Диагностика скрытых дефектов короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя индукционным методом
Разработана трехмерная полевая математическая модель устройства контроля и диагностики дефектов короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя. С помощью разработанной модели исследована чувствительность предложенного устройства при обнаружении и диагностике скрытых дефектов короткозамкнутой...
Збережено в:
| Дата: | 2013 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут електродинаміки НАН України
2013
|
| Назва видання: | Технічна електродинаміка |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62298 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Диагностика скрытых дефектов короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя индукционным методом / Ю.Н. Васьковский, М.А. Коваленко // Технічна електродинаміка. — 2013. — № 2. — С. 69–74. — Бібліогр.: 6 назв. — pос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-62298 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-622982025-02-09T13:47:25Z Диагностика скрытых дефектов короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя индукционным методом Діагностика прихованих дефектів короткозамкненої обмотки ротора асинхронного двигуна індукційним методом Diagnostics of latent defects of the short-circuited rotor winding of asynchronous motor by an induction method Васьковский, Ю.Н. Коваленко, М.А. Електромеханічне перетворення енергії Разработана трехмерная полевая математическая модель устройства контроля и диагностики дефектов короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя. С помощью разработанной модели исследована чувствительность предложенного устройства при обнаружении и диагностике скрытых дефектов короткозамкнутой обмотки на начальной стадии их развития. Розроблено тривимірну польову математичну модель пристрою для контролю і діагностики дефектів короткозамкненої обмотки ротора асинхронного двигуна. За допомогою розробленої моделі досліджено чутливість запропонованого пристрою при виявленні і діагностиці прихованих дефектів короткозамкненої обмотки на початковій стадії їхнього розвитку. The three-dimensional field mathematical model of device for control and diagnostics of defects of short-circuited rotor winding of asynchronous motor is worked out. By means of these model the sensitiveness of the offered device is investigational at diagnostics of latent defects of short-circuited rotor winding on the initial stage of their development. 2013 Article Диагностика скрытых дефектов короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя индукционным методом / Ю.Н. Васьковский, М.А. Коваленко // Технічна електродинаміка. — 2013. — № 2. — С. 69–74. — Бібліогр.: 6 назв. — pос. 1607-7970 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62298 621.313.333 ru Технічна електродинаміка application/pdf Інститут електродинаміки НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Електромеханічне перетворення енергії Електромеханічне перетворення енергії |
| spellingShingle |
Електромеханічне перетворення енергії Електромеханічне перетворення енергії Васьковский, Ю.Н. Коваленко, М.А. Диагностика скрытых дефектов короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя индукционным методом Технічна електродинаміка |
| description |
Разработана трехмерная полевая математическая модель устройства контроля и диагностики дефектов короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя. С помощью разработанной модели исследована чувствительность предложенного устройства при обнаружении и диагностике скрытых дефектов короткозамкнутой обмотки на начальной стадии их развития. |
| format |
Article |
| author |
Васьковский, Ю.Н. Коваленко, М.А. |
| author_facet |
Васьковский, Ю.Н. Коваленко, М.А. |
| author_sort |
Васьковский, Ю.Н. |
| title |
Диагностика скрытых дефектов короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя индукционным методом |
| title_short |
Диагностика скрытых дефектов короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя индукционным методом |
| title_full |
Диагностика скрытых дефектов короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя индукционным методом |
| title_fullStr |
Диагностика скрытых дефектов короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя индукционным методом |
| title_full_unstemmed |
Диагностика скрытых дефектов короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя индукционным методом |
| title_sort |
диагностика скрытых дефектов короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя индукционным методом |
