Исследование сигнала внешнего магнитного поля асинхронного электродвигателя в режиме выбега
А.Н. Назарычев, Д.А. Полкошников, А.С. Страхов, Е.М. Новоселов, М.А. Захаров, А.А. Скоробогатов
Вестник ИГЭУ, 2024 г. выпуск 3, сс. 46—54
Скачать PDF
Состояние вопроса. В настоящее время одной из важных научных задач является разработка и совершенствование методов неразрушающего контроля асинхронных электродвигателей в процессе эксплуатации. Одним из перспективных направлений диагностики является использование сигнала внешнего магнитного поля, однако его исследованию в режиме выбега авторами научных публикаций не уделяется должного внимания, несмотря на ряд преимуществ данного сигнала. В связи с этим цель работы, заключающаяся в подтверждении возможности регистрации и исследования сигнала индукции радиальной составляющей внешнего магнитного поля в режиме выбега асинхронного двигателя, является актуальной.
Материалы и методы. Исследования проведены на нескольких экспериментальных стендах, на реальных низковольтных и высоковольтных асинхронных двигателях и на имитационной модели асинхронного электродвигателя, выполненной в программном комплексе Ansys. Для обработки сигналов, а именно построения частотно-временных спектров внешнего магнитного поля в режиме выбега, использована программа на основе оконного преобразования Фурье с применением в качестве оконной функции окна Флэттоп для более точного определения амплитуд гармонических составляющих.
Результаты. В ходе проведенных исследований на экспериментальных стендах установлено, что внешнее магнитное поле двигателя в режиме выбега будет существовать вследствие явления остаточной намагниченности. Доказана возможность моделирования асинхронных двигателей с учетом остаточной намагниченности и подтверждена достоверность полученной модели. Представлены спектры сигналов внешнего магнитного поля на реальных двигателях и имитационных моделях в режиме выбега.
Выводы. Сигнал внешнего магнитного поля в режиме выбега может быть зарегистрирован как на имитационных моделях, так и на реальных низковольтных и высоковольтных асинхронных электродвигателях. В ходе дальнейших исследований планируется проанализировать возможность выявления неисправностей асинхронных двигателей с помощью данного сигнала.
1. Диагностика и прогнозирование состояния асинхронных двигателей на основе использования параметров их внешнего электромагнитного поля / А.Ю. Алексеенко, О.В. Бродский, В.Н. Веденев и др. // Вестник АлтГТУ. – 2006. – № 2. – C. 9–13.
2. Лукьянов А.В., Мухачев Ю.С., Бельский И.О. Исследование комплекса параметров вибрации и внешнего магнитного поля в задачах диагностики асинхронных электродвигателей // Системы. Методы. Технологии. – 2014. – № 2(22). – С. 61–69.
3. Пырко С.А., Митиогло А.М., Ишметьев Е.Н. Автономные измерительные модули для систем диагностики электродвигателей // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. – 2020. – Т. 18, № 1. – С. 80–89.
4. Оценка возможности использования радиальной составляющей внешнего магнитного поля в целях диагностики асинхронных электродвигателей / Е.М. Новоселов, В.А. Савельев, А.А. Скоробогатов и др. // Вестник ИГЭУ. – 2018. – Вып. 3. – С. 38–46.
5. Chernyavska I., OndĜej V. Analysis of Broken Rotor Bar Fault in a Squirrel Cage Induction Motor by Means of Stator Current and Stray Flux Measurement // International Power Electronics and Motion Control Conference. – Varna, Bulgaria, 2016. – Р. 532–537.
6. An improved 2D subdomain model of squirrel cage induction machine including winding and slotting harmonics at steady state / E. Devillers, J. Le Besnerais, T. Lubin, et al. // IEEE Transactions on Magnetics. – 2018. – Vol. 54, Issue 2. – P. 1–12.
7. Finite element analysis and experimental study of the nearmagnetic field for detection of rotor faults in induction motors / V. Fireteanu, R. Romary, R. Pusca, A. Ceban // Progress in Electromagnetics Research. – 2013. – Vol. 50. – P. 37–59.
8. 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.
9. 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.
10. Чупров И.И., Суворов И.Ф. Диагностика и прогнозирование технического состояния асинхронного электрического двигателя по напряжению выбега // Наука и образование: актуальные исследования и разработки: материалы I Всерос. заоч. науч.-практ. конф. – Чита, 2018. – С. 75–79.