Systems. Methods. Technologies 4 (40) 2018

Systems Methods Technologies. I.O. Belsky et al. Research of angular entation … 2018 № 4 (40) p. 62-69 64 Соответственно, главная взаимная индуктивность между фазами A и b определяется выражением: bA m A bAm bA L i L α = = cos Ψ . (9) Тогда результирующий магнитный поток в воздуш- ном зазоре машины mk Ф от фазы статора для всего контура при const k =   будет: . 4 Ф 2 0 m Bl p δ τ π µ⋅ = (10) Учитывая (10), перепишем уравнение для потокос- цепления машины: . cos 4 cos Ф 2211 2 0 m 2211 bA bA Ф Bkwkwl p kwkw α τ π µ⋅ = = α =Ψ δ (11) Отсюда магнитная индукция машины: τ α πΨ= δ 2211 2 4 cos kwkwl p i B bA АФ . (12) Как видно из выражения (12), индукция внешнего магнитного поля (ВМП) бездефектного электродвига- теля имеет одинаковую амплитуду и установившуюся симметричную форму распределения по всей окружно- сти вращения ротора. При возникновении дефектов симметрия ВМП нарушится [10]. При обрыве стержней «беличьей клетки» в момент прохождения дефектной частью ротора полюса машины амплитуда магнитного поля будет увеличиваться. Изменится величина момен- та, а значит, будет изменяться и угловая скорость вра- щения ротора (УСВР). При межвитковых замыканиях обмотки статора магнитное поле будет изменяться в месте расположения дефектной обмотки из-за сокра- щения количества витков. Для проверки теоретических выводов были прове- дены экспериментальные исследования зависимости изменения ВМП и УСВР от вида и степени развития дефекта. Измерения проводились на общепромышлен- ном АД с короткозамкнутым ротором АИР63В4 с ха- рактеристиками [11], представленными в таблице. Характеристики электродвигателя Характеристика Значение Мощность, кВт 0,37 КПД, % 68 Число пар полюсов 2 Частота вращения, об/мин 1 500 Cos φ 0,7 Момент инерции ротора, кг·м 2 0,0014 Скольжение, % 8,7 Сопротивление обмотки статора, Ом 21,5 Реализация предложенного авторами способа кон- троля АД основана на регистрации ВМП рассеяния электродвигателя. Измерения проводились при помо- щи разработанной многоканальной системы, позво- ляющей производить регистрацию ВМП рассеяния и УСВР АД [12–15]. Для измерения УСВР был разработан дополнитель- ный модуль, включающий оптический датчик щелево- го типа TCST2103. Для регистрации ВМП рассеяния были использова- ны датчики Холла, дл я записи сигналов от датчиков угловой скорости вращения и ВМП рассеяния применя- лась многоканальная (12+1 каналов) система регистра- ции (рис. 1). Рис. 1. Многоканальная система: 1 — датчики магнитного поля на корпусе АД (12 шт.); 2 — измерительный блок; 3 — ПК с программой визуализации Данная система включает в себя многоканальный усилитель аналогового сигнала с блоком фильтров и АЦП с частотой выборки 400 кГц, позволяющий про- изводить точные измерения параллельно по всем изме- рительным каналам. Усилительный каскад с регули- руемым коэффициентом усиления осуществляет изме- рение напряженности ВМП АД различной мощности, малогабаритные датчики позволяют производить диаг- ностику АД различных габаритов. Калибровка измери- тельной части проводилась согласно методике, опи- санной в [16]. Дефект «межвитковое замыкание обмотки ста- тора». На данный вид дефекта, по разным данным, приходится от 20 до 40 % от общего числа неисправно- стей АД. Причинами межвитковых замыканий могут служить повышенные нагрузки на валу АД, брак изго- товления обмоток или нанесения изоляции, износ или старение изоляции обмоток, неправильная эксплуата- ция и хранение АД. На рис. 2 представлен временной сигнал ВМП рас- сеяния в месте расположения дефекта.