RU2529596C1 - Method of diagnostics of turn-to-turn short circuits of asynchronous electric motor - Google Patents
Method of diagnostics of turn-to-turn short circuits of asynchronous electric motor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2529596C1 RU2529596C1 RU2013110594/28A RU2013110594A RU2529596C1 RU 2529596 C1 RU2529596 C1 RU 2529596C1 RU 2013110594/28 A RU2013110594/28 A RU 2013110594/28A RU 2013110594 A RU2013110594 A RU 2013110594A RU 2529596 C1 RU2529596 C1 RU 2529596C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- turn
- values
- electric motor
- diagnostics
- motor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и предназначено для выявления межвитковых повреждений в обмотке статора асинхронного электродвигателя.The invention relates to electrical engineering and is intended to detect interturn damage in the stator winding of an asynchronous electric motor.
Известен способ функциональной диагностики, контролирующий отношения полных сопротивлений обмоток для каждой пары обмоток электродвигателя, т.е. несимметрию обмоток (см. патент РФ №2351048, МПК H02H 7/08, опубл. 27.03.2009).A known method of functional diagnostics that controls the relationship of the total resistance of the windings for each pair of motor windings, i.e. asymmetry of the windings (see RF patent No. 2351048, IPC H02H 7/08, publ. 03/27/2009).
Недостатком данного способа является низкая чувствительность к межвитковым замыканиям, т.к. они не вызывают ощутимых изменений потребляемых электродвигателем токов.The disadvantage of this method is the low sensitivity to interturn closures, because they do not cause tangible changes in the currents consumed by the electric motor.
Известен также способ защиты асинхронного двигателя от витковых замыканий, при котором производится вычисление мгновенных значений тока и их сравнение с зарегистрированными значениями при измеренном значении скольжения (см. патент РФ №2297704, МПК H02H 7/08, опубл. 20.04.2007). При расчете используется метод последовательных приближений, расчет ведут до тех пор, пока вычисленный ток не будет, с допустимой погрешностью, близок к измеренному значению, так, последовательно, подбираются значения эквивалентного активного сопротивления и эквивалентной индуктивности (при измеренном значении скольжения) и по ним судят о состоянии электродвигателя.There is also known a method of protecting an induction motor from coil circuits, in which the instantaneous current values are calculated and compared with the registered values at the measured slip value (see RF patent No. 2297704, IPC H02H 7/08, published on 04/20/2007). In the calculation, the method of successive approximations is used, the calculation is carried out until the calculated current is not, with an acceptable error, close to the measured value, so, in series, the equivalent active resistance and equivalent inductance values are selected (with the measured slip value) and judged by them about the state of the electric motor.
Недостатком данного способа является сниженная точность из-за отсутствия учета возможного перекоса фаз.The disadvantage of this method is the reduced accuracy due to the lack of consideration of possible phase imbalance.
Известен способ диагностики технического состояния электродвигателя по его электрическим параметрам (см. патент РФ №2425391, МПК G01R 31/34, опубл. 27.07.2011). Сущность способа заключается в сравнении спектрограмм потерь мощностей по измеренным параметрам и аналогичных спектрограмм на заведомо исправном двигателе.A known method for diagnosing the technical condition of an electric motor according to its electrical parameters (see RF patent No. 2425391, IPC G01R 31/34, published on July 27, 2011). The essence of the method is to compare the spectrograms of power losses according to the measured parameters and similar spectrograms on a known-good engine.
Недостатком данного способа является сниженная точность из-за влияния сетевых помех.The disadvantage of this method is the reduced accuracy due to the influence of network interference.
Наиболее близким к заявляемому способу является способ диагностики электродвигателя, взятый за прототип (см. патент РФ №2193270, МПК H02K 15/00, G01R 31/34, опубл. 20.11.2002). Сущность способа заключается в контроле ЭДС, генерируемой электрической машиной при вращении по инерции при отключенном питающем напряжении.Closest to the claimed method is a method for diagnosing an electric motor, taken as a prototype (see RF patent No. 2193270, IPC H02K 15/00, G01R 31/34, published on November 20, 2002). The essence of the method is to control the EMF generated by an electric machine during inertia rotation when the supply voltage is turned off.
Недостатком данного способа является низкая точность из-за отсутствия учета частоты генерируемой электродвигателем ЭДС.The disadvantage of this method is the low accuracy due to the lack of consideration of the frequency generated by the electric motor of the EMF.
Техническим результатом изобретения является создание эффективного и простого способа диагностирования технического состояния асинхронных электродвигателей, в том числе и в труднодоступных условиях.The technical result of the invention is the creation of an effective and simple method for diagnosing the technical condition of asynchronous electric motors, including in remote conditions.
