Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wykrywanie niesymetrii klatki rozruchowej silnika indukcyjnego dwuklatkowego w stanie ustalonym

Tulicki J., Sułowicz M.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2018

|

Nr 3 (119)

131--137

PL

Wykrywanie uszkodzeń wewnętrznych wirnika o charakterze elektrycznym silników indukcyjnych dwuklatkowych jest zadaniem trudnym i wieloetapowym. Szczególnie ważna, w przypadku określenia zakresu remontu wirnika jest informacja, która klatka uległa uszkodzeniu. Celem niniejszego artykułu jest wskazanie skutecznej metody rozróżnienia uszkodzeń obwodów klatki rozruchowej od klatki pracy w stanie ustalonym z niesymetriami rezystancyjnymi prętów lub pierścieni zwierających. W pracy rozważono silnik z dwoma najczęściej występującymi konstrukcjami wirnika ze wspólnym i osobnymi pierścieniami zwierającymi obwody klatek. Przeprowadzono analizy diagnostyczne dla prototypowego silnika indukcyjnego dwuklatkowego małej mocy, w przypadku którego zarejestrowano sygnały prądów stojana podczas pomiarów w laboratorium. Wyniki pomiarów porównano z obliczeniami uzyskanymi z modelu polowego silnika indukcyjnego dwuklatkowego z niesymetrycznymi obwodami wirnika.

EN

Detecting internal damages of an electrical rotor of double cage induction motors is a difficult and multistage task. Particularly important, in the case of determining the scope of repair of the rotor, is the information that would allow one to determine which cage of the rotor has been damaged. The purpose of the article is to indicate an effective method of distinguishing failures of the starting cage from a working cage, with the resistive asymmetries of bars or rings. In the article the authors considered a motor with two most common rotor designs, i.e. with the common and separate rings the circuits of cages, respectively. Diagnostic analysis was performed for a double cage low-power induction motor prototype for which stator current signals were recorded during the measurements in the laboratory.The results of the measurements were compared against the calculations obtained using the finite element model (FEM).

2

Wpływ uszkodzeń silnika indukcyjnego na dokładność bezkontaktowego wyznaczania momentu elektromagnetycznego z sygnału strumienia poosiowego

Sułowicz M., Tulicki J., Petryna J., Duda A.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2018

|

Nr 3 (119)

197--203

PL

Od kilku lat jednym z głównych kierunków badań autorów są prace związane z wykorzystaniem sygnału strumienia poosiowego do oceny szeroko rozumianego stanu silników indukcyjnych klatkowych. Ostatnio prowadzone badania są ukierunkowane na metodę bezkontaktowego wyznaczania momentu obciążenia maszyn indukcyjnych bazującą tylko na sygnale strumienia poosiowego. Na drodze obliczeń numerycznych i poprzez eksperyment pomiarowy możliwe jest znalezienie takich składowych sygnału strumienia poosiowego, które są proporcjonalne do zmian momentu elektromagnetycznego lub bezpośrednio do zmian momentu obciążenia na wale maszyny. Celem niniejszego artykułu jest zbadanie, jak wpływają różnego rodzaju uszkodzenia wirnika i stojana na dokładność określania momentu elektromagnetycznego. W oparciu o pomiary laboratoryjne i obliczenia polowe dla wybranych silników zostanie określony wpływ uszkodzeń wewnętrznych i asymetrii zewnętrznych na charakterystyczne cechy sygnału strumienia poosiowego wykorzystywanego do wyznaczenia momentu elektromagnetycznego. Zostanie określona wiarygodność szacowania momentu elektromagnetycznego w przypadku występowania uszkodzeń badanej maszyny. Proponowana metoda pomiarowa wyznaczania momentu jest prosta i dla silnika indukcyjnego jest możliwe bardzo łatwe wyznaczanie momentu obciążenia w oparciu o pomiar strumienia poosiowego przy użyciu cewki pomiarowej przyłożonej do obudowy silnika np. od strony wentylatora.