| publisher |
Інститут електродинаміки НАН України |
| publishDate |
2013 |
| topic_facet |
Електромеханічне перетворення енергії |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62298 |
| citation_txt |
Диагностика скрытых дефектов короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя индукционным методом / Ю.Н. Васьковский, М.А. Коваленко // Технічна електродинаміка. — 2013. — № 2. — С. 69–74. — Бібліогр.: 6 назв. — pос. |
| series |
Технічна електродинаміка |
| work_keys_str_mv |
AT vasʹkovskijûn diagnostikaskrytyhdefektovkorotkozamknutojobmotkirotoraasinhronnogodvigatelâindukcionnymmetodom AT kovalenkoma diagnostikaskrytyhdefektovkorotkozamknutojobmotkirotoraasinhronnogodvigatelâindukcionnymmetodom AT vasʹkovskijûn díagnostikaprihovanihdefektívkorotkozamknenoíobmotkirotoraasinhronnogodvigunaíndukcíjnimmetodom AT kovalenkoma díagnostikaprihovanihdefektívkorotkozamknenoíobmotkirotoraasinhronnogodvigunaíndukcíjnimmetodom AT vasʹkovskijûn diagnosticsoflatentdefectsoftheshortcircuitedrotorwindingofasynchronousmotorbyaninductionmethod AT kovalenkoma diagnosticsoflatentdefectsoftheshortcircuitedrotorwindingofasynchronousmotorbyaninductionmethod |
| first_indexed |
2025-11-26T11:28:45Z |
| last_indexed |
2025-11-26T11:28:45Z |
| _version_ |
1849852222832115712 |
| fulltext |
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2013. № 2 69
УДК 621.313.333
ДИАГНОСТИКА СКРЫТЫХ ДЕФЕКТОВ КОРОТКОЗАМКНУТОЙ ОБМОТКИ РОТОРА
АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ИНДУКЦИОННЫМ МЕТОДОМ
Ю.Н.Васьковский1, докт.техн.наук, М.А.Коваленко2
1 − Институт электродинамики НАН Украины,
пр. Победы, 56, Киев-57, 03680, Украина,
2 − Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт",
пр. Победы, 37, Киев, 03056, Украина.
e-mail: vun157@voliacable.com
Разработана трехмерная полевая математическая модель устройства контроля и диагностики дефектов ко-
роткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя. С помощью разработанной модели исследована
чувствительность предложенного устройства при обнаружении и диагностике скрытых дефектов коротко-
замкнутой обмотки на начальной стадии их развития. Библ. 6, рис. 6.
Ключевые слова: короткозамкнутая обмотка ротора асинхронного двигателя, трехмерная полевая математиче-
ская модель, дефекты обмотки ротора, устройство контроля и диагностики.
Введение. Известно, что наличие структурных неоднородностей в материале (зерен, микро-
трещин, дислокаций) приводит к снижению его прочности в десятки–сотни раз по сравнению с иде-
альным молекулярным порядком, что ведет к быстрому разрушению материала. Появление дефектов
(трещин, каверн) в стержнях короткозамкнутой обмотки ротора (КЗОР) асинхронного двигателя (АД)
ведет к быстрой деградации КЗОР и дальнейшему аварийному выходу АД из строя. Поэтому свое-
временное обнаружение дефектов КЗОР на начальных стадиях их развития является актуальной зада-
чей мониторинга технического состояния короткозамкнутых АД, особенно мощных двигателей, вы-
полняющих ответственные технологические функции. Решение этой задачи требует применения эф-
фективных методов диагностики и разработки соответствующих диагностических устройств, обла-
дающих достаточной чувствительностью при выявлении слаборазвитых дефектов в стержнях КЗОР.
Такую диагностику КЗОР необходимо проводить при ремонте АД, а также при изготовлении ротора.
Среди известных методов диагностики наибольшее распространение получил индукционный метод,
основанный на электромагнитном возбуждении токов в элементах КЗОР и оценке изменения магнит-
ного поля в зоне дефекта с помощью диагностического устройства [1,5].
В работах [3,4,6] авторами данной статьи пред-
ложено устройство контроля и диагностики (УКД)
КЗОР, позволяющее оценить техническое состояние ро-
тора АД при его ремонте или изготовлении. На рис. 1
схематически обозначено: 1 – исследуемый ротор; 2 –
магнитопровод индуктора УКД; 3 – измерительная об-
мотка (ИО); 4 – обмотка возбуждения переменным то-
ком. Ротор размещается между полюсами магнитопро-
вода индуктора УКД. На рис. 1 также выделен один по-
врежденный стержень КЗОР с трещиной, находящийся
между полюсами УКД. Магнитный поток, создаваемый
обмоткой возбуждения, замыкается через исследуемый
участок ротора, индуцируя в стержнях КЗОР аксиально
направленные токи. При последовательном повороте ро-
тора на одно зубцовое деление и появлении в зоне кон-
троля дефектного стержня распределение токов в стерж-
нях и магнитной индукции в зубцово-пазовой зоне из-
меняется, что в итоге влияет на сигнал ИО.
