RU2356061C1 - Method of automatic control of mechanical damages of three-phase asynchronous motors - Google Patents
Method of automatic control of mechanical damages of three-phase asynchronous motors Download PDFInfo
- Publication number
- RU2356061C1 RU2356061C1 RU2007130665/09A RU2007130665A RU2356061C1 RU 2356061 C1 RU2356061 C1 RU 2356061C1 RU 2007130665/09 A RU2007130665/09 A RU 2007130665/09A RU 2007130665 A RU2007130665 A RU 2007130665A RU 2356061 C1 RU2356061 C1 RU 2356061C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- current
- characteristic
- mechanical damage
- frequencies
- Prior art date
Links
Abstract
Description
,Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для автоматического контроля механических повреждений трехфазных асинхронных электродвигателей путем измерения тока статора и анализа его амплитудно-частотной характеристики.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used to automatically control mechanical damage to three-phase asynchronous electric motors by measuring the stator current and analyzing its amplitude-frequency characteristics.
В настоящее время эффективными способами диагностики механических повреждений трехфазных асинхронных электродвигателей (АД) являются:Currently, effective methods for diagnosing mechanical damage to three-phase asynchronous electric motors (AM) are:
- вибродиагностические способы, измеряющие и анализирующие различные вибрационные параметры, например виброскорость, виброускорение, виброперемещение;- vibrodiagnostic methods that measure and analyze various vibrational parameters, for example, vibration velocity, vibration acceleration, vibration displacement;
- способы, основанные на измерении и анализе магнитного поля АД, например суммы аксиальных составляющих магнитных потоков в лобовой части обмоток фаз статора.- methods based on the measurement and analysis of the magnetic field of blood pressure, for example, the sum of the axial components of the magnetic fluxes in the frontal part of the stator phase windings.
Известно устройство регистрации параметров режима (УРПР) [Полковниченко Д.В. Совершенствование диагностирования обмоток короткозамкнутых асинхронных электродвигателей на основе способа контроля параметров рабочего режима: Автореф. канд. техн. наук /Донецкий национальный технический университет. Донецк - 2003], которое позволяет осуществлять измерение параметров режима работы АД (амплитуду и частоту тока обратной последовательности) при возникновении механического дефекта, производить осциллографирование токов и напряжений статорной обмотки АД и вычислять величину фазных сопротивлений АД, что позволяет исключить влияние несимметрии питающего напряжения на результаты диагностики. Анализ величин и характера изменения диагностических параметров рабочего режима позволяет устанавливать тип повреждения АД и (или) изменение режима его работы.A device for registering mode parameters (UPR) [Polkovnichenko D.V. Improving the diagnosis of windings of short-circuited asynchronous electric motors based on the method of monitoring the parameters of the operating mode: Abstract. Cand. tech. Sciences / Donetsk National Technical University. Donetsk - 2003], which allows you to measure the parameters of the AM operation mode (amplitude and frequency of the current in the reverse sequence) when a mechanical defect occurs, to oscillate the currents and voltages of the stator winding of the AM and calculate the magnitude of the phase resistance of the AM, which eliminates the influence of asymmetry of the supply voltage on the results diagnostics. Analysis of the magnitude and nature of changes in the diagnostic parameters of the operating mode allows you to set the type of damage to blood pressure and (or) a change in the mode of its operation.
Недостатком данного способа является трудность его практического использования для эксплуатационного контроля, т.к. сопротивление статорной обмотки изменяется нелинейно, в зависимости от нагрузки, параметров окружающей среды, условий эксплуатации, поэтому данный способ в большей степени может быть использован для проведения лабораторных исследований в идеальных условиях работы АД.The disadvantage of this method is the difficulty of its practical use for operational control, because the resistance of the stator winding varies nonlinearly, depending on the load, environmental parameters, operating conditions, therefore, this method can be used to a greater extent for laboratory studies in ideal working conditions of blood pressure.
