Проверка ротора на межвитковое замыкание: Проверка якоря на межвитковое замыкание — Ваша техника

Содержание

Проверка якоря на межвитковое замыкание — Ваша техника


Замыкание обмотки якоря на корпус

Такого рода замыкание происходит из-за механических повреждений изоляции. Причинами механических повреждений являются: наличие в пазах выступающих листов активной стали и заусенцев, тугое заполнение паза, неплотная укладка обмотки в пазы, отчего провода под действием центробежных сил при вращении перемещаются в пазу, ослабление бандажей и другое.

Кроме механических повреждений изоляции, причинами замыкания на корпус могут явиться увлажнение изоляции, попадание в пазы и лобовые части припоя, сильный и длительный перегрев машины, распайка соединений и другое.

Замыкание обмотки якоря на корпус можно обнаружить контрольной лампой (рисунок 1, а). При проверке лампу присоединяют одним концом к сети, а другим к коллектору. Второй (свободный) конец сети присоединяют к валу якоря. Загорание лампочки свидетельствует о замыкании обмотки на корпус. Для такой проверки можно пользоваться также мегомметром.

Рисунок 1. Проверка замыкания обмоток на корпус.
а – контрольной лампой; б – мегомметром: 1 – мегомметр; 2 – коллектор; 3 – вал; 4 – подставка

Место замыкания обмотки на корпус можно определить по схеме, приведенной на рисунке 2.

В схеме, приведенной на рисунке 2, а, питание от источника постоянного тока подключают к щеткам через предохранитель П. Ток регулируют реостатом R. Щуп одного из проводов от милливольтметра mV присоединяют к сердечнику или валу якоря, а другим касаются любой пластины коллектора. Источником тока может служить аккумуляторная батарея или сеть постоянного тока напряжением 220 или 110 В. При отыскании повреждения достаточен ток 6 – 8 А. Милливольтметр берут со шкалой до 50 мВ.

При петлевой обмотке присоединение к коллектору производят в двух диаметрально противоположных точках. При волновой обмотке соединение к пластинам производят на расстоянии половины шага по коллектору.

При замыкании на корпус в петлевой обмотке стрелка прибора покажет отклонение, равное сумме падений напряжений в секциях, оказавшихся между секцией, замкнутой на корпус, и той, к которой присоединен щуп (рисунок 2, б, положение

I – сплошная стрелка).


п, присоединенный к коллектору, передвигают в одну и другую стороны. При его приближении к замкнутой на корпус секции показания прибора будут уменьшаться (положение II – пунктирная стрелка), так как будет уменьшаться число секций, на которых измеряется падение напряжения. Когда щуп будет соединен с секцией, которая замкнута на корпус, стрелка милливольтметра станет на нуль (положение III). Если двигать щуп дальше, то стрелка прибора отклонится в обратную сторону (положение IV).

При проверке волновой обмотки наименьшие показания будут давать пластины коллектора, либо непосредственно замкнутые на корпус, либо замкнутые на корпус через секции обмотки.

Место замыкания определяют также «прослушиванием» обмотки (рисунок 2, в). Для этого аккумуляторную батарею и зуммер 3 присоединяют к валу якоря и любой коллекторной пластине. К валу присоединяют также один вывод телефона 1; другой вывод его перемещают по коллектору 2. Чем ближе перемещаемый проводник к замкнутой пластине или секции, тем слабее шум в телефоне. При касании проводником замкнутой на корпус секции шум исчезает.

Если указанные выше способы не дают положительных результатов, то приходится путем распайки делить обмотку на части и проверять мегомметром каждую часть в отдельности. При обнаружении замыкания в одной из частей обмотки ее продолжают делить на части до тех пор, пока не будет обнаружена секция, замкнутая на корпус.

Замыкания на корпус устраняют следующим образом:


  1. если замыкание произошло в местах выхода секций из пазов, то вгоняют под секцию небольшие клинья из фибры, бука или другого изоляционного материала;
  2. если замыкание произошло в пазовой части секции, то секцию переизолируют или заменяют новой;
  3. при отсыревании обмотки ее прослушивают;
  4. если обнаружено замыкание пластин на корпус, то следует произвести ремонт коллектора с разборкой.

Межвитковые замыкания

Такой вид замыканий представляет собой соединение витков внутри обмотки вследствие повреждения изоляции обмоточных проводов. Чаще всего межвитковые замыкания происходят при повреждении изоляции проводников во время рихтовки и осадки катушек, при укладке обмотки, из-за попадания припоя или стружки между витками, при пробое обмотки на корпус, вследствие перекрещивания проводов в пазовой части при всыпной обмотке и тому подобное.

Межвитковые замыкания могут быть в одной или нескольких секциях якоря или между секциями вследствие замыкания смежных пластин коллектора. При замыкании между концами секции или между  пластинами коллектора, а также при соединении между собой отдельных витков секции в обмотке якоря образуются замкнутые контуры.

В петлевой обмотке замыкание между двумя смежными пластинами вызывает замыкание только секции, которая присоединена к этим пластинам, и число действующих в обмотке витков уменьшается на число витков, заключающихся в одной секции.

В волновой обмотке замыкание между двумя смежными пластинами вызывает замыкание ряда секций, которые заключены в одном полном обходе вокруг якоря. Число их равно числу пар полюсов машины.

В короткозамкнутых контурах при вращении их в магнитном поле индуктируется электродвижущая сила (ЭДС), которая вызывает большие токи короткого замыкания вследствие малого сопротивления этих контуров. Короткозамкнутые витки, появившиеся во время работы машины, сильно разогреваются проходящим через обмотку током и обычно сгорают.

Как определить межвитковое замыкание электродвигателя? У якорей с волновой обмоткой, а также в обмотках, имеющих уравнительные соединения при значительном числе замкнутых секций, невозможно по нагреву определить короткозамкнутую ветвь, так как нагревается весь якорь. Иногда место витковых замыканий может быть обнаружено при внешнем осмотре по обуглившейся и сгоревшей изоляции секции.

Наиболее простые и часто встречающиеся случаи (например, замыкания витков одной секции, между соседними коллекторными пластинами или же между соседними секциями, находящимися в одном слое обмотки) обнаруживаются по падению напряжения, прослушиванием и другими способами.

Способ определения повреждений по падению напряжения

Такой способ (рисунок 3) заключается в следующем. К паре коллекторных пластин 1 подводится постоянный ток с помощью щупов 3. Щупами 2 измеряют падение напряжения на этой же паре пластин. При замыкании в секции, которая присоединена к проверяемой паре пластин, получается меньшее падение напряжения при одном и том же токе, чем на другой паре пластин, между которыми нет замыкания. Чем больше короткозамкнутых витков, тем меньше падение напряжения. Наименьшее падение напряжения (или равное нулю) будет при замыкании между самими коллекторными пластинами.

Таким образом проверяется весь якорь и производится сравнение результатов измерений. Проверку якоря следует производить при поднятых щетках. Параметры схемы такие же, как и на рисунке 2, а.

Чтобы предупредить повреждение милливольтметра (рисунок 3), необходимо сначала прикладывать к коллектору щупы 3, а затем щупы 2; отнимать щупы нужно в обратном порядке.

Хорошие результаты этот способ дает при определении замыканий между витками в секции с небольшим количеством витков (стержневые обмотки). В многовитковых секциях при замыкании одного-двух витков разница в показаниях милливольтметра на коллекторных пластинах исправной секции и поврежденной может оказаться незначительной.

На рисунке 4 показаны схемы для определения межвитковых замыканий с помощью телефона и стальной пластины. Испытательная установка состоит из электромагнита 1, питаемого переменным током повышенной частоты. Якорь 3 устанавливают над электромагнитом. При межвитковом замыкании в какой-либо секции в ней будет проходить большой ток, что обнаружится по нагреву. С помощью телефона 2 и электромагнита

4 можно быстро определить паз с поврежденной секцией. При исправных секциях обмотки в телефоне 2 слышен слабый, одинаковой силы звук. Если же одна из секций имеет межвитковое замыкание, то звук в телефоне заметно усиливается.


Рисунок 4. Проверка якоря на межвитковое замыкание.
а – с помощью телефона; б – с помощью стальной пластины

Для полной проверки обмотки нужно переставлять электромагнит 4 по зубцам якоря, пока последний не будет обойден кругом. Если к зубцам сердечника, охватывающим неисправную секцию, поднести тонкую стальную пластину

5 (рисунок 4, б), то она начнет дребезжать. Этим способом обнаруживается замыкание смежных пластин коллектора, которое вызывает те же явления, что и межвитковое замыкание.

Для определения межвитковых замыканий может быть использована схема, показанная на рисунке 2, в. Для этого второй проводник присоединяют не к валу, как показано на рисунке, а к коллекторной пластине. Провода от телефона 1 присоединяют к двум смежным пластинам.

