DIAGNOSTYKA SILNIKÓW INDUKCYJNCH DWUKLATKOWYCH Z USZKODZONYMI PRĘTAMI



Podobne dokumenty
Diagnostyka silników indukcyjnch dwuklatkowych z uszkodzonymi prętami

DIAGNOSTYKA SILNIKA INDUKCYJNEGO Z WYKORZYSTANIEM DOSTĘPNYCH NAPIĘĆ STOJANA

CHARAKTERYSTYKI EKSPLOATACYJNE SILNIKA INDUKCYJNEGO Z USZKODZONĄ KLATKĄ WIRNIKA

OBLICZENIOWE BADANIE ZJAWISK WYWOŁANYCH USZKODZENIEM KLATKI WIRNIKA

Diagnostyka silnika indukcyjnego z wykorzystaniem dostępnych napięć stojana

BADANIA EKSPERYMENTALNE SILNIKA INDUKCYJNEGO Z USZKODZONĄ KLATKĄ WIRNIKA

CHARAKTERYSTYKI EKSPLOATACYJNE SILNIKA INDUKCYJNEGO DUŻEJ MOCY Z USZKODZONĄ KLATKĄ WIRNIKA

ZWARCIE POMIAROWE JAKO METODA WYKRYWANIA USZKODZEŃ KLATKI WIRNIKA SILNIKA INDUKCYJNEGO

ZASTOSOWANIE SYGNAŁU SKUTECZNEJ WARTOŚCI RUCHOMEJ PRĄDU STOJANA W DIAGNOSTYCE SILNIKA INDUKCYJNEGO PODCZAS ROZRUCHU

ZWARTE PRĘTY ROZRUCHOWE W SILNIKU SYNCHRONICZNYM Z MAGNESAMI TRWAŁYMI O ROZRUCHU BEZPOŚREDNIM

GĘSTOŚĆ PRĄDU W PRĘTACH USZKODZONEJ KLATKI WIRNIKA SILNIKA INDUKCYJNEGO

MODELOWANIE POLOWE SILNIKÓW JEDNOFAZOWYCH Z KONDENSATOREM ROBOCZYM O PRZEŁĄCZALNYCH UZWOJENIACH

DIAGNOSTYKA SILNIKA INDUKCYJNEGO Z ZASTOSOWANIEM SYGNAŁU SKUTECZNEJ WARTOŚCI RUCHOMEJ PRĄDU CZĘŚĆ 2 ZASILANIE NIESYMETRYCZNE