Целью статьи является исследование возможнос-
ти диагностики с помощью предлагаемого УКД скры-
тых дефектов стержней КЗОР на начальной стадии их
© Васьковский Ю.Н., Коваленко М.А., 2013
Рис. 1
70 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2013. № 2
развития. В качестве дефектов стержня в статье рассматриваются: трещина нормального отрыва, в
том числе неполная трещина, не разрывающая всего сечения стержня, а также внутренняя каверна
(раковина) в стержне, вызванная технологическими причинами.
Поставленная цель достигается с помощью математического моделирования электромагнит-
ного поля в системе, содержащей УКД и ротор АД с дефектным стержнем КЗОР. Чувствительность
УКД к появлению повреждения существенно зависит от оптимального выбора параметров устройст-
ва: неправильный выбор геометрии УКД многократно снижает его чувствительность. В статье рас-
сматривается высокочувствительное УКД, для которого проведена параметрическая оптимизация.
Математическая модель. При диагностике роторов АД средней и большой мощности длина
ротора АД, как правило, существенно превышает аксиальный размер УКД. При этом УКД имеет зна-
чительные магнитные потоки рассеяния, которые не возбуждают токи в стержнях КЗОР. В целом
характер распределения магнитного поля в системе “УКД–ротор АД” носит существенно трехмерный
характер, что требует для его исследования трехмерной полевой модели. Система уравнений трех-
мерного электромагнитного поля в УКД записывается в следующем виде:
1 , 0,c cA j A J j A J
• • • • •⎛ ⎞ ⎛ ⎞
∇ × ∇ × + ωσ + σ∇ϕ = ∇ ⋅ ωσ + σ∇ϕ − =⎜ ⎟ ⎜ ⎟μ⎝ ⎠ ⎝ ⎠
ur ur uur ur uur (1)
где x y zx y zA e A e A e A
• • • •
= + +
ur uur uur ur
– комплексная амплитуда векторного магнитного потенциала; ϕ – скалярный
электрический потенциал, σμ, – магнитная проницаемость и электропроводность, ω – угловая частота
изменения переменных во времени;
•
cJ – вектор плотности сторонних токов, который задается в обмот-
ке возбуждения УКД. Расчетная область УКД, состоящая из элементов 1–4, расположена внутри сферы,
радиус которой в 1,5 раза превышает максимальный радиус указанных элементов. На поверхности сфе-
ры для векторного потенциала задаются однородные граничные условия первого рода. На внешних
границах области задаются условия непрерывности векторов магнитного поля.
ЭДС измерительной обмотки рассчитывается через значение сцепленного с ИО результи-
рующего магнитного потока
2 2
ИО
ИО ИО ИО n
S
U f w Ф f w B ds= π = π ∫ , (2)
где nB – нормальная составляющая магнитной индукции в плоскости ИО; ИОw – число витков ИО;
ИОS – площадь поверхности, на которую опирается ИО.
Для оценки изменения сигнала ИО при появлении в зоне контроля дефектного стержня вво-
дится коэффициент чувствительности УКД
1 0/ek E Е= , (3)
где Е1, Е0 – ЭДС ИО, соответственно, при наличии и при отсутствии поврежденного стержня.
Модель трещины. Стержень КЗОР с трещиной располагается в середине исследуемого участ-
ка ротора, находящегося между полюсами индуктора УКД. Трещина представлена тонким попереч-
ным слоем толщиной 1 мм, обладающим собственным значением электропроводности (рис. 1). При
полном разрыве стержня электропроводность слоя принимается равной нулю, что препятствует за-
мыканию токов между короткозамыкающими кольцами КЗОР через дефектный стержень. При стан-
дартной частоте индуцированных токов (50 Гц) они протекают на половинах разорванного стержня,
имея разные направления на разных участках по высоте стержня. При этом характер распределения
электромагнитного поля в зоне дефекта существенно изменяется.