Секцию, имеющую витковое замыкание, обычно заменяют новой. Переизолировкой одного лишь места замыкания можно ограничится только в случае неполного контакта в месте замыкания, да и то при отсутствии иных повреждений изоляции.

В случае необходимости (в качестве временной меры) при небольшом числе коллекторных пластин производят выключение из работы поврежденных секций. Выключение одной секции не отражается заметным образом на коммутации машины.

Обрывы в обмотке якоря

Обрывы в обмотке возникают вследствие выплавления припоя из-за перегрева обмоток при перегрузках, короткого замыкания, надлома от частых изгибаний лобовых частей обмотки и тому подобного. Обрывы чаще всего происходят в обмотках из тонкого провода из-за его малой механической прочности. Обрыв обмотки или плохой контакт сильно ухудшает коммутацию машины и может вызвать значительное искрение на коллекторе и его подгорание. Если якорь работает длительное время с обрывом, то образующаяся в месте обрыва дуга может постепенно прожечь изоляцию и привести к замыканию обмотки на корпус.

В петлевой обмотке обрыв сопровождается искрением на коллекторе и подгоранием двух смежных пластин, к которым присоединена поврежденная секция. При волновой обмотке подгорает несколько пар соседних пластин (по числу полюсов), к которым присоединены секции одной последовательной цепи этой обмотки. При этом подгорают обращенные друг к другу края соседних пластин.

Как при плохом контакте, так и при обрыве при наличии уравнительных соединений могут подгореть, кроме пластин, относящиеся к неисправным секциям, и коллекторные пластины, отстоящие от них на двойное полюсное деление и связанные с ними уравнительными соединениями. Место обрыва можно определить по падению напряжения.

При обрыве какой-либо секции (рисунок 5, а) не будет тока во всей половине обмотки, в которой находится неисправная секция, поэтому прибор везде покажет нуль (положения II и III), кроме случая, когда провода прибора будут присоединены к концам оборванной секции. При этом цепь будет замкнута через прибор и стрелка его отклонится так же, как если бы провода прибора были присоединены непосредственно к источнику тока (положение I).

Рисунок 5. Отыскание одного (а) и двух (б) обрывов в петлевой обмотке

При двух обрывах (рисунок 5, б), если замыкать попарно пластины коллектора, прибор ничего не покажет на всем участке между пластинами, к которым подведено напряжение. Для нахождения мест обрывов поступают следующим образом: один из щупов от проводов, соединенных с прибором, устанавливают на коллекторную пластину, к которой подводится питание, а другой перемещают по коллектору, начиная от другого подводящего питание щупа. При этом показания прибора будут максимальными (положение IV). Когда передвигаемый по коллектору щуп «пройдет» место обрыва, прибор покажет нуль (положение V). Найдя один обрыв, таким же образом отыскивают и другой.

При обрывах в волновой обмотке наибольшее отклонение будет иметь место на нескольких парах пластин, находящихся попарно на расстоянии шага по коллектору друг от друга. Обрывы в якоре, имеющем параллельные ветви, могут быть также определены измерением их сопротивления. При обрыве одной из секций сопротивление обмотки резко возрастает.

После укладки обмотки якоря в пазы сердечника она должна быть проверена на правильность соединения с пластинами коллектора. Эту проверку производят после того, как концы секций обмотки зачищены до металлического блеска и заложены в прорези коллекторных пластин. На рисунке 6 показана схема установки, необходимой для этой цели. На деревянных стойках, привернутых к деревянному основанию 3, устанавливается якорь 2. Под якорем помещен электромагнит 5, сердечник которого изготовлен из П-образных листов электротехнической стали. Обмотка электромагнита 8 состоит из двух катушек, которые соединены так, что при прохождении по ним тока возникают два разноименных магнитных полюса С и Ю. Катушки получают питание от выпрямителя 4 через реостат 7. Выключателем служит ножная педаль 1. Вилкой 9 милливольтметр 6 соединяется с двумя смежными пластинами. В момент размыкания контактов педалью 1 в обмотке якоря индуктируются импульсы. При правильном соединении обмотки и положении вилки 9 на любых смежных пластинах коллектора стрелка милливольтметра 6 должна отклоняться в одну и ту же сторону и приблизительно до одного и того же деления шкалы.


Неисправности в обмотках полюсов и устранение их

Катушки полюсов меньше подвергаются повреждениям, так как они неподвижно закреплены на полюсах. Чаще всего катушки повреждаются на углах внутри катушки, у места выхода внутреннего выводного конца вследствие неправильной установки его вначале намотки и тому подобное. К причинам повреждения можно отнести нарушение изоляции из-за того, что она плохо натянута, неравномерную укладку изоляции, выступы и заусенцы металлического каркаса и другое. Наиболее часто встречаются следующие неисправности обмоток полюсов: обрыв или плохой контакт, межвитковые замыкания и замыкание обмоток на корпус.

Межвитковое замыкание в катушках полюсов

Поврежденная катушка со значительным числом замкнутых витков имеет уменьшенное сопротивление. Ее можно легко обнаружить, если измерить сопротивления всех катушек измерительным мостом, тестером, методом амперметра и вольтметра (постоянным током) и другими. При измерении сопротивления методом амперметра и вольтметра испытуемая катушка включается в сеть через сопротивление, которым может регулироваться ток в катушке. По показаниям амперметра и вольтметра находят по закону Ома сопротивление катушки. Сопротивление всех катушек, не имеющих витковых замыканий, одинаково. В катушках с замкнутыми витками будет меньше сопротивление, чем в катушках, не имеющих замкнутых витков.

Замыкания в обмотках полюсов, если они находятся не на выводных концах, устраняют частичной или полной перемоткой. С катушки отматывают витки и одновременно производят осмотр. Если витковые замыкания вызваны увлажнением изоляции, то катушку следует просушить.

Обрывы в обмотках полюсов

Обрывы в обмотках полюсов бывают только в катушках, которые изготовлены из проволоки небольшого сечения. Место обрыва можно определить вольтметром, которым измеряют напряжение на всех катушках (рисунок 7, а). При обрыве в катушке вольтметр, подключенный к зажимам поврежденной катушки, покажет полное напряжение сети. На исправных катушках вольтметр не даст отклонений. Обрыв можно также обнаружить контрольной лампой или мегомметром. Обрыв, а также плохой контакт в доступных местах устраняют пайкой.

Рисунок 7. Определение места обрыва (а) и замыкания на корпус (б) в обмотках полюсов

Замыкание обмотки полюсов на корпус

Замыкание обмотки полюсов на корпус можно определить, если через всю обмотку пропустить постоянный ток. Один конец вольтметра (рисунок 7, б) присоединяют к корпусу машины, а другой (свободный) – к выводу катушки. Вольтметр покажет наименьшее напряжение на выводах катушки, замкнутой на корпус.

Проверка последовательной обмотки или обмотки добавочных полюсов производится при пониженном напряжении, величина которого регулируется включенным последовательно реостатом. Вместо вольтметра для измерения напряжения применяют милливольтметр.

Замкнутую на корпус катушку можно обнаружить контрольной лампой или мегомметром. Для этого катушки разъединяют и проверяют отдельно. Для устранения замыкания на корпус снимают катушку с сердечника полюса и осматривают места соприкосновения ее как с корпусом, так и со станиной. Замыкания на корпус устраняют переизолировкой катушек, установкой изоляционных прокладок, сушкой при увлажнении и другими способами.

Правильность соединения катушек полюсов проверяется компасом или намагниченной стрелкой (рисунок 8). Для этого по обмоткам полюсов пропускают постоянный ток и к каждой катушке подносят компас или стрелку. Если чередование полярности полюсов правильное, то при перемещении, например, компаса внутри машины (при вынутом якоре) от полюса к полюсу стрелка компаса будет поочередно притягиваться к полюсам то одним, то другим концом.

Источник: Логачев И. С., Родин Г. Г., «Ремонт обмоток машин постоянного тока» — Москва: Энергия, 1968 — 128 с.

Источник: www. electromechanics.ru

Как найти межвитковое замыкание

Замыкание витков легко определить, для этого есть несколько методов. Во время работы электродвигателя обратите внимание на неравномерный нагрев статора. Если одна его часть нагрелась больше, чем корпус двигателя, то необходимо остановить работу и провести точную диагностику мотора.

Существуют приборы для диагностики замыкания витков, можно проверить токовыми клещами. Нужно измерить нагрузку каждой фазы по очереди. При разнице нагрузок на фазах надо задуматься о наличии межвиткового замыкания. Можно перепутать витковое замыкание с перекосом фаз сети питания. Чтобы избежать неправильной диагностики, надо измерить приходящее напряжение питания.

Обмотки проверяют мультиметром путем прозвонки. Каждую обмотку проверяем прибором отдельно, сравниваем результаты. Если замкнуты оказались всего 2-3 витка, то разница будет незаметна, замыкание не выявится. С помощью мегомметра можно прозвонить электромотор, выявив наличие замыкания на корпус. Один контакт прибора соединяем с корпусом мотора, второй к выводам каждой обмотки.