DWUKIERUNKOWY JEDNOFAZOWY SILNIK SYNCHRONICZNY Z MAGNESAMI TRWAŁYMI

OCENA SKUTECZNOŚCI ANALIZ FFT, STFT I FALKOWEJ W WYKRYWANIU USZKODZEŃ WIRNIKA SILNIKA INDUKCYJNEGO

SILNIK SYNCHRONICZNY ŚREDNIEJ MOCY Z MAGNESAMI TRWAŁYMI ZASILANY Z FALOWNIKA

WPŁYW KLINÓW MAGNETYCZNYCH NA WŁAŚCIWOŚCI ROZRUCHOWE SILNIKA INDUKCYJNEGO

ZASTOSOWANIE RUCHOMEJ WARTOŚCI SKUTECZNEJ PRĄDU DO DIAGNOSTYKI SILNIKÓW INDUKCYJNYCH KLATKOWYCH

BADANIA SKUTKÓW CIEPLNYCH ZWARĆ ZWOJOWYCH W UZWOJENIACH STOJANA SILNIKA INDUKCYJNEGO

ANALIZA ZWARĆ ZWOJOWYCH SILNIKA RELUKTANCYJNEGO PRZEŁĄCZALNEGO

WYKRYWANIE USZKODZEŃ WIRNIKÓW SILNIKÓW INDUKCYJNYCH Z WYKORZYSTANIEM ANALIZY FALKOWEJ I SZTUCZNYCH SIECI NEURONOWYCH

ZJAWISKA W OBWODACH TŁUMIĄCYCH PODCZAS ZAKŁÓCEŃ PRACY TURBOGENERATORA

Modelowanie samowzbudnych prądnic indukcyjnych

TECHNOLOGICZNE I EKSPLOATACYJNE SKUTKI ZMIAN KSZTAŁTU PRĘTA KLATKI SILNIKA INDUKCYJNEGO DUŻEJ MOCY

MODELOWANIE SAMOWZBUDNYCH PRĄDNIC INDUKCYJNYCH

ROZRUCH SILNIKÓW SYNCHRONICZNYCH Z MAGNESAMI TRWAŁYMI

WPŁYW USZKODZENIA TRANZYSTORA IGBT PRZEKSZTAŁTNIKA CZĘSTOTLIWOŚCI NA PRACĘ NAPĘDU INDUKCYJNEGO

ROZRUCH SILNIKÓW SYNCHRONICZNYCH DUŻEJ MOCY PRZY CZĘŚCIOWYM ZASILANIU UZWOJENIA STOJANA

DIAGNOSTYKA SILNIKA INDUKCYJNEGO KLATKOWEGO WYKRYWANIE NIECENTRYCZNOŚCI

PRZEGLĄD KONSTRUKCJI JEDNOFAZOWYCH SILNIKÓW SYNCHRONICZNYCH Z MAGNESAMI TRWAŁYMI O ROZRUCHU BEZPOŚREDNIM

Analiza układu wektorowego sterowania silnikiem indukcyjnym z uszkodzonymi prętami klatki wirnika

PORÓWNANIE SILNIKA INDUKCYJNEGO ORAZ SYNCHRONICZNEGO Z MAGNESAMI TRWAŁYMI I ROZRUCHEM BEZPOŚREDNIM - BADANIA EKSPERYMENTALNE

WPŁYW KSZTAŁTU SZCZELINY POWIETRZNEJ NA WŁAŚCIWOŚCI SILNIKA SYNCHRONICZNEGO WZBUDZANEGO MAGNESAMI TRWAŁYMI

ANALIZA WPŁYWU NIESYMETRII NAPIĘCIA SIECI NA OBCIĄŻALNOŚĆ TRÓJFAZOWYCH SILNIKÓW INDUKCYJNYCH

WPŁYW EKSCENTRYCZNOŚCI STATYCZNEJ WIRNIKA I NIEJEDNAKOWEGO NAMAGNESOWANIA MAGNESÓW NA POSTAĆ DEFORMACJI STOJANA W SILNIKU BLDC

WYKORZYSTANIE EFEKTU WYPIERANIA PRĄDU W ROZRUCHU BEZPOŚREDNIM MASZYN WZBUDZANYCH MAGNESAMI TRWAŁYMI

PORÓWNAWCZE POMIARY DEFEKTÓW KLATEK ROZRUCHOWYCH SILNIKÓW INDUKCYJNYCH POD KĄTEM WYKORZYSTANIA W DIAGNOSTYCE

BADANIA PORÓWNAWCZE SILNIKA INDUKCYJNEGO KLATKOWEGO PODCZAS RÓŻNYCH SPOSOBÓW ROZRUCHU 1. WSTĘP

Ćwiczenie: "Silnik indukcyjny"

Diagnostyka drganiowa trakcyjnych maszyn elektrycznych - przykład asymetrii geometrii promieniowej między stojanem a wirnikiem

