RU2687881C1 - Method of detecting broken rods in short-circuited winding of asynchronous motor rotor - Google Patents
Method of detecting broken rods in short-circuited winding of asynchronous motor rotor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2687881C1 RU2687881C1 RU2018121860A RU2018121860A RU2687881C1 RU 2687881 C1 RU2687881 C1 RU 2687881C1 RU 2018121860 A RU2018121860 A RU 2018121860A RU 2018121860 A RU2018121860 A RU 2018121860A RU 2687881 C1 RU2687881 C1 RU 2687881C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- motor
- winding
- harmonic
- intervals
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/34—Testing dynamo-electric machines
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области контроля технического состояния асинхронных электродвигателей и может быть использовано для обнаружения обрывов стержней обмоток роторов асинхронных электродвигателей.The invention relates to the field of control of the technical condition of asynchronous electric motors and can be used to detect breakages of the rotor winding rods of an induction electric motor.
Известны следующие способы контроля состояния обмоток роторов асинхронных электродвигателей:The following methods are known for monitoring the condition of the windings of rotors of asynchronous electric motors:
Известен способ контроля состояния короткозамкнутой обмотки ротора по внешнему электромагнитному полю машины (Диагностирование обрыва стержня клетки ротора асинхронного электродвигателя / С.А. Волохов, П.Н. Добродеев, А.В. Кильдышев // Электротехника. - вып. №2. - 1998. - с. 13-15). Контроль производят в режиме короткого замыкания машины (ротор неподвижен) при пониженном напряжении. На корпусе машины устанавливают контрольно-измерительную магнитную систему с многополюсными намагничивающими и двухполюсными измерительными обмотками, измеряющую магнитный диполь внешнего электромагнитного поля асинхронного двигателя, который является диагностическим параметром обрыва стержня. У симметричной обмотки ротора магнитный диполь практически равен нулю, а при возникновении обрыва его величина становится значительной, что является диагностическим признаком повреждения «беличьей клетки».A known method of controlling the state of a short-circuited rotor winding on the external electromagnetic field of the machine (Diagnosing the breakage of a rotor cell cage of an asynchronous electric motor / S. A. Volokhov, P. N. Dobrodeev, A. V. Kildyshev // Electrical Engineering. - Vol. 2. - 1998 - pp. 13-15). The control is carried out in the short-circuit mode of the machine (the rotor is stationary) under reduced voltage. On the body of the machine, a measuring magnetic system with a multi-pole magnetizing and two-pole measuring windings is installed, measuring the magnetic dipole of the external electromagnetic field of an induction motor, which is a diagnostic parameter of a broken wire. In the symmetric winding of the rotor, the magnetic dipole is almost zero, and when a break occurs, its value becomes significant, which is a diagnostic sign of damage to the “squirrel cage”.
Недостатком указанного способа является необходимость создания специального режима для электродвигателя - режима короткого замыкания при пониженном напряжении.The disadvantage of this method is the need to create a special mode for the motor - short circuit mode at reduced voltage.
Другим способом контроля состояния обмотки ротора асинхронного электродвигателя является «Способ диагностики повреждения обмотки короткозамкнутого ротора асинхронного двигателя» (патент республики Казахстан на изобретение №21246, МПК Н02Н 7/08, H02K 11/00, 2009 г.), основанный на контроле параметров внешнего магнитного поля и формировании сигнала о результате диагностики, контроле во внешнем магнитном поле появления двух наиболее информативных боковых гармонических с частотами f0±Δf0, сравнении каждой из них с эталонной величиной, и формировании в случае превышения хотя бы одной из них установленной для каждой из них эталонной величины сигнала о повреждении обмотки короткозамкнутого ротора, где f0-fc/p⋅(s(±p+1)+1) - частота несущей гармонической, s - скольжение электродвигателя, р - число полюсов асинхронного двигателя, fc - частота основной гармонической сети, a Δf0=±pfcs.Another way to monitor the state of the rotor winding of an induction motor is the Method for Diagnosing Damage to the Winding of a Short-circuited Asynchronous Motor Rotor (Patent of the Republic of Kazakhstan for Invention No. 21246, IPC
Недостатками этого способа являются:The disadvantages of this method are:
- необходимость установки датчика частоты вращения вала ротора электродвигателя, представляющего из себя прикрепленный к валу магнит и геркон, что увеличивает вероятность отказа системы контроля, а также увеличивает количество незапланированных остановок двигателя по причине задевания вала ротора за геркон;- the need to install the rotor shaft speed sensor of the electric motor, which is a magnet attached to the shaft and a reed switch, which increases the likelihood of a control system failure, and also increases the number of unplanned engine stops due to the rotor shaft being touched by the reed switch;
- низкая достоверность результатов контроля, особенно для двигателей с двойной беличьей клеткой.- low reliability of control results, especially for squirrel cage engines.
