О возможности использования токов утечки для оценки состояния изоляции асинхронного двигателя
Автор: Метельков Владимир Павлович, Бородин Михаил Юрьевич, Кондаков Константин Андреевич, Нестеров Константин Евгеньевич
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Рубрика: Электромеханические системы
Статья в выпуске: 1 т.19, 2019 года.
Бесплатный доступ
Актуальность темы обусловлена необходимостью повышения надежности и снижения аварийности асинхронных электроприводов из-за выхода из строя обмотки статора. Целью исследований является выяснение возможностей использования емкостных токов утечки как индикатора состояния изоляции обмотки статора асинхронного двигателя. В работе представлены некоторые результаты исследования токов утечки изоляции обмотки статора, генерируемых прямоугольными импульсами напряжения с частотами 100-2000 Гц. Исследовалась возможность регистрации параметров тока утечки и зависимость этих параметров от амплитуды и частоты импульсов напряжения с целью использования этой информации для определения текущего состояния изоляции. Показано, что при использовании прямоугольных импульсов напряжения можно получить достаточно большие величины токов утечки, что упрощает работу с ними. При этом возможно использование сравнительно простого и дешевого оборудования. Однако для надежного определения амплитуды пиков тока утечки необходим весьма длинный период измерения с большим количеством прошедших импульсов либо оборудование, обеспечивающее весьма высокую разрешающую способность (интервал дискретности порядка 10-6 с и меньше). Вместе с тем использованное в проведенных экспериментах оборудование позволяет выделить информационную составляющую, касающуюся эффективных значений емкостных токов утечки, что может быть использовано в целях диагностики состояния изоляции.
Электрический двигатель, обмотка, изоляция, токи утечки, контроль состояния
Короткий адрес: https://sciup.org/147232721
IDR: 147232721 | УДК: 621.313:621.3.04 | DOI: 10.14529/power190108
Using leakage currents to evaluate the induction motor insulation condition
The need to improve the reliability and reduce the stator winding-related accident rates of asynchronous electric drives is what makes this topic relevant. The goal hereof is to find how capacitive leakage currents could be used to indicate the condition of the stator winding insulation in an asynchronous motor. The paper presents some results of studies into the stator winding insulation leakage currents generated by rectangular voltage pulses at 100 to 2000 Hz. The researchers have verified the ability to register leakage current parameters as a function of voltage pulse amplitude and frequency in order to use such data to find the insulation condition. It is shown that rectangular voltage pulses can produce sufficiently large leakage currents for easier use. Even rather simple and low-cost equipment is usable to that end. However, reliable determination of the leakage current peaks amplitude requires a very long measurement with numerous transmitted pulses; alternatively, one could use very high-resolution equipment with a sampling time of 10-6 s or less. Nevertheless, the equipment used in the tests does extract the data regarding the effective capacitive leakage currents, which could be used to diagnose the insulation.
Список литературы О возможности использования токов утечки для оценки состояния изоляции асинхронного двигателя
- Neti, P. A novel high sensitivity differential current transformer for online health monitoring of industrial motor ground-wall insulation / P. Neti, K. Younsi, M. Shah // Proc. Energy Conversion Congr. and Exposition, 15-19 Sept. - 2013, Denver, USA. - pp. 2493-2499. DOI: 10.1109/ecce.2013.6647022
- Siddique, A.S. A Review of Stator Fault Monitoring Techniques of Induction Motors / A.S. Siddique, G.S. Yadava, B. Singh // IEEE Trans. Energy Conversion. - 2005. - Vol. 20. - P. 106-114. DOI: 10.1109/tec.2004.837304
- Sin, M.L. Induction Machine On-Line Condition Monitoring and Fault Diagnosis - A Survey / M.L. Sin, W.L. Soong, N. Ertugrul // AUPEC 2003, Australasian Universities Power Engineering Conference, 28 Sept. - 1 Oct. - 2003, Christchurch, New Zealand. - P. 1-6.
