Спосіб контролю справності стрижнів короткозамкненої обмотки ротора асинхронного двигуна

Спосіб контролю справності стрижнів короткозамкненої обмотки ротора асинхронного двигуна, що включає реєстрацію струму статора, на який подана напруга живлення, вимірювання миттєвих значень струму однієї з фаз статора за певний проміжок часу та порівняння між собою суміжних значень струму, який відрізняється тим, що додатково вимірюють миттєві значення струму статора ще в одній із фаз в сталому режимі роботи електродвигуна під навантаженням і порівнюють миттєві значення струмів двох фаз, при цьому про наявність дефекту стрижнів короткозамкненого ротора судять за ступенем розмитості фазового портрета функціональної залежності між миттєвими значеннями струмів двох фаз електродвигуна. Винахід відноситься до електромеханіки, а саме до короткозамкнених асинхронних електродвигунів і може бути використаний для діагностування технічного стану і підвищення надійності їхнього функціонування при виникненні дефектів обмотки ротора. Відомий спосіб для діагностування короткозамкнених кліток електричних машин [Никиян Н.Г., Саликов М.П. Способ и установка для диагностики короткозамкнутых клеток электрических машин // Электрические станции. - 1999. - № 3. - С. 60-62], відповідно до якого до стрижня, що випробується, підводять підковообразний електромагніт змінного струму, який має обмотку, що намагнічує, й вимірювальну обмотку. Виміри проводяться для всіх стрижнів у декількох фіксованих точках по довжині ротора при незмінній напрузі живлення обмотки, що намагнічує. Діагностуючою ознакою стану стрижня є величина магніторушійної сили обмотки, що намагнічує, при незмінній напрузі живлення. Якщо досліджуваний стрижень не має контакту з коротко замикаючим кільцем й ізольований від стінок паза, то магніторушійна сила обмотки, що намагнічує, буде мінімальною (аналогічно режиму неробочого ходу трансформатора). Якщо стрижень справний і має надійний контакт із кільцями, то магніторушійна сила обмотки, що намагнічує, буде максимальною для даного ротора (аналогічно режиму короткого замикання трансформатора). Якщо стрижень несправний (тріщина, раковина, розпаювання з кільцем), не ізольований від стінок паза, то величина магніторушійної сили обмотки, що намагнічує, буде мати проміжне значення щодо випадків описаних вище. Недоліком даного способу є те, що для контролю технічного стану електродвигуна необхідно вивести агрегат з роботи, а також розібрати електродвигун повністю або частково, що не завжди дозволяє виявити дефекти стрижнів короткозамкненого ротору асинхронного електродвигуна на ранній стадії їх розвитку. Відомий спосіб контролю обриву стрижня ротора асинхронних електродвигунів [Гашимов М.А., Гаджиев Г.А. Диагностирование эксцентриситета и (19) UA (11) 83226 (13) (21) a200600099 (22) 03.01.2006 (46) 25.06.2008, Бюл.№ 12, 2008 р. (72) СИВОКОБИЛЕНКО ВІТАЛІЙ ФЕДОРОВИЧ, UA, ПОЛКОВНІЧЕНКО ДМИТРО ВІКТОРОВИЧ, U A (73) ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ, UA (56) SU 800906, 30.01.1981 SU 309321, 09.07.1971 SU 1485361 A1, 07.06.1989 SU 917136, 30.03.1982 SU 1780057 A1, 07.12.1992 JP 60082051, 10.05.1985 US 5030917, 09.07.1991 US 4808932, 28.02.1989 US 5049815, 17.09.1991 C2 1 3 83226 обрыва стержней ротора в асинхронных электродвигателях без их отключения //Электротехника. 1998. - № 10. -С. 46-51], який заснований на контролі і аналізі пульсацій третьої гармоніки у фазних величинах стр уму і напруги обмотки статора. Недоліком даного способу є те, що для його реалізації потрібний складний гармонійний аналіз, а також те що для вимірів струмів або напруг третьої гармоніки (нульової послідовності) потрібно підключення до місця з'єднання обмоток статора в «зірку», що не має виводу в типовому виконанні електродвигуна. Найбільш близьким по технічній сутності до способу, що заявляється, є спосіб діагностики стану роторних обмоток асинхронних електродвигунів [А. с. 800906 (СССР) Способ определения повреждений стержней беличьей клетки роторов асинхронных электродвигателей/ Брюханов Г.А., Князев С.