Если нет уверенности в исправности двигателя, то необходимо произвести разборку мотора. При разборе нужно осмотреть обмотки ротора, статора, наверняка будет видно место замыкания.

Наиболее точным методом проверки замыкания между витками обмоток является проверка понижающим трансформатором на трех фазах с шариком подшипника. Подключаем на статор электромотора в разобранном виде три фазы от трансформатора с пониженным напряжением. Кидаем шарик подшипника внутрь статора. Шарик бегает по кругу – это нормально, а если он примагнитился к одному месту, то в этом месте замыкание.

Можно вместо шарика применить пластинку от сердечника трансформатора. Ее также проводим внутри статора. В месте замыкания витков, она будет дребезжать, а где замыкания нет, она просто притянется к железу. При таких проверках нельзя забывать про заземление корпуса двигателя, трансформатор должен быть низковольтным. Опыты с пластинкой и шариком при 380 вольт запрещаются, это опасно для жизни.

Самодельный прибор для определения виткового замыкания

Сделаем дроссель своими руками для проверки межвиткового замыкания в обмотке двигателя. Нам понадобится П-образное трансформаторное железо. Его можно взять, например, от старого вибрационного насоса «Ручеек», «Малыш». Разбираем его нижнюю часть, хорошо нагреваем ее. Там имеются катушки, залитые эпоксидной смолой.

Эпоксидку разогреваем и выбиваем катушки с сердечником. С помощью наждака или болгарки срезаем губки сердечника.

Намотаны эти катушки как раз на П-образном трансформаторном железе.

Не нужно соблюдать углы. Нужно сделать место, в которое легко ляжет маленький и большой якорь.

При обработке необходимо учесть, что железо слоеное. Нельзя обрабатывать его так, чтобы камень его задирал. Нужно обрабатывать в таком направлении, чтобы слои лежали друг к другу, чтобы не было задиров. После обработки снимите все фаски и заусенцы, так как придется работать с эмалированным проводом, нежелательно его поцарапать.

Теперь нам надо сделать две катушки для этого сердечника, которые разместим с обеих сторон. Замеряем толщину и ширину сердечника в самых широких местах, по заклепкам. Берем плотный картон, размечаем его по размерам сердечника. Учитываем размер паза в сердечнике между катушками. Проводим неострым краем ножниц по местам сгиба, чтобы удобнее было сгибать картон. Вырезаем заготовку для каркаса катушек. Сгибаем по линиям сгиба. Получается каркас катушки.

Теперь делаем четыре крышки для каждой стороны катушек. Получаем два картонных каркаса для катушек.

Рассчитываем количество витков катушек по формуле для трансформаторов.

13200 делим на сечение сердечника в см2. Сечение нашего сердечника:

3,6 см х 2,1 см = 7,56 см2.

13200 : 7,56 = 1746 витков на две катушки. Это число не обязательное, отклонение 10% в обе стороны никакой роли не сыграет. Округляем в большую сторону, 1800 : 2 = 900 витков нужно намотать на каждую катушку. У нас есть провод 0,16 мм, он вполне подойдет для наших катушек. Наматывать можно как угодно. По 900 витков можно намотать и вручную. Если ошибетесь на 20-30 витков, то ничего страшного не будет. Лучше намотать больше. Перед намоткой шилом делаем отверстия по краям каркаса для вывода провода катушек.

На конец провода надеваем термоусадочный кембрик. Конец провода вставляем в отверстие, загибаем, и начинаем намотку катушки.

Заполнение получилось малым, поэтому можно мотать и проводом толще. На второй конец припаиваем проводок с кембриком и вставляем в отверстие. Не заматываем катушку, пока не провели испытание.

Обе катушки намотаны. Надеваем их на сердечник таким образом, чтобы провода шли вниз и были с одной стороны. Катушки абсолютно одинаково намотаны, направление витков в одну сторону, концы выведены одинаково. Теперь необходимо один конец с одной катушки и один с другой соединить, а на оставшиеся два конца подать напряжение 220 вольт. Главное не запутаться и соединить правильные провода. Чтобы понять порядок соединения, нужно мысленно разогнуть наш П-образный сердечник в одну линию, чтобы витки в катушках располагались в одном направлении, переходили от одной катушки во вторую. Соединяем два начала катушек. На два конца подаем напряжение.

Сравним дроссель фабричный и самодельный.

Проверяем заводской дроссель металлической пластинкой на вибрацию места витковых замыканий якоря двигателя и отмечаем их маркером. Теперь то же самое делаем на нашем самодельном дросселе. Результаты получились идентичные. Наш новый дроссель работает нормально.

Снимаем наши катушки с сердечника, обмотки фиксируем изолентой. Пайку также изолируем лентой. Одеваем готовые катушки на сердечник, припаиваем к концам проводов питание 220 В. Дроссель готов к эксплуатации.

Межвитковое замыкание якоря

Для проверки якоря воспользуемся специальным прибором, который представляет трансформатор с вырезанным сердечником. Когда мы кладем якорь в этот зазор, его обмотка начинает работать как вторичная обмотка трансформатора. При этом, если на якоре имеется межвитковое замыкание, от местного перенасыщения железом металлическая пластинка, которая будет находиться сверху якоря, будет вибрировать, либо примагничиваться к корпусу якоря.

Включаем прибор. Для наглядности мы специально замкнули две ламели на коллекторе, чтобы показать каким образом производится диагностика. Помещаем пластинку на якорь и сразу видим результат. Наша пластинка примагнитилась и начала вибрировать. Поворачиваем якорь, витки смещаются, и пластинка перестает вибрировать.

Теперь удалим замыкание ламелей для проверки. Повторяем проверку и видим, что обмотка якоря исправна, пластинка не вибрирует ни в каких местах.

Способ №2 проверки якоря на витковое замыкание

Этот способ подходит для тех, кто не занимается профессиональным ремонтом электроинструмента. Для точной диагностики межвиткового замыкания требуется скоба с катушкой.

Мультиметром можно выяснить лишь обрыв катушки якоря. Лучше для этой цели применять аналоговый тестер. Между каждыми двумя ламелями замеряем сопротивление.

Сопротивление должно быть везде одинаковое. Бывают случаи, когда обмотки не сгорели, коллектор нормальный. Тогда замыкание витков определяют только с помощью прибора со скобой от трансформатора. Теперь устанавливаем мультиметр на 200 кОм, один щуп замыкаем на массу, а другим касаемся каждой ламели коллектора, при условии, что нет обрыва катушек.

Если якорь не прозванивается на массу, то он исправный, либо может быть межвитковое замыкание.

Межвитковое замыкание трансформатора

У трансформаторов есть распространенная неисправность – замыкание витков между собой. Мультиметром не всегда можно выявить этот дефект. Необходимо внимательно осмотреть трансформатор. Провод обмоток имеет лаковую изоляцию, при ее пробое между витками обмотки есть сопротивление, которое не равно нулю. Оно и приводит к разогреву обмотки.

При осмотре трансформатора на нем не должно быть гари, обуглившейся бумаги, вздутия заливки, почернений. Если известен тип и марка трансформатора, можно узнать, какое должно быть сопротивление обмоток. Мультиметр переключают в режим сопротивления. Сравнивают измеренное сопротивление со справочными данными. Если отличие составляет больше 50%, то обмотки неисправны. Если данные сопротивления не удалось найти в справочнике, то наверняка известно количество витков, тип и сечение провода, можно вычислить сопротивление по формулам.

Чтобы проверить трансформатор блока питания с выходом низкого напряжения, подключаем к первичной обмотке напряжение 220 В. Если появился дым, запах, то сразу отключаем, обмотка неисправна. Если таких признаков нет, то измеряем напряжение тестером на вторичной обмотке. При заниженном на 20% напряжении есть риск выхода из строя вторичной обмотки.

Если есть второй исправный трансформатор, то путем сравнения сопротивлений выясняют исправность обмоток. Чтобы проверить более подробно, применяют осциллограф и генератор.

Источник: zen.yandex.ru

1. Тест на 180 градусов

  • Мультиметр устанавливаем в режим измерения сопротивления, предел измерения 200 Ом.
  • Щупы подсоединяем к двум ровно противоположным контактом коллектора. Две эти точки находятся друг от друга на 180 градусов.
  • Измеряем сопротивление. Запоминаем или записываем.
  • Далее производим замеры по кругу, между остальными противоположными пластинами.

Подводим итоги. Сами значения сопротивления нам неинтересны. Главное, чтобы они были одинаковы. То есть, если мультиметр при первом измерении показал, например, значение 1,5 Ом, то и между остальными противоположными пластинами должно быть такое же сопротивление. Если сопротивление между некоторыми точками больше ̶̶ значит в этой обмотке обрыв. Если сопротивление, наоборот, меньше ̶̶ короткое замыкание.