MOMENT ORAZ SIŁY POCHODZENIA ELEKTROMAGNETYCZNEGO W DWUBIEGOWYM SILNIKU SYNCHRONICZNYM

ŁAGODNA SYNCHRONIZACJA SILNIKA SYNCHRONICZNEGO DUŻEJ MOCY Z PRĘDKOŚCI NADSYNCHRONICZNEJ

POLOWO OBWODOWY MODEL DWUBIEGOWEGO SILNIKA SYNCHRONICZNEGO WERYFIKACJA POMIAROWA

Wydział EAIiE Katedra Maszyn Elektrycznych Publikacje 2009

PORÓWNANIE SILNIKA INDUKCYJNEGO Z SILNIKIEM SYNCHRONICZNYM Z MAGNESAMI TRWAŁYMI I ROZRUCHEM BEZPOŚREDNIM

OBLICZENIA I POMIARY PRZEBIEGÓW PRĄDÓW I NAPIĘĆ W ALTERNATORZE KŁOWYM W STANIE OBCIĄśENIA

BADANIA USZKODZEŃ UZWOJENIA STOJANA KLATKOWEGO SILNIKA INDUKCYJNEGO

PROBLEMY PRAKTYCZNEJ DIAGNOSTYKI MASZYN INDUKCYJNYCH W PRZEMYŚLE

WIELOETAPOWY PROCES DIAGNOSTYKI UKŁADÓW NAPĘDOWYCH

WPŁYW ROZMIESZCZENIA MAGNESÓW NA WŁAŚCIWOŚCI EKSPOATACYJNE SILNIKA TYPU LSPMSM

DWA PRZYKŁADY WŁAŚCIWEGO DOBORU SILNIKÓW DUŻEJ MOCY DO CZĘSTO POWTARZANYCH LUB DŁUGO TRWAJĄCYCH ROZRUCHÓW

MODELOWANIE SILNIKÓW INDUKCYJNYCH Z ELEMENTAMI NIESYMETRII

METODA WSTĘPNEJ OCENY STANU WIRNIKA SILNIKA INDUKCYJNEGO PRZY POMOCY DEDYKOWANEGO PRZYRZĄDU OPARTEGO NA POMIARZE STRUMIENIA POOSIOWEGO

WŁAŚCIWOŚCI EKSPLOATACYJNE SILNIKÓW RELUKTANCYJNYCH Z ROZRUCHEM ASYNCHRONICZNYM PRZY STEROWANIU CZĘSTOTLIWOŚCIOWYM

WYKORZYSTANIE SZTUCZNYCH SIECI NEUROOWYCH DO DIAGNOSTYKI WIRNIKA SILNIKA INDUKCYJNEGO W UKŁADZIE STEROWANIA POLOWO-ZORIENTOWANEGO

ZASTOSOWANIE ANALIZY FALKOWEJ DO DIAGNOZOWANIA USZKODZEŃ W SILNIKU INDUKCYJNYM PODCZAS PRACY PRZY ZMIENNYM OBCIĄŻENIU

PORÓWNANIE JEDNOFAZOWEGO SILNIKA INDUKCYJNEGO I JEDNOFAZOWEGO SILNIKA SYNCHRONICZNEGO Z MAGNESAMI TRWAŁYMI. BADANIA EKSPERYMENTALNE

WPŁYW USZKODZEŃ KLATKI WIRNIKA NA WARTOŚĆ NAPIĘĆ I PRĄDÓW WAŁOWYCH W SILNIKACH INDUKCYJNYCH

Zastosowanie algorytmu identyfikacji rezystancji wirnika do diagnostyki silnika indukcyjnego w czasie rzeczywistym

ZAGADNIENIA STANÓW DYNAMICZNYCH TRÓJFAZOWYCH SILNIKÓW INDUKCYJNYCH W WYBRANYCH NIESYMETRYCZNYCH UKŁADACH POŁĄCZEŃ

Badanie skuteczności ochrony łożysk przed skutkami przepływu prądów łożyskowych z zastosowaniem pierścieni zwierających

BADANIA SYMULACYJNE SILNIKÓW RELUKTANCYJNYCH PRZEŁĄCZALNYCH PRZEZNACZONYCH DO NAPĘDU WYSOKOOBROTOWEGO

STEROWANIE CZĘSTOTLIWOŚCIOWE SILNIKÓW INDUKCYJNYCH SYNCHRONIZOWANYCH

WSPÓŁCZYNNIK MOCY I SPRAWNOŚĆ INDUKCYJNYCH SILNIKÓW JEDNOFAZOWYCH W WARUNKACH PRACY OPTYMALNEJ

STANY AWARYJNE MASZYNY RELUKTANCYJNEJ PRZEŁĄCZALNEJ W ZAKRESIE PRACY GENERATOROWEJ

Właściwości silnika bezszczotkowego prądu stałego z magnesami trwałymi o różnych rozpiętościach uzwojeń stojana

Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne Nr 80/

SKUTECZNE WYKRYWANIE EKSCENTRYCZNOŚCI DYNAMICZNEJ W SILNIKU ASYNCHRONICZNYM EFFECTIVE DETECTING OF THE DYNAMIC ECCENTRICITY IN ASYNCHRONOUS MOTOR

MODEL POLOWO-OBWODOWY SILNIKA INDUKCYJNEGO ZE ZWARCIAMI ZWOJOWYMI

WPŁYW SZEROKOŚCI OTWARCIA ŻŁOBKÓW NA STATYCZNE I DYNAMICZNE CHARAKTERYSTYKI SILNIKA INDUKCYJNEGO MAŁEJ MOCY

UKŁADY NAPĘDOWE Z SILNIKAMI INDUKCYJNYMI STEROWANE METODAMI WEKTOROWYMI DFOC ORAZ DTC-SVM ODPORNE NA USZKODZENIA PRZEMIENNIKA CZĘSTOTLIWOŚCI

