Контроль состояния стрежней короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного электродвигателя
С.В. Деркачев
Вестник ИГЭУ, 2025 г. выпуск 4, сс. 38—43
Скачать PDF
Состояние вопроса. Обрыв стержней короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного электродвигателя на сегодняшний день является наиболее распространенным видом повреждения ротора, который требует ранней диагностики для предотвращения его полного выхода из строя. Существующие методы контроля фактического состояния короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя, как правило, основываются на применении спектрального анализа, который имеет ряд недостатков, либо на использовании дорогостоящих специальных датчиков, установка которых не всегда представляется возможной в условиях эксплуатации электродвигателя. В связи с этим актуальным является выявление диагностического признака обрыва стержней ротора на основе измеряемых токов и напряжений без использования дополнительных специальных датчиков и анализа полученных спектральных характеристик.
Материалы и методы. Для реализации поставленной задачи использован метод компьютерного моделирования с применением многоконтурной математической модели асинхронного электродвигателя, записанной с помощью системы дифференциальных уравнений.
Результаты. Предложен критерий контроля состояния стрежней короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного электродвигателя без вывода его из эксплуатации, который основан на выявлении характерных колебаний величины угла между обобщенным вектором тока статора и обобщенным вектором питающего напряжения, полученной на основе мгновенных измеряемых значений токов и напряжений.
Выводы. Полученные с помощью компьютерного моделирования результаты показывают, что предложенный критерий выявления обрыва стержней короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного электродвигателя обладает достаточной чувствительностью, чтобы определить обрыв как одного стержня, так и нескольких стержней. Использование предложенного критерия для контроля фактического состояния стрежней короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного электродвигателя позволяет избежать установки на корпус электродвигателей дорогостоящих датчиков и отказаться от проведения сложного спектрального анализа.
1. Taghiyarrenani Z., Berenji A. Analysis of Vibrations and Currents for Broken Rotor Bar Detection in Three-phase Induction Motors // PHM Society European Conference. – 2022. – № 7(1). – P. 43–48.
2. Induction motor broken rotor bar detection using vibration analysis – A case study / Ž. Kanović, D. Matić, Z. Jeličić, et al. // Diagnostics for Electric Machines, Power Electronics and Drives (SDEMPED), Valencia, August 2013. – Valencia (Spain), 2013. – P. 64–68.
3. Investigation of motor current signature and vibration analysis for diagnosing rotor broken bars in double cage induction motors / Y. Gritli, A. Tommaso, F. Filippetti, et al. // Conference: Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion (SPEEDAM), Sorrento, June 2012. – Sorrento (Italy), 2012. – P. 1360–1365.
4. Oviedo S.J., Quiroga J.E., Borrás C. Experimental evaluation of motor current signature and vibration analysis for rotor broken bars detection in an induction motor // International Conference on Power Engineering, Energy and Electrical Drives, Malaga, May 2011. – Malaga (Spain), 2011. – P. 1–6.
5. Перспективы дифференциального контроля состояния обмотки ротора асинхронных двигателей по внешнему магнитному полю / А.С. Страхов, Е.М. Новоселов, С.Н. Литвинов, А.А. Скоробогатов // Состояние и перспективы развития электро- и теплотехнологии: материалы Междунар. науч.-техн. конф., Иваново, 27–29 мая 2015 г. – Иваново, 2015. – Т. I. – С. 250–254.
6. Экспериментально-аналитическое определение диагностического признака дефектов обмотки ротора асинхронного электродвигателя / В.А. Савельев, А.С. Страхов, Е.М. Новоселов и др. // Вестник ИГЭУ. – 2018. – Вып. 4. – С. 44–53.
7. Назарычев А.Н., Скоробогатов А.А., Новоселов Е.М. Экспериментальное исследование внешнего магнитного поля асинхронного электродвигателя для контроля обрыва стержней короткозамкнутой обмотки ротора // Вестник ИГЭУ. – 2012. – Вып. 1. – С. 10–15.
8. Бельский И.О., Куприянов И.С., Лукьянов А.В. Исследование угловой скорости и магнитного поля при дефектах асинхронных электродвигателей // Системы. Методы. Технологии. – 2018. – № 4(40). – С. 62–69.
9. Метод контроля состояния обмоток роторов асинхронных электродвигателей при пуске по току статора / А.Н. Назарычев, Е.М. Новоселов, Д.А. Полкошников и др. // Дефектоскопия. – 2020. – № 8. – С. 49–55.
10. Вейнреб К. Диагностика неисправностей ротора асинхронного двигателя методом спектрального анализа токов // Электричество. – 2012. – № 7. – С. 51–57.
11. Broken Rotor Bar Fault Diagnosis Techniques Based on Motor Current Signature Analysis for Induction Motor–A Review / S. Halder, S. Bhat, D. Zychma, P. Sowa // Energies. – 2022. – No. 15. – С. 8569.
12. Doğan Z. Broken Rotor Bar Fault Detection in Induction Motor Based on Spectral Analysis Balkan // Journal of Electrical and Computer Engineering. – 2025. – № 12(4). – С. 357–363
13. Benaida F., Noureddine B. Diagnosis of Broken Rotor Bars in Six-Phases Squirrel Cage Induction Motor // International Review of Electrical Engineering (IREE). – 2022. – № 7(5). – С. 489.
14. Разработка анализатора спектра для исследования сигналов от электродвигателей / А.С. Страхов, Е.М. Новоселов, С.Н. Литвинов и др. // Состояние и перспективы развития электро- и теплотехнологии (XIX Бенардосовские чтения): материалы Междунар. науч.-техн. конф., посвященной 175-летию со дня рождения Н.Н. Бенардоса, Иваново, 31 мая – 02 июня 2017 г. – Иваново, 2017. – Т. I. – С. 126–130.
15. Деркачёв С.В. Способы построения измерительных и пусковых органов микропроцессорных устройств быстродействующего автоматического включения резерва // Вестник ИГЭУ. – 2021. – Вып. 1. – С. 41–48.
16. Деркачёв С.В., Сидоров В.А. Математическое моделирование повреждений асинхронного электродвигателя // Надежность и безопасность энергетики. – 2025. – Т. 18, № 1. – С. 59–64.