Русская версия English version
Главная / 2026 г. выпуск 5 / Диагностирование обмоток роторов асинхронных двигателей в режиме выбега по внешнему магнитному полю

Диагностирование обмоток роторов асинхронных двигателей в режиме выбега по внешнему магнитному полю

Д.А. Полкошников, А.С. Страхов, Е.М. Новоселов, М.А. Захаров, Г.Д. Смирнов, А.А. Скоробогатов

Вестник ИГЭУ, 2026 г. выпуск 5, сс. 53—61

Скачать PDF

Аннотация на русском языке: 

Состояние вопроса. Обрывы стержней обмоток роторов двигателей системы собственных нужд являются распространенной причиной отказов, которые приводят к значительному экономическому ущербу на электростанциях. Одним из наиболее перспективных методов их своевременного обнаружения является спектральный анализ внешнего магнитного поля. Однако не уделяется необходимого внимания использованию данного метода в режиме выбега, который имеет ряд неоспоримых преимуществ. В связи с этим целью настоящего исследования является обнаружение характерных признаков наличия обрывов стержней обмотки ротора асинхронных двигателей в спектрах сигналов внешнего магнитного поля в режиме выбега с учетом остаточной намагниченности.

Материалы и методы. Исследования проведены на имитационных моделях двух асинхронных двигателей, разработанных в программном комплексе Ansys. Для проведения контроля использован метод спектрального анализа индукции внешнего магнитного поля на основе определения амплитуд гармоник от фиктивной обмотки ротора. Для обработки результатов применен метод оконного преобразования Фурье с использованием оконной функции Флэттоп для более точного определения амплитуд гармоник.

Результаты. Произведен анализ частотно-временных спектров на моделях двух асинхронных двигателей при различной нагрузке. Показано, что как при наличии токов в обмотке ротора, так и после их затухания вследствие явления остаточной намагниченности в спектрах асинхронных двигателей при наличии обрывов стержней обмотки ротора значительно возрастают амплитуды гармоник от фиктивной обмотки ротора. При этом установлено, что чем выше будет нагрузка двигателя в режиме, предшествующем выбегу, тем больше будут амплитуды гармоник от фиктивной обмотки ротора.

Выводы. Исследования подтвердили возможность обнаружения повреждений обмоток роторов на основе роста амплитуд гармоник от фиктивной обмотки ротора, существующих во внешнем магнитном поле как высоковольтных, так и низковольтных двигателей.

