Діагностування трифазних асинхронних двигунів
Loading...
Date
2018
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпровський національний університет залізничного транспорту ім. акад. В. Лазаряна. Дніпро
Abstract
UK: Мета роботи – покращити методику технічного обслуговування потужних асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором.
Наукова новизна одержаних результатів: удосконалено методику автоматизованого діагностування потужних асинхронних електродвигунів без вилучення їх з експлуатації за допомогою спектрального аналізу робочого струму двигуна; удосконалено математичну модель трифазного асинхронного двигуна, яка дозволяє за обмеженими паспортними даними визначити всі первинні параметри схеми заміщення асинхронного двигуна, розрахувати напруги і струми в статорі і роторі, їх повздовжню і поперечну складові. Приклад розрахунків дано для основної гармоніки частотою 50 Гц в номінальному режимі роботи електродвигуна MEUL355L4 (під навантаженням). Адекватність математичної моделі була перевірена за допомогою критерію Фішера. Відносна похибка між виміряними і розрахованими даними не перевищувала 5 %.
За рахунок порівняння розрахованих за результатами експериментальних досліджень первинних параметрів схеми заміщення асинхронного двигуна і струмів (напруг) статору і ротору з номінальними стало можливим встановити вид і причину несправності об’єкту, що досліджується.
Проаналізовано спектр і амплітуди гармонік, які є характерними різним видам несправностей асинхронного двигуна. Застосування запропонованої системи моніторингу дозволить своєчасно визначити несправності на ранній стадії їх виникнення, мінімізувати витрати на ліквідацію пошкоджень, а також в подальшому здійснити перехід від планово-попереджувального ремонту до ремонту за станом об'єкта.
RU: Цель работы – усовершенствование методики технического обслуживания мощных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Научная новизна полученных результатов: усовершенствована методика автоматизированного диагностирования мощных асинхронных электродвигателей без изъятия их из эксплуатации с помощью спектрального анализа рабочего тока двигателя; усовершенствована математическая модель трехфазного асинхронного двигателя, которая позволяет по неполным паспортным данным определить все первичные параметры схемы замещения асинхронного двигателя, рассчитать напряжения и токи в статоре и роторе, их продольную и поперечную составляющие. Пример расчетов дан для основной гармоники частотой 50 Гц в номинальном режиме работы электродвигателя MEUL355L4 (под нагрузкой). Адекватность математической модели была проверена с помощью критерия Фишера. Относительная погрешность между измеренным и рассчитанным данным не превышала 5 %. За счет сравнения рассчитанных по результатам экспериментальных исследований первичных параметров схемы замещения асинхронного двигателя и токов (напряжений) статора и ротора с номинальными стало возможным установить вид и причину неисправности исследуемого объекта. Проанализированы спектр и амплитуды гармоник, которые являются характерными различным видам неисправностей асинхронного двигателя. Применение предложенной системы мониторинга позволит своевременно определить неисправности на ранней стадии их возникновения, минимизировать расходы на ликвидацию повреждений, а также в дальнейшем осуществить переход от планово-предупредительного ремонта к ремонту по состоянию объекта.
EN: The purpose of the work is to improve the maintenance technique of power asynchronous motors with shortcircuited rotor. Scientific novelty of the obtained results is improving the technique of automated diagnostics of power asynchronous electric motors without their extraction from operation with the help of spectral analysis of a stator current. The mathematical model of a three-phase asynchronous motor was improved, which was allowed to define all primary parameters of the asynchronous motor scheme by the limited passport data. It was allowed to calculate the voltages and currents in windings of stator and rotor, their longitudinal and transverse components. An example of calculations at fundamental harmonic of 50 Hz frequency was given for operating mode of the electric motor MEUL355L4 (under load).The adequacy of the mathematical model was verified using Fisher's criterion. Relative error between measured and calculated data did not exceed 5 %. By comparing the primary parameters of the three-phase asynchronous motor scheme, calculated by the experimental results, and the currents (voltages) of stator and rotor windings with the nominal ones, it became possible to determine the type and the failure causes for investigated object. The spectrum and amplitudes of harmonics are analyzed, which are characteristic for various types of faults of asynchronous motor. The application of the proposed monitoring system will be allowed to detect the failures at an early stage of appearance and in time, to minimize the costs of the damage elimination, as well as to modern maintenance and to change the planned preventive repair to the repair of the status of an object in further.
