ДІАГНОСТУВАННЯ ОБМОТОК СТАТОРА АСИНХРОННОГО ДВИГУНА З ВИКОРИСТАННЯМ МОДЕЛЮВАННЯ НА ОСНОВІ ГОДОГРАФА ВЕКТОРА ПАРКА
DOI:
https://doi.org/10.31649/1997-9266-2020-150-3-29-36Ключові слова:
асинхронний електродвигун, обмотка статора, міжвиткове замикання, діагностика, годограф вектора ПаркаАнотація
Незважаючи на велику кількість методів контролю стану обмоток статора асинхронних електродвигунів з короткозамкненим ротором, питання вдосконалення і розробки діагностичного обладнання з високим ступенем достовірності, що відповідає сучасним експлуатаційним вимогам, продовжує залишатися невирішеним. Наявні методи враховують тільки граничний або допустимий стан параметрів обмотки, що не дозволяє оцінювати дефекти на ранній стадії їх розвитку. Особливо це стосується пошкоджень, що важко діагностуються та вимагають проведення подальших досліджень, якими є міжвиткові замикання в фазі обмотки статора.
В роботі розглянуто метод діагностування міжвиткового замикання обмотки статора із застосуванням математичного моделювання на основі годографа вектора Парка. З цією метою вибрана математична модель асинхронного двигуна з встановленою адекватністю реальним процесам, з якою разом використовувався обчислювальний блок вектора Парка струму. В результаті моделювання на прикладі асинхронного двигуна АІР потужністю 11 кВт отримані годографи вектора Парка струму для статора без дефектів в номінальному режимі; в результаті міжвиткового замикання за комплексного опору фази зменшеному до 80 % для номінального режиму та для режиму холостого ходу. За отриманими зображеннями годографа проведено оцінювання стану обмотки статору.
Встановлено, що метод годографа вектора Парка дозволяє діагностувати наявність дефектів та визначати їх рівень в обмотках статора асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором.
Застосовуючи метод спектрального аналізу годографа вектора Парка струму для проведення діагностики міжвиткових замикань обмотки статора, слід враховувати вплив на отриманий результат параметрів мережі живлення, характеру навантаження, вплив зовнішніх електромагнітних полів, перехідних процесів в приводі та ін., виділення яких вимагає додаткових досліджень.
Можливість застосування методу годографа вектора Парка для діагностики обмотки асинхронних двигунів дистанційно, без зупинки роботи двигуна і в повністю автоматизованих діагностичних системах робить цей метод найперспективнішим для подальшого розвитку і застосування.
Посилання
H. Ciprian, and L. Szabó, “Wavelet Analysis and Park’s Vector Based Condition Monitoring of Induction Machines,” Juornal of Computer Science and Control Systems, vol. 4, no 2, pp 35-38, 2011.
В. А. Пономарев, и И. Ф. Суворов, «Комплексный метод диагностики асинхронных электродвигателей на основе использования искусственных нейронных сетей,» Читинский государственный университет, Новости электротехники, № 2 (68), 2011.
Л. Г. Сидельников, и Д. О. Афанасьев, «Обзор методов контроля технического состояния асинхронных двигателей в процессе эксплуатации,» Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело, № 7, с. 127-137, 2013.
О. В. Губаревич, С. О. Гулак, і С. М. Голубєва, «Комплексний підхід до діагностування асинхронних електродвигунів водного транспорту,» Новітні технології, зб. наук. пр. Приватного вищого навчального закладу «Університет новітніх технологій». К.: ПВНЗ «Університет новітніх технологій», вип. 2(9), 2019.
Є. Г. Худий, і І. І. Пельтек, «Сучасні методи діагностики стану ізоляції електричних машин,» Вестник НТУ «ХПИ»: Проблеми автоматизованого електроприводу. Теорія і практика, № 28, с. 549-550, 2010.
В. А. Чернышев, Ю. Ф. Сафроненков, А. А. Гордиловский, и В. А. Чернов, «Современные подходы к оценке состояния изоляции электрических машин высокого напряжения,» Электротехника, № 4, 92 с., 2008.