BADANIE SKUTECZNOŚCI OCHRONY ŁOŻYSK PRZED SKUTKAMI PRZEPŁYWU PRĄDÓW ŁOŻYSKOWYCH Z ZASTOSOWANIEM PIERŚCIENI ZWIERAJĄCYCH

DIAGNOSTYKA DRGANIOWA SILNIKA INDUKCYJNEGO KLATKOWEGO W WYBRANYCH STANACH PRZEJŚCIOWYCH

BADANIE SKUTECZNOŚCI OCHRONY ŁOŻYSK PRZED SKUTKAMI PRZEPŁYWU PRĄDÓW ŁOŻYSKOWYCH Z ZASTOSOWANIEM PIERŚCIENI ZWIERAJĄCYCH

BADANIE SKŁADOWYCH PRĄDÓW I MOMENTU W CELU WYKRYWANIA ZŁOŻONYCH USZKODZEŃ TRÓJFAZOWEJ MASZYNY INDUKCYJNEJ

ANALIZA CHARAKTERYSTYK STEROWANIA MINIMALIZUJĄCYCH STRATY MOCY W INDUKCYJNYM SILNIKU KLATKOWYM

ANALIZA WPŁYWU NIESYMETRII OBWODU MAGNETYCZNEGO WIRNIKA NA PARAMETRY ROZRUCHOWE 6-BIEGUNOWEGO SILNIKA MAGNETOELEKTRYCZNEGO SYNCHRONICZNEGO

ROZWÓJ METODYKI DIAGNOSTYKI ŁOŻYSK SILNIKA INDUKCYJNEGO POPRZEZ POMIAR I ANALIZĘ WIDMOWĄ PRĄDU ZASILAJĄCEGO

ZASTOSOWANIE SKOSU STOJANA W JEDNOFAZOWYM SILNIKU SYNCHRONICZNYM Z MAGNESAMI TRWAŁYMI

POPRAWA EFEKTYWNOŚCI ENERGETYCZNEJ UKŁADU NAPĘDOWEGO Z SILNIKIEM INDUKCYJNYM ŚREDNIEGO NAPIĘCIA POPRZEZ JEGO ZASILANIE Z PRZEMIENNIKA CZĘSTOTLIWOŚCI

ZNACZENIE ZJAWISK TERMICZNYCH W NIEUSTALONYCH STANACH ELEKTROMECHANICZNYCH SILNIKÓW DWUKLATKOWYCH

Badanie trójfazowych maszyn indukcyjnych: silnik klatkowy, silnik pierścieniowy

WYKRYWANIE USZKODZEŃ UZWOJENIA STOJANA W SILNIKU INDUKCYJNYM KLATKOWYM Z GAŁĘZIAMI RÓWNOLEGŁYMI

Wykrywanie uszkodzeń łożysk tocznych i klatek wirników silników indukcyjnych w oparciu o sygnały akustyczne

