Аннотация
В статье выполнен обзор методов диагностики неисправностей асинхронных двигателей. На основе обзора источников информации показано, что отсутсвуют методики, аппаратные и программные комплексы, позволяющие определять неисправности обмоток асинхронных двигателей в режиме их функционирования. В работе предлагается методика, позволяющая определять место неисправностей обмоток АД, а также предсказывать развитие неисправностей. В данной работе дается научное обоснование методики диагностирования развития и идентификации неисправностей обмоток АД, основанное на регистрации реальных фазных напряжений питания, потребляемых токов и моделировании на их основе результирующего вращающегося магнитного поля двигателя, а также энергетические характеристики и последующего их сравнения с результирующим вращающимся магнитным полем двигателя с заведомо исправными и неисправными обмотками по признакам, определяющим искажения вращающегося магнитного поля статора, и идентификаторами неисправностей обмоток. Сформулирована постановка задачи. Задача заключается в разработке диагностических признаков неисправностей обмоток статора и ротора АД по осциллограммам фазных напряжений и токов, зарегистрированных при работе в режимах нормального функционирования электропривода. Критерием решения задачи является получение идентификаторов (признаков) витковых коротких замыканий и обрыва проводников i-х фаз обмотки статора, обрыва стержней короткозамкнутого ротора и ухудшения магнитной системы двигателя. В качестве идентификаторов приняты: координаты вектора магнитного потока статора на комплексной плоскости, определяющие форму его годографа; действующие значения фазных токов, полной, активной, реактивной мощностей, величины КПД и cos φ. Задача решается методом математического моделирования результирующего вращающегося магнитного поля и его составляющих по величинам фазных токов статора, токов намагничивания и токов ротора, а также величин КПД и cos φ асинхронного двигателя, работающего в симметричных и несимметричных режимах. Приводится пример решения задачи с примением предложенной методики и разработанного программного комплекса.
Ключевые слова
Асинхронный двигатель, диагностика, обмотки двигателя, неисправности обмоток двигателя, моделирование, идентификация, программный комплекс.
1. Электротехника: учеб. пособие для вузов. Э45 / под ред. В.С. Панитюшина. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1976. 560 с.
2. ГОСТ 8865-93. Системы электрической изоляции. Оценка неисправности и классификации.
3. ГОСТ 7217-87. Машины электрические вращающиеся. Двигатели асинхронные. Методы испытаний.
4. Барков А.В., Борисов А.А. Современные возможности диагностирования машины с электроприводом по току двигателя // Металлургические процессы и оборудование. 2013. № 1 (31). C. 61-65.
5. Obaid R.R., Habelter T.G., Stack J.R. Stator current analysis for bearing damage detection in induction motors // The 4th IEEE International symposium on diagnostics for electrical machines, power electronics and drives, SDEMPED 2003. Proceedings. New Jersey. 2003. P. 182-187.
6. Silva J.L.H., Cardoso A.J.M. Bearing failures diagnosis in three-phase induction motors by extended Park’s vector approach // The 31st Annual Conference of IEEE Industrial Electronics Society (IECON). 2005. P. 2591-2596.
7. Onel I.Y., Dalci K.B., Senol I. Detection of outer raceway bearing defects in small induction motors using stator current analysis // Sadhana-Academy Proceedings in Engineering Sciences. 2005. Vol. 30 (6). P. 713-722.
8. Купцов В.В., Петушков М.Ю., Сарваров А.С. Современные методы диагностирования асинхронных двигателей и их развитие: монография. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2010. 247 с.
9. Брякин И.В., Бочкарев И.В., Келебаев К.К. Диагностика параметров электрических машин переменного тока // Электротехнические системы и копмлексы. 2017. №4 (37). С. 38-44.
10. Малацион А.С., Малацион Н.В. Контроль энергетических характеристик асинхронных электроприводов с преобразователями частоты в условиях производства // Труды IX Международной (XX Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу. АЭП-2016. Пермь, 3-7 октябрь 2016. Пермь: Изд-во Перм. нац. иссл. политехн. ун-та 2016. С. 68-70.
11. Гурин Я.С., Кузнецов В.И. Проектирование серий электрических машин. М.: Энергия, 1978. 480 с.
12. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. М.: Высшая шк., 1964. 480 с.
13. Bentley J.L. Multidimensional binary search trees used for associative searching // Communications of the ACM. 1975. Vol. 18 (9). P. 509-517.
14. Breiman L., Friedman J.H., Olshen R.A., Stone C.J. Classification and regression trees. Monterey, CA: Wadsworth & Brooks/Cole Advanced Books & Software. 1984. P. 368.
15. Cortes C., Vapnik V. Support-vector networks // Machine Learning. 1995. Vol. 20. P. 273-297.
16. Асинхронные двигатели серии 4А: справочник / Кравчик А.Э., Шлаф М.М., Афонин В.И., Саболенская Е.А. М.: Энергоиздат, 1982. 504 с.