Спосіб визначення пошкоджень стрижнів ротора асинхронного двигуна

Реферат: Спосіб визначення пошкоджень стрижнів ротора асинхронного двигуна полягає в тому, що вимірюють миттєві значення електрорушійних сил в обмотках статора в режимі самовибігу асинхронного двигуна, перетворюють виміряний сигнал із аналогової форми у цифрову, виконують вейвлет-перетворення отриманих сигналів, визначають значення діагностичного коефіцієнта фази обмотки Кaph. Виконують декомпозицію діагностичного коефіцієнта фази обмотки Кaph з використанням теорії зворотного z-перетворення, за величиною амплітуд характерних сплесків у виділеному в результаті декомпозиції сигналі діагностичного коефіцієнта однієї активної сторони котушки Kat, визначають ступінь пошкодження ротора. UA 116322 U (12) UA 116322 U UA 116322 U 5 10 15 20 25 Корисна модель належить до галузі електромеханіки, а саме до короткозамкнених асинхронних двигунів (АД) і може бути використана для діагностування їх технічного стану. Відомий спосіб виявлення пошкоджень обмоток короткозамкненого ротора асинхронного двигуна [Пат. 93752 Україна, МПК G01R 31/02. Спосіб виявлення пошкоджень обмоток короткозамкненого ротора асинхронного двигуна / А.П. Калінов, Д.Й. Родькін, Ж.І. Ухань, І.В. Урдін; власник Кременчуцький нац. ун-т ім. М. Остроградського. - опубл. 10.03.11, Бюл. № 5.], за яким 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 вейвлетперетворення та за наявністю характерних ділянок на спектрограмі сигналу ЕРС роблять висновок про наявність пошкодження обмотки ротора та його локалізацію у просторі. Ознаки, які збігаються з суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється: - використання режиму самовибігу АД; - вимірювання миттєвих значень сигналу ЕРС в обмотках статора у режимі самовибігу АД; - використання вейвлет-перетворення сигналу ЕРС для виявлення пошкоджень обмотки ротора. Недоліком цього способу є те, що неможливо визначити взаємне розташування пошкоджених стрижнів ротора та ступеня пошкодження ротора, оскільки не виконується кількісна оцінка отриманих коефіцієнтів вейвлет-перетворення. Найбільш близьким до корисної моделі, що заявляється, та вибраним як прототип, є спосіб діагностики пошкоджень стрижнів короткозамкненого ротора асинхронного двигуна [Пат. 90260 Україна, МПК G01R 31/02. Спосіб діагностики пошкоджень стрижнів короткозамкненого ротора асинхронного двигуна / А.П. Калінов, Ж.І. Ромашихіна, М.В. Ганьшина; власник Кременчуцький нац. ун-т ім. М. Остроградського. - опубл. 26.05.14, Бюл. № 10.], за яким АД відключають від мережі живлення, вимірюють миттєві значення ЕРС в обмотках статора, виконують вейвлетперетворення отриманого сигналу, роблять висновок про наявність пошкодження ротора та його локалізацію у просторі, за коефіцієнтами вейвлет-розкладу сигналу ЕРС визначають  взаємне розташування пошкоджених стрижнів ротора, за величиною коефіцієнта   30 35 40 45 50 55 ka a , де n k a - значення коефіцієнтів вейвлет-розкладу на вибраному масштабі, а і А - 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. Ознаки, які збігаються з суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється: - використання режиму самовибігу АД після його відключення від мережі живлення; - вимірювання миттєвих значень сигналу ЕРС в обмотках статора; - використання вейвлет-перетворення отриманого сигналу; - визначення діагностичного коефіцієнта  aph , який являє собою середнє значення суми коефіцієнтів вейвлет-розкладу для вибраної області частот. Недоліком даного способу є неможливість врахування інформаційних ознак пошкоджень стрижнів ротора, які взаємно накладаються при формуванні сигналу ЕРС фази обмотки статора, що ускладнює достовірне визначення взаємного розташування та кількості пошкоджених стрижнів ротора. В основу корисної моделі, що заявляється, поставлена задача підвищення достовірності визначення пошкоджень стрижнів ротора асинхронного двигуна шляхом декомпозиції діагностичного коефіцієнта фази  aph , використанням теорії зворотного z-перетворення. Поставлена задача вирішується тим, що у способі визначення пошкоджень стрижнів ротора АД вимірюютьмиттєві значення ЕРС в обмотках статора в режимі самовибігу АД, перетворюють виміряний сигнал із аналогової форми у цифрову, виконують вейвлетперетворення отриманих сигналів, визначають значення діагностичного коефіцієнта фази  aph , згідно з корисною моделлю, виконують декомпозицію діагностичного коефіцієнта фази  aph , з використанням теорії зворотного z-перетворення, за величиною амплітуд характерних сплесків сигналів визначають ступінь пошкодження ротора. Технічний результат полягає у тому, що використання режиму самовибігу АД дозволяє