EN

Since several years, one of the main directions of the authors' research have been works on the use of axial flux signal to assess the widely understood condition of squirrel cage induction motors. Recent research is focused on the non-contact method to determine the load torque of induction machines based on the axial flux signal only. By means of numerical calculations and through a measurement experiment it is possible to find such components of the axial flux signal that are proportional to changes in the electromagnetic torque or directly to changes in the machine shaft load. The purpose of this article is to investigate how various types of rotor and stator faults affect the accuracy of electromagnetic torquedetermination. Based on laboratory measurements and FEM calculations for selected motors, the influence of internal damages and external asymmetries on the characteristic features of the axial flux signal used to determine the electromagnetic torque, will be specified. The reliability of the electromagnetic torque estimation will be determined in case of damage to the tested machine. The proposed method of the torque determination is simple and it is possible for an induction motor to easy determine the load torque based on the measurement of the axial flux using a measuring coil applied to the motor housing, e.g. from the fan side.

3

Zastosowanie strumienia poosiowego do oceny stanu technicznego silnika klatkowego w trakcie rozruchu. Część I: niesymetria wirnika

Tulicki J., Sułowicz M.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2016

|

Nr 2 (110)

147--154

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań nad zastosowaniem strumienia unipolarnego w diagnostyce uzwojeń stojana oraz klatki wirnika silnika indukcyjnego. Analizowano przebiegi sygnałów napięciowych proporcjonalne do strumienia poosiowego zarejestrowane podczas rozruchu. Dokonano szczegółowej oceny skuteczności rozróżniania uszkodzeń dla wybranego sygnału diagnostycznego oraz możliwości zastosowania proponowanych algorytmów na stanowisku laboratoryjnym lub stacji prób. Obiektem analiz diagnostycznych był zmodyfikowany konstrukcyjnie silnik Sg112M-4 z zabudowaną cewką pomiarową i wymiennymi wirnikami o różnym stopniu niesymetrii klatki. Silnik ten miał również wyprowadzone odczepy, z wybranych zwojów dwóch cewek faz stojana, umożliwiające wykonanie symulowanych zwarć międzyzwojowych. Badany silnik klatkowy został obciążony prądnicą obcowzbudną, umożliwiającą zmianę momentu mechanicznego w całym zakresie charakterystyki. Artykuł podzielono na dwie części. Pierwsza część dotyczy wykrywania niesymetrii wirnika. W części drugiej przedstawiono wyniki pomiarów i analiz dla niesymetrii stojana spowodowanej zwarciami zwojowymi oraz uszkodzeń stojana i wirnika występujących łącznie.

EN

The article presents the research results of the unipolar flux application in the diagnostic of the stator winding and rotor cage of the induction motor. The waveforms of the voltage signals proportional to the axial flux, registered during the starting process, were analyzed. The detailed assessment of the effectiveness of failure distinction for chosen diagnostic signal is made. The application possibility of this algorithm on the testing station and laboratory test bench is shown. The research object is the Sg112M-4 motor of modified construction with built-in measurement coil and changeable rotors of different degree of the cage asymmetry. This motor contains also the terminal with chosen coil turns of the stator phase used to realize the turn-to-turn short circuit. The investigated squirrel cage motor was loaded by the separately excited DC generator allowing to modify the mechanical torque in the whole range of the motor torque characteristic. The paper consists of two parts. The first concerns the detection process of the rotor asymmetry. The second part presents the measurement results and its analysis for the case of stator asymmetry caused by the turn short circuit and the stator and rotor failure at the same time.

4

Zastosowanie strumienia poosiowego do oceny stanu technicznego silnika klatkowego w trakcie rozruchu. Część II: zwarcia zwojowe, łączna asymetria obwodu stojana i wirnika

Tulicki J., Sułowicz M.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2016

|

Nr 2 (110)