За прототип принят «Способ обнаружения обрывов стержней короткозамкнутых обмоток роторов асинхронных электродвигателей» (патент РФ №2650821, МПК G01R 31/34, 2018), основанный на цифровой регистрации сигнала радиальной составляющей индукции внешнего магнитного поля во времени, которая осуществляется датчиком магнитного поля, устанавливаемым на корпусе электродвигателя в зоне середины длины сердечника статора, определении с помощью быстрого преобразования Фурье амплитудного спектра зарегистрированного сигнала, определении максимума амплитудного спектра и соответствующей ему частоты, которая близка по значению к частоте сети, определении точного значения частоты сети по методу автокоррекции времени записи сигнала, удалении из сигнала гармоники с частотой сети, определении значений частот первой гармоники от эксцентриситета ротора по методу автокоррекции времени записи сигнала, определении скольжения ротора по точному значению частоты сети и значениям частот первой гармоники от эксцентриситета ротора, вычислении верхней и нижней боковых частот (в терминологии патента-прототипа применяется термин «частота нижней и верхней боковых полос») первых пяти гармоник от фиктивной обмотки ротора, определяемых по выражениямThe prototype adopted the “Method for detecting breakages of rods of short-circuited windings of rotors of asynchronous electric motors” (RF Patent No. 2650821, IPC G01R 31/34, 2018) based on digital recording of the radial component of the external magnetic field induction in time, which is carried out by the magnetic field sensor installed on the motor case in the mid-length zone of the stator core, determining the amplitude spectrum of the registered signal using a fast Fourier transform, determining the maximum amplitude spectrum and its corresponding frequency, which is close in value to the network frequency, determining the exact network frequency using the autocorrection method for recording the signal, removing the harmonic from the network frequency, determining the first harmonic frequency from the rotor eccentricity using the autocorrection method for recording the signal, determining the rotor slip by the exact value of the network frequency and the first harmonic frequencies from the rotor eccentricity, the calculation of the upper and lower side frequencies (in the terminology of the patent the term “frequency of the lower and upper sidebands”) of the first five harmonics of the rotor dummy winding, defined by the expressions
гдеWhere
ƒc - частота сети, Гц;ƒ c - network frequency, Hz;
s - скольжение ротора;s is the rotor slip;
p - число пар полюсов двигателя;p is the number of pairs of motor poles;
ν = 1, 2, 3, 4, 5 - порядок гармоники;ν = 1, 2, 3, 4, 5 - harmonic order;
ν- - порядок гармоники ν-го порядка на нижней боковой частоте (в терминологии патента-прототипа применяется термин «нижняя боковая полоса гармоники ν-го порядка»);ν- is the order of the harmonic of the νth order at the lower side frequency (in the terminology of the prototype patent, the term “lower sideband harmonic of the νth order” is used);
ν+ - порядок гармоники ν-го порядка на верхней боковой частоте (в терминологии патента-прототипа применяется термин «верхняя боковая полоса гармоники ν-го порядка»);ν + is the order of the harmonic of the νth order at the upper side frequency (in the terminology of the prototype patent, the term “upper side harmonic of the νth order” is used);
- нижняя боковая частота гармоники фиктивной обмотки ротора ν-го порядка, Гц, - the lower side frequency of the harmonic of the fictitious winding of the rotor of the ν-th order, Hz,
- верхняя боковая частота гармоники фиктивной обмотки ротора ν-го порядка, Гц; - the upper side harmonic frequency of the ν-th order rotor dummy winding, Hz;
принимаемых в качестве гармоник, характерных для поврежденной обмотки ротора, исключая гармонику фиктивной обмотки ротора на верхней боковой частоте, порядок которой равен числу пар полюсов электродвигателя, а также гармоники фиктивной обмотки ротора на частотах, которые совпадают с верхней или нижней боковыми частотами гармоники эксцентриситета ротора первого порядка, определении по методу автокоррекции времени записи сигнала значений амплитуд этих гармоник, вычислении по полученным значениям амплитуд средней мощности сигнала, сравнении полученного значения с пороговым значением и формировании сигнала о наличии или отсутствии повреждения обмотки ротора.taken as harmonics characteristic of a damaged rotor winding, excluding the fictitious rotor winding harmonics at the upper side frequency, the order of which is equal to the number of pole pairs of the electric motor, as well as the fictitious rotor winding harmonics at frequencies that coincide with the upper or lower harmonic frequencies of the rotor eccentricity of the first order, determining, by the method of auto-correction of the signal recording time, the amplitudes of these harmonics, computed by the obtained values of the amplitudes of the average signal power, cf vneny obtained value with the threshold value and forming a signal about the presence or absence of damage to the rotor winding.