WPŁYW PARAMETRÓW UKŁADU NAPĘDOWEGO NA SKUTECZNOŚĆ SYNCHRONIZACJI SILNIKA DWUBIEGOWEGO

Energooszczędne silniki elektryczne prądu przemiennego

Maszyny Elektryczne - Zeszyty Problemowe Nr 2/2016 (110) 155

SAMOCZYNNA SYNCHRONIZACJA SILNIKÓW LSPMSM

BADANIA GENERATORA INDUKCYJNEGO WZBUDZANEGO KONDENSATORAMI OBCIĄŻENIE NIESYMETRYCZNE

SILNIK INDUKCYJNY KLATKOWY

MAGNETOELEKTRYCZNY SILNIK MAŁEJ MOCY Z KOMPAKTOWYM WIRNIKIEM HYBRYDOWYM I Z ROZRUCHEM SYNCHRONICZNYM

Wykład 2 Silniki indukcyjne asynchroniczne

ZWARCIA ZWOJOWE W UZWOJENIU STOJANA KLATKOWEGO SILNIKA INDUKCYJNEGO

PRACA RÓWNOLEGŁA PRĄDNIC SYNCHRONICZNYCH WZBUDZANYCH MAGNESAMI TRWAŁYMI

WYKRYWANIE USZKODZEŃ W SILNIKACH INDUKCYJNYCH W OPARCIU O SYGNAŁY AKUSTYCZNE

SYMPTOMY USZKODZENIA WIRNIKA MASZYNY INDUKCYJNEJ PRACUJĄCEJ Z BEZCZUJNIKOWYM UKŁADEM REGULACJI

WPŁYW USZKODZENIA WIRNIKA NA PRACĘ BEZCZUJNIKOWEGO NAPĘDU INDUKCYJNEGO Z ESTYMATOREM MRASCC

WPŁYW WARUNKÓW BRZEGOWYCH NA FORMĘ ODKSZTAŁCEŃ DRGAŃ WŁASNYCH I WYMUSZONYCH STOJANA SILNIKA BLDC ANALIZA NUMERYCZNA

!!!!!!!!!! WNIOSEK O PORTFOLIO: Automatyczna bezinwazyjna diagnostyka symetrii wirnika maszyn indukcyjnych. Autorzy: dr inż.

SILNIK BEZSZCZOTKOWY O WIRNIKU KUBKOWYM

Transkrypt:

Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne Nr 2/12 (95) 83 Roman Miksiewicz Politechnika Śląska, Gliwice DIAGNOSTYKA SILNIKÓW INDUKCYJNCH DWUKLATKOWYCH Z USZKODZONYMI PRĘTAMI DIAGNOSTIC OF DOUBLE SQUIRREL CAGE MOTORS WITH BROKEN BARS Abstract: The paper presents the results of circuit-field calculations of induction motor with broken bars of lower cage and upper cage. Static characteristics of the motor for different cases of rotor asymmetry were compared. Stator current was used as a diagnostic signal to evaluate the degree of rotor damage. Bandpass filters of Mathcad program were used to separate additional components generated in the stator current at the asymmetry of rotor. 1. Wstęp Z punktu widzenia niezawodności napędów elektrycznych, diagnostyka silników indukcyjnych, zwłaszcza duŝej mocy, jest obecnie waŝnym zagadnieniem eksploatacyjnym. W związku z tym obserwuje się w ostatnich latach duŝe zainteresowanie tą tematyką. Powstało wiele publikacji, w których poddaje się analizie dostępne sygnały diagnostyczne (np. przebiegi czasowe prądów stojana, drgania maszyny) i na ich podstawie dokonuje się oceny stopnia uszkodzenia wirnika. Proponuje się zastosowanie filtrów pasmowych, analizę FFT, STFT, analizę falkową, sztuczne sieci neuronowe, filtry Kalmana i inne [1 ]. Dominująca cześć publikacji dotyczy silników z wirnikiem jednoklatkowym, niewiele prac poświęcono silnikom z wirnikiem dwuklatkowym []. W tym przypadku moŝliwe są uszkodzenia prętów klatki pracy lub klatki rozruchowej oraz pierścieni zwierających. RozwaŜyć naleŝałoby równieŝ przypadki, w których wirnik ma wspólny lub oddzielny pierścień dla klatki pracy i klatki rozruchowej. śadna z wymienionych metod diagnostycznych nie daje jednak informacji o liczbie uszkodzonych prętów, jak i ich rozmieszczeniu. Nie daje równieŝ informacji, czy uszkodzenie dotyczy prętów klatki, czy teŝ pierścieni zwierających. W przypadku niektórych uszkodzeń symetrycznych, w prądzie stojana nie powstają dodatkowe składowe i wtedy przebieg ten nie moŝna wykorzystać jako sygnał diagnostyczny. Celem pracy było zbadanie wpływu uszkodzeń prętów klatki pracy i klatki rozruchowej wirnika na przebiegi czasowe prądów stojana. Porównano quasi-stastyczne charakterystyki me- chaniczne silnika dla uszkodzonych prętów wirnika. Jako sygnał diagnostyczny do analizy przebiegów czasowych prądów zastosowano filtry pasmowoprzepustowe programu Mathcad. Praca oparta jest na wcześniejszej publikacji autora [6] dotyczącej uszkodzeń wirników silników jednoklatkowych. Obiektem badań był silnik dwuklatkowy z oddzielnymi pierścieniami zwierającymi klatki, o następujących danych: moc znamionowa P N = 1 kw, napięcie zasilania U N = 00 V, częstotliwość zasilania f N = 50 Hz, prędkość obrotowa n N = 1450 obr/min, liczba Ŝłobków stojana Q s = 48, liczba Ŝłobków wirnika Q r = 38, układ połączeń w gwiazdę, uzwojenie dwuwarstwowe. 2. Model polowo-obwodowy silnika Dla analizowanego silnika wykonano obliczenia obwodowo-polowe przy wykorzystaniu MES. W obliczeniach nie uwzględniono strat w Ŝelazie silnika. W modelu dwuwymiarowym silnika (rys.1) indukcyjności rozproszeń czół uzwojeń stojana i pierścieni wirnika dołączono do schematu obwodowego programu Maxwell. Schemat obwodu klatek wirnika składa się z dwóch niezaleŝnych obwodów (o liczbie oczek równej liczbie prętów wirnik, oddzielnych dla klatki pracy i klatki rozruchowej. UmoŜliwia on symulowanie dowolnej liczby pęknięć w klatkach lub pierścieniach zwierających przez zadanie odpowiednio duŝych wartości rezystancji lub indukcyjności.