На графике отчетливо отслеживается внутренне замыкание в одной из обмоток.

2. Тестирование соседних контактов

  • Прибор остается в том же положении — измерение сопротивления, предел 200 Ом.
  • Щупы мультиметра подключаем к двум соседним пластинам коллектора.
  • Производим измерение, запоминаем результат.
  • Далее производим замер между следующей парой контактов. И так далее, по кругу.
  • Сравниваем результаты.

В этом тесте, как и в предыдущем, главное – равенство значений. И, так же как и в прошлом тесте, увеличение сопротивления обозначает обрыв провода обмотки, а уменьшение сопротивления – короткое замыкание.

На графике видно внутренне, межвитковое замыкание в одной из обмоток.

3. Проверка замыкания на корпус

  • Мультиметр установлен в режим измерения сопротивления ̶̶ 200 Ом.
  • Один щуп прибора ставим на пластину коллектора, второй на корпус якоря (вал или магнитопровод).
  • Поочередно производим замеры между каждой ламелью и корпусом.

Если мультиметр показывает «1» ̶̶ замыкания на корпус нет. Если показывает какие-либо значения, или «0» и издает звуковой сигнал, то изоляция пробита.

Результаты проверки

Якорь электродвигателя исправен если:
1. Сопротивление между всеми противоположными контактами равно.
2. Сопротивление между всеми соседними контактами равно.
3. Сопротивление между пластинами коллектора и корпусом равно бесконечности «1».

Рекомендации

У электронных мультиметров, особенно бытового назначения, есть некоторая погрешность. Поэтому лучше использовать стрелочный прибор. Если же такового нет, желательно определить и учитывать погрешность в измерениях. Делается это следующим образом:

  • в режиме измерения сопротивления, с пределом 200 Ом, соединяем щупы вместе;
  • если показания прибора «ноль» ̶̶ погрешности нет;
  • если вместо нуля какая либо другая цифра, это и будет погрешность.

Допустим, мультиметр показал 0,1 Ом. Значит, в первом и втором тесте разница сопротивлений менее чем 0,1 Ом не считается повреждением.

Техника безопасности

Во время проверки ротора, необходимо соблюдать следующие меры безопасности:

  • перед разборкой отключить электродвигатель от сети;
  • в поврежденном якоре могут быть острые кромки, оторванные пластины коллектора или торчать поврежденные провода, поэтому необходимо использовать рабочие перчатки.

Источник: SdelaySam-SvoimiRukami.ru


возможные причины, способы проверки и методы ремонта

Во время эксплуатации любого оборудования периодически возникают поломки разного характера, которые требуют качественного ремонта. Распространенные сегодня электродвигатели не являются тому исключением. Такие агрегаты могут выходить из строя в результате межвиткового замыкания. В такой ситуации может сгореть исправный, на первый взгляд, двигатель. Именно поэтому специалисты стараются своевременно определить замыкание межвиткового типа, чтобы качественно устранить причину неисправности.

Описание

Сложное межвитковое замыкание может возникнуть по причине нарушения изоляционного слоя ответственных элементов в многофункциональных электротехнических агрегатах. В классическом двигателе, кроме распространенного замыкания на корпус, часто присутствуют и другие проблемы. Чаще всего это может быть спровоцировано выходом из строя обмотки ротора или же статора. Специалистам удалось установить, что классическое межвитковое замыкание возникает в результате перегрева мотора. Когда на устройство воздействует повышенная температура, то сложно избежать разрушения нанесенного производителем лака, который выполняет роль надежной оболочки. Из-за этого витки оголяются и начинают постепенно взаимодействовать друг с другом, вызывая тем самым короткое замыкание. Даже если это точечная проблема, двигатель все равно не будет функционировать как раньше. Ликвидировать поломку можно только при помощи качественной перемотки.

Элементарная проверка

Первым делом необходимо аккуратно установить индуктор на платформе тормозного изделия и включить его в сеть. Переключатель следует перевести в положение 4. Якорь аккуратно укладывают на полюса индуктора, после чего закрепляют на валу приспособление для проворачивания якоря. Можно включить стенд. Мастеру предстоит аккуратно прижать щупы контактного агрегата к двум соседним коллекторам якоря. Немного проворачивая механизм, нужно отыскать положение, при котором показания механизма будут находиться на максимальной отметке. При помощи резистора устанавливают стрелку устройства на максимально удобную отметку шкалы. Необходимо постепенно проворачивать якорь, не меняя при этом пространственного положения щупов. Мастеру остается только считать показания прибора.

Важные нюансы

Экспертами был разработан универсальный прибор для проверки межвиткового замыкания. Но первым делом нужно точно установить факт отсутствия дополнительной нагрузки на мотор. Проблема может возникнуть по причине засорения воздушной системы или заедания механического отдела. Чтобы безошибочно определить межвитковое замыкание, необходимо некоторое время понаблюдать за работающим двигателем. В такой ситуации мастер заметит интенсивное круговое искрение. Может ощущаться неприятный запах горелой изоляции. Чтобы ликвидировать проблему, нужно ее своевременно определить. При стандартном визуальном осмотре, обмотки якоря не должны быть вспученными или почерневшими. Указывать на проблему может запах горелого. Мастер должен убедиться в том, что между пластинами коллектора нет замыкания.

Универсальный агрегат

При помощи многофункционального прибора для проверки межвиткового замыкания можно безошибочно измерить сопротивление между обмоткой и корпусом. В рабочем состоянии разница полученных данных остается незначительной. Если полученный показатель превышает отметку 11 процентов, то качественного ремонта не избежать. Мастеру придется заменить всю обмотку, которая будет иметь меньшее сопротивление. Основные ремонтные работы должны быть направлены на перематывание неисправных деталей. Такие манипуляции доступны только в специальных условиях. Работу можно доверить исключительно специалистам.

Помощь мультиметра

Универсальность этого устройства позволяет выполнить проверку межвиткового замыкания, чтобы своевременно устранить имеющуюся поломку. Любые ремонтные работы должны начинаться с разборки якоря электродвигателя. Причины могут возникнуть по следующим причинам:

  1. Износ и поломка щеток.
  2. Замыкание между пластинами.
  3. Отсутствие контакта на клеммах.
  4. Плохая изоляция.
  5. Слишком высокая температура для пластин коллектора.

Многолетний опыт экспертов свидетельствует о том, что сломанный стартер издает характерный звук гула, появляются искры, меняется интенсивность вращения якоря, образуются вибрации во время работы.

Самостоятельный ремонт

Чтобы проверить межвитковое замыкание на якоре, нужно аккуратно приложить к пластине коллектора стартер лампы. Нужно посмотреть, загорится лампочка либо нет. Если лампочка сработала, тогда мастеру нужно подумать о замене обмотки или всего ротора. Но если реакции нет, проверку нужно выполнить омметром. Сопротивление должно быть максимально низким, не более 9 кОм. Если замыкание межвитковое, тогда пригодится определенный прибор для проверки якоря стартера. Устранить эту проблему можно в том случае, если выровнять все провода и очистить их от лишнего мусора. Если все перечисленные рекомендации не подействовали, остается только выполнить перемотку якоря. При распайке коллекторных выводов необходимо демонтировать ротор и тщательно зачистить поверхность при помощи бормашины. Определить сгоревший аккумулятор можно только с помощью аккумулятора.

Вариант для профессионалов

Специалисты привыкли использовать качественный прибор для межвиткового замыкания. Такой агрегат предназначен исключительно для профессионального ремонта электрооборудования. Для работы понадобится катушка со скобой. Классическим мультиметром можно определить только обрыв на якоре. Для более качественной диагностики лучше использовать аналоговый тестер. Между всеми ламелями обязательно замеряют сопротивление. Во всех случаях показатели должны быть идентичными. В некоторых случаях обмотки могут не сгореть, да и коллектор остается невредимым. Определить замыкание межвиткового типа можно с помощью прибора с прочной скобой от трансформатора. Мультиметр устанавливают на отметку 180 кОм. Щуп аккуратно замыкают на массу, а второй поочередно прикладывают к каждой ламели коллектора. Если якорь по-прежнему не прозванивается на массу, то он абсолютно исправен.

Замыкание классического статора

Даже такое изделие подвержено межвитковому замыканию. Первым делом специалист обязательно проверяет обмотку статора на факт сопротивления. Но это не самый надежный метод. Многие факторы влияют на мультиметр, из-за чего он может отображать ошибочные данные. Итоговый результат во многом зависит от перемотки двигателя, а также от старости самого железа. Обычными клещами можно измерить ток и сопротивление. Если у мастера есть необходимый опыт, то он может определить поломку даже по звуку работающего двигателя. Но в этом случае обязательно должны быть рабочие подшипники, которые качественно смазаны. При желании мастер может задействовать осциллограф, но такой агрегат отличается большой стоимостью. Из-за этого приобрести агрегат могут далеко не все. На двигателе не должно быть следов масла, подтеков. Недопустимо наличие посторонних запахов. Качественным тестером проверяют обмотки на факт сопротивления. Если результаты отличаются друг от друга более чем на 11%, то причина поломки может крыться в замыкании.