Результат достигается тем, что способ диагностики межвитковых замыканий асинхронного электродвигателя, включающий измерение ЭДС обмотки электродвигателя при вращении вала по инерции после отключения питающего напряжения, отличается тем, что дополнительно измеряют частоту колебаний ЭДС, сравнивают эти значения со значениями, измеренными на исправном электродвигателе, и по результатам сравнения делают вывод о наличии межвитковых замыканий.The result is achieved in that the method for diagnosing inter-turn faults of an induction motor, including measuring the EMF of the motor winding when the shaft rotates by inertia after turning off the supply voltage, differs in that they additionally measure the frequency of the EMF oscillations, compare these values with the values measured on a working motor, and the comparison results conclude that there are interturn closures.
Сущность способа в том, что в определенные моменты, после начала выбега электродвигателя, на его выводах измеряют амплитудные значения затухающих колебаний напряжения, а также текущие значения периода, далее эти значения сравниваются со значениями, зарегистрированными на заведомо исправном электродвигателе. При разнице в значениях выше допустимого уровня формируется сигнал о наличии межвиткового замыкания и его масштаба в зависимости от того, насколько превышен порог. Осциллограмма на фиг.2 показывает переходной процесс выбега электродвигателя при повреждении 20% обмотки, на фиг.3 - 40% обмотки. Анализ процессов на выбеге производят по значениям, отображенным на диаграммах: фиг.4 - зависимости амплитуды фазного напряжения одной обмотки асинхронного электродвигателя от времени с начала выбега, фиг.5 - изменение периода напряжения (пересчитан на частоту) в зависимости от масштаба повреждения обмотки.The essence of the method is that at certain moments, after the start of the motor run-down, the amplitude values of the damped voltage fluctuations, as well as the current values of the period are measured at its terminals, then these values are compared with the values recorded on a known-good electric motor. With a difference in the values above the permissible level, a signal is generated indicating the presence of an inter-turn circuit and its scale, depending on how far the threshold is exceeded. The waveform in figure 2 shows the transient run-out of the electric motor when 20% of the winding is damaged, in figure 3 - 40% of the winding. Analysis of the processes on the coast is performed according to the values shown in the diagrams: Fig. 4 - dependence of the phase voltage amplitude of one winding of an induction motor on time from the start of coasting; Fig. 5 - change in the voltage period (converted to frequency) depending on the scale of the damage to the winding.
На фиг.1 представлена блок-схема устройства, реализующего способ.Figure 1 presents a block diagram of a device that implements the method.
Устройство содержит сеть трехфазного напряжения 220/380 - 1, контактор - 2, три датчика напряжения - 3, асинхронный электродвигатель - 4, микроконтроллер - 5, кнопочную клавиатуру - 6, преобразователь напряжения - 7, дисплей - 8.The device contains a three-phase voltage network 220/380 - 1, a contactor - 2, three voltage sensors - 3, an asynchronous electric motor - 4, a microcontroller - 5, a keypad - 6, a voltage converter - 7, a display - 8.
Асинхронный электродвигатель 4 питается от сети трехфазного напряжения 1, подключение электродвигателя к сети обеспечивается контактором 2, после которого на линию питания двигателя подключаются три датчика напряжения 3, дополнительно от сети 1 питаются микроконтроллер 5 и дисплей 8 через преобразователь напряжения 7, микроконтроллер 5 в свою очередь принимает данные с кнопочной клавиатуры ввода данных 6, с датчиков напряжения 3 и осуществляет двустороннюю, сигнально-блокировочную связь с контактором, а также выводит данные на дисплей 8.The asynchronous electric motor 4 is powered by a three-phase voltage network 1, the electric motor is connected to the network by a contactor 2, after which three voltage sensors 3 are connected to the motor power line, in addition, the microcontroller 5 and the display 8 are fed through the voltage converter 7, the microcontroller 5, in turn receives data from the push-button keyboard for data input 6, from voltage sensors 3 and performs two-way, signal-blocking communication with the contactor, and also displays data on display 8.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Перед запуском устройства с помощью кнопочной клавиатуры 6 вводят в микроконтроллер 5 уставки числа регистрируемых замеров напряжения и диапазона допустимого отклонения фазного напряжения.Before starting the device using the keypad 6 enter the microcontroller 5 settings the number of registered voltage measurements and the range of permissible deviations of the phase voltage.