Известен способ защиты асинхронного электродвигателя от перегрузки [АС СССР №1642548]. Предлагаемый способ защиты заключается в следующем: измеряют ток фазы статора электродвигателя, получают сигнал, пропорциональный квадрату этого тока, используя сигнал, пропорциональный квадрату тока фазы статора электродвигателя, определяют величину, характеризующую температуру электродвигателя, и при превышении ею критического значения формируют первый сигнал, информирующий о перегрузке электродвигателя, по которому двигатель отключают от сети. С целью повышения чувствительности защиты электродвигателя к перегрузкам, вызываемым механическими дефектами, дополнительно из тока статора выделяют все составляющие тока с частотами, отличными от частоты источника питания, измеряют величину этих составляющих тока и при превышении этой величиной критического значения формируют второй сигнал, информирующий о перегрузке электродвигателя, вызванной механическими повреждениями, и при появлении любого из упомянутых сигналов, информирующих о перегрузке, отключают электродвигатель от сети.A known method of protecting an induction motor against overload [USSR AS No. 1642548]. The proposed method of protection is as follows: measure the current of the phase of the stator of the electric motor, obtain a signal proportional to the square of this current, using a signal proportional to the square of the current of the phase of the stator of the electric motor, determine the value characterizing the temperature of the electric motor, and when it exceeds a critical value, form the first signal informing about overload of the electric motor, through which the motor is disconnected from the network. In order to increase the sensitivity of the motor protection to overloads caused by mechanical defects, all current components with frequencies other than the frequency of the power source are isolated from the stator current, the magnitude of these current components is measured, and when this critical value is exceeded, a second signal is generated informing of the motor overload caused by mechanical damage, and when any of the above-mentioned signals informing of an overload appear, disconnect the electric motor from tee.
Устройство, реализующее данный способ, работает следующим образом. На вход квадратора с выхода датчика подается сигнал, пропорциональный току обмотки статора защищаемого АД. Квадратор формирует сигнал, пропорциональный квадрату тока статора, который подается на вход теплового аналога АД, моделирующий тепловые процессы, протекающие в АД. Таким образом формируется сигнал, пропорциональный температуре АД, подаваемый на вход первого порогового элемента. При увеличении нагрузки на АД уровень этого сигнала повышается и при достижении им предельно допустимого уровня пороговый элемент вырабатывает сигнал, который через логический элемент поступает на вход исполнительного органа. Исполнительный орган вырабатывает сигнал, по которому двигатель разгружается или отключается от сети.A device that implements this method works as follows. A signal proportional to the current of the stator winding of the protected AM is fed to the input of the quadrator from the output of the sensor. The quadrator generates a signal proportional to the square of the stator current, which is fed to the input of the thermal analogue of blood pressure, simulating the thermal processes in the blood pressure. In this way, a signal is generated proportional to the temperature of the blood pressure fed to the input of the first threshold element. When the load on blood pressure increases, the level of this signal rises and when it reaches the maximum permissible level, the threshold element generates a signal that, through a logic element, is fed to the input of the executive body. The executive body produces a signal by which the engine is unloaded or disconnected from the network.
Режекторный фильтр, подключенный к выходу датчика тока, подавляет составляющие тока статора с частотой, равной частоте источника питания. Выходной сигнал режекторного фильтра выпрямляется формирователем модуля и сглаживается фильтром нижних частот. Второй пороговый элемент сравнивает выходной сигнал фильтра нижних частот с предельно допустимым значением. При возникновении дефектов, вызывающих увеличение периодической составляющей момента, входной сигнал порогового элемента повышается и при достижении им предельно допустимого значения пороговый элемент формирует второй сигнал, информирующий о возникновении механического дефекта, который через логический элемент поступает на вход исполнительного органа.A notch filter connected to the output of the current sensor suppresses the stator current components with a frequency equal to the frequency of the power source. The output signal of the notch filter is rectified by the module driver and smoothed by the low-pass filter. The second threshold element compares the output signal of the low-pass filter with the maximum permissible value. When defects occur that cause an increase in the periodic component of the moment, the input signal of the threshold element rises and when it reaches the maximum permissible value, the threshold element generates a second signal informing of the occurrence of a mechanical defect, which is fed to the input of the actuator through a logic element.
К недостаткам данного способа следует отнести его недостаточную селективность: он обеспечивает только общую сигнализацию о повреждении АД или приводимого им механизма без указания на конкретный вид повреждения.The disadvantages of this method include its lack of selectivity: it provides only a general alarm about damage to the blood pressure or the mechanism it brings without indicating a specific type of damage.