Недостатком этого способа является низкая достоверность результатов контроля вследствие:The disadvantage of this method is the low reliability of the control results due to:
- необходимости регистрации сигнала в установившемся режиме при нагрузке на валу, близкой к номинальной. В ином случае невозможно определить точные значения амплитуд искомых гармонических составляющих из-за их очень малых значений и влияния эффекта растекания спектра. Кроме того, очень затруднителен контроль асинхронных двигателей с двойной беличьей клеткой, так как в установившемся режиме основная масса тока протекает по рабочей обмотке ротора;- the need to register the signal in steady state when the load on the shaft is close to nominal. Otherwise, it is impossible to determine the exact values of the amplitudes of the desired harmonic components due to their very small values and the effect of the spread spectrum effect. In addition, it is very difficult to control asynchronous motors with a double squirrel cage, since in the steady state the bulk of the current flows through the working winding of the rotor;
- возможности получения неверных результатов о присутствии оборванных стержней в обмотке ротора при наличии динамического эксцентриситета ротора.- the possibility of obtaining incorrect results on the presence of dangling rods in the rotor winding in the presence of a dynamic eccentricity of the rotor.
Техническим результатом предлагаемого способа является повышение достоверности результатов контроля при расширении функциональных возможностей.The technical result of the proposed method is to increase the reliability of the control results while expanding the functionality.
Технический результат достигается тем, что в способе выявления оборванных стержней в короткозамкнутой обмотке ротора асинхронного электродвигателя, включающем цифровую регистрацию радиальной составляющей индукции внешнего магнитного поля во времени с помощью датчика магнитного поля, устанавливаемого на корпусе электродвигателя в зоне середины длины сердечника статора, указанный выше сигнал регистрируют в режиме пуска, разделяют его на интервалы, на каждом из этих интервалов производят оконное преобразование Фурье, при этом продолжительность интервалов выбирают с учетом числа пар полюсов асинхронного двигателя, а также ширины главного лепестка используемого окна преобразования Фурье, получают частотно-временной спектр, определяют в этом спектре наличие гармонических составляющих фиктивной обмотки ротора на нижних боковых частотах, определяемых по выражению: гдеThe technical result is achieved by the fact that in the method of detecting dangling rods in a short-circuited rotor winding of an asynchronous electric motor, including digital recording of the radial component of the external magnetic field induction in time using a magnetic field sensor mounted on the motor housing in the middle of the stator core length, the above signal is recorded in the start-up mode, divide it into intervals, on each of these intervals produce a window Fourier transform, with itelnost intervals selected according to the number of pole pairs of the asynchronous motor as well as the width of the main lobe of the Fourier transform window is used to give a time-frequency spectrum are determined in the presence of harmonic components of the spectrum of the dummy rotor winding on the side of the lower frequencies, defined by the expression: Where
- нижняя боковая частота гармоники фиктивной обмотки ротора ν-го порядка Гц, - the lower side frequency of the harmonic of the fictitious winding of the rotor ν-th order Hz,
t - текущее время при пуске, 0≤t≤Т, с,t is the current time at start, 0≤t≤T, s,
Т - продолжительность пуска асинхронного двигателя, с;T - the duration of the start of the asynchronous motor, s;
ƒс - частота сети, Гц,ƒ with - network frequency, Hz,
s(i) - скольжение ротора;s (i) is the slip of the rotor;
p - число пар полюсов двигателя;p is the number of pairs of motor poles;
ν - порядок гармоники,ν is the harmonic order,
при наличии указанных гармонических составляющих формируют сигнал о наличии обрыва стержня обмотки ротора.if these harmonic components are present, they form a signal that there is a breakage in the rotor winding rod
Перечень графических иллюстрацийList of graphic illustrations
На фиг. 1 приведены зависимости нижних боковых частот гармоник фиктивной обмотки ротора 1-7 порядков при изменении скольжения от 0 до 1 для асинхронного двигателя с 4 парами полюсов.FIG. 1 shows the dependences of the lower side frequencies of the harmonics of the fictitious rotor winding of 1-7 orders of magnitude when the slip varies from 0 to 1 for an induction motor with 4 pairs of poles.