Не вдаваясь в тонкости механики распространения трещин, отметим, что в неразвитой тре-
щине при частично нарушенных межатомных связях между ее краями существуют микроконтакты,
по которым токи могут частично протекать через трещину. При моделировании таких неразвитых
трещин однородным электропроводным слоем эквивалентную электропроводность слоя принимают
отличной от нуля. Хотя взаимосвязь между эквивалентной электропроводностью слоя трещины и
степенью ее развитости однозначно не установлена, можно предположить, что величина эквивалент-
ной электропроводности пропорциональна отношению суммарной площади микроконтактов к пол-
ной площади края трещины. Были выполнены исследования чувствительности УКД при вариации
электропроводности слоя трещины. Важное значение имеет исследование чувствительности УКД при
наличии в стержне неполной трещины, глубина которой меньше высоты стержня. Для моделирова-
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2013. № 2 71
ния таких трещин указанный слой разделяется по высоте на два участка. Электропроводность одного
участка принимается равной нулю (разошедшиеся края трещины), а электропроводность второго при-
нимается равной электропроводности материала стержня (целый участок). Такая модель позволяет
исследовать чувствительность УКД не только от высоты трещины, но и в зависимости от места ее за-
рождения – на поверхности стержня, обращенной к зазору АД, или в районе дна паза. Численное ре-
шение задачи выполняется методом конечных элементов в среде COMSOL Multiphysics 3.5a.
Результаты моделирования. Моделирование проводилось на примере серийного АД типа
4A112M4Y3 (мощность – 5,5 кВт, частота вращения – 1440 об/мин, напряжение питания – 220/380 В).
Исследуемый ротор характеризовался следующими геометрическими данными: диаметр ротора
D2=125,4 мм; высота паза ротора hп=13,6 мм; ширина широкой части паза b1=6,1 мм; ширина узкой
части паза b2=3,3 мм; ширина шлица bш=1 мм; высота шлица hш=0,5 мм; материал стержней обмотки
ротора – алюминий. Данные УДК: длина стрежня индуктора, на котором расположена обмотка воз-
буждения, lст=115 мм; длина полюса индуктора lp=45 мм; ширина полюса индуктора bp=35 мм; коли-
чество витков обмотки возбуждения W1=250; количество витков измерительной обмотки Wио=1250.
На рис. 2, а фоновой закраской изображено распределение магнитной индукции в трех попе-
речных сечениях модели при полном разрыве стержня, в том числе в сечении В, проходящем через
середину магнитопровода индуктора. Максимальная индукция в УКД равна примерно 0,3 Тл, что
обеспечивает независимость ЭДС ИО от насыщения магнитопровода. На рис. 2, б показано распреде-
ление плотности тока по высоте поврежденного стержня в сечении С, удаленном от сечения В, в ко-
тором расположена трещина, на расстояние 50 мм. Из рис. 2, б следует, что в половинках разорванно-
го стержня протекают существенные по вели-
чине токи (амплитуда плотности тока достигает
значения 0,15 А/мм2), причем распределение
плотности тока по высоте стержня имеет линей-
ный знакопеременный характер, что подтверж-
дает необходимость учета их влияния на резуль-
тирующее электромагнитное поле в рамках трех-
мерной полевой модели.
На рис. 3 дана расчетная зависимость
коэффициента чувствительности УКД ke от эк-
вивалентной электропроводности слоя трещи-
ны, выраженной в долях от электропроводности
алюминия. Из представленной зависимости сле-
дует, что только при снижении электропровод-
Рис. 2, а, б
Рис. 3
72 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2013. № 2
ности слоя на 50% ЭДС ИО увеличивается на 10% (коэффициент чувствительности увеличивается до
значения 1,1), что достаточно для надежного выявления трещины измерительными приборами. При
полностью разорванном стержне коэффициент kе достигает значения 2,19, что свидетельствует о вы-
сокой чувствительности рассматриваемого УКД при диагностике полностью разорванных стержней
КЗОР.
Трещина в стержне КЗОР может воз-
никать и далее развиваться как от дна паза
(внутренняя трещина), так и от внешней по-
верхности, обращенной к воздушному зазо-
ру (наружная трещина). На рис. 4 представ-
лены зависимости коэффициента kе от отно-
сительной высоты трещины h*
тр=hтр/hп, где
hтр – высота трещины. Кривая 1 соответст-
вует случаю наружной трещины, кривая 2 –
случаю внутренней трещины.