Самодельное приспособление

Устранить межвитковое замыкание электродвигателя можно при помощи агрегата, сооруженного в домашних условиях. Для сборки нужно подготовить транзисторы КТ209 и КТ315, переменные резисторы на 47 кОм и 1 кОм. Питание изделия можно обеспечить при помощи батареи, а также высококачественного стабилизатора. Дополнительно нужно установить зеленый светодиод, который будет сигнализировать о включении агрегата, а оранжевый – контрольный. Последовательно с этими элементами включают резистор на 30 Ом. Стоит отметить, что рабочая плата имеет компактные размеры, за счет чего легко поместится в небольшой корпус.

Причины неисправностей

Межвитковое замыкание электродвигателя не является редкой проблемой. Такая неисправность встречается в 50% всех случаев поломок. Ситуация может возникнуть из-за повышенной нагрузки на электроустановку. Неправильная эксплуатация агрегата часто влечет за собой преждевременные поломки. Номинальную нагрузку можно определить по паспорту установки. Перегрузка может быть спровоцирована механическим повреждением самого мотора. Сухие либо заклинившие подшипники часто вызывают замыкание. Не исключен факт заводского брака. Если электродвигатель хранится в ненадлежащих условиях, то это всегда чревато тем, что обмотка просто отсыреет.

Изменение сопротивления

Определение межвитковое замыкание позволяет существенно упростить ремонтные работы. Чтобы качественно проверить мотор на факт сопротивления изоляции, опытные электрики активно используют мегометр с напряжением 500 В. Таким приспособлением можно безошибочно измерить сопротивление изоляции обмоток двигателя. Если электродвигатели обладают напряжением 12 В или 24 В, то без помощи тестера просто не обойтись. Изоляция таких обмоток не рассчитана на испытание под максимальным напряжением. Производитель всегда в паспорте к агрегату указывает оптимальное значение. Если тестирование показало, что сопротивление изоляции гораздо меньше оптимальных 20 Мом, то обмотки обязательно разъединяют и тщательно проверяют каждую по отдельности. Для собранного мотора показатель не должен быть ниже положенных 21 Мом. Если изделие долгое время пролежало в сыром месте, то перед эксплуатацией его обязательно просушивают в течение нескольких часов накальной лампой.

Неисправности трансформатора

Опытные специалисты привыкли в работе использовать универсальный индикатор межвиткового замыкания, который существенно упрощает поиск возникших поломок. Но даже профессионалы должны помнить о том, что выбор наиболее подходящего источника питания и его местоположения напрямую зависит от количества питаемых изделий и типа подключения. У трансформатора есть довольно распространенная неисправность – непредвиденное замыкание витков между собой.

Эту проблему не всегда можно определить при помощи классического мультиметра. Агрегат нужно тщательно осмотреть на предмет наличия визуальных дефектов. Провод обмоток обладает лаковой изоляцией. В случае ее пробоя между витками возникает сопротивление, которые выше 0. В такой ситуации может возникнуть перегрев оснащения. При визуальном осмотре на трансформаторе не должно быть следов копоти, обуглившихся частиц, вздутия заводской заливки, почернений. Мастер может узнать номинальное напряжение из прилагаемой к агрегату документации. Если отличие показателей составляет 45% и больше, то обмотка вышла из строя. Чтобы не усугубить ситуацию, ремонт столь ответственного элемента лучше доверить специалистам, которые обладают всеми необходимыми навыками.

Как определить межвитковое замыкание. Как проверить межвитковое замыкание

В электрических двигателях, в процессе эксплуатации, могут возникнуть различные неисправности. Довольно часто, многие сталкиваются с таким явлением, как межвитковое замыкание обмотки статора. Для того, чтобы точно определить наличие данного дефекта, прежде всего, проверяется сопротивление обмотки.

Определение межвиткового замыкания

Междувитковое замыкание определяется проверкой сопротивления. Данная величина измеряется с помощью дефектоскопа или . Полученные показания сравниваются с сопротивлением, присутствующим в исправной обмотке.

Если в проверяемой обмотке ниже, чем в образцовой, то это свидетельствует о наличии в ней межвиткового замыкания. При необходимости, данная неисправность может определяться с помощью индукционного метода. Для этого, витки проверяемой электрообмотки находятся в переменном магнитном поле, после чего происходит индуцирование электродвижущей силы.

Когда в обмотке имеются замкнутые витки, то под воздействием наведенных токов она начинает нагреваться. При замыкании даже одного или двух витков, нагревание происходит в течение от 3-х до 5-ти минут.


Межвитковое замыкание обмотки статора может определяться дефектоскопом, без выемки из пазов. В состав дефектоскопа входят индукционный и сигнальный аппараты, расположенные друг за другом в общем корпусе. Сердечники обоих аппаратов одновременно накладываются на зубцы пазов или по длине проводников проверяемой обмотки. Обмотка индукционного аппарата находится включенной в сеть с напряжением до 18-ти вольт. Возникает магнитное поле, вызывающее наведение электродвижущей силы.

При витковом замыкании, по обмотке начинает течь ток, а вокруг проводников появляется собственное магнитное поле. В результате, в обмотке сигнального аппарата также появляется электродвижущая сила, после чего загорается лампочка сигнала.

Устранение неисправностей

В отдельных случаях, возможно достаточно быстрое устранение неисправностей собственными силами. Все места, имеющие дефекты, легко определяются визуально и по запаху подгоревшей изоляции. Если дефект носит незначительный локальный характер, то поврежденный участок провода заменяется, места соединений зачищаются и протравливаются раствором хлорида цинка. После этого, производится лужение, скручивание и окончательное припаивание.

Запаянные места обматываются х/б лентой, пропитываются лаком и просушиваются. В случае серьезных повреждений электрообмотки, может понадобиться ее полная перемотка.

Межвитковые замыкания, ухудшение контакта в местах паек, обрывы могут быть обнаружены по измерению напряжения на катушке при пропускании через нее тока.
Межвитковое замыкание обнаруживают путем измерения ее сопротивления аналогично катушкам генераторов постоянного тока.
Межвитковые замыкания могут быть в одной или нескольких секциях якоря или между секциями вследствие замыкания смежных пластин коллектора. При замыкании между концами секции или между пластинами коллектора, а также при соединении между собой отдельных витков секции в обмотке якоря образуются замкнутые контуры.
Схема соединений обмоток полюсов и якоря тягового электродвигателя. Межвитковое замыкание у катушек полюсов определяют приборами, работающими по принципу трансформатора. Схема одного из приборов показана на рис. 267, а. Несъемную катушку 1 подключают к источнику переменного тока.
Межвитковые замыкания в обмотках возникают при нарушении целостности изоляции. Размотка бандажей (обычно на тяговых электродвигателях) часто связана с превышением максимально допустимой частоты вращения при боксовании; устраняется при ремонте якоря.
Межвитковые замыкания в обмотках возникают при нарушении целости изоляции. Размотка бандажей (обычно на тяговых электродвигателях), часто связана с превышением максимально допустимой частоты вращения при боксовании. Устраняется при ремонте якоря.
Межвитковые замыкания в обмотках якоря или полюсов и пробой изоляции появляются при попадании влаги в изоляцию, а также из-за механических повреждений якоря при сборке или вследствие ослабления секций в пазах якоря или катушек на полюсах. Обрыв витков секций якоря и межкатушечных соединений возникает из-за недостаточной их механической прочности или надрывов при монтаже, а также вследствие выплавления припоя в петушках коллектора в результате перегревов при перегрузках. Возможно также возникновение механических повреждений в машинах: ослабление вентиляторов на валах, размотка проволочных бандажей, разрушение роликовых подшипников.
Межвитковое замыкание или пробой обмотки на сердечник может произойти при работе без нагрузки. Поэтому при ремонтных работах следует быть внимательным. Обнаружить короткозамкнутыо витки с помощью тестера удается не всегда.
Межвитковое замыкание в катушках главных, дополнительных полюсов и компенсационной обмотке, чаще всего обнаруживаемое при плановых ремонтах, когда катушки проверяются на межвитковое замыкание. Причиной неисправности может быть ослабление изоляции из-за старения, а также дефекты, допущенные при намотке катушек. Устраняется повреждение при заводском или деповском ремонте заменой катушек.
Межвитковое замыкание в обмотке ротора приводит к уменьшению ее сопротивления и увеличению тока возбуждения. Это в свою очередь вызывает повышенный нагрев обмотки, разрушение изоляции и расширение зоны замыкания.
Схема для проверки отсутствия короткозамкнутых витков в обмотках постоянного тока. Межвитковые замыкания определяют путем анализа вольт-амперных характеристик на переменном токе отдельно для каждой обмотки. Анализ проводится путем сравнения стандартной и полученной характеристик.
Обычно межвитковое замыкание быстро вызывает пробой изоляции секции проводников якоря на сердечник вследствие ее сильного обугливания из-за нагрева большим током.