На фиг. 2 приведены зависимости верхних боковых частот гармоник фиктивной обмотки ротора 1-7 порядков при изменении скольжения от 0 до 1 для асинхронного двигателя с 4 парами полюсов.FIG. 2 shows the dependences of the upper side frequencies of the harmonics of the fictitious rotor winding of 1-7 orders of magnitude when the slip varies from 0 to 1 for an induction motor with 4 pairs of poles.
На фиг. 3 приведена математическая модель двигателя ДАМСО-15-12-8 в программном комплексе ANSYS.FIG. 3 shows the mathematical model of the DAMSO-15-12-8 engine in the ANSYS software package.
На фиг. 4 приведен частотно-временной спектр внешнего магнитного поля математической модели исправного асинхронного двигателя ДАМСО-15-12-8;FIG. 4 shows the time-frequency spectrum of an external magnetic field of a mathematical model of a serviceable asynchronous motor DAMSO-15-12-8;
На фиг. 5 приведен частотно-временной спектр внешнего магнитного поля математической модели асинхронного двигателя ДАМСО-15-12-8 с динамическим эксцентриситетом ротора (20%);FIG. 5 shows the time-frequency spectrum of the external magnetic field of a mathematical model of an asynchronous DAMSO-15-12-8 motor with a dynamic eccentricity of the rotor (20%);
На фиг. 6 приведен частотно-временной спектр внешнего магнитного поля математической модели асинхронного двигателя ДАМСО-15-12-8 с одним оборванным стержнем короткозамкнутой обмотки ротора;FIG. 6 shows the time-frequency spectrum of an external magnetic field of a mathematical model of an asynchronous motor DAMSO-15-12-8 with one broken core of a short-circuited rotor winding;
Сущность способа заключается в следующем.The essence of the method is as follows.
Хорошо известно, что при обрыве стержней обмотки ротора асинхронного электродвигателя в магнитном поле воздушного зазора появляются гармонические составляющие, которые отсутствуют для исправного асинхронного электродвигателя. В статье «Анализ спектра магнитного поля в зазоре асинхронного двигателя при повреждении обмотки ротора», автор - Скоробогатов А.А. (Вестник ИГЭУ. - вып. 2. - Иваново: ИГЭУ, 2006. С. 75-78) данные гармонические составляющие были названы гармониками от фиктивной обмотки ротора (далее - гармониками ФОР), их частоты могут быть определены по выражению:It is well known that if the rotor winding of the rotor of an asynchronous electric motor is broken, harmonic components appear in the magnetic field of the air gap, which are absent for a healthy asynchronous electric motor. In the article "Analysis of the spectrum of the magnetic field in the gap of an induction motor in case of damage to the rotor winding", the author is Skorobogatov A.A. (Vestnik ISEU. -
- нижняя боковая частота гармоники фиктивной обмотки ротора ν-го порядка, Гц; - the lower side frequency of the harmonic of the ν-th order rotor dummy winding, Hz;
- верхняя боковая частота гармоники фиктивной обмотки ротора ν-го порядка, Гц. - the upper side harmonic frequency of the ν-th order rotor dummy winding, Hz.
