Диагностирование эксцентриситета ротора асинхронных электродвигателей по гармоническому составу тока статора

• Автор: Рогачев, Вячеслав Анатольевич
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 173 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1 ПОВРЕЖДАЕМОСТЬ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ И АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ СОВРЕМЕННОГО УРОВНЯ ИХ ЗАЩИТЫ ОТ МЕХАНИЧЕСКИХ ПОВРЕЖДЕНИЙ

1.1 Описание объекта исследований

1.1.1 Анализ повреждаемости подшипников качения в АД

1.1.2 Эксцентриситет статора

1.1.3 Неправильный осевой монтаж двигателя

1.1.4 Эксцентриситет ротора

1.1.5 Обрыв стержней ротора

1.1.6 Дефекты зубцово - пазовой структуры и другие повреждения АД
1.2 Методы и алгоритмы диагностирования эксцентриситета ротора асинхронных электродвигателей и постановка задачи
1.2.1 Вибрационный метод
1.2.2 Методы электромагнитной диагностики
1.2.3 Тепловой метод
1.2.4 Метод спектрального анализа потребляемого тока
1.3 Обзор и анализ устройств диагностирования эксцентриситета ротора

1.4 Выводы
2 КРИТЕРИИ РАСПОЗНАВАНИЯ И ЭФФЕКТИВНЫЙ НАБОР ПРИЗНАКОВ ЭКСЦЕНТРИСИТЕТА РОТОРА В АД
2.1 Электромагнитные и электродинамические силы в АД при возникновении эксцентриситета ротора
2.1.1 Набор высших гармоник поля в математических моделях электрических машин
2.1.2 Высшие пространственные гармоники намагничивающей силы и влияние их на ЭДС секции обмотки статора

2.2 Математические модели АД с эксцентриситетом ротора с учетом и без учета конструктивных факторов обмоток статора и ротора
2.2.1 Математическая модель АД с эксцентриситетом ротора без учета конструктивных факторов обмоток статора и ротора
2.2.2 Математическая модель АД с эксцентриситетом ротора и учетом конструктивных факторов обмоток статора и ротора
2.3 Сравнительный анализ спектров модулей обобщенного вектора тока статора и мгновенных значений фазных токов при распознавании эксцентриситета ротора асинхронного электродвигателя
2.4 Исследование поведения асинхронного электродвигателя с эксцентриситетом ротора в динамических режимах с учетом условий эксплуатации
2.5 Выводы
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АД С ЭКСЦЕНТРИСИТЕТОМ РОТОРА
3.1.Стенд для экспериментальных исследований эксцентриситета ротора в АД
3.2 Обработка экспериментальных данных
3.3 Кривая распределения результатов
3.4 Расчет погрешности измерительного канала
3.5 Выводы
4 РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЭКСЦЕНТРИСИТЕТА РОТОРА АД ПО ГАРМОНИЧЕСКОМУ СОСТАВУ ТОКА СТАТОРА
4.1 Разработка структурной схемы микропроцессорного устройства
контроля эксцентриситета ротора АД
4.2 Процесс контроля эксцентриситета ротора АД
4.3 Разработка функциональной схемы микропроцессорного устройства 128 контроля эксцентриситета ротора АД
4.4 Разработка принципиальной схемы устройства контроля эксцентриси-

тета ротора АД
4.5 Математическое моделирование канала аналоговой обработки тока микропроцессорного устройства контроля эксцентриситета ротора АД
4.6 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ния. Все эти режимы сопровождаются сверхтоками, действие которых обуславливает перегрев изоляции [57]. При тепловом взаимодействии между статором и ротором поток тепла проходит только в одном направлении т.е. от ротора через воздушный зазор к статору. В зависимости от типа АД и его мощности поток тепла от ротора к статору составляет 1.5%М5% от общего количества потерь выделившихся в роторе.
Эксцентриситет ротора оказывает температурное влияние на обмотку статора вследствие увеличения потока рассеяния, кроме этого перегрев обмотки статора проявляется в том, что уменьшается переток тепла от обмотки статора к стали статора вследствие некоторого дополнительного перегрева стали статора тепловым потоком, поступающим от ротора. Это обстоятельство приводит к ухудшению условия охлаждения обмотки, что способствует повышению ее перегрева. Известные устройства защиты АД от механических повреждений, в том числе эксцентриситета ротора, используют различные методы и критерии распознавания дефектов механического и электрического характера [43] и зачастую требуют прокладки дополнительных кабельных линий для соединения с устройством обработки информации и исполнительным органом, в этом случае могут возникнуть трудности с креплением датчиков к АД, может понадобится засверливание дополнительных отверстий в корпусе АД, а это по различным причинам не всегда представляется возможным в условиях эксплуатации АД. Диагностика эксцентриситета ротора в АД по параметрам спектрального состава тока статора позволяет размещать датчики тока вдали от диагностируемого АД и избежать указанных недостатков.
Известно устройство регистрации параметров режима (УРГТР) [44,45,49] которое позволяет осуществлять измерение параметров режима работы АД (амплитуду и частоту тока обратной последовательности) при возникновении в нем механического дефекта, в том числе эксцентриситета ротора. Устройство УРПР построено на базе ЭВМ и позволяет производить осциллографирование токов и напряжений статорной обмотки АД и вычислять величину фазных сопротивлений АД, на основании чего выполняется учет влияния несимметрии питающего напряжения на результаты диагностики. Анализ величин и характера изменения диагностических параметров рабочего режима позволяет устанавливать тип повреждения АД и (или) изменение его режима работы.
Недостатком данного устройства является трудность его практического использования для эксплуатационного контроля АД в производственных уело-