Русская версия English version
Главная / 2025 г. выпуск 6 / Обоснование возможности диагностики межвиткового короткого замыкания обмотки асинхронного электродвигателя применением тепловизионной съемки

Обоснование возможности диагностики межвиткового короткого замыкания обмотки асинхронного электродвигателя применением тепловизионной съемки

П.В. Яковлев, И.Н. Сулыненков

Вестник ИГЭУ, 2025 г. выпуск 6, сс. 43—50

Скачать PDF

Аннотация на русском языке: 

Состояние вопроса. Анализ дефектов асинхронных электродвигателей показывает, что одной из основных причин выхода их из строя являются межвитковые короткие замыкания обмоток статоров. Существующие системы диагностики для выявления этого дефекта преимущественно требуют остановки оборудования или разборки электродвигателя для непосредственной дефектовки обмоток. Среди методов оперативного контроля в настоящее время используется метод тепловизионной съемки, но отсутствует методика выявления межвиткового короткого замыкания на начальном его этапе, когда локальные тепловыделения относительно невелики. В связи с этим исследования поверхностных локальных аномалий температуры, возникающих на начальном этапе появления межвитковых коротких замыканий в обмотке статора, обоснование возможности их надежного выявления с помощью тепловизионной съемки, определение требуемой чувствительности тепловизора и разработка рекомендаций по проведению обследования являются актуальными.

Материалы и методы. Для определения механизма и закономерностей формирования температурного поля на поверхности асинхронного электродвигателя и выявления межвитковых коротких замыканий применением тепловизионного контроля использован метод численного моделирования теплообмена с верификацией результатов по существующим термограммам.

Результаты. Выявлены закономерности формирования температурных полей и аномалии температур на поверхности корпуса асинхронного электродвигателя при межвитковом коротком замыкании обмотки статора. Предложен метод достоверного определения и локализации межвиткового короткого замыкании обмотки статора по анализу температурного поля термограммы с оценкой величины тепловыделения в обмотке, позволяющий выявить дефект на ранних стадиях.

Выводы. Предложенная методика проведения тепловизионной съемки асинхронного электродвигателя и анализа полученной термограммы может быть использована для раннего обнаружения межвитковых замыканий в статоре двигателя, позволяет существенно сократить трудозатраты на поиск неисправностей электродвигателей и в сочетании с другими существующими методами диагностирования эффективно и своевременно планировать ремонты энергетического оборудования и повышать его энергоэффективность.

 