Эти же гармонические составляющие появляются и в сигналах внешнего магнитного поля, в частности, в радиальной составляющей внешнего магнитного поля. Также с помощью современных технических средств возможно обнаружить эти гармонические составляющие и при пуске асинхронного двигателя. Одним из важных преимуществ использования для контроля наличия оборванных стержней обмотки ротора пусковых сигналов асинхронного двигателя является возможность выявления обрывов стержней пусковой обмотки двигателей с двойной беличьей клеткой, а также возможность контроля асинхронных двигателей, являющихся приводами механизмов, которые в установившемся режиме работы могут работать с переменной нагрузкой (например, двигатели дробилок).The same harmonic components appear in the signals of the external magnetic field, in particular, in the radial component of the external magnetic field. Also with the help of modern technical means it is possible to detect these harmonic components when the induction motor is started. One of the important advantages of using asynchronous motor starting signals for monitoring the presence of dangling rotor windings is the possibility of detecting breaks in the starting windings of double squirrel cage engines, as well as the ability to control asynchronous motors that drive mechanisms that can work with variable load in steady state operation (e.g. crusher motors).
В пусковом режиме при изменении скольжения от единицы до номинального значения (близкого к нулю) поведение гармонических составляющих существенно различается. Верхние боковые частоты гармоник ФОР изменяются от 50 Гц до значений, характерных для установившегося режима (фиг. 2), в то время как нижние боковые частоты ФОР сначала уменьшаются до 0 Гц, и лишь после этого достигают значений, характерных для установившегося режима (фиг. 1).In the starting mode, when the slip changes from one to the nominal value (close to zero), the behavior of the harmonic components differs significantly. The upper side frequencies of the FORS harmonics vary from 50 Hz to the values characteristic of the steady state (Fig. 2), while the lower side frequencies of the FORS are first reduced to 0 Hz, and only after that they reach the values characteristic of the steady state (Fig. one).
В приведенном ниже примере показано, что на амплитуды гармонических составляющих ФОР на верхних боковых частотах могут оказывать большое влияние иные эксплуатационные факторы, в частности, динамический эксцентриситет ротора асинхронного двигателя. В связи с этим появление в спектре частот может характеризовать наличие эксцентриситета ротора, а не обрывов стержней (как можно увидеть из фиг. 5). В то же время частоты могут возникать лишь вследствие обрывов стержней, поэтому их появление в спектре и используется для обнаружения оборванных стержней.The example below shows that the amplitudes of the harmonic components of the FORS at the upper side frequencies can be greatly influenced by other operational factors, in particular, the dynamic eccentricity of the rotor of an induction motor. In this regard, the appearance in the frequency spectrum can characterize the presence of the eccentricity of the rotor, and not the breaks of the rods (as can be seen from Fig. 5). At the same time frequency can occur only as a result of broken rods; therefore, their appearance in the spectrum is used to detect dangling rods.
Поскольку анализируется режим с постоянно изменяющимися значениями амплитуд и частот гармонических составляющих, для построения частотно-временного спектра используется оконное преобразование Фурье, суть которого состоит в разделении пускового сигнала на интервалы равной длительности и проведения преобразования Фурье на каждом из них. Для уменьшения эффекта растекания спектра и достаточно точной оценки амплитуд гармонических составляющих применяется оконное преобразование с низким разрешением (например, окно Флэттоп или окно Блэкмана-Наталла). При этом весь сигнал (радиальная составляющая внешнего магнитного поля при пуске асинхронного двигателя) разделяется на интервалы, продолжительность которых определяется исходя из того, что частоты гармонических составляющих не должны сливаться друг с другом в спектре хотя бы с момента, при котором скольжение двигателя равно 0,5. Оценка длительности расчетных интервалов ΔT осуществляется исходя из числа пар полюсов асинхронного двигателя, а также ширины главного лепестка используемого окна. Формула ее расчета выглядит следующим образом:Since the mode with constantly changing values of amplitudes and frequencies of harmonic components is analyzed, a window Fourier transform is used to construct the time-frequency spectrum, the essence of which is to divide the trigger signal into intervals of equal duration and to carry out the Fourier transform on each of them. To reduce the spreading effect of the spectrum and sufficiently accurate estimates of the amplitudes of the harmonic components, a windowed transform with low resolution is used (for example, a Flattop window or a Blackman-Natall window). The entire signal (the radial component of the external magnetic field when the induction motor is started) is divided into intervals, the duration of which is determined based on the fact that the frequencies of the harmonic components should not merge with each other in the spectrum at least from the point at which the motor slip is 0, five. The estimated duration of the design intervals ΔT is based on the number of pole pairs of the induction motor, as well as the width of the main lobe of the window used. The formula for its calculation is as follows:
где Where
ΔF - относительная ширина главного лепестка используемого окна по сравнению с шириной главного лепестка прямоугольного окна (ΔF=5 для окна Флэттоп, ΔF - 4 для окна Блэкмана-Наталла и т.д.);ΔF is the relative width of the main lobe of the window used in comparison with the width of the main lobe of a rectangular window (ΔF = 5 for the Flattop window, ΔF - 4 for the Blackman-Natall window, etc.);
а=2 - коэффициент, учитывающий возможность перекрытия окон соседних гармоник; a = 2 - coefficient taking into account the possibility of overlapping windows of adjacent harmonics;
- разница между соседними частотами гармоник ФОР в момент времени, при котором s=0,5. - the difference between adjacent frequencies of the FORT harmonics at the time point at which s = 0.5.
