Rano otkrivanje kvarova kaveznog asinkronog motora analizom napona zvjezdišta

Sažetak

U ovom radu opisano je modeliranje, određivanje parametara, mjerenje i analiza kvarova kaveznog asinkronog motora, kao što su međuzavojni kratki spoj, puknuće rotorskog štapa i puknuće prstena. Matematički model asinkronog motora s nesinusnim poljem u zračnom rasporu, zasnovan je na računanju ulančenih tokova uz pomoć funkcije namota uzimajući u obzir prostorne harmonike magnetomotorne sile. Svi parametri izračunati su iz stvarne geometrije namota i standardnih parametara dobivenih klasičnim pokusima kratkog spoja i praznog hoda. Posebna pažnja posvećena je statorskoj i rotorskoj diferencijalnoj rasipnoj reaktanciji i utjecaju skošenja rotorskih štapova. Za verifikaciju nesinusnog matematičkog modela poslužio je standardni matematički model. Parametri obaju modela potvrđeni su mjerenjem na laboratorijskom modelu. Najčešći kvar je međuzavojni kratki spoj, a modelira se uvođenjem četvrte faze čiji broj zavoja ovosi o mjestu nastanka kratkog spoja. Nova faza galvanski je vezana za fazu u kojoj je nastupio kvar međutim one pripadaju različitim električnim i magnetskim krugovima. Matematički model za simuliranje rotorskih kvarova ostaje nepomjenjen u odnosu na model zdravog motora. Kako se pri ovim kvarovima ne mijenjaju dimenzije rotorskog kaveza, svi parametri, osim otpora rotorskog štapa, ostaju isti u oba modela. U cilju istraživanja napona zvjezdišta, provedene su simulacije na računalu nesinusnih modela s različitim brojem rotorskih štapova. U svrhu eksperimentalne provjere rezultata izgrađena su tri laboratorijska modela. Prvi laboratorijski model realiziran je u cilju mjerenja napona zvjezdišta zdravog motora. Napon se mjeri između zvjezdišta motora i zvjezdišta dobro simetriranog trošila. Za harmoničku analizu napona zvjezdišta primjenjen je algoritam brze Fourierove transformacije. Osim toga frekvencija međuharmonika izmjerenog u zvjezdištu ovisi o brzini rotacije, pa je iskorišten za mjerenje brzine vrtnje. Drugi laboratorijski model realiziran je za mjerenje napona zvjezdišta motora s međuzavojnim kratkim spojem. Na, za ovu svrhu posebno izrađenom statorskom namotu, izvedeno je pet otcjepa na namotu iste faze. Spajanjem vanjskog otpora između otcjepa, simulira se otpor međuzavojne izolacije. U trenutcima spajanja otpora, u naponu zvjezdišta pojavljuju se impulsi, a za njihovu detekciju primjenjena je wavelet transformacija. Treći laboratorijski model realiziran je u cilju mjerenja napona zvjezdišta motora s puknutim rotorskim štapom. Frekvencijski spektar napona zvjezdišta pokazuje da u usporedbi sa zdravim motorom međuharmonik u blizini trećeg harmonika poraste preko pedeset puta, što je jasan znak puknuća rotorskog štapa.

Goran Petrović

Redoviti profesor u trajnom zvanju | Katedra za električna mjerenja

Redoviti profesor u trajnom zvanju na Fakultetu elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje u Splitu. Njegovi znanstveni interesi uključuju mjerenje električnih i procesnih veličina, analizu geoelektričkih i geotermičkih značajki tla, instrumentaciju za napredne elektroenergetske mreže te mjerenje i primjena sinkrofazora. Autor je brojnih elaborata, studija te znanstvenih radova objavljenih u vrhunskim znanstvenim časopisima.