155--162

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań nad zastosowaniem strumienia unipolarnego w diagnostyce uzwojeń stojana oraz klatki wirnika silnika indukcyjnego. Analizowano przebiegi sygnałów napięciowych, proporcjonalne do strumienia poosiowego zarejestrowane podczas rozruchu. Dokonano szczegółowej oceny skuteczności rozróżniania uszkodzeń dla wybranego sygnału diagnostycznego oraz możliwości zastosowania proponowanych algorytmów na stanowisku laboratoryjnym lub stacji prob. Obiektem analiz diagnostycznych był zmodyfikowany konstrukcyjnie silnik Sg112M-4 z zabudowaną cewką pomiarową i wymiennymi wirnikami o rożnym stopniu niesymetrii klatki. Silnik ten miał również wyprowadzone odczepy, z wybranych zwojów dwóch cewek faz stojana, umożliwiające wykonanie symulowanych zwarć międzyzwojowych. Badany silnik klatkowy został obciążony prądnicą obcowzbudną, umożliwiającą zmianę momentu mechanicznego w całym zakresie charakterystyki. Artykuł podzielono na dwie części. Pierwsza część dotyczy wykrywania niesymetrii wirnika. W części drugiej przedstawiono wyniki pomiarów i analiz dla niesymetrii stojana spowodowanej zwarciami zwojowymi oraz uszkodzeń stojana i wirnika występujących łącznie.

EN

The article presents the research results of the unipolar flux application in the diagnostic of the stator winding and rotor cage of the induction motor. The waveforms of the voltage signals proportional to the axial flux, registered during the starting process, were analyzed. The detailed assessment of the effectiveness of failure distinction for chosen diagnostic signal is made. The application possibility of this algorithm on the testing station and laboratory test bench is shown. The research object is the Sg112M-4 motor of modified construction with built-in measurement coil and changeable rotors of different degree of the cage asymmetry. This motor contains also the terminal with chosen coil turns of the stator phase used to realize the turn-to-turn short circuit. The investigated squirrel cage motor was loaded by the separately excited DC generator allowing to modify the mechanical torque in the whole range of the motor torque characteristic. The paper consists of two parts. The first concerns the detection process of the rotor asymmetry. The second part presents the measurement results and its analysis for the case of stator asymmetry caused by the turn short circuit and the stator and rotor failure at the same time.

5

Zastosowanie analizy bispektralnej w diagnostyce silników indukcyjnych klatkowych

Tulicki J., Sułowicz M.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2016

|

Nr 3 (111)

95--99

PL

W artykule przedstawiono niezbędne podstawy teoretyczne, wyniki analiz oraz najważniejsze spostrzeżenia i wnioski dotyczące zastosowania transformaty bispektralnej w nieinwazyjnej diagnostyce maszyny indukcyjnej, pracującej w stanie ustalonym. Ocenie poddano efektywność zastosowania bispectrum w analizie sygnałów prądu stojana, napięcia proporcjonalnego do strumienia unipolarnego oraz ciśnienia akustycznego. Obiektem badań był silnik typu Sg112M-4 o mocy 4kW. Do celów pomiarowych zastosowano zmodyfikowane fabrycznie wirniki o różnym poziomie asymetrii elektrycznej. Pomiary i analizy wykonano dla silnika symetrycznego, silnika z uszkodzonym jednym prętem klatki wirnika, uszkodzeniem dwóch prętów oraz silnika z ekscentrycznością dynamiczną. W artykule zawarto najistotniejsze wyniki obliczeń, odniesione do silnika symetrycznego pracującego przy obciążeniu momentem znamionowym. Analizy numeryczne wykonano za pomocą opracowanych przez autorów funkcji przekształcenia bispektralnego w pakiecie Matlab. Przedstawione wyniki badań dla maszyny z wybranymi typami niesymetrii wirnika, pozwoliły określić przydatność transformaty wyższego rzędu, w rozróżnieniu wybranych uszkodzeń silnika indukcyjnego.

EN

The paper presents the knowledge basis, analysis results and the most important observations concerning the application of the bispectral transformation in the non-invasive diagnostic of induction motor under the steady state operation. The effectiveness of the bispectral in an analysis of signals: stator currents, voltage corresponding to the unipolar flux and sound pressure, was assessed. The machine that was researched and numerically analysed was the motor Sg112M-4 of 4kW nominal power. It was investigated on the laboratory test bench under various failure cases and different load. The conducted measurements concern the following cases: symmetrical motor, motor with damaged one rotor bar, two rotor bars and with a dynamic eccentricity. The paper contains the most important analysis results related to the symmetrical motor working with the nominal torque. The analysis was performed with the using of bispectral transformation function prepared in the Matlab software. The presented methodology and the test results of the investigated motor confirmed the method usability in an individual failure distinction of induction motor.