Таким образом, предлагаемый способ функционального контроля оборванных стержней асинхронного двигателя позволяет по наличию нижних боковых частот гармонических составляющих в частотно-временном спектре радиальной составляющей внешнего магнитного поля асинхронного двигателя в пусковом режиме сделать вывод о наличии или отсутствии оборванных стержней в обмотке ротора.Thus, the proposed method of functional control of dangling rods of an asynchronous motor allows for the presence of lower side frequencies of the harmonic components in the time-frequency spectrum of the radial component of the external magnetic field of the asynchronous motor in starting mode to conclude whether there are any dangling rods in the rotor winding.
Способ реализуется следующим образом:The method is implemented as follows:
Посредством внешнего датчика магнитного поля (например, датчика Холла), устанавливаемого на корпус электродвигателя в зоне середины длины сердечника статора, осуществляют запись сигнала радиальной составляющей индукции внешнего магнитного поля при пуске асинхронного двигателя. С помощью АЦП получают цифровой сигнал.By means of an external magnetic field sensor (for example, a Hall sensor) mounted on the motor housing in the region of the middle of the stator core length, the signal of the radial component of the external magnetic field is recorded when the induction motor is started. Using the ADC receive a digital signal.
Далее полученный сигнал разделяют на интервалы, продолжительность интервалов выбирают с учетом числа пар полюсов асинхронного двигателя, а также ширины главного лепестка используемого окна преобразования Фурье.Next, the received signal is divided into intervals, the duration of the intervals is chosen taking into account the number of pole pairs of the induction motor, as well as the width of the main lobe of the used Fourier transform window.
После этого формируют частотно-временной спектр зарегистрированного сигнала с помощью оконного преобразования Фурье (используя окна низкого разрешения). Определяют наличие в спектре гармонических составляющих ФОР на нижних боковых частотах. При наличии этих гармонических составляющих делают заключение об имеющемся обрыве стержня обмотки ротора асинхронного двигателя.After that, the time-frequency spectrum of the recorded signal is formed using the window Fourier transform (using low-resolution windows). Determine the presence in the spectrum of the harmonic components of FOR at the lower side frequencies. In the presence of these harmonic components, a conclusion is made on the presence of a break in the core of the rotor winding of the induction motor.
Способ выявления оборванных стержней в короткозамкнутой обмотке ротора асинхронного электродвигателя при пуске был реализован на базе персонального компьютера. Работоспособность метода проверена на математической модели, выполненной в программном комплексе ANSYS, асинхронного двигателя типа ДАМСО-15-12-8, паспортные данные которых приведены в табл. №1.The method of detecting dangling rods in the short-circuited winding of the rotor of an induction motor at start-up was implemented on the basis of a personal computer. The efficiency of the method has been tested on a mathematical model made in the ANSYS software package, an asynchronous DAMSO-15-12-8 engine, the passport data of which are given in Table.
Пример. Испытание работы заявленного способа на математической модели асинхронного электродвигателя ДАМСО-15-12-8 (показанной на фиг. 3).Example. Test work of the claimed method on the mathematical model of asynchronous electric motor DAMSO-15-12-8 (shown in Fig. 3).