Наиболее близким по технической сущности является способ диагностики электродвигателей переменного тока и связанных с ними механических устройств (заявка РФ на изобретение 2005110648), при котором в течение заданного интервала времени производят запись значений фазного тока, потребляемого электродвигателем, с помощью датчика тока с линейной амплитудно-частотной характеристикой выделяют анализируемые характерные частоты с помощью фильтра низких частот, преобразуют полученный сигнал из аналоговой в цифровую форму, а затем производят спектральный анализ полученного сигнала и сравнение значений амплитуд на характерных частотах с уровнем сигнала на частоте питающей сети, при этом определяют частоту вращения электродвигателя и число стержней его ротора, неоднократно производят в течение 50÷100 с запись значений фазного тока с разрешением по частоте не менее 0,01÷0,02 Гц с помощью датчика тока с линейной амплитудно-частотной характеристикой в диапазоне частот от 0 до 10 Гц, запись значений тока, потребляемого электродвигателем, производят пятикратно, а полученные при измерениях спектры усредняют, в целях снижения эффекта растекания спектра, при выполнении спектрального анализа используются оконные функции, выделяют анализируемые частоты с помощью фильтра низких частот (частот ниже частоты Найквиста), преобразуют полученный сигнал из аналоговой в цифровую форму с помощью АЦП с диапазоном не менее 14 разрядов, спектральный анализ полученного сигнала и сравнение амплитуд производят преимущественно в частотной области от минус 100 до 0 дБ путем выявления пиков (амплитуды тока) на характерных частотах, наличие межвитковых замыканий в обмотках статора и повреждения ротора диагностируются по наличию двух соответствующих симметричных относительно частоты питающей сети пиков в спектре тока, несоосность валов электродвигателя и нагрузки диагностируется по наличию пиков на частотах, кратных частоте вращения электродвигателя, дефекты ременной передачи нагрузки диагностируются по наличию пиков на частотах, кратных частоте биений ремня, повреждения подшипника диагностируются по наличию пиков на частотах, кратных частоте вращения ротора, повреждения приводимого оборудования из группы: насос, вентилятор, компрессор диагностируются по наличию пиков на лопаточной частоте, причем наличие межвитковых замыканий в обмотках статора диагностируется на характерных частотах, измерения и их анализ производят с определенной периодичностью и создают базу данных измерений и результатов их анализа, по которой контролируют развитие повреждений по времени и определяют остаточный ресурс оборудования, дополнительно производят мониторинг приложенного к электродвигателю напряжения в части наличия несимметрии, импульсов перенапряжений и высших гармонических составляющих с целью выявления причин преждевременного выхода из строя оборудования, обусловленных качеством питающего электродвигатель напряжения.The closest in technical essence is a method for diagnosing AC electric motors and related mechanical devices (RF application for invention 2005110648), in which, over a given time interval, the phase current values consumed by the electric motor are recorded using a current sensor with a linear amplitude-frequency characteristic characteristic distinguish the analyzed characteristic frequencies using a low-pass filter, convert the resulting signal from analog to digital, and then produce a spec a direct analysis of the received signal and comparison of the amplitudes at characteristic frequencies with the signal level at the frequency of the supply network, while determining the frequency of rotation of the electric motor and the number of rods of its rotor, repeatedly record the phase current with a frequency resolution of at least 0 for 50 ÷ 100 s , 01 ÷ 0.02 Hz using a current sensor with a linear amplitude-frequency characteristic in the frequency range from 0 to 10 Hz, the current values consumed by the electric motor are recorded five times, and the measurements obtained with The spectra are averaged, in order to reduce the spreading effect of the spectrum, when performing spectral analysis, window functions are used, the analyzed frequencies are extracted using a low-pass filter (frequencies below the Nyquist frequency), the received signal is converted from analog to digital using an ADC with a range of at least 14 bits Spectral analysis of the received signal and comparison of amplitudes is carried out mainly in the frequency domain from minus 100 to 0 dB by identifying peaks (current amplitudes) at characteristic frequencies, the presence of inter-turn faults in the stator windings and rotor damage are diagnosed by the presence of two corresponding peaks in the current spectrum that are symmetrical with respect to the frequency of the supply network, the misalignment of the motor shafts and the load is diagnosed by the presence of peaks at frequencies that are multiples of the motor speed, belt transmission defects are diagnosed by the presence of peaks at frequencies multiples of the belt beat frequency, bearing damage is diagnosed by the presence of peaks at frequencies that are multiples of the rotor speed, damage of the driven equipment from the group: pump, fan, compressor are diagnosed by the presence of peaks at the blade frequency, and the presence of inter-turn faults in the stator windings is diagnosed at characteristic frequencies, measurements and their analysis are carried out with a certain frequency and create a database of measurements and the results of their analysis, according to which they control the development of damage over time and determine the residual life of the equipment, additionally monitor the voltage applied to the electric motor in terms of the presence of symmetry, overvoltage pulses and higher harmonic components in order to identify the causes of premature equipment failure due to the quality of the voltage supplying the electric motor.