Для наружной трещины характерна
почти линейная зависимость между сигна-
лом ИО и глубиной трещины, что позволяет
надежно выявить не только ее наличие, но и
определить ее размер. Для внутренней тре-
щины рассматриваемая зависимость имеет
существенно иной характер. На начальном этапе роста трещины наблюдается не только увеличение
сигнала ИО, но даже небольшое (до 5%) его уменьшение. В случае, если относительная глубина тре-
щины h*
тр ≈0,6, то такая трещина становится “невидимой” для УКД. Это объясняется тем, что токи в
нижней части стержня, обходя внутреннюю трещину, вынужденно смещаются к воздушному зазору,
усиливая эффект вытеснения магнитного потока из ротора и, как результат, снижение сигнала ИО. В
дальнейшем при h*
тр>0,7, когда происходит существенное увеличение сопротивления поврежденного
стержня и, следовательно, снижение в нем тока, влияние поврежденного стержня на поле уменьшает-
ся и наблюдается быстрое увеличение коэффициента kе. Таким образом, с помощью ИО УКД не во
всех случаях возможно гарантированно выявить неполные внутренние трещины, рассекающие стер-
жень на 50…60% его высоты. Вместе с тем, снижение сигнала ИО на 3…5% может свидетельство-
вать о наличии внутренней трещины в стержне КЗОР с относительной глубиной h*
тр≈0,3…0,5.
Аналогичные выводы были получены расчетами и на других примерах АД различных мощно-
стей и габаритов, в частности, для серийных двигателей 4А80А4У3 мощностью 1,1 кВт и 4A180S4У3
мощностью 22 кВт. При этом для более мощного АД, который имеет большую глубину пазов ротора
данный эффект оказался более выраженным: если для двигателя 4А80А4У3 существенное увеличе-
ние коэффициента kе возникало уже при h*
тр>0,5, то для двигателя 4A180S4У3 с более глубокими
пазами это происходило только после h*
тр>0,7. Еще более существенной является эта величина в спе-
циальных глубокопазных АД, а также в двухклеточных двигателях, предназначенных для создания
повышенного пускового момента.
Далее исследовалась возможность выявления с помощью рассматриваемого УКД скрытого де-
фекта стержня КЗОР – внутренней каверны, возникшей при изготовлении КЗОР АД.
При интенсивной эксплуатации двигателя каверна постепенно увеличивается в размерах,
окончательно разрушая стержень. Для удобства анализа каверна моделировалась фигурой, попереч-
ное сечение которой по форме подобно поперечному сечению паза ротора и расположено симмет-
рично в центре сечения стержня (рис. 5, а, на котором цифрами обозначено 1 – каверна, 2 – стер-
жень). Для оценки величины каверны вводится относительная площадь каверны, равная отношению
площади поперечного сечения каверны КS к площади поперечного сечения паза ПS : /К К ПS S S∗ = .
На рис. 5, б показана зависимость коэффициента чувствительности УКД от относительной площади
каверны. Эта кривая во многом похожа на представленную на рис. 4 кривую 2 для внутренней тре-
щины. При 6020 ,S, K << ∗ наблюдается небольшое снижение сигнала ИО (до 5%), при 7060 ,S, K << ∗
каверна становится “невидимой” для УКД и только каверна значительных размеров ( 80,SK >∗ ) может
быть надежно выявлена с помощью предлагаемого УКД.
Рис. 4
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2013. № 2 73
Таким образом, диагностика скрытых (внутренних) неразви-
тых дефектов стержней КЗОР индукционным методом с помощью
УКД при стандартной частоте напряжения питания встречает затруд-
нения, что не позволяет гарантировать высокий уровень надежности
последующей работы АД. Простое объяснение этого факта состоит в
том, что при стандартной частоте питания f глубина проникновения
индуцированных токов в стержень оказывается меньше высоты паза
(стержня) ротора. В результате индуцированные токи, концентрируясь
в верхней части стержня, практически не обтекают дефекты, располо-
женные ниже глубины проникновения, что усложняет или даже дела-
ет невозможным их выявление индукционным методом.