А. Оп убл. В Б. И., 1981, № 4], що використовує будь-який, передбачений в експлуатації пуск агрегату, за допомогою аналізу пускового струму статора в одній з фаз двигуна. С утність методу полягає в порівнянні кожного попереднього амплітудного значення струму фази з наступним і при певній різниці цих величин можна визначити наявність дефектів в обмотці ротора. Недоліком цього способу є те, що він має обмеження для застосування в експлуатації, тому що його реалізація можлива лише в пусковому режимі електродвигуна, а порівняння струмів виконується для різних моментів часу. Використання пускового режиму також не дозволяє виявляти дефекти стрижнів короткозамкненої обмотки асинхронного електродвигуна на ранній стадії їх розвитку, якщо ці дефекти виникли під час експлуатації електродвигуна у період між пусками. Загальними ознаками найближчого аналога, з ознаками технічного рішення способу контролю справності стрижнів короткозамкненої обмотки ротора асинхронного двигуна, що заявляється, є реєстрація струму статора, на який подано напругу живлення, вимірювання миттєви х значень струму однієї з фаз статора за певний проміжок часу, порівняння між собою суміжних значень струму. В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу контролю справності стрижнів короткозамкнених обмоток ротора асинхронних електродвигунів за рахунок виявлення дефектів стрижнів на ранній стадії їх розвитку, що забезпечує підвищення надійності функціонування електродвигунів, а також дозволяє впровадити технологію обслуговування електродвигунів «по стану», яка є джерелом істотного підвищення конкурентноздатності, рентабельності і прибутковості підприємства. Поставлена задача вирішується тим, що в способі контролю справності стрижнів короткозамкненої обмотки ротора асинхронного двигуна, що включає реєстрацію струму статора, на який подано напругу живлення, вимірювання миттєвих значень струму однієї з фаз статора за певний проміжок часу, порівняння між собою суміжних значень 4 струму, згідно винаходу, додатково вимірюють миттєві значення струму статора ще в одній із фаз в сталому режимі роботи електродвигуна під навантаженням і порівнюють миттєві значення струмів двох фаз, при цьому про наявність дефекту стрижнів короткозамкненого ротора судять по ступеню розмитості фазового портрету функціональної залежності між миттєвими значеннями струмів двох фаз електродвигуна. На фігурі представлено функціональні залежності струму однієї фази від струму іншої фази статора електродвигуна (фазові портрети), які відповідають справному стану короткозамкненого ротора (а) і наявності в ньому дефектів (б). Дані залежності отримані для електродвигуна типу А13-62-8 з номінальними потужністю 630 кВт і напругою 6 кВ, шляхом реєстрації за допомогою цифрового осцилографа миттєвих значень фазних струмів і побудовою фазового портрета на екрані монітора ПЕОМ. У випадку симетричності ротора струми в його обмотці можна представити симетричною багато променевою зіркою. При обриві навіть одного стрижня ця система стає несиметричною і її можна представити симетричною системою прямої, зворотної й нульової послідовностей. Магнітне поле від струмів ротора прямої послідовності обертається синхронно з полем статора, а поле від струмів зворотної послідовності обертається убік, зворотний обертанню ротора із частотою, що є функцією ковзання. Це поле наводить в обмотці статора струми, які, замикаючись через мережу, накладаються на фазні струми статора й викликають їх пульсації. Величина пульсацій залежить від кількісного співвідношення ушкоджених стрижнів від їхньої загальної кількості в короткозамкненій обмотці. Фазовий портрет, що представляє собою функціональну залежність між миттєвими значеннями струмів двох фаз, для справного електродвигуна в сталому режимі роботи під навантаженням утворює еліпс. Через нерівність періодів фазного струму статора й струму зворотної послідовності при наявності дефектів стрижнів короткозамкненого ротора електродвигуна фазовий портрет товщає (розмивається), що є ознакою виникнення такого роду дефектів. Практична реалізація запропонованого способу контролю справності стрижнів короткозамкненої обмотки ротора асинхронного двигуна дозволяє вчасно визначити виникаючі несправності, запобігти раптовому відмовленню в роботі і порушенню відповідальних технологічних процесів на електричних станціях і у вузлах навантаження, при яких народному господарству наносяться моральні і матеріальні збитки. В умовах постійного погіршення технічного стану електрообладнання запропонований спосіб може бути успішно розповсюджений в системах власних потреб електростанцій і на підприємствах, де експлуатуються асинхронні електродвигуни з короткозамкненим ротором. 5 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 83226 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601