Недостатком данного способа является низкая точность распознавания вида механических повреждений, т.к. сравнение гармонических составляющих высших гармоник тока на характерных частотах производится с уровнем основной гармоники на частоте питающей сети. Исследования и расчеты показывают, что амплитуды сигнала на характерных частотах составляют доли процента от амплитуды основной гармоники, в результате сравнение амплитуд характерных высших гармоник тока с амплитудой гармоники на основной частоте практически невозможно.The disadvantage of this method is the low accuracy of recognition of the type of mechanical damage, because Comparison of the harmonic components of the higher harmonics of the current at characteristic frequencies is made with the level of the fundamental harmonic at the frequency of the supply network. Studies and calculations show that the amplitudes of the signal at characteristic frequencies are fractions of a percent of the amplitude of the fundamental harmonic; as a result, it is almost impossible to compare the amplitudes of the characteristic higher harmonics of the current with the amplitude of the harmonics at the fundamental frequency.
Задача, положенная в основу изобретения, заключается в обеспечении надежного и селективного распознавания вида механического повреждения АД путем измерения токов статора и анализа его амплитудно-частотного спектра.The task underlying the invention is to provide reliable and selective recognition of the type of mechanical damage to blood pressure by measuring the stator currents and analyzing its amplitude-frequency spectrum.
Поставленная задача решается тем, что в известный способ автоматического контроля механических повреждений трехфазных асинхронных электродвигателей, при котором в течение заданного интервала времени производят запись значений фазного тока электродвигателя и его спектральный анализ, полученные результаты спектрального анализа сравнивают с заданными значениями гармоник тока, а заключение о наличии предполагаемого повреждения делают по превышению значений анализируемого сигнала на характерных частотах над заданными значениями, введены следующие отличия: полученные результаты спектрального анализа сравнивают с опорными значениями гармоник на характерных частотах.The problem is solved in that in a known method for automatically checking the mechanical damage of three-phase asynchronous electric motors, in which the phase current of the electric motor and its spectral analysis are recorded over a specified time interval, the results of spectral analysis are compared with the specified values of current harmonics, and the conclusion about the presence the alleged damage is done by exceeding the values of the analyzed signal at characteristic frequencies over the specified values, vv Dena following differences: the results of spectral analysis are compared with reference values on the characteristic harmonic frequencies.
Положительный эффект, создаваемый предлагаемым изобретением, проявляется в том, что данное техническое решение позволит обеспечить повышение надежности и селективности распознавания вида механического повреждения путем выбора количества опорных значений амплитуд сигнала на характерных частотах. Селективная сигнализация о виде механического повреждения достигается за счет учета различия частотных характеристик сигнала при конкретных механических повреждениях в АД. Ложные срабатывания устройства автоматического контроля механических повреждений трехфазных асинхронных электродвигателей при импульсно-коммутационных перенапряжениях выявляются благодаря специальному алгоритму обработки сигналов компараторов блоком анализа срабатывания компараторов, учитывающему различные временные зависимости изменений амплитудно-частотной характеристики тока статора электродвигателя при развитии механических повреждений.The positive effect created by the present invention is manifested in the fact that this technical solution will allow to increase the reliability and selectivity of recognizing the type of mechanical damage by selecting the number of reference signal amplitudes at characteristic frequencies. Selective signaling about the type of mechanical damage is achieved by taking into account the difference in the frequency characteristics of the signal with specific mechanical damage in blood pressure. False responses of the device for automatic control of mechanical damage of three-phase asynchronous motors during pulse switching overvoltages are detected thanks to a special algorithm for processing comparator signals by the comparator response analysis unit, taking into account various time dependences of changes in the amplitude-frequency characteristic of the stator current of the electric motor during the development of mechanical damage.
Устройство автоматического контроля механических повреждений трехфазных асинхронных электродвигателей, реализующее данный способ, приведено на чертеже.A device for automatically monitoring the mechanical damage of three-phase asynchronous motors that implements this method is shown in the drawing.