6

Ocena wiarygodności i przydatności sygnałów diagnostycznych do bezinwazyjnej oceny stanu maszyn elektrycznych

Sułowicz M., Petryna J., Weinreb K., Duda A., Tulicki J.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2016

|

Nr 3 (111)

139--146

PL

W artykule przedstawiono analizy sygnałów diagnostycznych prądów i strumienia poosiowego, które rejestrowano w różnych możliwych dostępnych punktach pomiarowych. Na przykładach wykonanych pomiarów na stacji prób i w laboratorium badawczym przeprowadzono szczegółowe analizy diagnostyczne. Dla sygnałów prądowych przeprowadzono analizę sygnałów rejestrowanych w obwodach wtórnych przekładników prądowych przy pomocy przetworników hallotronowych oraz prądów rejestrowanych w obwodach pierwotnych maszyn wysokonapięciowych przy użyciu cewek Rogowskiego. Dla strumienia poosiowego pokazano, jakie istotne symptomy diagnostyczne są możliwe do zarejestrowania przy pomocy tej metody pomiarowej. Przedstawiono szczegółowe wnioski autorów co do wiarygodności stosowanych pomiarów prądów w obwodach pierwotnych i obwodach wtórnych przekładników oraz przydatności metody pomiaru strumienia poosiowego do szybkiej wstępnej oceny stanu maszyny. W podsumowaniu przedstawiono zalecenia i wytyczne co do użycia konkretnych metod pomiarowych w zależności od możliwości pomiarowych i dokładności oraz szczegółowości diagnozy, którą chcemy uzyskać co do stanu maszyny.

EN

The paper presents analyses of diagnostic signals of currents and axial flux, which were recorded in various possible available measuring points. Some detailed diagnostic analyses based on examples of the measurements made in industry and at the testing station were carried out. For current signals, there was performed an analysis of signals recorded in the secondary circuits of current transformers using Hall effect sensors and an analysis of currents recorded in the primary circuits of high voltage machines with use of Rogowski coils as well. For an axial flux it appeared which important diagnostic symptoms are possible to record using this method of measurement. Some detailed conclusions of the authors about the reliability of applied technique of measurements of currents in the primary main circuits and secondary circuits of current transformers and the usefulness of axial flux measurement method for quick initial evaluation of the machine condition are also included. In the summary submitted are recommendations and guidelines on the use of specific methods of measurement depending on the measuring capability, accuracy and particularity of the diagnosis we want to get about the condition of the machine.

7

Diagnostyka drganiowa silnika indukcyjnego klatkowego w wybranych stanach przejściowych

Tulicki J., Sułowicz M.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2016

|

Nr 3 (111)

79--85

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań nad zastosowaniem sygnałów przyspieszeń drgań do oceny uszkodzeń silników indukcyjnych klatkowych w wybranych stanach przejściowych. Analizowano sygnały diagnostyczne podczas typowych stanów przejściowych, którymi był rozruch, wybieg bez napięciowy oraz dynamiczna zmiana prądu zwarcia. W wymienionych stanach pracy występują chwile czasowe pozwalające na obserwację stanu niesymetrii wirnika lub obwodu stojana. Badania przeprowadzono na stanowisku laboratoryjnym z silnikiem klatkowym małej mocy Sg112M-4, dla którego istniała możliwość zadawania wybranych uszkodzeń. Zarejestrowano dane i dokonano ich analizy dla silnika: symetrycznego, z uszkodzeniem jednego i dwóch prętów klatki wirnika, z ekscentrycznością dynamiczną oraz zwarciem wybranych zwojów w jednej z faz stojana. Do analizy niestacjonarnych przebiegów przyspieszenia drgań zastosowano przekształcenie czasowo-częstotliwościowe Wignera-Ville’a wraz z dzielonym oknem czasowym Blackman’a. Ponadto wykazano skuteczność w rozróżnieniu uszkodzeń silnika za pomocą proponowanej metody, która może być cennym uzupełnieniem powszechnie stosowanych analiz sygnału drganiowego w ustalonych stanach pracy maszyny.