Межвитковое замыкание двигателя Двигатель гудит и перегревается.
Межвитковое замыкание обмотки статора обнаруживают по срабатыванию теплового реле, неравномерному нагреву корпуса двигателя и повышенному гудению. При обрыве одной из фаз цепи двигатель не запускается — сильно гудит, начинает греться и срабатывает тепловая защита (ТРТ), отключая контактор. В случае небольшого повреждения подшипников ротор испытывает одностороннее притяжение, прилипает, а будучи выведенным из этого состояния, самостоятельно разворачивается и электрическая машина продолжает нормально работать.
Шаблон для выгибания катушек обмотки возбуждения генератора постоянного тока.| Пресс-отвертка для отворачивания винтов полюсных сердечников генератора постоянного тока. Межвитковое замыкание катушек обмотки возбуждения можно обнаружить с помощью омметра, измеряя сопротивление обмотки.
Отсутствие межвитковых замыканий и замыканий обмотки на шихтованный сердечник якоря проверяют на приборе Э-236 или контрольной лампой. Контрольная лампа не должна гореть при подсоединении ее выводов к любой пластине коллектора и непосредственно к сердечнику якоря. При обнаружении замыканий якорь заменяют. Короткое замыкание на массу катушек обмоток возбуждения также проверяют на приборе Э-236 или контрольной лампой.
Прорезка миканита между пластинами коллектора якоря. При межвитковом замыкании или обрыве провода внутри обмотки ее заменяют новой. Замена обмотки якоря — операция довольно сложная, здесь требуются определенное знание, навыки и специальное оборудование, поэтому, как правило, перемотку якорей выполняют на специализированных предприятиях. Обрывы обмотки в местах припайки к коллекторным пластинам или замыкание в этом месте устраняют без перемотки.
При межвитковых замыканиях в обмотках трансформатора уровень гудения повышается.
Определение замыкания между обмотками разных фаз. При межвитковых замыканиях в обмотках образуются замкнутые контуры, в которых переменное магнитное поле индуктирует значительные электродвижущие силы и токи короткого замыкания. Эти токи нагревают обмотку, поэтому внешним признаком межвитковых замыканий являются местные нагревания. Если местные перегревы не обнаруживаются, межвитковые замыкания можно определить способом измерения тока во всех трех фазах. Для этого к обмоткам статора подводят номинальное напряжение трехфазного тока через амперметры в каждой фазе. Фазовый ротор должен быть при этом разомкнут, а корот-козамкнутый заторможен. Если при этом срабатывает защита, то напряжение понижают до 25 — 30 % номинального.
Определение выводных концов асинхронного электродвигателя индукционным способом. При межвитковых замыканиях образуются контуры, в которых индуктируется противоэлектродвижущая сила, ослабляющая основное поле.
Проверку на межвитковое замыкание производят на специальном стенде (фиг.
Чтобы обнаружить межвитковое замыкание, фазовый ротор затормаживают и к нему подводят 30 — 50 % от того напряжения, которое индуктируется в заторможенном роторе номинальным напряжением. В рассечку подводящих проводов включают по амперметру; наибольший ток покажет амперметр поврежденной фазы.
Обрыв и межвитковое замыкание обмоток возбуждения проверяют замером сопротивления обмоток, которое должно быть в пределах ТУ.

Для обнаружения межвиткового замыкания, кроме стальной пластинки, может применяться также неоновый указа. Концы обмотки включаются на неоновую лампочку.
Нелинейность растра по горизонтали. При наличии межвиткового замыкания в одной из строчных катушек растр примет вид, показанный на рис. 39 жирной линией.
В случае межвиткового замыкания в дросселе фильтра сильно нагревается его обмотка вплоть до потемнения и обугливания ее изоляции. Однако межвитковое замыкание небольшого количества витков при помощи омметра обнаружить нельзя, поэтому дроссель целесообразно проверить заменой на новый.
Защита от внутренних межвитковых замыканий осуществляется с помощью дифференциальной защиты, которая применяется в установках гидромеханизации редко и поэтому в настоящей книге не рассматривается.
У синхронных машин межвитковые замыкания 1 в катушках возбуждения могут быть обнаружены возбуждением статор а переменным током пониженного напряжения по сравнению с номинальным три неподвижном индукторе.
Более сложно опеределить межвитковое замыкание в одной или нескольких фазах.
Испытание катушки на межвитковое замыкание и контроль производятся так же и на том же оборудовании, что и описанных выше полюсных катушек, с последующим внешним контролем размеров.
Обмотки возбуждения с межвитковым замыканием и внутренними обрывами не ремонтируют, а заменяют новыми.
Наблюдения показывают, что межвитковые замыкания в секциях из эмалированных проводов имеют место обычно после их пропитки, причем чем ниже стойкость эмалевых пленок против воздействия пропитывающих лаков и их растворителей, тем больше количество межвитковых замыканий.
При разрушении изоляции и межвитковых замыканий наматываются новые катушки. Изоляцию катушки лаком и сушку производят аналогично изоляции обмоток якоря. Высушенные катушки устанавливают на полюсные башмаки и привертывают к корпусу.
Обмотки возбуждения. При разрушении изоляции и межвитковых замыканиях наматываются новые катушки.
Наиболее частой неисправностью ТВК является межвитковое замыкание его первичной обмотки, которое, как правило, при помощи омметра определить нельзя. Первичная обмотка ТВК имеет большое количество витков, поэтому перематывать ТВК вручную нельзя. В случае обрыва одной из обмоток омметр, подйлючен-ный к обмотке с обрывом, покажет бесконечно большое сопротивление при включении его на любую шкалу.

Ротор в сборе может иметь межвитковое замыкание или обрыв в катушке возбуждения. Наличие этого дефекта проверяется измерением сопротивления катушки омметром. Сопротивление должно быть 3 5 — 3 9 Ом. Негодная катушка возбуждения подлежит замене. Проверка замыкания катушки на корпус производится переменным током напряжением 550 В в течение 1 мин. При износе рабочей поверхности контактных колец они подлежат обработке до выведения неровностей. После ремонта ротор в сборе должен быть пропитан лаком ГФ-92 и динамически сбалансирован.
Несимметричный нагрев иногда происходит из-за межвитковых замыканий в обмотке возбуждения, наличие которых в бпределен — ных небольших пределах не приводит машину к аварийному состоянию.
Технические характеристики сварочных трансформаторов для ручной дуговой сварки. Гудение может быть вызвано также межвитковым замыканием, которое устраняют, раздвинув замкнувшиеся БИТКИ и забив между ними клин из сухого дерева твердой породы.
Это явление возможно как при межвитковых замыканиях в обмотке статора, так и при замыканиях в обмотках фазного ротора.
Если же одна из секций имеет межвитковое замыкание, то звук в телефоне заметно усиливается.
Трансформаторы питания неисправны чаще всего из-за межвитковых замыканий и обрывов обмоток, пробоя обмоток на корпус (шасси) и из-за обрывов цепей питания кенотрона (выпрямителя), переключателя напряжения сети и предохранителя.
Вид поверхности свечи. Катушку зажигания с поврежденной крышкой и межвитковым замыканием необходимо заменить. Неисправный добавочный резистор катушки зажигания следует отремонтировать или заменить.
Катушки с поврежденной внутренней изоляцией и межвитковым замыканием заменяют новыми. Для намотки новой катушки применяют несложные приспособления.
Катушку зажигания с поврежденной крышкой и межвитковым замыканием необходимо заменить. Неисправный добавочный резистор катушки зажигания следует отремонтировать или заменить.
Катушки лагометра заменяют при обрывах, межвитковом замыкании, обгорании изоляции. Исправные катушки пропитывают бакелитовым лаком с последующей сушкой на воздухе. При необходимости произвсь дится балансировка подвижной системы указателя. Работу эту выполняют под током перемещением балансировочных грузиков при вертикальном и горизонтальном положениях стрелки. При правильной балансировке стрелка в указанных положениях не должна отклоняться от нулевой отметки. Грузики после балансировки закрепляют шеллачным лаком.
Для асинхронных двигателей малой и средней мощностей межвитковое замыкание до разборки машины наиболее просто обнаружить по нагреву лобовой части замкнутой катушки при холостом ходе или подключении статора к напряжению при разомкнутом роторе. При этом в поврежденной фазе протекает большой ток.
Необходимо следить за индуктором — при обнаружении межвиткового замыкания (проявляющегося искрением в месте замыкания) необходимо немедленно отключить печь, выяснить причину замыкания и устранить ее. В частности, если межвитковое замыкание вызвано запотеванием индуктора, необходимо просушить его, обдувая снаружи сжатым воздухом.
Проверка обмотки якоря на обрыв и короткое замыкание (а, короткое замыкание секции (б и схема проверки обмотки якоря на приборе ППЯ (в.
Обмотку якоря проверяют на отсутствие обрыва и короткого межвиткового замыкания (рис. 245, а) на приборе Э236 или другом индукционном приборе для проверки якоря ППЯ.
Обмотки рамок заменяют, если в них имеются межвитковые замыкания, обрывы, обугливание изоляции от перегрузки током, нарушения формы рамки, а также если прибор необходимо переделать на другие пределы измерения. Рамки бывают каркасные и бескаркасные. Бескаркасные рамки применяют в тех приборах, где необходимо максимально уменьшить вес подвижной системы, и там, где по системе прибора нельзя иметь металлический каркас, представляющий собой короткозамкнутый виток.