Защищаемый трехфазный асинхронный электродвигатель 1 подключен к трехфазной сети переменного тока 2 через быстродействующий выключатель 3 и трансформатор тока 4. К выходу трансформатора тока 4 подключено устройство автоматического контроля механических повреждений 5, состоящее из нормирующего усилителя 6, вход которого подключен к выходу трансформатора тока 4, аналого-цифрового преобразователя 7, вход которого соединен с выходом нормирующего усилителя 6, а выход подключен ко входу блока выявления механических повреждений 8. Блок выявления механических повреждений 8, в свою очередь, состоит из блока быстрого преобразования Фурье 9, вход которого подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя 7, а выходы соединены с неинвертирующими входами блока компараторов 10. Инвертирующие входы компараторов K1, К2, К3, … Кn соединены с выходами блока формирования опорных сигналов компараторов 11, а выходы подключены ко входам блока анализа срабатывания компараторов 12. Выходы блока анализа срабатывания компараторов 12 соединены со входами блока формирования опорных сигналов компараторов 11, блока сигнализации 13 и быстродействующим выключателем 3.Shielded three-phase asynchronous motor 1 is connected to a three-phase AC network 2 through a high-speed switch 3 and a current transformer 4. An automatic mechanical damage control device 5 is connected to the output of the current transformer 4, consisting of a normalizing amplifier 6, the input of which is connected to the output of the current transformer 4, analog -digital converter 7, the input of which is connected to the output of the normalizing amplifier 6, and the output is connected to the input of the mechanical damage detection unit 8. Detection unit mechanical damage 8, in turn, consists of a fast Fourier transform unit 9, the input of which is connected to the output of the analog-to-digital converter 7, and the outputs are connected to the non-inverting inputs of the comparator unit 10. The inverting inputs of the comparators K 1 , K 2 , K 3 , ... To n are connected to the outputs of the unit for generating the reference signals of the comparators 11, and the outputs are connected to the inputs of the unit for analyzing the operation of the comparators 12. The outputs of the unit for analyzing the operation of comparators 12 are connected to the inputs of the unit for generating the reference signals of the compa speakers 11, the alarm unit 13 and high-speed switch 3.
Способ реализуется с помощью устройства автоматического контроля механических повреждений трехфазных асинхронных электродвигателей работающего следующим образом. При включении БВ 3 от сети производят запуск электродвигателя АД 1. После разворота АД 1 до номинальных оборотов включают устройство контроля механических повреждений УАКМП 5, при этом ток статора АД 1 понижают с помощью ТТ 4 и нормируют НУ 6. С выхода НУ 6 сигнал, пропорциональный току статора АД 1, с помощью АЦП 7 преобразуют из аналоговой в цифровую форму и подают на вход блока БПФ 9. Блоком БПФ 9 во внутренней памяти производят запись значений фазного тока в виде последовательности дискретных значений, осуществляют спектральный анализ и вычисляют амплитудно-частотную характеристику тока статора АД 1. На выход блока БПФ 9 подают дискретные значения амплитудно-частотной характеристики АД 1 с постоянной частотой обновления значений амплитудно-частотной характеристики равной 0,1 Гц. При этом в амплитудно-частотной характеристике тока статора будут содержаться основная гармоника, высшие гармоники, субгармоники, гармоники, связанные с нелинейностью параметров самого АД 1, а также гармоники, возникающие в результате механических повреждений, амплитуды которых в исправном состоянии АД 1 не превышают предельно-допустимых значений, задаваемых БФОСК 11. Блок БАСК 12 запускается автоматически после появления на выходе БПФ 9 первых значений амплитудно-частотной характеристики. Блоком БАСК 12 формируют управляющий сигнал блоку БФОСК 11, по которому последний задает опорные значения смещения компараторов, поступающие на инвертирующие входы блока БК 10. Блоком БК 10 сравнивают опорные значения с амплитудами гармоник тока, полученных в результате спектрального анализа. В случае превышения дискретным сигналом выдаваемого БПФ 9 сигнала, формируемого БФОСК 11, на соответствующем выходе БК 10 формируется сигнал «логическая единица», иначе устанавливается сигнал «логический ноль». Сформированную БК 10 последовательность логических сигналов подают на вход блока БАСК 12, которым осуществляется анализ поступающих логических сигналов. Если в результате анализа поступающих логических сигналов блоком БАСК 12 выявляют предполагаемое механическое повреждение, то блоком БС 13 выдают информационный сигнал о наличии механического повреждения. Кроме того, если в результате анализа степени развития механического повреждения блоком БАСК 12 устанавливают предельно допустимые механические повреждения, при которых дальнейшая эксплуатация АД 1 не возможна, блоком БАСК 12 формируют сигнал на отключение БВ 3.The method is implemented using a device for automatic control of mechanical damage of three-phase asynchronous electric motors operating as follows. When BV 3 is turned on from the mains, the HELL 1 electric motor is started. After turning HELL 1 to the nominal speed, the mechanical damage control device UAKMP 5 is turned on, while