EN

The article presents the results of studies on the use of vibration acceleration signals to assess the damage of the squirrel cage induction motors in the selected transient states. The diagnostic signals registered during the normal transient states, such as the start-up and turn-off the machine, were analyzed. During these transients there are the moments of time when the asymmetry of the rotor or stator can be detected. The research was conducted on a laboratory test bench with the low power squirrel cage induction motor Sg112M-4 allowing to realize the chosen failures. The recorded data was analyzed for the following cases: the symmetrical motor, a rotor cage with one and two broken bars, dynamic eccentricity and the short circuit of the selected turns of one phase. The analysis of the nonstationary waves of the vibration acceleration Signac was done by the using of the time-frequency Wigner-Ville transformation with a split-time Blackman window. The effectiveness of the failure distinction with the proposed method was presented. This method can be a valuable complement of the commonly used analyses of the vibration signals at the steady states of the machine operation.

8

Zastosowanie filtrów adaptacyjnych NMLS w nieinwazyjnej diagnostyce wirnika silnika indukcyjnego w stanach dynamicznych

Tulicki J., Sułowicz M.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2015

|

Nr 4 (108)

163--169

PL

W artykule przedstawiono możliwość wykorzystania filtra adaptacyjnego typu NMLS w bezinwazyjnej diagnostyce wirnika maszyn indukcyjnych klatkowych, pracujących w stanach dynamicznych z wykorzystaniem sygnału prądu stojana. Do symulacji stanów niestacjonarnych na stanowisku laboratoryjnym, wykorzystano mikroprocesorowy przekształtnik tranzystorowy IGBT sterujący prądem wzbudzenia prądnicy obcowzbudnej stanowiącej obciążenie silnika asynchronicznego z wymiennymi wirnikami o różnym stopniu uszkodzenia klatki wirnika. Główną uwagę poświęcono analizie stanów dynamicznych o krótkim czasie trwania oraz przy zmianach poślizgu o wartości oscylującej wokół prędkości znamionowej. Zastosowany typ filtra cyfrowego, posłużył jako wstępny człon przetwarzania sygnału prądu stojana, ułatwiający dalsze wyodrębnienie sygnału diagnostycznego z tła szybkozmiennych przebiegów elektromagnetycznych.

EN

The paper presents the possibility of using adaptive NMLS type filters applied to stator current signal for the noninvasive diagnostic of cage induction machines operating in dynamic states. To simulate variable work conditions in the laboratory, the variable load based on DC generator was used. The load control was done by the control of generator excitation current via microprocessor controlled IGBT transistor inverter. The asynchronous motor rotor can be replaced with specially prepared rotors with varying degrees of damage to the cage. The main attention was paid to the analysis of a short duration dynamic states and to analysis of changes of the slip oscillating around its value for rated speed. NMLS digital filter, was used as the initial block of the stator current signal processing, helping in further analysis, to separate diagnostic signal from the background of hi-frequency electromagnetic waveforms.

9

Analiza możliwości wykorzystania sygnałów akustycznych w diagnostyce maszyn asynchronicznych pracujących przy zmiennym obciążeniu

Tulicki J., Sułowicz M.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2015

|

Nr 4 (108)

171--177

PL

Aktualnie istnieje silny trend rozwoju metod i rozwiązań diagnostycznych bazujących na sygnałach pomiarowo dostępnych niosących informację na temat stanu technicznego badanego obiektu. Mimo, że pomiary wielkości elektrycznych oraz drgań są uważane za bezinwazyjne, to w praktyce wymaga się montażu czujników do pomiaru tych sygnałów na obudowie maszyny lub objęcia co najmniej jednego przewodu fazowego przekładnikiem prądowym. W wielu praktycznych przypadkach przemysłowych, prócz braku możliwości przerwania pracy napędu, może dojść do sytuacji utrudnionego dostępu do instalacji elektrycznej lub samej maszyny. Na podstawie powyższych ograniczeń za sygnały zupełnie bezinwazyjne można uznać jedynie promieniowanie termiczne oraz przebiegi zmian ciśnienia akustycznego wokół maszyny w funkcji czasu. W niniejszym opracowaniu, przedstawiono wyniki prac nad efektywnym wykorzystaniem własności diagnostycznych wartości chwilowej sygnału akustycznego emitowanego przez niesymetryczny silnik indukcyjny klatkowy pracujący przy zmiennym obciążeniu.