Межвитковые замыкания, ухудшение контакта в местах паек, обрывы могут быть обнаружены по измерению напряжения на катушке при пропускании через нее тока.  

Межвитковое замыкание обнаруживают путем измерения ее сопротивления аналогично катушкам генераторов постоянного тока.  

Межвитковые замыкания могут быть в одной или нескольких секциях якоря или между секциями вследствие замыкания смежных пластин коллектора. При замыкании между концами секции или между пластинами коллектора, а также при соединении между собой отдельных витков секции в обмотке якоря образуются замкнутые контуры.  

Межвитковое замыкание у катушек полюсов определяют приборами, работающими по принципу трансформатора. Схема одного из приборов показана на рис. 267, а. Несъемную катушку 1 подключают к источнику переменного тока.  

Межвитковые замыкания в обмотках возникают при нарушении целостности изоляции. Размотка бандажей (обычно на тяговых электродвигателях) часто связана с превышением максимально допустимой частоты вращения при боксовании; устраняется при ремонте якоря.  

Межвитковые замыкания в обмотках возникают при нарушении целости изоляции. Размотка бандажей (обычно на тяговых электродвигателях), часто связана с превышением максимально допустимой частоты вращения при боксовании. Устраняется при ремонте якоря.  

Межвитковые замыкания в обмотках якоря или полюсов и пробой изоляции появляются при попадании влаги в изоляцию, а также из-за механических повреждений якоря при сборке или вследствие ослабления секций в пазах якоря или катушек на полюсах. Обрыв витков секций якоря и межкатушечных соединений возникает из-за недостаточной их механической прочности или надрывов при монтаже, а также вследствие выплавления припоя в петушках коллектора в результате перегревов при перегрузках. Возможно также возникновение механических повреждений в машинах: ослабление вентиляторов на валах, размотка проволочных бандажей, разрушение роликовых подшипников.  

Межвитковое замыкание или пробой обмотки на сердечник может произойти при работе без нагрузки. Поэтому при ремонтных работах следует быть внимательным. Обнаружить короткозамкнутыо витки с помощью тестера удается не всегда.  

Межвитковое замыкание в катушках главных, дополнительных полюсов и компенсационной обмотке, чаще всего обнаруживаемое при плановых ремонтах, когда катушки проверяются на межвитковое замыкание. Причиной неисправности может быть ослабление изоляции из-за старения, а также дефекты, допущенные при намотке катушек. Устраняется повреждение при заводском или деповском ремонте заменой катушек.

Межвитковое замыкание в обмотке ротора приводит к уменьшению ее сопротивления и увеличению тока возбуждения. Это в свою очередь вызывает повышенный нагрев обмотки, разрушение изоляции и расширение зоны замыкания.  

Люди, разбирающиеся в технике, не понаслышке знают о таком понятии, как межвитковое замыкание. Для проверки понадобится специальный прибор, который достаточно прост в применении.

Чтобы быстро приобрести устройство для определения дефектов, можно перейти на сайт эгир.рф/pribor/indikator-defektov-idvi-03.html. Прибор отличается качественностью и приемлемой стоимостью.

Основные причины

Межвитковое замыкание может произойти по нескольким основным причинам:

  • нарушения в изоляции приборов;
  • соприкосновение элементов;
  • проблемы в статоре или роторе.

Когда происходит перегрев в области двигателя, в большинстве случаев возникает межвитковое замыкание. В этом процессе разрушается лак, который покрывает обмотку. В результате такого перегревания, происходит контакт витков. Этот процесс и провоцирует замыкание, после которого двигатель может и вовсе выйти из строя.

Даже при появлении одной такой точки, система теряет функциональные возможности. Поэтому необходимо как можно быстрее выявить дефект с помощью специальных приборов.

Перед тем, как приступать к устранению дефекта, необходимо выявить и исключить нагрузку на двигатель. Такие процессы наблюдаются при засорении системы или же при возникновении проблем в механической зоне. Чтобы определить замыкание, нужно внимательно присмотреться к работе двигателя. В таком случае происходит искрение, при чем оно отличается высокой интенсивностью.


Еще одним характерным признаком, по которому можно выявить проблему, является наличие неприятного запаха горелого. Межвитковое замыкание может наблюдаться в катушках, и иногда даже опытному мастеру тяжело определить подобный дефект. Основной причиной этой проблемы является повреждение области обмотки, что провоцирует усиление силы тока.

Температура доходит до максимального уровня, что приводит к межвитковому замыканию. Во избежание дальнейшей проблемы, дефект нужно выявить как можно раньше.

Для определения замыкания необходимо подготовить несколько инструментов, после чего выполнить такие действия:

  • используйте измерительный прибор (амперметр) для снятия показаний;
  • произведите устранение неисправности;
  • измерьте силу тока (для выявления дефектов в катушке).

Для измерения показателей и обнаружения проблем в обмотках, необходимо использовать дефектоскоп. Это портативное устройство, которое позволяет за короткий период определить дефект.

Испытание катушки на межвитковые замыкания.  

Ремонт электродвигателя. Обрыв цепи, межвитковое замыкание…

Поломки электрических машин подразделяется на 2 вида: механические и электрические. В этой статье описаны основные неисправности и способы их устранения в электрической части. А ниже небольшое видео с примером. Основные проблемы:

  • Межвитковые замыкания в обмотках статора, ротора, основных полюсов или якоря;
  • Обрыв обмотки;
  • Пробой изоляции на корпус;
  • Нарушение контактных соединений и разрушение соединений выполненных пайкой или сваркой;
  • Недопустимое снижение сопротивления изоляции между обмотками, между обмотками и корпусом;
  • Увлажнение изоляции.

Электрические повреждения частично могут определяться при внешнем осмотре, а для точной  диагностики производят проверку измерительными приборами : мегометром, мультиметром.

Устранение электрических неисправностей электродвигателя

Открыв коробку двигателя вы увидите начала и концы обмоток. Европейское обозначение обмоток V, U, W, единицы — начала, двойками концы. Советское и русское: С1-С4 первая обмотка, С2-С5 вторая, а С3-С6 третья. Некоторые обозначают буквами A, B, C, но это уже отклонение от стандарта.

Если же вы открыли коробку и увидели там провода без ярлыков, маркерных надписей, то вам придется самим выяснить это. Возможно наша статья вам поможет — Как найти начало и конец обмотки электродвигателя.

Перед тестами откручиваем перемычки! На фото выше подключено звездой. Если у вас будет подключено схемой треугольник, то будет 3 параллельных перемычки.

Итак. Берем мультиметр и ставим в режим прозвонки. Для начала поставим один щуп на болт заземления, а вторым проверим каждую обмотку на замыкание на корпус.

Если есть сомнения, то ставим максимальное значение на мультиметре для сопротивления (2000к) и проверяем. Если все исправно, то на приборе должна отображаться единица, означающая бесконечность и невозможность выдать точное значение.

Как проверить обрыв в обмотках

Чтобы быстро определить есть ли обрыв внутри обмоток, нужно поставить щупы мультиметра на начало и конец каждой из обмоток в режиме прозвонки диодов. Если звука нет — обрыв.

Для определения замыкания между обмотками нужно постав щупы на начала обмоток (V1-U1, V1-W1, U1-W1). И аналогично проверить между концами. Если нет проблем, то прозваниваться не должно.

Ещё следует измерить между концом первой обмотки и началом второй (V2-U1), и аналогично с концом второй и началом третей (U2-W1), концом третей и началом первой (W2-V1). Объясню для чего. Если в какой-то обмотке есть обрыв, то эту неисправность не увидите, просто проверив между началами обмоток.

Если у вас в коробке всего 3 вывода, то между ними должно прозваниваться, так как там подключенную схему звезда/треугольник нельзя менять перемычками в коробке и уже все подключено внутри. Только остается ещё проверка на корпус и разбор для визуальной оценки.

Также стоит проверить сопротивление в каждой обмотке, поставив переключатель мультиметра на минимальное значение (200 Ом). Оно должно быть на всех примерно равным. Так проверяем сопротивление уже между витками. О нём ниже.