the stator current HELL 1 is lowered using TT 4 and the NU 6 is normalized. From the output of NU 6 the signal is proportional the stator current AD 1, using ADC 7, is converted from analog to digital form and fed to the input of the FFT 9. The FFT 9 uses the internal memory to record the phase current values in the form of a sequence of discrete values, perform spectral analysis and calculate they determine the amplitude-frequency characteristic of the current of the stator HELL 1. Discrete values of the amplitude-frequency characteristic of HELL 1 with a constant frequency of updating the values of the amplitude-frequency characteristic of 0.1 Hz are fed to the output of the BPF 9 unit. In this case, the amplitude-frequency characteristic of the stator current will contain the main harmonic, higher harmonics, subharmonics, harmonics associated with the nonlinearity of the parameters of the AD 1 itself, as well as harmonics resulting from mechanical damage, the amplitudes of which in the healthy state of AD 1 do not exceed the maximum permissible values set by BFOSK 11. The BASK 12 block starts automatically after the first values of the amplitude-frequency characteristic appear at the output of the FFT 9. The BASK 12 block generates a control signal to the BFOSK 11 block, according to which the latter sets the reference values of the bias of the comparators to the inverting inputs of the BK 10 block. The BK 10 block compares the reference values with the amplitudes of the current harmonics obtained as a result of spectral analysis. If the discrete signal generated by the FFT 9 exceeds the signal generated by BFOSK 11, the signal “logical unit” is generated at the corresponding output of the BC 10, otherwise the signal “logical zero” is set. Formed BC 10 a sequence of logical signals is fed to the input of the BASK block 12, which is used to analyze the incoming logical signals. If, as a result of the analysis of the incoming logical signals, the BASK 12 unit reveals the alleged mechanical damage, then the BS 13 gives an information signal about the presence of mechanical damage. In addition, if, as a result of the analysis of the degree of development of mechanical damage, the BASK 12 unit establishes the maximum permissible mechanical damage at which further operation of the AD 1 is not possible, the BASK 12 unit generates a signal to turn off the BV 3.
Селективность выявления механических повреждений обеспечивают последовательным выявлением различных типов механических повреждений. При смене типа двигателя и выявляемого механического повреждения по сигналу от БАСК 12 блоком БФОСК 11 задают уровни формируемых опорных значений смещения компараторов, характерных для каждого из видов механических повреждений. Одновременно в блоке БАСК 12 производят смену программы временного анализа последовательности логических сигналов в соответствии с типом АД 1 и выявляемым механическим повреждением, причем набор характерных частот в БФОСК 11 задают в зависимости от конструкции электродвигателя и вида механического повреждения. Изменений в работе других блоков при этом не происходит.The selectivity of detecting mechanical damage is ensured by the consistent identification of various types of mechanical damage. When changing the type of engine and the detected mechanical damage by a signal from BASK 12, the BFOSK block 11 sets the levels of the formed reference values of the displacement of the comparators, characteristic for each type of mechanical damage. At the same time, in the BASK 12 block, the program for temporary analysis of the sequence of logical signals is changed in accordance with the type of HELL 1 and detected mechanical damage, and the set of characteristic frequencies in BFOSK 11 is set depending on the design of the electric motor and the type of mechanical damage. Changes in the operation of other units do not occur.
При отсутствии предполагаемого механического повреждения АД 1 значения амплитудно-частотной характеристики тока статора на выходе блока БПФ 9 на анализируемых характерных частотах не превышают уровни опорных сигналов формируемых блоком БФОСК 11, и на указанных частотах блоком БК 10 формируют «логические нули». Блоком БАСК 12 осуществляют анализ поступающих логических сигналов и фиксируют отсутствие предполагаемого механического повреждения. Блоком БС 13 выдают информационный сигнал об отсутствии данного механического повреждения. В случае совпадения предполагаемого механического повреждения с действительным блоком БАСК 12 дают команду на формирование набора опорных сигналов на характерных частотах, соответствующих этому повреждению.In the absence of the supposed mechanical damage to HELL 1, the amplitude-frequency characteristics of the stator current at the output of the FFT 9 block at the analyzed characteristic frequencies do not exceed the levels of the reference signals generated by the BFOSK block 11, and “logical zeros” are formed at the indicated frequencies by the BK 10 block. Block BASK 12 analyze the incoming logical signals and record the absence of the alleged mechanical damage. Block BS 13 give an information signal about the absence of this mechanical damage. If the alleged mechanical damage coincides with the actual BASK 12 block, they give a command to form a set of reference signals at characteristic frequencies corresponding to this damage.