С. О. Хомутов, «Комплекс мероприятий по повышению надежности электрических двигателей в сельском хозяйстве на основе достоверных методов диагностики и эффективных технологий восстановления изоляции,» Ползуновский вестник, Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова (Барнаул), № 4/2, 2010.
G. B. Kliman, and J. Stein, “Induction Motor Fault Detection Via Passive Current Monitoring,” in ICEM’90: Proccedings of International Conferences, MIT, Boston, 1990.
О. В. Губаревич, и С. М. Голубєва, «Аналіз методів діагностики технічного стану ізоляції асинхронних двигунів,» Всеукраїнський науковий збірник «Наукові праці Донецького національного технічного університету». Серія «Електротехнікаіенергетика», № 1 (21), с. 55-63, 2019.
W. T. Thomson, “A Review of On-Line Condition Monitoring Techniques for Three-Phase Squirrel-Cage Induction Motors – Past, Present and Future,” Keynote address at IEEE Symposium on Diagnostics for Electrical Machines, Power Electronics and Drives, Gijon, Spain, Sept., 1999, pp 3-18.
В. В. Грабко, и В. В. Грабко, «Математическая модель для диагностирования состояния изоляции работающей мощной электрической машины по ее тепловому портрету,» Наукові праці ВНТУ, № 1, 178 с., 2008.
, S. Goolak, «Methodological recommendations for the application of the model of physical processes in three-phase asynchronous motor (in Ukrainian),» Collection of scientific works of the State economic-technological university of transport. Series: Transport Systems and Technologies, 1 (32), pp. 4-13, 2018.
О. В. Губаревич, и А.С. Козынк, «Природа вибрации и современные методы вибродиагностики электрических машин,» Вісник Східноукраїнського нац. ун-ту ім. В. Даля, № 3 (233), с. 53-58, 2017.
А. И. Титко, В. М. Андриенко, А. В. Худяков, и М. С. Гуторова, «Новые методы диагностики асинхронных двигателей,» Праці Інституту електродинаміки Національної академії наук України, вип. 37, с. 58-61, 2014.
В. С. Петухов, и В. А. Соколов, «Диагностика состояния электродвигателей. Метод спектрального анализа потребляемого тока,» Новости электротехники, № 1, 63 с., 2005.
T. T. William, and M. Fenger, “Current Signature Analysis to Detect Induction Motor Faults,” IEEE Industry Application Magazine, № 7, pp. 23-29, 2001.
В. Петухов, «Диагностика электродвигателей. Спектральный анализ модулей векторов Парка тока и напряжения,» Новости электротехники, № 1 (50), с. 33-37, 2008.
, S. Goolak , О. Gubarevych, E. Yermolenko, M. Slobodyanyuk, and O. Gorobchenko, “Development of mathematical model of induction motor for vehicles,” Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, no. 2/2 (104), pp. 24-35, 2020.
M. Pustovetov, “Induction Electrical Machine Simulation at Three-Phase Stator Reference Frame: Approach and Results,” Electromechanical Devices and Machines. IntechOpen, 50 p., 2019.
V. K. Ghial, L. M. Saini, and J. S. Saini, “Parameter Estimation of Permanent-Split Capacitor-Run Single-Phase Induction Motor Using Computed Complex Voltage Ratio,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 61, issue 2, pp. 682-692, 2014.
M. Yu, J. Zhu, D. Qiang, and Y. Zhu, “Numerical calculation of global temperature field during phase failure of small induction motor,” in 2019 Chinese Control Conference (CCC) IEEE, 2019, July, pp. 7143-7148.
##submission.downloads##
-
PDF
Завантажень: 746
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, згодні з такими умовами:
- Автори зберігають авторське право і надають журналу право першої публікації.
- Автори можуть укладати окремі, додаткові договірні угоди з неексклюзивного поширення опублікованої журналом версії статті (наприклад, розмістити її в інститутському репозиторії або опублікувати її в книзі), з визнанням її первісної публікації в цьому журналі.
- Авторам дозволяється і рекомендується розміщувати їхню роботу в Інтернеті (наприклад, в інституційних сховищах або на їхньому сайті) до і під час процесу подачі, оскільки це сприяє продуктивним обмінам, а також швидшому і ширшому цитуванню опублікованих робіт (див. вплив відкритого доступу).
