СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И МЕХАНИЧЕСКИХ ПОВРЕЖДЕНИЙ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ
METHOD TO DIAGNOSE ELECTRIC AND MECHANICAL DAMAGES OF INDUCTION MOTOR WITH SHORT-CIRCUIT ROTOR

Способ относится к области электротехники, в частности к способам, предназначенным для диагностирования электрических и механических повреждений асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, испытания на наличие повреждений.
Аналогом предлагаемого способа является способ обнаружения неисправностей электродвигателя, описанный в патенте РФ №RU 2155328 С1, опубликованном 27.08.2000 г. Способ реализуется путем контроля работы электродвигателя с целью обнаружения механических неисправностей, способных вызывать повреждение двигателя, до фактической катастрофической неисправности двигателя. Содержит этапы разработки модели двигателя на компьютере, соединенном с двигателем с помощью множества датчиков, путем измерения множества рабочих сигналов двигателя с помощью датчиков. Во время работы электродвигателя на основании измерения множества рабочих сигналов решается линейное уравнение состояния в дискретном времени. Далее, сравнивая решения уравнения состояния с решением, предложенным моделью с вычислением остатка, определяется на основании этапа сравнения, работает ли двигатель исправно или имеется неисправность. В случае если двигатель работает с обнаруженной неисправностью, выводится сообщение о существовании неисправности для предотвращения непредвиденного повреждения двигателя. Этапы, измерения, решения и сравнения повторяются с выбранными интервалами времени во время работы двигателя.
Недостатком данного способа является то, что необходимо получать предварительно результаты экспериментального моделирования для математического описания каждого отдельного двигателя. Также следует отметить высокую сложность и стоимость используемого технического оборудования, реализующего данный способ.
Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип предлагаемого способа, является способ функциональной диагностики асинхронных электродвигателей, защищенный патентом РФ № RU 2351048 С1, опубликованным 27.03.2009 г. Способ диагностирования неисправности заключается в измерении сопротивления изоляции обмоток статора относительно корпуса электродвигателя и отношения полных сопротивлений обмоток для каждой пары обмоток электродвигателя. Контролируемые величины определяют косвенным путем при помощи действующего значения тока утечки с обмоток на корпус электродвигателя и действующих значений токов или напряжений на обмотках статора электродвигателя. При этом при контроле второй величины происходит оценка не фактического значения полного сопротивления обмотки, а попарное сравнение полных сопротивлений обмоток статора электродвигателя относительно друг друга, т.е. оценка несимметрии обмоток.
Недостатком данного способа являются ограниченные функциональные возможности, а именно невозможна диагностика механических повреждений, а также для реализации способа необходимо сложное электронное и математическое обеспечение.
Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей путем одновременной диагностики электрических и механических повреждений асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором за счет измерения, во время работы, величин тока в двух точках короткозамыкающего кольца, разнесенных относительно друг друга на величину полюсного деления асинхронного двигателя или кратную ей.
Задача решается следующим образом.
С помощью датчиков тока измеряется величина тока в короткозамыкающем кольце в двух точках, расположенных друг относительно друга на величину полюсного деления двигателя или кратную ей. Сигналы с датчиков тока передаются на микроконтроллер. Микроконтроллер основываясь на измеренных величинах токов, протекающих в короткозамыкающем кольце ротора, будет принимать решение о наличии или отсутствии повреждений двигателя, осуществлять информирование оператора о состоянии асинхронного двигателя, осуществлять отключение поврежденного двигателя. Данный способ отличается простотой и не требует сложного и дорогого оборудования.
В основе предлагаемого способа диагностики неисправностей лежит тот факт, что когда двигатель исправен, его магнитное поле симметрично и магнитная индукция в точках, разнесенных по окружности на величину полюсного деления статора, равна по величине и различна по знаку. Таким образом, в короткозамыкающих контурах обмотки ротора, разнесенных на величину полюсного деления статора, наводится близкая по величине, но разная по знаку ЭДС, вызывающая близкие по величине, но разные по знаку токи в короткозамкнутых контурах. В случае повреждения электродвигателя магнитные потоки теряют свою симметрию, токи в короткозамкнутых контурах ротора становятся несимметричными, и по величине и характеру токов в короткозамыкающем кольце ротора можно судить о наличии повреждений двигателя.