При селективном распознавании механических повреждений УАКМП 5 циклично осуществляют селективное выявление различных типов механических повреждений. При наличии селективно выявляемого механического повреждения АД 1 значения амплитудно-частотной характеристики тока статора на выходе блока БПФ 9 на анализируемых частотах превышают уровни дискретных сигналов, формируемых блоком БФОСК 11, и на указанных частотах блоком БК 10 формируют «логические единицы». Блоком БАСК 12 осуществляют временной анализ поступающих логических сигналов, фиксируют наличие выявляемого механического повреждения, причем заключение о наличии предполагаемого механического повреждения делают по превышению значений анализируемого сигнала на характерных частотах над опорными значениями задаваемых БФОСК 11. Блоком БС 13 выдают информационный сигнал о наличии данного механического повреждения.With the selective recognition of mechanical damage UAKMP 5 cyclically carry out selective detection of various types of mechanical damage. If there is a selectively detected mechanical damage to HELL 1, the values of the amplitude-frequency characteristics of the stator current at the output of the FFT 9 block at the analyzed frequencies exceed the levels of discrete signals generated by the BFOSK 11 block, and “logical units” are formed at the indicated frequencies by the BK 10 block. Block BASK 12 carry out a temporary analysis of the incoming logical signals, fix the presence of detected mechanical damage, and the conclusion about the presence of the alleged mechanical damage is made by exceeding the values of the analyzed signal at characteristic frequencies above the reference values set by BFOSK 11. Block BS 13 issue an information signal about the presence of this mechanical damage .
Кроме того, в блоке БАСК 12 учитывают нестационарность значений частоты напряжения питающей сети и скольжения АД 1. Известно, что при работе АД 1 частоты гармонических составляющих тока статора, связанных с механическими повреждениями, определяют следующим образом:In addition, in the block BASK 12 take into account the non-stationary values of the voltage frequency of the supply network and slip HELL 1. It is known that when HELL 1 is operating, the frequencies of the harmonic components of the stator current associated with mechanical damage are determined as follows:
где ƒмех - частоты гармонических составляющих тока статора, возникающие в результате механических повреждений,where ƒ mech are the frequencies of the harmonic components of the stator current resulting from mechanical damage,
ƒсети - частота сетевого напряжения;ƒ network - the frequency of the mains voltage;
s - скольжение АД;s is the slip of blood pressure;
р - число пар полюсов АД.p is the number of pairs of poles of blood pressure.
Поскольку скольжение АД 1 меняется в зависимости от нагрузки на валу, то частоты гармоник, появляющиеся в результате развития механических повреждений, также зависят от скольжения АД 1, поэтому при выявлении механических повреждений блоком БАСК 12 анализируют не отдельные информативные частоты, а их диапазон:Since the slip of HELL 1 varies depending on the load on the shaft, the harmonic frequencies resulting from the development of mechanical damage also depend on the slip of HELL 1, therefore, when mechanical damage is detected by the BASK 12 unit, it is not individual informative frequencies that are analyzed, but their range:
При наличии в сети помех и импульсно-коммутационных перенапряжений ложные срабатывания устройства автоматического контроля механических повреждений трехфазных асинхронных электродвигателей выявляют в блоке БАСК 12 благодаря временному анализу логических сигналов, формируемых БК 10. При анализе логических сигналов блоком БАСК 12 учитывают как общее время наблюдения логических сигналов («логических нулей» и «логических единиц») на анализируемых частотах амплитудно-частотной характеристики тока статора АД 1, связанных с выявляемым механическим повреждением, так и стационарность наблюдения тождественных логических сигналов на отдельных частотах. Благодаря временному анализу логических сигналов, поступающих на вход блока БАСК 12, и выявлению стационарности наблюдения тождественных логических сигналов на отдельных частотах, выявляются не только кратковременные помехи, вызванные, например, импульсно-коммутационными перенапряжениями, но и помехи, вызванные наличием в сети мощных несинусоидальных потребителей электроэнергии, например мощных тиристорных выпрямителей или электроприводов с частотным регулированием.In the presence of interference and pulse-switching overvoltages in the network, false alarms of the automatic control device for mechanical damage of three-phase asynchronous electric motors are detected in the BASK 12 block due to the temporary analysis of the logical signals generated by the BK 10. When analyzing the logical signals by the BASK 12 block, they are taken into account as the total time of observation of the logical signals ( “Logical zeros” and “logical units”) at the analyzed frequencies of the amplitude-frequency characteristics of the stator current HELL 1 associated with the detected fur damage, and the stationarity of observation of identical logical signals at individual frequencies. Thanks to a temporary analysis of the logical signals received at the input of the BASK 12 block and the detection of stationarity of observation of identical logical signals at individual frequencies, not only short-term interference caused by, for example, pulse-switching overvoltage, but also interference caused by the presence of powerful non-sinusoidal consumers in the network electricity, for example, powerful thyristor rectifiers or frequency-controlled electric drives.
