Спосіб діагностики пошкоджень стрижнів короткозамкненого ротора асинхронного двигуна

Реферат: Спосіб діагностики пошкоджень стрижнів короткозамкненого ротора асинхронного двигуна полягає у тому, що двигун відключають від мережі живлення, вимірюють миттєві значення електрорушійної сили в обмотках статора, виконують вейвлет-перетворення отриманого сигналу, роблять висновок про наявність пошкодження ротора та його локалізацію у просторі. При цьому за коефіцієнтами вейвлет-розкладу сигналу електрорушійної сили визначають взаємне розташування пошкоджених стрижнів ротора, визначають середнє значення суми коефіцієнтів вейвлет-розкладу для вибраної області частот, визначають ступінь пошкодження ротора. UA 90260 U (12) UA 90260 U UA 90260 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі електромеханіки, а саме до короткозамкнених асинхронних двигунів (АД), і може бути використана для діагностування їх технічного стану. Відомий спосіб визначення активних та індуктивних опорів розсіювання обмотки ротора асинхронного двигуна [Способ определения активных и индуктивных сопротивлений рассеяния обмотки ротора асинхронного двигателя: а. с. 1372259 СССР: // Г.Г. Рогозин, Ю.И. Печуркин, Н.Г. Пятлина, В.И. Алексеев], за яким нерухомий асинхронний двигун підключають до однофазного джерела живлення, вимірюють значення напруги, струму статора і кут між ними, відключають джерело живлення у момент переходу струму через нульове значення, вимірюють зміну загасаючої напруги обмотки статора і за отриманими даними визначають активні та індуктивні опори обмотки ротора. Спільними ознаками із корисною моделлю, що заявляється, є використання відключення АД від джерела живлення у момент переходу струму статора через нульове значення та використання сигналу загасаючої напруги обмотки статора для виявлення пошкоджень обмотки ротора. Недоліком даного способу є те, що дослідження проводять при нерухомому роторі електродвигуна, в режимі, близькому до аварійного. Крім того, вимірювання зміни сталої часу ротора не несуть прямої інформації про наявність пошкодження. Найбільш близьким до способу, що заявляється, є спосіб діагностики пошкоджень обмоток короткозамкненого ротора асинхронного двигуна [Спосіб виявлення пошкоджень обмоток короткозамкненого ротора асинхронного двигуна: Патент України на винахід № 93752: G01R 31/02 / А.П. Калінов, Д.Й. Родькін, Ж.І. Ухань, І.В. Урдін; № 200905171; опубліковано 10.03.2011, бюл. № 5/2011], відповідно до якого АД відключають від мережі живлення, за допомогою датчиків напруги, які підключаються до обмоток статора, вимірюють значення електрорушійної сили (ЕРС), що наводиться загасаючими струмами ротора в обмотках статора, перетворюють виміряний сигнал із аналогової форми у цифрову, аналізують виміряний сигнал за допомогою вейвлет-перетворення, за наявністю характерних ділянок на спектрограмі сигналу ЕРС роблять висновок про наявність пошкодження обмотки ротора та його локалізацію у просторі. Недоліком способу є неможливість визначення взаємного розташування пошкоджених стрижнів ротора та ступеня пошкодження ротора, оскільки не виконується кількісна оцінка отриманих коефіцієнтів вейвлет-перетворення. Спільними суттєвими ознаками найближчого аналога та способу, що заявляється, є використання відключення двигуна від мережі живлення, вимірювання миттєвих значень ЕРС в обмотках статора, використання вейвлет-перетворення виміряних сигналів. