Systems. Methods. Technologies 4 (40) 2018

Systems Methods Technologies. I.O. Belsky et al. Research of angular entation … 2018 № 4 (40) p. 62-69 62 УДК 621, 621.313.333.2 DOI: 10.18324/2077-5415-2018-4-62-69 Исследование угловой скорости и магнитного поля при дефектах асинхронных электродвигателей И.О. Бельский a , И.С. Куприянов b , А.В. Лукьянов c Иркутский государственный университет путей сообщения, ул. Чернышевского 15, Иркутск, Россия a igor92@gmail.com , b xpress14@mail.ru , c loukian@inbox.ru a https://orcid.org/0000-0003-0804-3083, b https://orcid.org/0000-0003-4312-3644 с https://orcid.org/0000-0002-5077-5408 Статья поступила 2.11.2018, принята 12.11.2018 Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором — наиболее распространенный класс электрических ма- шин в машиностроении, а также в других отраслях промышленности. Асинхронные двигатели являются частью оборудова- ния, не имеющего резерва, поэтому остро встает вопрос об определении их фактического состояния и остаточного ресурса. Имеющиеся способы диагностики безразборного контроля по параметрам питающей сети являются, по сути, лишь средст- вами защиты от аварий. В статье рассматриваются вопросы безразборного контроля технического состояния асинхронных электродвигателей и диагностики развивающихся дефектов во время их эксплуатации. Это особенно важно при использова- нии асинхронных электродвигателей в автоматизированных производственных комплексах современного машиностроения, вывод которых из эксплуатации по причине поломки или диагностики сопряжен с большими экономическими потерями. В качестве диагностических параметров асинхронных электродвигателей могут рассматриваться флуктуации угловой скоро- сти вращения ротора и изменение характеристик внешнего магнитного поля. В этой связи исследованы вопросы изменения спектральных характеристик внешнего магнитного поля и угловой скорости вращения ротора асинхронного электродвига- теля в зависимости от развития таких дефектов, как несимметрия тока в фазах, межвитковое замыкание в обмотках ста- тора, обрыв стержней ротора. Полученные теоретические и экспериментальные результаты показывают, что развитие данных дефектов вызывает флуктуации скорости вращения и момента на валу электродвигателя. Развитие дефектов со- провождается деформацией круговой диаграммы внешнего магнитного поля. Дальнейшее исследование этих явлений и пред- ложенный способ диагностики технического состояния асинхронных машин позволят выявлять указанные дефекты на ран- ней стадии развития, а также предотвращать внезапный выход технологического оборудования из строя. Ключевые слова: асинхронный электродвигатель; угловая скорость вращения ротора; спектр внешнего магнитного поля; межвитковое замыкание; несимметрия; обрыв стержней ротора. Research of angular velocity and magnetic field at defects development of asynchronous electric motors I.O. Belsky a , I.S. Kupriyanov b , A.V. Lukyanov c Irkutsk State Transport University; 15, Chernyshevsky St., Irkutsk, Russia a igor92@gmail.com , b xpress14@mail.ru , c loukian@inbox.ru a https://orcid.org/0000-0003-0804-3083, b https://orcid.org/0000-0003-4312-3644 с https://orcid.org/0000-0002-5077-5408 Received 2.11.2018, accepted 12.11.2018 Asynchronous electric motors with squirrel-cage rotor are the most common class of electric machines. They are widely used in en- gineering, transport and other industries. Since asynchronous motors are a part of equipment that does not have a reserve, there is an urgent need to determine their actual state and residual resource. The available methods of diagnostics of indiscriminate control over the parameters of the power supply network are just a means of protection against accidents. The article deals with the issues of indi- scriminate control of the technical state of asynchronous electric motors and the diagnosis of developing defects during their operation. This is especially important when using asynchronous electric motors in automated industrial complexes of modern engineering, which are subject to large economic losses for decommissioning due to breakdowns or diagnostics. Fluctuations of the angular velocity of rotation of the rotor and the change in the characteristics of an external magnetic field can be considered as diagnostic parameters for asynchronous electric motors. In this regard, the issues of changing the spectral characteristics of an external magnetic field and the angular velocity of the rotor of an asynchronous motor depending on the development of such defects as current unbalance in phases, inter-turn short circuit in the stator windings, breakage of the rotor rods are investigated. The obtained theoretical and experimental results show that the development of these defects causes fluctuations in the speed of rotation and torque on the motor shaft. The devel- opment of defects is accompanied by the deformation of a circular diagram of an external magnetic field. Further study of these pheno- mena and the proposed method for diagnosing the technical state of asynchronous machines will make it possible to identify these de- fects at an early stage of development, as well as to prevent the sudden breakdown of process equipment. Keywords: аsynchronous electric motor; rotor angular velocity; external magnetic field spectrum; inter-turn closure; asymmetry; breakage of rotor rods.