Для количественного анализа этого
фактора целесообразно использовать извест-
ную формулу для эквивалентной глубины
проникновения вихревых токов в электро-
проводную среду ωγμ=δ 02 / , где γ –
электропроводность материала стержня,
fπ=ω 2 . Для алюминиевых стержней она
равна δ =11,7 мм, для медных − δ =9,3 мм. В
АД средней и большой мощности высота
паза может существенно превышать указан-
ные величины. Этот вывод подтвержден
расчетами для рассматриваемого АД типа
4A112M4Y3 при вариации глубины паза ро-
тора. В серии расчетов глубина паза умень-
шалась от hп=13,6 мм до 6 мм. Одновремен-
но при этом изменялась глубина внутренней трещины таким образом, чтобы оставалась неизменной
ее относительная глубина h*
тр=0,6. Оказалось, что если при hп=13,6 мм коэффициент чувствительно-
сти kе ≈1 (т.е. трещина “не видна” для УКД), то при hп <9 мм начинается заметное увеличение коэф-
фициента чувствительности, а при hп=6 мм kе =1,6.
В результате численного анализа вариантов ряда различных АД установлено, что диагностика
скрытых внутренних трещин с чувствительностью УКД на уровне kе ≥ 1,1 возможна при выполнении
следующего условия:
/ 1,15пhδ ≥ . (4)
При заданных свойствах материала стержня увеличить глубину проникновения токов в стер-
жень и, соответственно, уменьшить зону нечувствительности индукционного УКД можно путем
уменьшения частоты питающего напряжения. На рис. 6 показана зависимость коэффициента kе от h*
тр
для внутренней трещины при частоте питающего напряжения 20 Гц. При этой частоте глубина проник-
новения токов в стержень увеличивается до 18,5 мм. В отличие от кривой 2 на рис. 4 данная зависи-
мость имеет монотонно возрастающий характер,
причем уже при h*
тр=0,25 коэффициент чувстви-
тельности возрастает до значения 1,1, что позво-
ляет выполнить надежную диагностику трещины.
Следует указать, что с уменьшением час-
тоты питающего напряжения пропорционально
снижается величина индуцированной в ИО ЭДС.
Однако этот фактор можно компенсировать уве-
личением числа витков ИО. Таким образом, вы-
бором частоты напряжения питания можно до-
биться выполнения условия (4) и тем самым су-
щественно увеличить чувствительность УКД при
диагностике скрытых внутренних трещин стерж-
ней КЗОР. Аналогичный вывод получен и отно-
сительно диагностики каверн в стержнях.
Рис. 5, а
Рис. 5, б
Рис. 6
74 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2013. № 2
Выводы. 1. Предложено устройство контроля и диагностики дефектов стержней короткозамкнутой
обмотки ротора асинхронного двигателя и разработана трехмерная полевая математическая модель
для исследований коэффициента чувствительности устройства kе. 2. На примере АД мощностью 5,5
кВт показано, что при полностью разорванном стержне коэффициент kе достигает значения 2,19, что
свидетельствует о высокой чувствительности рассматриваемого УКД при выявлении дефектных
стержней КЗОР. 3. Предложенное УКД позволяет выявлять скрытые дефекты в стержнях (неполные
трещины, каверны), находящиеся на начальной стадии развития. Для получения требуемой чувстви-
тельности устройства при диагностике внутренних трещин и каверн необходимо выполнение условия
(4), при котором индуцированные токи достаточно полно обтекают дефекты, и которое может быть
обеспечено изменением частоты питающего напряжения УКД.
1. АС СРСР № 1396093. Устройство для испытания короткозамкнутых роторов асинхронных элек-
трических машин МПК G 01 R 31/02, 1988.
2. Васьковський Ю.М. Польовий аналіз електричних машин. – К.: НТУУ “КПІ“, 2007. – 191 с.
3. Васьковский Ю.Н., Коваленко М.А. Исследование устройства контроля короткозамкнутой обмотки
ротора асинхронного двигателя // Електротехніка і електромеханіка. – 2011. – №6. – С. 18–22.
4. Васьковский Ю.Н., Коваленко М.А. Трехмерная полевая математическая модель устройства диагнос-
тики короткозамкнутой клетки ротора асинхронных двигателей // Праці ІЕД НАНУ. – 2012. – Вип. 31. – С. 78–83.