При работе электродвигателя 4 устройство работает в режиме ожидания. При отключении электродвигателя 4 контактором 2 от источника питания 1 размыкается дополнительный контакт контактора, этот сигнал принимает микроконтроллер 5 по сигнально-блокировочной связи, с этого момента микроконтроллер 5 начинает отсчет времени и в моменты прохождения фазного напряжения через максимум (что определяется путем постоянных измерений напряжения аналого-цифровым преобразователем микроконтроллера 5 и сравнения с предыдущими значениями), микроконтроллер 5 регистрирует значения напряжения, полученные от блока датчиков напряжения 3, а также регистрирует время от начала предыдущего максимума (интервал времени между максимумами считается текущим значением периода - колебаний). Число замеров максимумов напряжения диктуется точностью, достаточной для сравнения со значениями, записанными на заранее исправном электродвигателе. После регистрации заданного числа значений микроконтроллер 5 производит сравнение измеренных напряжений и текущих периодов с показателями исправного электродвигателя. По отклонению модуля разности измеренных величин напряжения и периодов колебаний от допустимого диапазона, введенного до начала работы устройства, пользователь принимает решение о проведении профилактических работ по ограничению или ликвидации причин развития межвитковых повреждений. В случае выхода модуля разности измеренных величин из заданного диапазона микроконтроллер 5 по сигнально-блокировочной связи блокирует включение контактора, размыкая цепь питания катушки контактора, и выводит на дисплей 8 сообщение о блокировке.When the motor 4, the device operates in standby mode. When the electric motor 4 is disconnected by the contactor 2 from the power source 1, the additional contactor contact opens, this signal is received by the microcontroller 5 via a signal-blocking connection, from this moment the microcontroller 5 starts to count down the time and when the phase voltage passes through the maximum (as determined by constant measurements of the analog voltage -digital converter of microcontroller 5 and comparison with previous values), microcontroller 5 registers the voltage values received from the sensor unit n conjugation 3, and records the time from the start of the previous maximum (the time interval between the peaks is considered the current value of the period - oscillations). The number of measurements of the voltage maximums is dictated by the accuracy sufficient for comparison with the values recorded on a previously operational electric motor. After registering a given number of values, the microcontroller 5 compares the measured voltages and current periods with the performance of a functioning electric motor. According to the deviation of the module of the difference between the measured voltage values and the periods of fluctuations from the allowable range entered before the device started to work, the user decides to carry out preventive work to limit or eliminate the causes of the development of inter-turn damage. In the event that the module of the difference in the measured values from the specified range, the microcontroller 5 blocks the contactor by switching on the signal-blocking connection, opening the contactor coil power circuit, and displays a blocking message on display 8.
Предложенный способ позволяет выявлять межвитковые замыкания, при этом на результат диагностики не влияют сетевые помехи и искажения, т.к. все замеры производятся на электродвигателе, отключенном от сети (источника помех) и вращающемся по инерции. Способ позволяет также диагностировать труднодоступные электродвигатели без их демонтажа, т.к. для диагностики достаточно иметь доступ к выводам электродвигателя, которые располагаются вместе с коммутационной аппаратурой в распределительном щите.The proposed method allows to detect inter-turn faults, while the network interference and distortion do not affect the diagnostic result, because All measurements are made on an electric motor disconnected from the network (source of interference) and rotating by inertia. The method also allows you to diagnose inaccessible electric motors without dismantling them, because for diagnostics, it is enough to have access to the motor terminals, which are located together with the switching equipment in the switchboard.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013110594/28A RU2529596C1 (en) | 2013-03-11 | 2013-03-11 | Method of diagnostics of turn-to-turn short circuits of asynchronous electric motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013110594/28A RU2529596C1 (en) | 2013-03-11 | 2013-03-11 | Method of diagnostics of turn-to-turn short circuits of asynchronous electric motor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013110594A RU2013110594A (en) | 2014-09-20 |
RU2529596C1 true RU2529596C1 (en) | 2014-09-27 |
Family
ID=51583351
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013110594/28A RU2529596C1 (en) | 2013-03-11 | 2013-03-11 | Method of diagnostics of turn-to-turn short circuits of asynchronous electric motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2529596C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2589762C1 (en) * | 2015-05-29 | 2016-07-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Ставропольский ГАУ) | Microcontroller device for diagnosis of turn insulation of electric motor winding with megohmmeter function |
