МЕТОД ДИАГНОСТИКИ ОБРЫВОВ СТЕРЖНЕЙ РОТОРА В АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯХ НА ОСНОВЕ РЕГРЕССИОННОГО АНАЛИЗА МОДУЛЯ РЕЗУЛЬТИРУЮЩЕГО ВЕКТОРА ТОКА СТАТОРА
Authors: Баннов Дмитрий Михайлович 
Published: August 2022

Ссылка для цитирования: Баннов Д.М. Метод диагностики обрывов стержней ротора в асинхронных электродвигателях на основе регрессионного анализа модуля результирующего вектора тока статора // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2022. – Т. 333. – № 5. – С. 196-208.

Актуальность исследования обусловлена большой зависимостью бесперебойной работы ответственных механизмов, приводимых во вращение высоковольтным асинхронным двигателем, работающих в нефтегазовой и химической промышленности, металлургии, электроэнергетике и других стратегически значимых отраслях страны. Особо остро вопрос надежности непрерывной работы стоит при эксплуатации тепловых электрических станций. Практически все электроприводы ответственных механизмов собственных нужд тепловых электрических станций выполняются на базе мощных высоковольтных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Как правило, спецификой работы этих двигателей являются тяжелые условия пуска под нагрузкой при повышенных температурах и загрязнении окружающей среды. Аварийные остановы асинхронных двигателей совместно с ответственными механизмами на тепловых электрических станциях в конечном результате вызывают отключение энергоблока, приводят к недоотпуску электроэнергии и пересмотру режима работы электроэнергетической системы. Несмотря на такие последствия, в частности от повреждений короткозамкнутой обмотки ротора высоковольтного асинхронного двигателя, до сих пор не разработана защита, обладающая чувствительностью, способной выявить этот дефект. Повреждение роторной цепи носит скрытый характер, может существовать достаточно длительное время, не оказывая критического влияния на режим работы машины, тем не менее факт наличия обрыва можно считать аварийным состоянием машины в комплексе с механизмом. По данным ремонтов и ревизий высоковольтных асинхронных двигателей имеют место случаи, когда одновременно повреждены до 30 % стержней всего ротора. При нарушении целостности соединения стержня и короткозамыкающего кольца его деформация может произойти только в сторону воздушного зазора, безвозвратно повреждая активную часть статора. Эксплуатация асинхронного двигателя с обрывом стержня сопровождается рядом дополнительных побочных негативных явлений, например, таких как повышенное потребление электрической энергии, общее снижение характеристик и КПД машины, выделение дополнительного тепла, повышенный износ подшипников. В случае диагностирования дефекта короткозамкнутой обмотки на ранней стадии его развития возможен ремонт ротора силами самого предприятия. Раннее диагностирование обрывов стержней ротора высоковольтных двигателей собственных нужд тепловых электрических станций являлось трудноразрешимой и вместе с тем крайне актуальной задачей. Цель: разработка и экспериментальное апробирование метода диагностики обрыва стержней ротора высоковольтного асинхронного двигателя, основанного на математической обработке сигналов от датчиков токов статора. Методы: теория электрических машин, методы цифровой обработки сигналов, статистические методы обработки данных, методы аппроксимации экспериментальных данных, метод регрессионного анализа. Представленные исследования проводились на экспериментальной установке, специально созданной для целей диагностики обрыва стержней ротора. Результаты. Предложен метод диагностики обрывов стержней ротора, основанный на аппроксимации сигналов токов статора. Выявлен критерий повреждаемости роторной цепи, и получена зависимость этого критерия от степени повреждения «беличьей клетки» асинхронного двигателя.