Способ диагностики повреждения короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя в режиме выбега
Автор: Потапенко Александра Олеговна, Юсупова Асель Оразовна, Латыпов Сергей Ильдусович
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Рубрика: Электромеханические комплексы и системы
Статья в выпуске: 1 т.22, 2022 года.
Бесплатный доступ
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.
Асинхронный двигатель, короткозамкнутый ротор, системы диагностики повреждения ротора, режим выбега, обрыв стержней ротора, эдс в обмотках статора
Короткий адрес: https://sciup.org/147237520
IDR: 147237520
Список литературы Способ диагностики повреждения короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя в режиме выбега
- Ухань Ж.1., Калшов А.П. Классифжац1я методiв дiaгностики пошкоджень обмоток ротора асинхронных двигушв // Вюник КДУ. 2010. № 3 (62), ч. 2. С. 138-144.
- Нефтулин И.В. Анализ существующих методов диагностирования асинхронных двигателей на основе спектрального анализа: автореф. ... магист. техн. наук: 13.04.02. Донецк, 2008. 8 с.
- Функциональная вейвлет-диагностика состояния обмоток роторов трехфазных электрических 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 // Електро-мех. i енергозберiгаючi системи. 2010. Вип. 2. С. 41-46.
- 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 вибрации // Сб. тр. семинара «Современные проблемы вибрационной диагностики и виброзащиты энергетических установок». СПб., 1999. С. 115-156.
- 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». 2009. 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: 10.2528/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. 16391649. 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, Garcra-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: 10.1002/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. 2018. 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 Ferrucho-Alvarez, Ana Laura Martinez-Herrera, Eduardo Cabal-Yepez // Sensors. 2021. 21 (22), 7446. P. 32-44. DOI: 10.3390/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: 10.3103/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: 10.3103/S1068798X19100204
- Загирняк М.В., Ромашихина Ж.И., Калипов А.П. Диагностика повреждений стержней ротора в асинхронном двигателе на основании анализа его магнитного поля // Вюник НТУ «ХШ». 2012. № 49 (955). С. 38-47.
- Калшов А.П., Ухань Ж.!, Урдин I.B. Метод диагностики пошкоджень стрижнив ротора // Вюник 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 // Przegl^d elektrotechniczny, ISSN 0033-2097, R. 94 NR 6/2018. DOI: 10.15199/48.2018.06.06
- 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.: Энерго-атомиздат, 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.