RU2650082C1 (en) * | 2017-04-06 | 2018-04-06 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Microprocessor-based device for diagnosing the interturn insulation of an electric motor by self-induced emf with a megohm meter function |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1721552A1 (en) * | 1989-07-06 | 1992-03-23 | Научно-исследовательский институт точного машиностроения | Method of and device for quality control of hollow rotor winding |
RU2192649C2 (en) * | 2000-11-30 | 2002-11-10 | Акционерное общество открытого типа "Электросила" | Process of diagnostics and test of turn-to-turn short- circuits in rotor of synchronous machine |
RU2193270C2 (en) * | 2000-03-28 | 2002-11-20 | Григоренко Дмитрий Владимирович | Electrical machine flaw inspection method |
CN101694508A (en) * | 2009-10-14 | 2010-04-14 | 华北电力大学(保定) | Motor rotor classical failure diagnosis method based on low subharmonic shaft voltage signals |
US20110029271A1 (en) * | 2009-07-29 | 2011-02-03 | Sanyo Denki Co., Ltd. | Method of inspecting motor condition and device for inspecting motor characteristics |
-
2013
- 2013-03-11 RU RU2013110594/28A patent/RU2529596C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1721552A1 (en) * | 1989-07-06 | 1992-03-23 | Научно-исследовательский институт точного машиностроения | Method of and device for quality control of hollow rotor winding |
RU2193270C2 (en) * | 2000-03-28 | 2002-11-20 | Григоренко Дмитрий Владимирович | Electrical machine flaw inspection method |
RU2192649C2 (en) * | 2000-11-30 | 2002-11-10 | Акционерное общество открытого типа "Электросила" | Process of diagnostics and test of turn-to-turn short- circuits in rotor of synchronous machine |
US20110029271A1 (en) * | 2009-07-29 | 2011-02-03 | Sanyo Denki Co., Ltd. | Method of inspecting motor condition and device for inspecting motor characteristics |
CN101694508A (en) * | 2009-10-14 | 2010-04-14 | 华北电力大学(保定) | Motor rotor classical failure diagnosis method based on low subharmonic shaft voltage signals |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2589762C1 (en) * | 2015-05-29 | 2016-07-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Ставропольский ГАУ) | Microcontroller device for diagnosis of turn insulation of electric motor winding with megohmmeter function |
RU2650082C1 (en) * | 2017-04-06 | 2018-04-06 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Microprocessor-based device for diagnosing the interturn insulation of an electric motor by self-induced emf with a megohm meter function |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013110594A (en) | 2014-09-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8396677B2 (en) | Method for monitoring the shaft current and/or the insulation of the shaft of electric machines and device for performing the method | |
Yun et al. | Detection and classification of stator turn faults and high-resistance electrical connections for induction machines | |
US10408879B2 (en) | Method and apparatus for diagnosing a fault condition in an electric machine | |
Irhoumah et al. | Detection of the stator winding inter-turn faults in asynchronous and synchronous machines through the correlation between harmonics of the voltage of two magnetic flux sensors | |
US7042229B2 (en) | System and method for on line monitoring of insulation condition for DC machines | |
EP2565659B1 (en) | Fault detection system for a generator | |
Zhang et al. | A remote and sensorless stator winding resistance estimation method for thermal protection of soft-starter-connected induction machines | |
RU2014103627A (en) | SYSTEM, COMPUTER SOFTWARE PRODUCT AND METHOD FOR DETECTING INTERNAL MALFUNCTIONS OF WINDING OF THE SYNCHRONOUS GENERATOR | |
US20170102425A1 (en) | Method and apparatus for identifying the winding short of bar wound electric machine at standstill condition | |
KR101169797B1 (en) | Fault detecting system of stator winding of motor | |
CN102721903A (en) | Device and method for detecting turn-to-turn insulation failure of rotor winding of generator | |
Stojčić et al. | Detecting faults in doubly fed induction generator by rotor side transient current measurement | |
CN110618381A (en) | Method and device for detecting turn-to-turn short circuit fault of stator winding of three-phase permanent magnet synchronous motor | |
EP2772770B1 (en) | Rotor earth fault protection for an electrical variable speed doubly fed induction machine | |
WO2013136098A1 (en) | Method for rotor winding damage detection in rotating alternating machines by differential measurement of magnetic field by using two measuring coils | |
Gyftakis et al. | Reliable detection of very low severity level stator inter-turn faults in induction motors | |
CN113228442A (en) | Method for determining the location of a short-circuit fault in a generator arrangement, wind turbine, computer program and electrically readable medium | |
RU2537744C1 (en) | Method of diagnostics of induction motor stator windings insulation | |
Melero et al. | Study of an induction motor working under stator winding inter-turn short circuit condition | |
RU2351048C1 (en) | Method of functional diagnostics for induction motors | |
RU2529596C1 (en) | Method of diagnostics of turn-to-turn short circuits of asynchronous electric motor | |
Hu et al. | PWM ripple currents based turn fault detection for multiphase permanent magnet machines | |
CN105259483B (en) | A kind of generator amature winding is to iron core and the insulation measurement method of shafting | |
Blanquez et al. | New fault-resistance estimation algorithm for rotor-winding ground-fault online location in synchronous machines with static excitation | |
RU2650821C1 (en) | Method of the asynchronous electric motors rotors short-closed windings rods breaks detection |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180312 |