Были выполнены три модели этого асинхронного двигателя: в исправном состоянии, при наличии динамического эксцентриситета ротора без оборванных стержней и при наличии одного оборванного стержня ротора. Полученные спектры представлены на фиг. 4-6 соответственно. Из фиг. 6 хорошо видно, что при обрыве стержня в спектре отчетливо проявляются как нижние (обозначенные на фиг. 6 ФОР ν-), так и верхние боковые частоты гармоник ФОР (обозначенные ФОР ν+). Однако при наличии эксцентриситета ротора в спектре также проявились гармоники, частоты которых совпадают с частотами гармоник ФОР ν+, хотя и слабо, но проявляющиеся при пуске, однако хорошо проявляющиеся при приближении к установившемуся режиму (фиг. 5). При этом лишь на фиг. 6 отчетливо видны гармонические составляющие на нижних боковых частотах ФОР ν-, частоты которых достигают нулевого значения, то есть они «отражаются» от оси времени. Именно появление таких частот и позволяет судить о наличии обрыва стержня обмотки ротора.Three models of this asynchronous motor were performed: in good condition, in the presence of a dynamic eccentricity of the rotor without dangling rods and in the presence of one dangling rotor rod. The spectra obtained are shown in FIG. 4-6, respectively. From FIG. 6 it is clearly seen that when a rod is broken, the lower (indicated in FIG. 6 FOR ν-) and the upper side frequencies of the FOR harmonics (indicated by FOR ν +) are clearly manifested in the spectrum. However, in the presence of an eccentricity of the rotor, harmonics also appeared in the spectrum, the frequencies of which coincide with the FOR ν + harmonic frequencies, although weak, but manifested during start-up, but well manifested when approaching the steady state (Fig. 5). However, only in FIG. 6, harmonic components are clearly visible at the lower lateral frequencies of the FORT ν-, whose frequencies reach zero, that is, they are “reflected” from the time axis. It is the appearance of such frequencies that makes it possible to judge the presence of a break in the rotor winding rod.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018121860A RU2687881C1 (en) | 2018-06-13 | 2018-06-13 | Method of detecting broken rods in short-circuited winding of asynchronous motor rotor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018121860A RU2687881C1 (en) | 2018-06-13 | 2018-06-13 | Method of detecting broken rods in short-circuited winding of asynchronous motor rotor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2687881C1 true RU2687881C1 (en) | 2019-05-16 |
Family
ID=66578684
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018121860A RU2687881C1 (en) | 2018-06-13 | 2018-06-13 | Method of detecting broken rods in short-circuited winding of asynchronous motor rotor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2687881C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2786379C1 (en) * | 2022-03-01 | 2022-12-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Method for detection of broken rods in short-circuited rotor winding of asynchronous electric motor |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1121633A1 (en) * | 1983-05-24 | 1984-10-30 | Азербайджанский Институт Нефти И Химии Им.М.Азизбекова | Method of checking rotor core break in short-circuited asynchronous motor |
JPS61112976A (en) * | 1984-11-07 | 1986-05-30 | Fuji Electric Co Ltd | Diagnostic apparatus of induction motor |
US6308140B1 (en) * | 1996-05-20 | 2001-10-23 | Crane Nuclear, Inc. | Motor condition and performance analyzer |
WO2006048470A1 (en) * | 2004-10-26 | 2006-05-11 | Tsk Electronica Y Electricidad, S.A. | Squirrel-cage asynchronous motor and fault-detection method therefor |
CN102279364B (en) * | 2011-07-23 | 2013-07-17 | 华北电力大学(保定) | Method for detecting broken bar fault of cage type asynchronous motor rotor based on multiple signal classification (MUSIC) and pattern search algorithm (PSA) |
CN102279341B (en) * | 2011-07-23 | 2013-10-30 | 华北电力大学(保定) | Cage asynchronous motor rotor broken-bar fault detection method based on electronic stability program rotation invariant technology (ESPRIT) and pattern search algorithm (PSA) |
RU2650821C1 (en) * | 2017-01-30 | 2018-04-17 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Method of the asynchronous electric motors rotors short-closed windings rods breaks detection |
RU2654972C1 (en) * | 2017-05-02 | 2018-05-23 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Method for identification of breaks of rods of squirrel-cage winding of the rotor of the asynchronous electric motor and their quantities |
-
2018
- 2018-06-13 RU RU2018121860A patent/RU2687881C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1121633A1 (en) * | 1983-05-24 | 1984-10-30 | Азербайджанский Институт Нефти И Химии Им.М.Азизбекова | Method of checking rotor core break in short-circuited asynchronous motor |