уникнути впливу параметрів мережі живлення на результати діагностики. Використання декомпозиції діагностичного коефіцієнта фази  aph , підвищує достовірність діагностики 1 UA 116322 U 5 пошкоджених стрижнів ротора шляхом виділення інформаційних ознак пошкодження у сигналі ЕРС фази. Запропонований спосіб пояснюється кресленнями, де на Фіг. 1 зображено структурну схему декомпозиції діагностичного коефіцієнту фази обмотки статора для виділення діагностичного коефіцієнта однієї сторони котушки, де:  aph , - діагностичний коефіцієнт фази обмотки;  aq1 та  aq 2 - діагностичні коефіцієнти першої та другої котушкових груп обмотки відповідно;  ac 1 ,  ac 2 та  acm - діагностичні коефіцієнти котушок; m - число котушок, які утворюють -k 10 15 20 25 котушкову групу;  at 1 та  at 2 діагностичні коефіцієнти двох активних сторін котушки; z функція зворотного z-перетворення; k - число дискрет, яке відповідає куту зсуву між котушками. На Фіг. 2 наведена часова залежність діагностичного коефіцієнта котушки   ac 1 у відносних  одиницях, приведених до максимального значення масштабу вейвлет-спектра аmах = 64, де 1 пошкодження стрижнів ротора, які «дублюються» за рахунок додавання діагностичного коефіцієнта  at двох активних сторін котушки. На Фіг. 3 наведена часова залежність діагностичного коефіцієнта однієї активної сторони котушки   at 1 у відносних одиницях, приведених до максимального значення масштабу  вейвлет-спектра аmах = 64, де 2 пошкодження стрижня ротора. На Фіг. 4 зображено часову залежність діагностичного коефіцієнта однієї активної сторони котушки   at 1 для двох повних обертів ротора в режимі самовибігу АД при визначенні ступеня  пошкодження ротора, де: 3 - один пошкоджений стрижень; 4 - два пошкоджених стрижні, які знаходяться поруч. Спосіб здійснюється наступним чином. У режимі самовибігу АД вимірюють миттєві значення сигналів ЕРС в обмотках статора, перетворюють виміряний сигнал із аналогової форми у цифрову, проводять вейвлет-аналіз виміряних сигналів, розраховують миттєві значення діагностичного коефіцієнта фази  aph , для області середніх частот. Для виділення інформаційних ознак пошкоджень із сигналу  aph , видаляють складову, яка описується загасаючою синусоїдою. Діагностичний коефіцієнт являє собою функцію середнього значення суми коефіцієнтів вейвлет-розкладу сигналу ЕРС фази для області середніх частот:   a  30 35 ka a , n де k a - значення коефіцієнтів вейвлет-рокладу; а і А - початкове та кінцеве значення масштабів вейвлет-спектра, відповідно; А = а + (5-10); n - число коефіцієнтів вейвлет-розкладу. Декомпозицію діагностичного коефіцієнта фази обмотки  aph , виконують з використанням теорії зворотного z-перетворення: k ain k   Z 1  a z , 40 45 де k = 0,1,...; -1 Z - оператор зворотного z-перетворення; z    j - довільна комплексна змінна;  a z  - z - зображення сигналу діагностичного коефіцієнта  a k  . Декомпозицію виконують з використанням алгоритму, зображеного на Фіг. 1. Діагностичний коефіцієнт фази обмотки статора  aph , спочатку розділяють на діагностичні коефіцієнти котушкових груп цієї обмотки  aq1 та  aq 2 далі діагностичний коефіцієнт однієї з котушкових груп при відомих кутах зсуву між котушками в пазах статора розділяють на діагностичні коефіцієнти котушок  ac 1 ,  ac 2 та  acm (фіг. 2), один з яких, у свою чергу, розділяють на діагностичні коефіцієнти двох активних сторін котушки  at 1 та  at 2 (фіг. 3). Декомпозиція діагностичного коефіцієнта фази обмотки  aph , дозволяє визначити величину амплітуди сплеску, що відображає ступінь пошкодження ротора. На Фіг. 4 показано, що амплітуди сплесків діагностичного коефіцієнта   at 1 при наявності декількох пошкоджених  2 UA 116322 U стрижнів зростають пропорційно їх кількості, де 3 відповідає одному пошкодженому стрижню, 4 двом пошкодженим стрижням, які знаходяться поруч. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Спосіб визначення пошкоджень стрижнів ротора асинхронного двигуна полягає в тому, що вимірюють миттєві значення електрорушійних сил в обмотках статора в режимі самовибігу асинхронного двигуна, перетворюють виміряний сигнал із аналогової форми у цифрову, виконують вейвлет-перетворення отриманих сигналів, визначають значення діагностичного коефіцієнта фази обмотки Кaph, який відрізняється тим, що виконують декомпозицію діагностичного коефіцієнта фази обмотки Кaph з використанням теорії зворотного zперетворення, за величиною амплітуд характерних сплесків у виділеному в результаті декомпозиції сигналі діагностичного коефіцієнта однієї активної сторони котушки Kat, визначають ступінь пошкодження ротора. 3 UA 116322 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4