Влияние настройки преобразователя частоты на спектр тока статора асинхронного двигателя с повреждением обмотки ротора
М.А. Захаров, А.С. Страхов, Е.М. Новоселов, Д.А. Полкошников, А.А. Скоробогатов
Вестник ИГЭУ, 2026 г. выпуск 2, сс. 63—74
Скачать PDF
Состояние вопроса. В настоящее время все чаще асинхронные электродвигатели работают в составе частотно-регулируемого привода. Одним из распространенных видов их дефектов, приводящих к отказам, являются повреждения обмоток роторов. Перспективным методом для их обнаружения выступает спектральный анализ тока статора. Однако в существующих работах не уделяется должного внимания преобразователям частоты, хотя при различной настройке преобразователей можно получить совершенно различные спектры при наличии повреждения обмоток роторов. В связи с этим в рамках проводимых исследований изучаются вопросы влияния преобразователя частоты на спектры тока статора асинхронных электродвигателей при их пуске.
Материалы и методы. Исследование работы асинхронного двигателя типа АИР71А6 в составе частотно-регулируемого привода проведено на экспериментальном стенде. В качестве преобразователя частоты использован Веспер E4-8400-010H. Для регистрации сигнала тока статора использовано устройство ENMU, сигналы с которого через медиаконвертер передавались на ноутбук, а для подтверждения результатов регистрировалась также скорость вращения двигателя с помощью энкодера.
Результаты. Получены частотно-временные спектры сигналов тока статора при различной настройке преобразователя частоты. Установлено, что чем выше напряжение, тем ближе частота гармоники от фиктивной обмотки ротора к основной гармонике сигнала в течение пуска, а также, что скорость нарастания частоты на выходе преобразователя в зависимости от настройки кривой U(f) может оказать существенное влияние на внешний вид спектра асинхронного электродвигателя. Гармоники от фиктивной обмотки ротора проявляются только при наличии повреждения обмотки ротора при любой настройке преобразователя.
Выводы. Полученные результаты необходимо учитывать и при проведении, и в рамках разработки новых методов диагностирования состояния обмотки ротора асинхронного двигателя.
- Siddiqui K.M., Sahay K., Giri V.K. Health Monitoring and Fault Diagnosis in Induction Motor – A Review // International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering. – 2014. – Vol. 3, Issue 1. – Р. 6549–6565.
- Thomson W.T., Gilmore R.J. Motor current signature analysis to detect faults in induction motor drives – Fundamentals, Data Interpretation and Industrial Case Histories // Proceedings of 32nd Turbomachinery Symposium, Texas, A&M University. – USA, September, 2003. – Р. 145–156.
- Седунин А.М., Афанасьев Д.О., Сидельников Л.Г. Контроль технического состояния асинхронных двигателей на основе спектрального анализа потребляемого тока // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. – 2013. – Вып. 12. – С. 15–18.
- Thakur A., Wadhwani S., Wadhwani A.K. Motor Current Signature Analysis as a Tool for Induction Machine Fault Diagnosis // International Journal of Computer Science and Information Technology Research. – 2015. – Vol. 3, Issue 3. – Р. 309–313.
- 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.
- 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, Issue 11. – Р. 4557–4570.
- Сарваров A.C., Купцов B.B. Диагностика асинхронных двигателей в нестационарных режимах // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. – Магнитогорск: МГТУ, 2009. – Вып. 16. – С. 144–152.
- Diagnosis of Broken Rotor Bars during the Startup of Inverter-Fed Induction Motors Using the Dragon Transform and Functional ANOVA / V. Fernandez-Cavero, L.A. García-Escudero, J. Pons-Llinares, et al. // Applied Sciences. – 2021. – Vol. 11, Issue 9. – P. 1–12. https://doi.org/10.3390/app11093769 (Accessed 24 February 2025).
- Rotor Unbalance and Broken Rotor Bar Detection in Inverter-Fed Induction Motors at Start-up and Steady-State Regimes by High-Resolution Spectral Analysis / R.J. Romero-Troncoso, A. Garcia‐Perez, D. Moríñigo-Sotelo, et al. // Electric Power Systems Research. – 2016. – Vol. 133. – P. 142–148.
- Применение преобразователя частоты для диагностики асинхронных двигателей методом спектрального анализа тока статора / М.А. Захаров, А.С. Страхов, Е.М. Новоселов и др. // Вестник ИГЭУ. – 2025. – Вып. 3. – С. 46–60.