5. Зайцев А.И., Табинский М.П. Установка для обнаружения литейных дефектов стержней ротора асин-
хронного двигателя // Электротехника. – 1966. – №3. – С. 56–58.
6. Патент 69276 Україна, МПК G01R 31/02. Пристрій для діагностики дефектів литої короткозамкне-
ної обмотки ротора асинхронного двигуна / Васьковський Ю.М., Коваленко М.А. – Чинний від 25.04.2012.
УДК 621.313.333
ДІАГНОСТИКА ПРИХОВАНИХ ДЕФЕКТІВ КОРОТКОЗАМКНЕНОЇ ОБМОТКИ РОТОРА АСИНХРОННОГО
ДВИГУНА ІНДУКЦІЙНИМ МЕТОДОМ
Ю.М.Васьковський1, докт.техн.наук, М.А.Коваленко2
1 - Інститут електродинаміки НАН України, пр. Перемоги, 56, Київ-57, 03680, Україна,
e-mail: vun157@voliacable.com
2 - Національний технічний університет України, "КПІ ", пр. Перемоги, 37, Київ, 03056, Україна.
Розроблено тривимірну польову математичну модель пристрою для контролю і діагностики дефектів короткозамкненої об-
мотки ротора асинхронного двигуна. За допомогою розробленої моделі досліджено чутливість запропонованого пристрою при
виявленні і діагностиці прихованих дефектів короткозамкненої обмотки на початковій стадії їхнього розвитку. Бібл. 6, рис. 6.
Ключові слова: короткозамкнена обмотка ротора асинхронного двигуна, тривимірна польова математична модель, дефекти
обмотки ротора, пристрій контролю і діагностики.
DIAGNOSTICS OF LATENT DEFECTS OF THE SHORT-CIRCUITED ROTOR WINDING OF ASYNCHRONOUS
MOTOR BY AN INDUCTION METHOD
Ju.M.Vaskovskyi1, М.А.Kоvalenko2
1 - Institute of Electrodynamics of the National Academy of Sciences of Ukraine, pr. Peremohy, 56, Kyiv-57, 03680, Ukraine.
e-mail: vun157@voliacable.com
2 - National technical university of Ukraine "Kyiv polytechnic institute", pr. Peremohy, 37, Kyiv, 03056, Ukraine.
The three-dimensional field mathematical model of device for control and diagnostics of defects of short-circuited rotor
winding of asynchronous motor is worked out. By means of these model the sensitiveness of the offered device is inves-
tigational at diagnostics of latent defects of short-circuited rotor winding on the initial stage of their development.
References 6, figures 6.
Keywords: short-circuited rotor winding of asynchronous motor, three-dimensional field mathematical model, defects
of puttee of rotor, device of control and diagnostics.
1. Patent USSR № 1396093. Device for the test of short-circuited rotors of asynchronous electric machines,
МПК G 01 R 31/02, 1988. (Rus)
2. Vaskovskyi Ju.M. Field analysis of electric machines. – Кyiv: Natsionalnyi tekhnichnyi universytet Ukrainy
"KPI", 2007. – 191 p. (Ukr)
3. Vaskovskii Ju.N., Kоvalenko М.А. Research of device of control of short-circuited rotor winding of asyn-
chronous motor // Еlektrotekhnika i elektromekhanika. – 2011. – №6. – Pp. 18–22. (Rus)
4. Vaskovskii Ju.N., Kоvalenko М.А. Three-dimensional field mathematical model of diagnostics device squirrel-cage
induction motors // Pratsi Instytutu Elektrodynamiky natsionalnoi akademii nauk Ukrainy. – 2012. – №31. – Pр. 78–83. (Rus)
5. Zaitsev A.I., Таbinskii М.P. Fluidizer finding out the casting defects of bars of rotor of asynchronous motor
// Elektrotekhnika. – 1966. – №3. – С. 56–58. (Rus)
6. Patent Ukraine № 69276, МПК G01R 31/02. Device for diagnostics of defects of the short-circuited rotor
winding of asynchronous motor / Ju.M. Vaskovskyi, М.А. Kоvalenko. From 25.04.2012.
Надійшла 11.06.2012
Received 11.06.2012
|