RU: Цель работы – усовершенствование методики технического обслуживания мощных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Научная новизна полученных результатов: усовершенствована методика автоматизированного диагностирования мощных асинхронных электродвигателей без изъятия их из эксплуатации с помощью спектрального анализа рабочего тока двигателя; усовершенствована математическая модель трехфазного асинхронного двигателя, которая позволяет по неполным паспортным данным определить все первичные параметры схемы замещения асинхронного двигателя, рассчитать напряжения и токи в статоре и роторе, их продольную и поперечную составляющие. Пример расчетов дан для основной гармоники частотой 50 Гц в номинальном режиме работы электродвигателя MEUL355L4 (под нагрузкой). Адекватность математической модели была проверена с помощью критерия Фишера. Относительная погрешность между измеренным и рассчитанным данным не превышала 5 %. За счет сравнения рассчитанных по результатам экспериментальных исследований первичных параметров схемы замещения асинхронного двигателя и токов (напряжений) статора и ротора с номинальными стало возможным установить вид и причину неисправности исследуемого объекта. Проанализированы спектр и амплитуды гармоник, которые являются характерными различным видам неисправностей асинхронного двигателя. Применение предложенной системы мониторинга позволит своевременно определить неисправности на ранней стадии их возникновения, минимизировать расходы на ликвидацию повреждений, а также в дальнейшем осуществить переход от планово-предупредительного ремонта к ремонту по состоянию объекта.
EN: The purpose of the work is to improve the maintenance technique of power asynchronous motors with shortcircuited rotor. Scientific novelty of the obtained results is improving the technique of automated diagnostics of power asynchronous electric motors without their extraction from operation with the help of spectral analysis of a stator current. The mathematical model of a three-phase asynchronous motor was improved, which was allowed to define all primary parameters of the asynchronous motor scheme by the limited passport data. It was allowed to calculate the voltages and currents in windings of stator and rotor, their longitudinal and transverse components. An example of calculations at fundamental harmonic of 50 Hz frequency was given for operating mode of the electric motor MEUL355L4 (under load).The adequacy of the mathematical model was verified using Fisher's criterion. Relative error between measured and calculated data did not exceed 5 %. By comparing the primary parameters of the three-phase asynchronous motor scheme, calculated by the experimental results, and the currents (voltages) of stator and rotor windings with the nominal ones, it became possible to determine the type and the failure causes for investigated object. The spectrum and amplitudes of harmonics are analyzed, which are characteristic for various types of faults of asynchronous motor. The application of the proposed monitoring system will be allowed to detect the failures at an early stage of appearance and in time, to minimize the costs of the damage elimination, as well as to modern maintenance and to change the planned preventive repair to the repair of the status of an object in further.
Description
Т. Сердюк: ORCID: 0000-0002-2609-4071
Keywords
трифазний асинхронний двигун, діагностика, спектральній аналіз, несправності, електромагнітна сумісність, трехфазный асинхронный двигатель, диагностика, спектральный анализ, неисправности, электромагнитная совместимость, threephase asynchronous motor, diagnostics, spectral analysis, failures, electromagnetic compatibility, КАТ
Citation
Сердюк, Т. М. Діагностування трифазних асинхронних двигунів // Електромагнітна сумісність та безпека на залізничному транспорті. – 2018. – № 16. – С. 32–42. – DOI: 10.15802/ecsrt2018/172537.