Способ диагностирования обрыва стержней короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного электродвигателя
С.В. Деркачев
Вестник ИГЭУ, 2025 г. выпуск 2, сс. 28—33
Скачать PDF
Состояние вопроса. Асинхронные электрические двигатели получили широкое использование в качестве электропривода основного оборудования энергетического, металлургического, механического и теплоэнергетического оборудования благодаря своей простоте изготовления и обслуживания. Однако их применение в качестве электроприводов основного оборудования на промышленных предприятиях требует разработки методов мониторинга и диагностики их фактического состояния по параметрам рабочего режима для обеспечения безотказной работы и своевременного вывода в профилактический ремонт. В связи с этим актуальной является задача разработки метода диагностирования обрыва как одного, так и нескольких стержней короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного электрического двигателя с использованием преобразования Фурье токов статора по параметрам установившегося режима работы.
Материалы и методы. Для реализации поставленной цели использованы методы компьютерного моделирования, основанные на математических моделях элементов электрической сети, записанных с помощью систем дифференциальных уравнений.
Результаты. Установлен критерий диагностирования, позволяющий определить наличие обрыва стержней короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного электрического двигателя, основанный на использовании преобразования Фурье токов статора, измеряемых в режиме реального времени, и выявлении колебаний магнитного потока, обусловленных обрывом стержней в обмотке ротора, по изменению величины суммы фаз измеряемых фазных токов статора. Установлено, что использование предложенного критерия диагностирования обрыва стержней обладает достаточно высокой точностью, поскольку позволяет определить не только обрыв нескольких стержней короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного электрического двигателя, но и обрыв только одного стержня.
Выводы. Предложенный критерий диагностирования состояния стержней короткозамкнутой обмотки ротора позволяет выявить наличие оборванных стержней в короткозамкнутой обмотке ротора без его вывода из эксплуатации и разбора и может быть использован в системах непрерывного мониторинга состояния асинхронного двигателя.
1. Армашова-Тельник Г.С., Бобович Т.А. Анализ преимущественных эффектов применения асинхронных электродвигателей в промышленном секторе // Вестник ВГУИТ. – 2022. – Т. 84, № 2. – С. 329–333. DOI:10.20914/2310-1202-2022-2-329-333.
2. Диагностика неисправностей асинхронных двигателей на основе спектрального анализа токов статора / Н.Р. Сафин, В.А. Прахт, В.А. Дмитриевский и др. // Энергобезопасность и энергосбережение. – 2014. – № 3. – С. 34–39.
3. Крупенин Н.В., Голубев А.В., Завидей В.И. Новые возможности в диагностике электрических машин // Электричество. – 2011. – № 9. – С. 45–47.
4. Electric motor remanufacturing and energy savings / S. Sahni, A. Boustani, T. Gutowski, S. Graves // MITEI-1. – January, 2010. – Р. 1–31.
5. Баннов Д.М. Метод диагностики обрывов стержней ротора в асинхронных электродвигателях на основе регрессионного анализа модуля результирующего вектора тока статора // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2022. – Т. 333, № 5. – С. 196–208.
6. Петухов В. Диагностика состояния электродвигателей. Метод спектрального анализа потребляемого тока // Новости электротехники. – 2005. – № 1(31). – С. 23–28.
7. Федоров Д.В. Диагностика электрических двигателей на основе анализа спектра потребляемого тока // Известия Петербургского университета путей сообщения. – 2007. – № 2(11). – С. 69–75.
8. Петухов В. Диагностика электродвигателей. Спектральный анализ модулей векторов Парка тока и напряжения // Новости электротехники. – 2008. – № 1(50). – С. 33–37.
9. Вейнреб К. Диагностика неисправностей ротора асинхронного двигателя методом спектрального анализа токов // Электричество. – 2012. – № 7. – С. 51–57.
10. William T.T., Fenger M. Current Signature Analysis to Detect Induction Motor Faults // IEEE Industry Application Magazine. – 2001. – № 7. – P. 23–29.
11. Сивокобыленко В.Ф., Деркачев С.В. Анализ переходных процессов в двигательной нагрузке при переключениях питания на резервный источник // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. – 2016. – № 5. – С. 69–74. DOI:10.17213/0136-3360-2016-5-69-74.