Diagnozowanie silników indukcyjnych w oparciu o pomiar strumienia osiowego

• Autorzy: Petryna J. , Sułowicz M. , Duda A. , Guziec K.

Warianty tytułu

EN

Diagnosing of induction motors based on axial flux measurement

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca przedstawia wyniki badań ukierunkowanych na diagnostykę wirników silników indukcyjnych w oparciu o pomiar strumienia magnetycznego, głównie osiowego. W tym celu przeprowadzone zostały pomiary bezpośrednie oraz rejestracje napięć z cewek pomiarowych oraz dla porównania prądów fazowych maszyn indukcyjnych 0.4 i 6 kV, różnych mocy i par biegunów. W przypadku silników 0.4 kV pomiary wykonano zarówno przy zasilaniu z sieci, jak i przetwornicy częstotliwości. Wyniki rejestracji poddano analizie widmowej. Badania potwierdziły tezę, że strumień, nie tylko osiowy, zawiera szereg informacji przydatnych w diagnozowaniu stanu uzwojeń stojana, wirnika i ekscentryczności, zarówno silników zasilanych z sieci, jak i z przetwornic częstotliwości, takich jak częstotliwość prądu wirnika, częstotliwość obrotowa, częstotliwości poślizgowe, wyższe częstotliwości obrazujące stopień ekscentryczności oraz częstotliwości związane z obciążeniem. Diagnostyka przy wykorzystaniu strumienia może być realizowana dwukierunkowo: jako szybkie badanie porównawcze (porównanie zmian amplitud w czasie) poprzez bezpośredni i z użyciem filtru dolnoprzepustowego pomiar amplitudy strumienia oraz jako badanie główne, przy użyciu analizy widmowej, umożliwiającej dokładne określenie wielkości, definiujących kondycję maszyny i stopień ewentualnego uszkodzenia. Zamieszczone wyniki analiz widm prądów fazowych wykazują dobrą korelację z rezultatami analiz widm strumieni, np. stopnia degradacji klatek. Ze względu na łatwość przeprowadzenia pomiaru i opracowania diagnozy metodę tę autorzy uznają za przydatną i skuteczną i wartą propagowania.

EN

The paper presents the results of studies directed to diagnosing of the induction motor rotor, based on the measurement of magnetic flux, mainly axial. For this purpose there were carried out direct measurements and recordings of measurement coil output voltages and for comparison - of the phase currents of 0.4 and 6 kV, various power and pairs of poles induction machines. For 0.4 kV motors the measurements were performed both for the mains supply and inverter as well. The results were subjected to FFT spectra analysis. The studies have confirmed the thesis that the flux, not only axial, contains a range of information useful in diagnosing the condition of the stator and rotor windings and rotor eccentricity, both for motors powered from the network as well as from frequency converters such as: the frequency of the rotor current, rotational frequency, slip frequencies, the higher frequencies showing the range of eccentricity and the frequencies associated with the load. Diagnosing of a cage with use of the axial flux can be realized in two directions: as a quick comparative test (comparing the changes in amplitude over time) through direct and using a low pass filter measurement of the flux amplitude; and as the main test using spectral analysis, allowing accurate determination of the quantities defining the condition of the machine and a measure of possible damage. The results of the analysis of phase currents spectra show good correlation with the results of spectral analysis of fluxes concerning the range of cages degradation. Due to the ease of measurement and the development of a diagnosis the authors consider the method useful and effective and worth promoting.

Słowa kluczowe

PL

strumień unipolarny; uszkodzenie klatki; widmo prądu; widmo strumienia unipolarnego

EN

unipolar flux; cage damage; spectrum of current; spectrum of axial flux

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe
• Rocznik: 2014
• Tom: Nr 1(101)
• Strony: 185--191
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., tab.

Twórcy

autor

Petryna J.

• Politechnika Krakowska, Wydział Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej, Instytut Elektromechanicznych Przemian Energii

autor

Sułowicz M.

• Politechnika Krakowska, Wydział Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej, Instytut Elektromechanicznych Przemian Energii

autor

Duda A.

• Politechnika Krakowska, Wydział Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej, Instytut Elektromechanicznych Przemian Energii

autor

Guziec K.

• SENCO Sp. z o.o., 30-716 Kraków

Bibliografia

• [1]. Petryna J.: Zjawiska drganiowe w maszynach indukcyjnych ze zwarciami zwojowymi stojana. Kwartalnik „Elektrotechnika” ZN AGH, t.5, z.2, 1986 Kraków.
• [2]. Glinka T., Kulesz B.: Wyładowania niezupełne w izolacji zwojowej silników indukcyjnych zasilanych z falowników PWM. Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej Nr 21/2000, s. 96-103.
• [3]. Assaf T., Henao H., Capolino G.-A.: Simplified axial flux spectrum method to detect in-cipient stator inter-turn short-circuits in induction machine. 2004 IEEE International Symposium on Industrial Electronics, Volume 2, 4-7 May 2004, pp. 815-819.
• [4]. Kowalski Cz.: Monitorowanie i diagnostyka uszkodzeń silników indukcyjnych z wykorzystaniem sieci neuronowych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2005.
• [5]. Keysan O., Ertan H.B.: Higher Order Rotor Slot Harmonics for Rotor Speed & Position Estimation. 12th International Conference on Optimization of Electrical and Electronic Equipment, OPTIM 2010, pp. 416-421.
• [6]. Sinervo A., Laiho A, Arkkio A.: Low-Frequency Oscillation in Rotor Vibration of a Two-Pole Induction Machine With Extra Four-Pole Stator Winding. IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 47, No. 9, September 2011, pp. 2292-2302.
• [7]. Frosini L., Borin A., Girometta, L., Venchi G.: Development of a leakage flux measurement system for condition monitoring of electrical drives. 2011 IEEE International Symposium on SDEMPED, 5-8 Sept. 2011, pp.356 – 363.
• [8]. Petryna J., Sułowicz M., Duda A., Guziec K.: Wykorzystanie strumienia unipolarnego w diagnostyce maszyn prądu przemiennego. Zeszyty Problemowe - Maszyny Elektryczne nr 99, 2013, wyd. BOBRME Komel, s. 85-90.