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення ефективності діагностики пошкоджень стрижнів ротора АД шляхом аналізу сигналу ЕРС в обмотках статора після відключення двигуна від мережі живлення з використанням неперервного вейвлетперетворення. Поставлена задача досягається тим, що у способі діагностики пошкоджень стрижнів ротора АД проводять вимірювання значення ЕРС в обмотках статора після відключення двигуна від мережі живлення, виконують вейвлет-перетворення отриманих сигналів, за наявністю чітко виражених коефіцієнтів вейвлет-розкладу, присутніх у вейвлет-спектрах сигналів ЕРС, визначають взаємне розташування пошкоджених стрижнів ротора. Ступінь пошкодження ротора виявляють за допомогою коефіцієнту, який визначає середнє значення суми коефіцієнтів вейвлет-розкладу для вибраної області частот. Процес діагностики пошкоджень стрижнів ротора АД після відключення двигуна від мережі дозволяє уникнути впливу неякісності мережі живлення на результати діагностики. Використання вейвлет-аналізу сигналу дозволяє, на відміну від інших способів діагностики, визначати взаємне розташування та ступінь пошкодження стрижнів без виведення двигуна з технологічного процесу, розбирання та вбудови у конструкцію АД додаткових датчиків. Запропонований спосіб пояснюється наступними кресленнями, де на Фіг. 1 наведена ЕРС в обмотках статора після відключення двигуна від мережі живлення, де: 1 - сигнал НРС для непошкодженого АД, 2 - сигнал ЕРС для АД з пошкодженням 3 % стрижнів ротора, 3 - сигнал ЕРС для АД з пошкодженнями 9 % стрижнів ротора; на Фіг. 2 наведено сигнал НРС в обмотках статора та його вейвлет-спектр для АД з пошкодженнями 9 % стрижнів ротора; на Фіг. 3 наведено середні значення суми коефіцієнтів вейвлет-розкладу для області середніх частот, на якій прийняті наступні позначення: К - середні значення суми коефіцієнтів вейвлет-розкладу для області середніх частот; b - масштабні значення вейвлету; 1 для непошкодженого двигуна; 2 для AД з пошкодженням 3 % стрижнів ротора; 3 - для АД з пошкодженням 9 % стрижнів ротора. Спосіб здійснюється наступним чином. Вимірюють миттєві значення сигналів ЕРС в обмотках статора після відключення АД від мережі живлення, проводять вейвлет-аналіз 1 UA 90260 U 5 10 отриманих сигналів, виконують кількісну оцінку впливу пошкоджень стрижнів ротора АД за допомогою коефіцієнту, який визначає середнє значення суми коефіцієнтів вейвлет-розкладу для вибраної області частот. Для виявлення локальних особливостей сигналу ЕРС в обмотках статора проводять аналіз за допомогою неперервного вейвлет-перетворення з використанням вейвлету Симлета. За наявністю в області середніх частот чітко виражених коефіцієнтів вейвлет-розкладу на вейвлет-спектрі сигналу ЕРС, які відповідають місцезнаходженню пошкоджених стрижнів (Фіг. 2), роблять висновок про наявність пошкоджених стрижнів ротора АД. Для кількісної оцінки впливу пошкоджень стрижнів ротора використовують коефіцієнт, який визначає середнє значення суми коефіцієнтів вейвлет-розкладу для вибраної області частот: A  ka K 15 a n , де k a - значення коефіцієнтів вейвлет-розкладу на вибраному масштабі, a і A - початкове і кінцеве значення масштабів вейвлет-спектра відповідно, n - число коефіцієнтів вейвлет-розкладу на вибраному масштабі. За аналізом величини запропонованого коефіцієнту K визначають ступінь пошкодження ротора. Корисна модель дозволяє проводити діагностування технічного стану АД, зокрема виявляти взаємне розташування та ступінь пошкодження стрижнів короткозамкненого ротора АД. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Спосіб діагностики пошкоджень стрижнів короткозамкненого ротора асинхронного двигуна, який полягає у тому, що двигун відключають від мережі живлення, вимірюють миттєві значення електрорушійної сили в обмотках статора, виконують вейвлет-перетворення отриманого сигналу, роблять висновок про наявність пошкодження ротора та його локалізацію у просторі, який відрізняється тим, що за коефіцієнтами вейвлет-розкладу сигналу електрорушійної сили визначають взаємне розташування пошкоджених стрижнів ротора, за величиною коефіцієнта A  ka K 30 a , де k a - значення коефіцієнтів вейвлет-розкладу на вибраному масштабі, a і A n початкове і кінцеве значення масштабів вейвлет-спектра відповідно, n - число коефіцієнтів вейвлет-розкладу на вибраному масштабі, визначають середнє значення суми коефіцієнтів вейвлет-розкладу для вибраної області частот, визначають ступінь пошкодження ротора. 2 UA 90260 U Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3