EN

In modern diagnostic methods, there is a strong trend in the development of diagnostic solutions based on all available measurement signals carrying information about the technical state of the object. Although the measurement of electrical quantities and vibration are considered to be non-invasive, in practice the mounting of the sensors to the frame of the machine or to at least one phase conductor is required. In industrial practice, not only the interruption to the operation of the drive may be impossible, but also the access to the electrical system or the machine itself may be limited. In these cases, only the thermal radiation and changes in sound pressure waveforms as a function of time can be considered completely non-invasive signals. In this study, the results of the effective use of diagnostic properties of the instantaneous value of acoustic signal emitted by the asymmetric cage motor operating at variable load were shown and analyzed.

10

Non-invasive diagnostics of the rotor the asynchronous motor with using start up stator current

Tulicki J., Sułowicz M.

Czasopismo Techniczne. Elektrotechnika

|

2015

|

Y. 112, iss. 2-E

159--170

EN

This article presents the idea of asynchronous motor’s non-stationary stator starting current, filtration methods, in the non-invasive diagnosis of the rotor cage. The mathematical description of the selected analysis forms is omitted in favor of an indication of the practical aspects of the method application and the obtaining of sample analysis results. The object of the study was the single cage induction motor with exchangeable rotors for different faults, machine’s load was a generator with field current control system, which was used to control the load torque.

PL

W artykule przedstawiono ideę metod filtracji niestacjonarnego sygnału prądu rozruchowego stojana zwartego silnika asynchronicznego w bezinwazyjnej diagnostyce klatki wirnika. Pominięto opis matematyczny wybranych form analiz na rzecz wskazania praktycznych aspektów zastosowania danej metody oraz uzyskanych przykładowych wyników analiz. Obiektem badań był silnik jednoklatkowy z wymiennymi wirnikami, o różnym stopniu uszkodzenia klatki wirnika, obciążony prądnicą obcowzbudną, gdzie poprzez zmianę prądu wzbudzenia regulowano moment mechaniczny.

11

Bezinwazyjna diagnostyka uzwojeń klatki silnika asynchronicznego na podstawie przebiegów prądu stojana w stanach przejściowych

Tulicki J, Sułowicz M.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2014

|

Nr 4(104)

307--312

PL

W artykule zaprezentowano przegląd metod przetwarzania sygnałów niestacjonarnych w bezinwazyjnej diagnostyce uzwojeń klatki wirnika maszyn asynchronicznych w stanach przejściowych, na podstawie przebiegu prądu rozruchowego stojana. Szczególną uwagę poświęcono przedstawieniu praktycznych aspektów wykorzystania wybranych metod wraz z analizą ich kluczowych cech, decydujących o jakości uzyskiwanych wyników. Obiektem badań był silnik jednoklatkowy z wymiennymi wirnikami, o różnych uszkodzeniach klatki. Obciążenie silnika stanowiła prądnica obcowzbudna wraz z układem regulacji prądu wzbudzenia, poprzez który regulowano moment obciążenia. Przykładowe wyniki obliczeń zostały uzyskane dla silnika pracującego przy obniżonym napięciu zasilania i symulowanymi ciężkimi warunkami pracy, podczas których najczęstszą przyczyną uszkodzeń uzwojenia wirnika są zjawiska elektromagnetyczne i elektromechaniczne.

XX

The article presents an overview of non-stationary signal processing methods in the noninvasive diagnosis of rotor’s cage of asynchronous machines in transient states based on the waveform of the starting current of the stator. Particular attention was devoted to the presentation of the practical aspects of the use of selected methods, together with an analysis of its key features determining the quality of the results. The object of the study was the single cage induction motor with exchangeable rotors for different faults. Machine’s load was a generator with excitation current control system, which was used to control the load torque. Sample calculation results have been obtained with the motor at reduced supply voltage with simulated severe operating conditions, during which the most common cause of damage to the rotor’s cage are electromagnetic and electromechanical phenomena.