JPS61112976A (en) * | 1984-11-07 | 1986-05-30 | Fuji Electric Co Ltd | Diagnostic apparatus of induction motor |
US6308140B1 (en) * | 1996-05-20 | 2001-10-23 | Crane Nuclear, Inc. | Motor condition and performance analyzer |
WO2006048470A1 (en) * | 2004-10-26 | 2006-05-11 | Tsk Electronica Y Electricidad, S.A. | Squirrel-cage asynchronous motor and fault-detection method therefor |
CN102279364B (en) * | 2011-07-23 | 2013-07-17 | 华北电力大学(保定) | Method for detecting broken bar fault of cage type asynchronous motor rotor based on multiple signal classification (MUSIC) and pattern search algorithm (PSA) |
CN102279341B (en) * | 2011-07-23 | 2013-10-30 | 华北电力大学(保定) | Cage asynchronous motor rotor broken-bar fault detection method based on electronic stability program rotation invariant technology (ESPRIT) and pattern search algorithm (PSA) |
RU2650821C1 (en) * | 2017-01-30 | 2018-04-17 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Method of the asynchronous electric motors rotors short-closed windings rods breaks detection |
RU2654972C1 (en) * | 2017-05-02 | 2018-05-23 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Method for identification of breaks of rods of squirrel-cage winding of the rotor of the asynchronous electric motor and their quantities |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2786379C1 (en) * | 2022-03-01 | 2022-12-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Method for detection of broken rods in short-circuited rotor winding of asynchronous electric motor |
RU2791428C1 (en) * | 2022-10-17 | 2023-03-07 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Method for detecting broken rods in a short-closed rotor winding of asynchronous electric motor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Benbouzid et al. | Induction motors' faults detection and localization using stator current advanced signal processing techniques | |
Benbouzid | A review of induction motors signature analysis as a medium for faults detection | |
Antonino-Daviu et al. | Detection of broken outer-cage bars for double-cage induction motors under the startup transient | |
EP2790028B1 (en) | Broken rotor bar detection based on current signature analysis of an electric machine | |
EP2919027A1 (en) | Fault detection in induction machines | |
Faiz et al. | Effect of magnetic saturation on static and mixed eccentricity fault diagnosis in induction motor | |
CN103926533A (en) | Field failure on-line diagnostic method and system for permanent magnet synchronous motor | |
EP2851698B1 (en) | A method for detecting a fault in an electrical machine | |
Noureddine et al. | Experimental exploitation for the diagnosis to the induction machine under a bearing fault-using MCSA | |
Pusca et al. | Finite element analysis and experimental study of the near-magnetic field for detection of rotor faults in induction motors | |
Mehrjou et al. | Analysis of statistical features based on start-up current envelope for broken rotor bar fault detection in line start permanent magnet synchronous motor | |
Faiz et al. | A review of application of signal processing techniques for fault diagnosis of induction motors–Part I | |
RU2687881C1 (en) | Method of detecting broken rods in short-circuited winding of asynchronous motor rotor | |
Saad et al. | Fault diagnostics of induction motors based on internal flux measurement | |
Ahamed et al. | Novel diagnosis technique of mass unbalance in rotor of induction motor by the analysis of motor starting current at no load through wavelet transform | |
RU2650821C1 (en) | Method of the asynchronous electric motors rotors short-closed windings rods breaks detection | |
Orman et al. | Parameter identification and slip estimation of induction machine | |
RU2654972C1 (en) | Method for identification of breaks of rods of squirrel-cage winding of the rotor of the asynchronous electric motor and their quantities | |
Mabrouk et al. | Diagnosis of rotor faults in three-phase induction motors under time-varying loads | |
Mathew et al. | Various Indices for Diagnosis of Air-gap Eccentricity Fault in Induction Motor-A Review | |
Stojičić et al. | Monitoring of rotor bar faults in induction generators with full-size inverter | |
Mazouji et al. | Fault Diagnosis of Broken Rotor Bars in Induction Motors Using Finite Element Analysis | |
RU2724988C1 (en) | Method of detecting broken rods in short-circuited winding of asynchronous motor rotor | |
Bellini | Quad demodulation: A time-domain diagnostic method for induction machines | |
Yazici et al. | An adaptive, on-line, statistical method for detection of broken bars in motors using stator current and torque estimation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200614 |