- A Survey of Condition Monitoring and Protection Methods for Medium-Voltage Induction Motors / P. Zhang, Y. Du, T. Habetler, B. Lu // IEEE Transactions on Industry Applications. - 2011. - Vol. 47. - P. 34-46. DOI: 10.1109/tia.2010.2090839
- Ведяшкин, М.В. Оценка параметров законов распределения отказов обмоток статоров при эксплуатации крановых асинхронных двигателей / М.В. Ведяшкин, О.П. Муравлев // Известия Томского политехнического университета. - 2011. - Т. 319, № 4. - С. 117-121.
- Тонких, В.Г. Метод диагностики асинхронных электродвигателей в сельском хозяйстве на основе анализа параметров их внешнего магнитного поля: дис. … канд. техн. наук / В.Г. Тонких. - Барнаул, 2009. - 181 с.
- Кузнецов, Н.Л. Надежность электрических машин / Н.Л. Кузнецов. - М.: Издательский дом МЭИ, 2006. - 432 с.
- Electrical Insulation for Rotating Machines: Design, Evaluation, Aging, Testing, and Repair / G.C. Stone, E.A. Boulter, I. Culbert, H. Dhirani. - New Jersey: IEEE Computer Society Press, 2004. - 252 p.
- DOI: 10.1002/9781118886663
- Tanver, P.J. Condition Monitoring Electrical Machines / P.J. Tanver, J. Penman. - Hertfordshire, U.K.: Research Studies Press, 1987. - 282 p.
- Babel, A.S. Condition-based monitoring and prognostic health management of electric machine stator winding insulation / A.S. Babel, E.G. Strangas // Conf. Proc. 21st International Conference on Electrical Machines, ICEM 2014, Sept. 2-5, 2014, Berlin, Germany. - P. 1855-1861.
- DOI: 10.1109/icelmach.2014.6960436
- On-line capacitance and dissipation factor monitoring of AC stator insulation / K. Younsi, P. Neti, M. Shah et al. // IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul. - 2010. - Vol. 17, no. 5. - P. 1441-1452.
- DOI: 10.1109/tdei.2010.5595545
- Сташко, В.И. Моделирование состояния изоляции обмоток асинхронных двигателей сезонно эксплуатируемого оборудования на основе использования показателей волнового переходного процесса / В.И. Сташко, И.Б. Губин // Ползуновский вестник. - 2002. - № 1. - С. 51-56.
- Nussbaumer, P. Exploitation of induction machine's high-frequency behavior for online insulation monitoring / P. Nussbaumer, M. Vogelsberger, T. Wolbank // 9th IEEE Int. Symp. on Diagnostics for Electric Machines, Power Electron. and Drives, Aug 27. - 2013, Valencia, Spain. - P. 579-585.
- DOI: 10.1109/demped.2013.6645773
- Nussbaumer, P. Separation of disturbing influences on induction machine's high-frequency behavior to ensure accurate insulation condition monitoring / P. Nussbaumer, T. Wolbank, M. Vogelsberger // 28th IEEE. Appl. Power Electron. Conference and Exposition, 17-21 March, 2013, Long Beach, USA. - P. 1158-1163.
- DOI: 10.1109/apec.2013.6520445
- Методы и приборы диагностирования изоляции асинхронных двигателей / Н.П. Воробьев, С.Н. Воробьева, Г.В. Суханкин, Н.Т. Герцен // Ползуновский вестник. - 2011. - № 2/2. - С. 261-269.
- Гутов, И.А. Прогнозирование состояния электродвигателей на основе использования многофакторных моделей старения изоляции: дис. … канд. техн. наук / И.А.Гутов. - Барнаул, 1997. - 259 с.
- Сидельников, Л.Г. Обзор методов контроля технического состояния асинхронных двигателей в процессе эксплуатации / Л.Г. Сидельников, Д.О. Афанасьев // Вестник ПНИИПУ. Геология. Нефтегазовое и горное дело. - 2013. - № 7. - С. 127-137.
- Белоусова, Н.В. Опыт тестового диагностирования обмоток электрических машин / Н.В. Белоусова, В.П. Калявин, А.В. Мозгалевский. - Л.: ЛДНТП, 1989. - 24 с.
- Левачев, А.В. Диагностика изоляции асинхронных электродвигателей на основе использования параметров схемы замещения обмоток: дис. … канд. техн. наук / А.В. Левачев. - Барнаул, 2002. - 167 с.