Таким образом, предлагаемый способ обладает следующей совокупностью свойств, которыми не обладает ни один из известных способов того же назначения: обеспечение селективной сигнализации о виде механического повреждения за счет разложения тока статора контролируемого электродвигателя в амплитудно-частотный спектр и учета большего количества частот его амплитудно-частотной характеристики за счет набора характерных опорных сигналов в зависимости от конструкции АД 1 и вида предполагаемого повреждения, исключение ложных срабатываний при импульсно-коммутационных перенапряжениях в питающей сети.Thus, the proposed method has the following set of properties that none of the known methods of the same purpose possesses: providing selective signaling about the type of mechanical damage due to the decomposition of the stator current of the controlled electric motor into the amplitude-frequency spectrum and taking into account a larger number of frequencies of its amplitude-frequency characteristics due to a set of characteristic reference signals, depending on the design of HELL 1 and the type of alleged damage, elimination of false positives and pulse-switching overvoltages in the supply network.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007130665/09A RU2356061C1 (en) | 2007-08-10 | 2007-08-10 | Method of automatic control of mechanical damages of three-phase asynchronous motors |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007130665/09A RU2356061C1 (en) | 2007-08-10 | 2007-08-10 | Method of automatic control of mechanical damages of three-phase asynchronous motors |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007130665A RU2007130665A (en) | 2009-02-20 |
| RU2356061C1 true RU2356061C1 (en) | 2009-05-20 |
Family
ID=40531348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007130665/09A RU2356061C1 (en) | 2007-08-10 | 2007-08-10 | Method of automatic control of mechanical damages of three-phase asynchronous motors |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2356061C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2578044C1 (en) * | 2014-11-14 | 2016-03-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова" | Device for diagnostics and evaluation of technical state of mechatronic drives |
| RU2799985C1 (en) * | 2023-02-20 | 2023-07-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)" | Method for monitoring the state of electrical machines by signature analysis of the current signal |
-
2007
- 2007-08-10 RU RU2007130665/09A patent/RU2356061C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2578044C1 (en) * | 2014-11-14 | 2016-03-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова" | Device for diagnostics and evaluation of technical state of mechatronic drives |
| RU2799985C1 (en) * | 2023-02-20 | 2023-07-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)" | Method for monitoring the state of electrical machines by signature analysis of the current signal |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007130665A (en) | 2009-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10267860B2 (en) | Fault detection in induction machines | |
| EP2790028B1 (en) | Broken rotor bar detection based on current signature analysis of an electric machine | |
| US8405339B2 (en) | System and method for detecting fault in an AC machine | |
| US10310016B2 (en) | Method for the diagnostics of electromechanical system based on impedance analysis | |
| US10408879B2 (en) | Method and apparatus for diagnosing a fault condition in an electric machine | |
| EP2565658B1 (en) | Fault detection based on current signature analysis for a generator | |
| CN106304846B (en) | Method and system for determining fault status of synchronous machine | |
| Sin et al. | Induction machine on-line condition monitoring and fault diagnosis-a survey | |
| JP5733913B2 (en) | Abnormal diagnosis method for rotating machinery | |
| US10088506B2 (en) | Method for detecting a fault condition in an electrical machine | |
| CN113748326B (en) | Method for estimating bearing fault severity for induction motor | |
| Climente-Alarcon et al. | Particle filter-based estimation of instantaneous frequency for the diagnosis of electrical asymmetries in induction machines | |
| JP2015227889A (en) | Abnormality diagnosis method of rotary machine system | |
| RU2431152C2 (en) | Method of diagnostics of electrically driven mechanisms and systems | |
| EP2851698B1 (en) | A method for detecting a fault in an electrical machine | |
| KR20190099300A (en) | Diagnostic device of electric motor | |
| Mehala et al. | Condition monitoring methods, failure identification and analysis for Induction machines | |
| RU2356061C1 (en) | Method of automatic control of mechanical damages of three-phase asynchronous motors | |
| RU2532762C1 (en) | Method to diagnose and assess residual resource of ac electric drives | |
| Hurtado et al. | A review on location, detection and fault diagnosis in induction machines. | |
| Kumar et al. | A new burg method based approach to mcsa for broken rotor bar detection | |
| Stankovic et al. | Enhanced algorithm for motor rotor broken bar detection | |
| Yeolekar et al. | Outer race bearing fault identification of induction motor based on stator current signature by wavelet transform | |
| Alekseev et al. | Data measurement system of compressor units defect diagnosis by vibration value | |
| Rauf et al. | Health Monitoring of Induction Motor Using Electrical Signature Analysis. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090811 |