84 Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne Nr 2/12 (95) Obliczenia wykonano w module Transient programu Maxwell 2D dla rozruchu silnika od ujemnej prędkości obrotowej. Analizie poddano przebiegi momentu oraz prądy stojana i wirnika. Na podstawie otrzymanych przebiegów podczas rozruchu silnika moŝna wyznaczyć quasi-statyczne charakterystyki silnika. Na rys.2 przedstawiono przebiegi momentu podczas rozruchu silnika nieuszkodzonego (rys.2, z 4 uszkodzonymi prętami klatki rozruchowej (rys.2 i z 4 uszkodzonymi prętami klatki pracy (rys.2c). Przebiegi prądów stojana z 4 uszkodzonymi prętami klatki pracy i klatki rozruchowej przedstawiono na rys.3. Na rys. 4 5 przedstawiono przebiegi prądów w klatce wirnika dla róŝnych przypadków niesymetrii. Skutkiem pękania prętów klatki pracy, jak i klatki rozruchowej pojawiają się w momencie składowe pulsujące o większej amplitudzie w przypadku pęknięć klatki pracy, niŝ pęknięć klatki rozruchowej. Natomiast w przebiegach prądów stojana nie widać istotnych róŝnic i bez dokładnej analizy numerycznej nie jest moŝliwa ich bezpośrednia ocena. Z porównania przebiegów prądów w klatkach wirnika moŝna stwierdzić, Ŝe przerwy w prętach klatki rozruchowej lub klatki pracy powodują wzrost prądów odpowiednio w klatce pracy lub rozruchowej. Pęknięcia klatek powodują równieŝ wzrost prądów w prętach sąsiadujących z prętami pękniętymi. Na podstawie przebiegów momentu podczas rozruchu moŝna wyznaczyć charakterystyki quasi-mechaniczne silnika - uśrednionego momentu w funkcji prędkości obrotowej (rys.6) oraz charakterystyki skutecznej wartości ruchomej prądu stojana w funkcji prędkości obrotowej (rys.7). T silnik Rys.1. Model polowy silnika 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 T 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 T c) 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 uszkodzone 4 pręty klatki rozruchowej uszkodzone 4 pręty klatki pracy Rys. 2. Przebiegi momentów podczas rozruchu silnika: nieuszkodzonego, z uszkodzonymi 4 prętami klatki rozruchowej, c) z uszkodzonymi 4 prętami klatki pracy

Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne Nr 2/12 (95) 85 1.5 3 is(t) 0 1 2 3 4 1.5 3 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 is(t) t 5 pret 6 pret Rys.4. Przebiegi prądów w klatkach wirnika podczas rozruchu silnika z 4 pękniętymi prętami klatki rozruchowej: w 1 pręcie klatki pracy, w 5 i 6 pręcie klatki rozruchowej wirnika 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 1 2 3 Rys.3. Przebiegi prądów stojana podczas rozruchu silnika: silnika z 4 uszkodzonymi prętami klatki rozruchowej, silnika z 4 uszkodzonymi prętami klatki pracy 0 1 2 3 0 1 2 3 4 5 pret 6 pret Rys.5. Przebiegi prądów w klatkach wirnika podczas rozruchu silnika z 4 pękniętymi prętami klatki pracy: w 1 pręcie klatki rozruchowej, w 5 i 6 pręcie klatki pracy wirnika