Список литературы на русском языке: 
  1. Никиян Н.Г., Митрофанов С.В., Омон А.Б. Электромагнитные процессы и токи трехфазного асинхронного двигателя при межвитковых коротких замыканиях // Электричество. – 2010. – № 5. – С. 53–56. – EDN LJWDTP.
  2. Шестаков И.В. Совершенствование технологии диагностирования изоляции тяговых электродвигателей подвижного состава: дис. ... канд. техн. наук: 05.22.07. – Омск, 2017. – 141 с.
  3. Диб Мухаммад. Диагностика неисправностей асинхронных двигателей на основе анализа тока статора: дис. ... канд. техн. наук: 2.4.2. – М., 2023. – 140 с.
  4. Сафин Н.Р. Совершенствование методики токовой диагностики асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором: дис. ... канд. техн. наук: 05.09.01. – Екатеринбург, 2017. – 152 с.
  5. Супуева А.С. Снижение дефектности межвитковой изоляции обмоток низковольтных асинхронных электродвигателей: дис. ... канд. техн. наук: 05.09.02. – Томск, 2016. – 121 с.
  6. Гоголев Г.А. Методики и средства диагностики и контроля отдельных показателей качества тяговых трансформаторов и электрических машин подвижного состава: дис. ... канд. техн. наук: 05.09.03. – СПб., 2000. – 112 с.
  7. Мустафаев Р.И., Ахмедов Д.А., Ахмедов А.Д. Диагностирование асинхронного двигателя при межвитковом замыкании в обмотке статора // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. – 2021. – Т. 64, № 1. – С. 48–53. DOI: 10.17213/0136-3360-2021-1-48-53. – EDN AVMAGZ.
  8. Сурков Д.В., Фильченко Е.А., Назаренко Д.А. Способы определения межвитковых замыканий в обмотках электрических машин // Энергетика: состояние, проблемы, перспективы: Труды X Всерос. науч.-техн. конф., Оренбург, 01 января – 31 января 2019 года / Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Оренбургский государственный университет». – Оренбург: Оренбургский государственный университет, 2019. – С. 304–305. – EDN YWRRGE.
  9. Пехота А.Н., Галушко В.Н., Громыко И.Л. Диагностирование межвитковых коротких замыканий трансформаторов с помощью комплексного анализа данных приборного учета // Энергоэффективность. – 2021. – № 2. – С. 24–28. – EDN QKETOO.
  10. Лавренов Е.О. Методы и устройство обеспечения непрерывности производственного цикла при появлении электрической несимметрии в цепях крупных асинхронных двигателей: дис. ... канд. техн. наук: 05.09.01. – Новосибирск, 2021. – 126 с.
  11. Еремеева В.А. Алгоритмы обработки информации для оценки технического состояния асинхронного электродвигателя исполнительных механизмов АСУ ТП: дис. ... канд. техн. наук: 2.3.1. – Челябинск, 2025. – 105 с.
  12. Королев Н.А. Оценка технического состояния электротехнических комплексов с асинхронным электроприводом по частотным составляющим спектра тока: дис. ... канд. техн. наук: 05.09.03. – СПб., 2021. – 169 с.
  13. Гулов Д.Ю. Разработка электротехнического комплекса диагностики аварийных режимов короткого замыкания генераторов гидроэлектростанций малой и средней мощности: дис. ... канд. техн. наук: 05.09.03. – Челябинск, 2021. – 148 с.
  14. Куприянов И.С., Лукьянов А.В. Математическое моделирование механических колебаний асинхронного двигателя при межвитковом замыкании обмотки статора // System Analysis and Mathematical Modeling. – 2024. – Т. 6, № 3. – С. 339–356. DOI: 10.17150/2713-1734.2024.6(3).339-356. – EDN ISFBBZ.
  15. Солодкий Е.М., Сальников С.В., Даденков Д.А. Диагностика межвиткового замыкания обмотки статора асинхронного двигателя на основе анализа траектории вращения вектора тока статора // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. – 2020. – № 34. – С. 114–127. DOI: 10.15593/2224-9397/2020.2.07. – EDN MVRTUB.
  16. Галушко В.Н., Пехота А.Н., Громыко И.Л.  Применение интеллектуальных нейросетей для диагностики межвитковых замыканий трансформаторов // Проблемы безопасности на транспорте: материалы X Междунар. науч.-практ. конф., Гомель, 26–27 ноября 2020 года / Министерство транспорта и коммуникаций Республики Беларусь, Белорусская железная дорога, Учреждение образования «Белорусский государственный университет транспорта». Ч. 4. – Гомель: Учреждение образования «Белорусский государственный университет транспорта», 2020. – С. 88–89. – EDN SDDHTN.
  17. Галушко В.Н., Ермоленко Д.В. Моделирование электромагнитных процессов при возникновении межвитковых замыканий в трехфазном асинхронном двигателе // Вестник Белорусского государственного университета транспорта: наука и транспорт. – 2024. – № 1(48). – С. 7–10. – EDN YDWUDF.
  18. Громыко И.Л., Пацкевич В.А. Моделирование электромагнитных процессов в однофазном трансформаторе при межвитковых замыканиях на основе т-образной схемы замещения // Вестник Белорусского государственного университета транспорта: наука и транспорт. – 2024. – № 1(48). – С. 11–16. – EDN DJOEGS.
  19. Громыко И.Л., Галушко В.Н. Диагностирование межвитковых замыканий в трансформаторе и обучение сверточных нейронных сетей // Автоматизированные системы управления технологическими процессами АЭС И ТЭС: материалы II Междунар. науч.-техн. конф., Минск, 27–28 апреля 2021 года. – Минск: Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники, 2021. – С. 158–163. – EDN EEEVVL.
  20. Жежеленко И.B., Кривоносов В.Е., Василенко С.В. Критерии выявления межвитковых замыканий в статорных обмотках с использованием векторного анализа фазных токов электродвигателя // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. – 2021. – Т. 64, № 3. – С. 202–218. DOI: 10.21122/1029-7448-2021-64-3-202-218. – EDN QRTGOL.
  21. Еремеева В.А. Диагностика межвитковых замыканий в статоре асинхронного двигателя методом матричных пучков // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. – 2025. – № 5. – С. 1–10.  DOI: 10.25791/pribor.5.2025.1579. – EDN VIAEGK.
  22. Пустовой Д.О., Петушков М.Ю. Диагностика межвитковых замыканий асинхронного двигателя // Фундаментальные основы, теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики: материалы ХIХ Междунар. молодеж. науч.-практ. конф., Новочеркасск, 27–28 февраля 2018 года. – Новочеркасск: ООО «Лик», 2018. – С. 43–50. – EDN YWPWHB.
  23. Овсяник Е.А., Хлопова А.В. Сравнительный анализ методов выявления межвитковых замыканий силовых трансформаторов 10/0,4 кВ // Энерго- и ресурсосбережение в теплоэнергетике и социальной сфере: материалы Междунар. науч.-техн. конф. студ., асп., ученых. – 2023. – Т. 11, № 1. – С. 43–45. – EDN QWWDPP.
  24. Мирош Д.В. Контроль межвитковых замыканий в обмотке асинхронного электродвигателя // Материалы, оборудование и ресурсосберегающие технологии: материалы Междунар. науч.-техн. конф., Могилев, 25–26 апреля 2024 года. – Могилев: Межгосударственное образовательное учреждение высшего образования «Белорусско-Российский университет», 2024. – С. 337–338. – EDN LFGADM.
  25. Электротехническая лаборатория «Протон». – URL: https://elab72.ru/electroizmereniya/11-teplovizionnyy-kontrol.html (дата обращения: 11.09.2025).

 

Ключевые слова на русском языке: 
асинхронный электродвигатель, межвитковое короткое замыкание, тепловизионная съемка, численное моделирование, температурное поле
Ключевые слова на английском языке: 
asynchronous electric motor, interturn short circuit, thermal imaging, numerical modeling, temperature field
Индекс DOI: 
10.17588/2072-2672.2025.6.043-050
Количество скачиваний: 
8