Список литературы на русском языке: 
  1. 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. – P. 6549–6565.
  2. Stefani A., Bellini A., Filippetti F. Diagnosis of Induction Machines Rotor Faults in Time-Varying Conditions // IEEE Transaction on Industrial Electronics. – 2009. – Vol. 56, No. 11. – P. 4548–4556.
  3. Jahić A., Hederić Z., Atić M. Detection of Failures on the High-Voltage Cage Induction Motor Rotor // International Journal of Electrical and Computer Engineering Systems. – 2015. – Vol. 6, No. 1. – P. 15–21.
  4. Скоробогатов А.А. Анализ спектра магнитного поля в зазоре асинхронного двигателя при повреждении обмотки ротора // Вестник ИГЭУ. – 2006. – Вып. 2. – С. 75–78.
  5. Jarzyna W. Diagnostic Characteretics of Axial Flux in an Induction Machine // Electrical Machines and Drives, Conference Publication. – 1995. – No. 4. – P. 141–146.
  6. Ceban A., Pusca R., Romary R. Study of Rotor Faults in Induction Motors Using External Magnetic Field Analysis // IEEE Transactions on Industrial Electronics. – 2012, May. – Vol. 59, No. 5. – P. 2082–2093.
  7. Диагностика и прогнозирование состояния асинхронных двигателей на основе использования параметров их внешнего электромагнитного поля / А.Ю. Алексеенко, О.В. Бродский, В.Н. Веденеев и др.  // Вестник АлтГТУ. – 2006. – № 2. – С. 9–13.
  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. – С. 62–69.
  9. Finite Element Diagnosis of Rotor Faults in Induction Motors Based on Low Frequency Harmonics of the Near-Magnetic Field / A. Ceban, V. Fireteanu, R. Romary, et al. // IEEE International Symposium on Diagnostics for Electric Machines, Power Electronics & Drives, Fault Modeling in Electrical Machines, Power Electronics and Drives. – 2011. – P. 192–198.
  10. Экспериментальное определение диагностических признаков повреждения обмоток роторов высоковольтных двигателей электростанций в режиме пуска / А.Н. Назарычев, Е.М. Новоселов, Д.А. Полкошников и др. // Дефектоскопия. – 2020. – № 5. – С. 3–11.
  11. Сафиуллин Р.А., Янгиров И.Ф. Исследование вибрации асинхронного электродвигателя // Электротехнические и информационные комплексы и системы. – 2021. – Т. 17, № 2. – С. 62–70.
  12. Соколова О.В., Соколов И.С. Устройство для диагностики межвитковых замыканий и дефектов подшипников асинхронных электродвигателей // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова. – 2019. – Т. 11, № 3. – С. 592–599.
  13. Диагностика состояния подшипников асинхронного двигателя 0,38 кВ на основе спектрального состава напряжения выбега / А.А. Корф, И.Ф. Суворов, А.С. Дедов и др.  // Наука и образование: актуальные исследования и разработки: сб. ст. III Всерос. науч.-практ. конф. – Чита, 2020. – С. 124–130.
  14. Потапенко А.О., Юсупова А.О., Латыпов С.И. Способ диагностики повреждения короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя в режиме выбега // Вестник ЮУрГУ. Сер. Энергетика. – 2022. – Т. 22, № 1. – С. 62–70.
  15. Novozhilov A., Potapenko A., Novozhilov T. Process simulation in induction motor where short-circuit rotor bar is failed during run-down regime // Przegląd elektrotechniczny. – 2018. – Vol. 94, No. 6. – Р. 33–37.
  16. Detection of Broken Rotor Bar Faults and Effects of Loading in Induction Motors during Rundown / R. Supangat, J. Grieger, N. Ertugrul, et al. // IEEE International Electric Machines & Drives Conference, Antalya, Turkey. – 2007. – Vol. 1. – P. 196–201.
  17. Исследование влияния нагрузки и несимметрии питающего напряжения на внешнее магнитное поле в режиме выбега электродвигателя при повреждении обмотки ротора / Д.А. Полкошников, А.С. Страхов, Д.А. Гаврилов и др. // Состояние и перспективы развития электро- и теплотехнологии: материалы Междунар. науч.-техн. конф. (ХХII Бенардосовские чтения). Т. 1. – Иваново, 2023. – С. 103–105.
  18. Метод определения динамического эксцентриситета асинхронных электродвигателей электростанций в режиме выбега / А.Н. Назарычев, Д.А. Полкошников, А.С. Страхов и др. // Электрические станции. – 2025. – № 3(1124). – С. 29–38.
  19. Проектирование электрических машин / И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев: учебник для вузов. – 4 изд., перераб. и доп. – М.: Изд-во Юрайт, 2011. – 767 с.
  20. Богородицкий Н.П., Пасынков В.В., Тареев Б.М. Электротехнические материалы: учебник для вузов. – 7 изд., перераб. и доп. – Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1985. – 304 с.
Ключевые слова на русском языке: 
асинхронный двигатель, спектральный анализ, режим выбега, оконное преобразование Фурье, внешнее магнитное поле, обрыв стержней обмотки ротора, остаточная намагниченность
Ключевые слова на английском языке: 
induction motor, spectral analysis, rundown mode, short-time Fourier transform, external magnetic field, broken rotor bars, residual magnetization
Индекс DOI: 
10.17588/2072-2672.2026.5.053-061
Количество скачиваний: 
9