86 Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne Nr 2/12 (95) Z charakterystyk mechanicznych wynika, Ŝe pęknięcia prętów w klatce rozruchowej powodują zmniejszenie uśrednionego momentu dla małych prędkości obrotowych, natomiast w mniejszym stopniu ulega zmniejszeniu przeciąŝalność silnika. Pękanie prętów klatki pracy powoduje wzrost momentu w początkowym okresie rozruchu ale równocześnie występuje znaczne zmniejszenie przeciąŝalności silnika. Pewnym wskaźnikiem uszkodzeń prętów klatki moŝe być obliczona ruchoma wartość skuteczna prądu stojana podczas rozruchu (rys.7). W charakterystyce tego prądu w funkcji prędkości obrotowej widoczne są składowe pulsacyjne, tym większe im prędkość bardziej roŝni się od połowy prędkości synchronicznej. M 1.5 3 400 300 0 0 400 300 Is 0 300 600 900 1. 1.5 3 Is uszk. 4 prety rozr. uszk. 8 pretow rozr. 0 1.5 3 uszk. 4 prety rozr. uszk. 6 pretow rozr. uszk. 8 pretow rozr. 0 300 600 900 1. 1.5 3 M uszk. 4 prety pracy uszk. 8 pretow pracy 0 300 600 900 1. 1.5 3 Rys. 6. Charakterystyki mechaniczne silnika: z uszkodzonymi prętami klatki rozruchowej, z uszkodzonymi prętami klatki pracy 0 uszk. 4 prety pracy uszk. 8 pretow pracy 0 300 600 900 1. 1.5 3 Rys. 7. Charakterystyki skutecznej wartości prądu stojana w funkcji prędkości obrotowej: z uszkodzonymi prętami klatki rozruchowej, z uszkodzonymi prętami klatki pracy Jako sygnał diagnostyczny najłatwiej dostępny jest pomiar prądu stojana. W widmie prądu stojana przy niesymetrii wirniku pojawiają się składowe o zmiennej częstotliwości f p zaleŝnej od poślizgu: p ( 1± s) fs f = 2 k (1) Składowe te, wyodrębnione z przebiegu wypadkowego prądu stojana, mogą być równieŝ uŝyte jako sygnał diagnostyczny. W celu wyodrębnienia składowych pulsacyjnych zastosowano filtr pasmowoprzepustowy z oknem czasowym Hamminga. Uzyskane odfiltrowane sygnały prądów stojana dla róŝnych przypadków niesymetrii przedstawiono na rys.8. Analizując amplitudy odfiltrowanych przebiegów if 1 oraz if 2 (opis na rys.8 widać róŝnice w wartościach maksymalnych tych sygnałów, które pozwalają

Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne Nr 2/12 (95) 87 na stwierdzenie, czy pęknięty jest pręt klatki pracy, czy teŝ klatki rozruchowej. Na rys. 9 przestawiono wartości amplitud odfiltrowanych składowych if 1 oraz if 2 w zaleŝności od liczby uszkodzonych prętów pracy lub prętów rozruchowych w zakresie do 12 uszkodzonych sąsiednich prętów (co stanowi 31,6% wszystkich prętów wirnik. Z wykresów tych wynika, Ŝe przy niewielkiej liczbie uszkodzonych prętów wartości amplitud odfiltrowanych składowych rosną wraz ze wzrostem liczby uszkodzonych prętów. Przy dalszym powiększaniu liczby uszkodzonych prętów wartości odfiltrowanych składowych maleją. W przypadku analizowanego silnika maksymalna wartość sygnału odfiltrowanego występuje przy 5 uszkodzonych prętach, co stanowi 13% wszystkich prętów. Wartości amplitud sygnałów odfiltrowanych są większe w przypadku uszkodzeń klatki pracy, niŝ uszkodzeń klatki rozruchowej. if 1 c) 0 300 600 900 1. 1.5 3 Rys. 8. Odfiltrowane sygnały prądów stojana w zaleŝności od prędkości obrotowej: z uszkodzonymi 8 prętami klatki rozruchowej, z uszkodzonymi 8 prętami klatki pracy, c) z uszkodzonymi 4 prętami klatki rozruchowej i 4 prętami klatki pracy 50 40 if1 if2 if 2 5 if1, if2 30 0 300 600 900 1. 1.5 3 5 0 2 4 6 8 12 15 liczba pretow if1 if2 if1, if2 0 300 600 900 1. 1.5 3 5 0 2 4 6 8 12 liczba pretow Rys. 9. Wartości amplitud odfiltrowanych składowych prądu stojana w zaleŝności od liczby uszkodzonych prętów: klatki pracy, klatki rozruchowej

