020. 12 (11), 1753. P. 110–112. DOI: 10.3390/sym12111753

Broken Rotor Bar Detection in Induction Motors through Contrast Estimation / Edna Rocio FerruchoAlvarez, Ana Laura Martinez-Herrera, Eduardo Cabal-Yepez // Sensors. 2021. 21 (22), 7446. P. 32–44. DOI:

3390/s21227446

Novozhilov A.N., Yusupova A., Novozhilov T.A. A Device for Determining the Rotor Eccentricity of Rotating Electric Machines // Russian Electrical Engineering. 2019. Vol. 90 (2). P. 121–124. DOI:

3103/S106837121902007X

Novozhilov A.N., Yussupova A.O., Novozhilov T.A. Determining the Displacement of the Rotor

Shaft in an Electrical Machine // Russian Engineering Researchthis. 2019. Vol. 39 (10). P. 827–830. DOI:

3103/S1068798X19100204

Загирняк М.В., Ромашихина Ж.И., Калипов А.П. Диагностика повреждений стержней ротора в

асинхронном двигателе на основании анализа его магнитного поля // Вiсник НТУ «ХПI». 2012. № 49 (955).

С. 38–47.

Калінов А.П., Ухань Ж.I., Урдин I.B. Метод диагностики пошкоджень стрижнив ротора // Вісник

КДПУ. Зб. Наук. Праць КДПУ им. М. Остроградского. 2009. Вип. 4 (57), ч. 1. С. 98–101.

Novozhilov A., Potapenko A., Novozhilov T. Process simulation in induction motor where short-circuit

rotor bar is failed during run-down regime // Przegląd elektrotechniczny, ISSN 0033-2097, R. 94 NR 6/2018. DOI:

15199/48.2018.06.06

Новожилов А.Н., Воликова М.П. Коррекция токов в методе зеркальных отражений при моделировании магнитных полей электрических машин // Электричество. 2004. № 9. С. 45–49.

Новожилов А.Н. Методика расчета ЭДС точечных измерительных преобразователей защит электродвигателей // Известия вузов. Энергетика. 1990. № 11. С. 23–28.

Моделирование магнитных полей методом зеркальных отражений с коррекцией токов для синтеза

защит электрических машин / А.Н. Новожилов, М.П. Воликова, В.И. Полищук и др. // Электричество. 2008.

№ 11. С. 56–63.

Неклепаев Б.Н., Крюков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций // Справочные

материалы для курсового и дипломного проектирования: учеб. пособие для вузов. – Изд. 4-е. М.: Энергоатомиздат, 1989. 608 с.

Андреева О.А. Разработка методов диагностики двигателей собственных нужд электрических

станций: дис. … канд. тех. наук: 05.14.02. Новосибирск, 2009. 159 с.

Особенности построения системы диагностики электрических машин на базе персонального компьютера со встроенной звуковой картой / А.Н. Новожилов, А.В. Антонцев, А.В. Мануковский и др. // Электротехника. 2012. № 5. С. 36–40.