88 Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne Nr 2/12 (95) W pracy pokazano przypadki pęknięć prętów sąsiadujących ze sobą i takie przypadki występują w praktyce najczęściej. JeŜeli pęknięcia występują w dowolnych prętach, to sygnały diagnostyczne są o wiele mniejsze i nie moŝna ocenić stopnia uszkodzeń klatek. W niektórych przypadkach niesymetrii w prądzie stojana nie powstają dodatkowe składowe i wtedy wykrycie uszkodzenia jest niemoŝliwe. 3. Wnioski Uszkodzenia prętów wirnika prowadzi do zmiany charakterystyk elektromechanicznych silnika, w róŝnym stopniu przy uszkodzeniach klatki pracy i klatki rozruchowej. Powiększenie liczby uszkodzeń prętów powoduje powiększenie składowej przemiennej momentu elektromagnetycznego. Pęknięcia prętów klatki powodują wzrost prądów w sąsiednich prętach, co w praktyce spowoduje wzrost ich temperatury, wzrost napręŝeń mechanicznych i kolejne pękania. Zastosowanie cyfrowych filtrów pasmowych pozwala na wyodrębnienie dodatkowej składowej prądu stojana, która moŝe być uŝyta jako sygnał diagnostyczny. Nie daje ona jednak dokładnych informacji o liczbie uszkodzonych prętów. W praktyce, wykorzystując w diagnostyce metodę filtracji prądu stojana podczas rozruchu silnika, naleŝy okresowo wykonywać takie pomiary i przez porównanie stwierdzić, czy następuje zmiana składowej dodatkowej prądu stojana. 4. Literatura [1]. Da Silva A.M, Povinelli R.J., Demerdash N.A.: Induction Machine Broken Bar and Stator Short- Circuit Fault Diagnostics Based on Three-Phase Stator Current Envelopes. IEEE Transactions On Industrial Electronics, Vol. 55, No. 3, March 08, pp.13-1318. [2]. Dybowski P.: Diagnostyka silnika indukcyjnego z zastosowaniem sygnału skutecznej wartości ruchomej prądu. Zeszyty Problemowe - Maszyny Elektryczne, 07, Nr 77, str.27-32. [3]. Faiz J., Ebrahimi B.-M.: A New Pattern for Detecting Broken Rotor Bars in Induction Motors During Start-Up. IEEE Transactions On Magnetics, Vol. 44, No. 12, December 08, pp.4673-4683 [4]. Janik. T., RóŜycki A.: Urządzenie diagnostyczne do wykrywania asymetrii elektrycznej klatek silników indukcyjnych. Przegląd Elektrotechniczny. 1988, z.4, str.6-8. [5]. Kowalski Cz., Kanior W.: Ocena skuteczności analiz FFT, STFT i falkowej w wykrywaniu uszkodzeń wirnika silnika indukcyjnego. Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej, 07, Nr 60. [6]. Miksiewicz R.: Analysis of Squirrel Cage Motor with Broken Bars and Rings. XIX International Symposium on Electric Machinery ISEM 11, Prague September 11, pp.69-78. [7]. Miksiewicz R.: Diagnostic of Double Squirrel Cage Motor with Broken Bars. Proceedings XI. International Conference on Low Voltage Electrical Machines. Brno, Czech Republic. November 11, pp.113-118. [8]. Sanchez M.P., Guasp M.R., Daviu J.A.A., Folch J.R., Cruz J.P., Panadero R.P.: Instantaneous Frequency of the Left Sideband Harmonic During the Start-Up Transient: A New Method for Diagnosis of Broken Bars. IEEE Transactions On Industrial Electronics, Vol. 56, No. 11, November 09, pp. 4557-4570. [9]. Xie Y.: Characteristic Performance Analysis of Squirrel Cage Induction Motor With Broken Bars. IEEE Transactions On Magnetics, Vol. 45, No. 2, February 09, pp.759-766. []. Park J., Kim B., Yang J., Lee S.B., Wiedenbrug E.J., Teska M., Han S.: Evaluation of the Detectability of Broken Rotor Bars for Double Squirrel Cage Rotor Induction Motors. Energy Conversion Congress and Exposition ECCE, September, Atlanta USA, pp..2493-2. Autor Dr inŝ. Roman Miksiewicz Politechnika Śląska Instytut Elektrotechniki i Informatyki Zakład Maszyn Elektrycznych i InŜynierii Elektrycznej w Transporcie Gliwice, ul. Akademicka a, tel.322372844 e-mail: Roman.Miksiewicz@polsl.pl Artykuł opracowano w ramach projektu badawczego Narodowego Centrum Nauki nr 6025/B/T02/11/40.