Как найти межвитковое замыкание

Если вы заметили, что работающий двигатель нагревается неравномерно, то есть одна часть корпуса нагрета сильнее, то это может также свидетельствовать о межвитковом замыкании. Но это не стопроцентный способ.

Для поиска межвиткового замыкания воспользуемся мегаомметром или мультиметром, переводим переключатель на 200 Ом. Ставим поочередно на каждую из обмоток и проверяем сопротивление. Если различие свыше 10-15% лучше отдать на перемотку.

Ток идет по пути наименьшего сопротивления. Когда часть витков исключается из работы, то на той катушке/обмотке сопротивление будет ниже.

Далее можно разобрать и оценить визуально катушки. Возможно даже так определить подгоревшие, оплавленные провода. Придется перематывать двигатель всыпных катушек.

Также можно провести замер тока на работающем электродвигателе. Для начала проверить напряжение, а затем замерить ток. При равном напряжении значение силы тока не должно различаться более чем на 15%.

Видео по поиску неисправностей электродвигателя

Надеюсь данная статья ответила на ваши вопросы. У нас есть статья — Механические неисправности электродвигателя. Если вас интересует как разобрать электродвигатель и устранить механические неисправности.

Проверка ротора, обмотки статора и диодного моста. — Борт. сеть — Автомобиль

Проверка ротора.
Проверка ротора сводится к замеру сопротивления между токосъёмными кольцами и между любым кольцом и массой. Практика показывает, что сопротивление изоляции допустимо до 100 кОм, при таком сопротивлении, ротор работает исправно, без каких-либо отклонений. У разных современных генераторов сопротивление катушки отличается незначительно от 2,2 до 4,2 ома. У более старых до 9ом. Если сопротивление на контактных кольцах близко к бесконечности, следует проверить места пайки проводов к кольцам. Если провода качественно припаяны, нужно проверить целостность катушки, зачистив провод в месте его ухода в ротор. Если и тут показывает обрыв, значит проблема заключается в обрыве катушки. Но иногда бывает обрыв под изоляторами контактных колец . В отдельных случаях необходимо проверить катушку ротора на межвитковое замыкание (при уменьшении сопротивления катушки) встречается довольно редко. Но на некоторых генераторах даже несколько замкнутых витков, которые по сопротивлению не определяются, не дают генератору запуститься и если нет качественного прибора для определения КЗ витка обнаружить их довольно сложно. Обычно индуктивность конкретной модели неизвестна, а все косвенные способы проверки не обнаруживают небольшого количества замкнутых витков. В таком случае если при всех остальных исправных компонентах генератор не запускается под нагрузкой, а при незначительной нагрузке запускается. Можно определить неисправность ротора включив вместо регулятора лампочку на 21Вт. Если при таком раскладе генератор под нагрузкой станет запускаться и выдавать ток и напряжение, зависящие от оборотов, а с исправным регулятором под нагрузкой запустить его невозможно, то потребуется либо перемотка, либо замена ротора. После разборки такого ротора обнаруживается до десятка КЗ витков у самого начала катушки. Конечно все это делать лучше хотя бы на примитивном стенде, но за неимением можно и прямо на машине. Еще в роторе встречается такая неисправность: до каких-то оборотов напряжение генератора регулируется, а при увеличении либо совсем пропадает либо наоборот возрастает и не ограничивается регулятором. Виноват в этом обычно плохозакрепленный последний виток катушки. По достижении определенных оборотов прижимаемый центробежной силой к массе. При ремонте стоит обращать внимание на натяжку и крепление этого витка. Или имеющийся обрыв катушки проявляется при достижении определенных оборотов. Определить это можно включив амперметр в цепь возбуждения. Внешним осмотром выясняется износ контактных колец. Если износ незначителен, равномерен и канавка имеет гладкую поверхность, то такой якорь допускается к сборке. В случае глубокого (более 0,5мм) и неровного износа, кольца подвергаются проточке или замене (в зависимости от степени износа).

Проверка обмотки статора
В статоре возможны следующие неисправности: межвитковое замыкание, межфазное замыкание, замыкание на корпус, обрыв фазы. Замыкание на корпус определяется мультиметром и практически допускается сопротивление 100кОм. Для определения межфазного замыкания придется распаять среднюю точку 0 и измерить сопротивление между обмотками фаз те же 100кОм. большое затруднение вызывает определение короткозамкнутого витка без специального дефектоскопа, но и это можно хоть и очень грубо определить при помощи мультиметра. Поскольку сопротивление обмоток очень мало напрямую измерить его не удастся. Для этого придется найти среднюю точку 0 и собрать примитивную схемку. Из схемы видно что если соединить щуп с любым выводом 1,2,3, то лампочка будет включена через индуктивность катушки, а индуктивность переменному току оказывает большее сопротивление чем активное сопротивление провода. Подключая щуп поочередно к точкам 1 — 2 — 3 показания амперметра должны быть одинаковыми. Если в какой либо фазе имеется короткозамкнутый виток, то индуктивность всей катушки резко падает и соответственно возрастает ток. Если на одной из фаз ток больше на 0,1А при общем токе 4 — 5А то в этой фазе имеется КЗ виток. Есть еще несколько способов которые точнее но и сложней, поэтому пока остановлюсь на этом. Часто в генераторе с межвитком поработавшем на машине КЗ виток можно найти по обуглившейся изоляции.

Проверка диодного моста.

Проверить диодный мост можно только отпаяв выводы фаз. Каждый диод проверяется отдельно мультиметром или контрольной лампой. Предпочтение отдается лампе на 60Вт для силовых диодов так как проверка происходит под нагрузкой. Мультиметр в данном случае иногда обманывает и оборваный диод показывает как исправный.
Если есть неисправный диод, необходимо заменить его или мост целиком (в зависимости от соотношения: желание поковыряться/есть ли на то время/цена и время приобретения нового моста). Дополнительныедиоды тоже лучше проверять лампочкойно меньшей мощности на 21Вт

Неисправности обмоток и их выявление — Диагностика ротора и статора

Неисправности обмоток и их выявление

Вопросы частичного ремонта или полной перемотки решают в зависимости от размеров повреждения, состояния неповрежденной части обмотки и возможности остановки агрегата. В некоторых случаях (при большом числе катушек на фазу) удается добиться пуска машины выключением пробитых или замкнутых статорных катушек (лобовые части этих катушек должны быть разрезаны во избежание появления тока в короткозамк-нутых витках).

Понижение сопротивления изоляции на корпус определяют путем измерения его мегомметром (меггером) или вольтметром.
 

Неисправности обмоток машин переменного тока

Если меггомметр показывает нулевое сопротивление, то очевидно, что имеет место пробой изоляции на корпус. Для нахождения места повреждения обмотку разъединяют на отдельные фазы, а эти последние на отдельные участки и мегомметром или на «лампочку» устанавливают, в каком из участков имеет место повреждение.

Для дальнейшего уточнения места заземления можно прибегнуть к прожиганию изоляции значительным током до появления дыма, показывающего место повреждения. Делается это следующим образом: к концу поврежденного участка обмотки и корпусу подводят напряжение сети, ток регулируют дополнительным сопротивлением реостата или мощной лампы, включенными последовательно в контур тока.
Однако в некоторых случаях (металлическое короткое из-за расплавления меди секций вольтовой дугой при пробое) этот способ не дает результатов.

Метод поочередной распайки обмотки на отдельные катушки и проверка каждой из них для машин с большим числом катушек практически неприемлем. В этом случае может быть применен магнитный метод. Ток (переменный или постоянный) подводится к концу неисправной фазы (или к началу этой фазы) и к корпусу машины.
Тонкой стальной пластинкой (щупом) проводят по пазам неисправной фазы, начиная от включенного конца. Так как ток идет по катушкам фазы только до места, где произошло заземление (дальше он переходит на корпус), то в этом месте прекращается притяжение щупа к пазам. Для проверки обход щупом производят 2 раза — при включении тока в начало и в конец фазы.
При пропускании переменного тока тонкий щуп притянется с легким жужжанием, что облегчит нахождение места заземления. Вывода ротора из статора при этом не требуется.

Найденную магнитным методом неисправную катушку отсоединяют от остальной обмотки и мегомметром проверяют правильность установленного места заземления. Этот же метод может быть применен для нахождения места замыкания между фазами. Вместо магнитного метода может быть применен также метод потенциометра.

Для асинхронных двигателей малой и средней мощностей межвитковое замыкание до разборки машины наиболее просто обнаружить по нагреву лобовой части замкнутой катушки при холостом ходе или подключении статора к напряжению при разомкнутом роторе. При этом в поврежденной фазе протекает большой ток.

После разборки машины и разъединения параллельных цепей обмотки статора межвитковое замыкание в ней может быть обнаружено «магнитным башмаком» или измерением сопротивления катушек методом вольтметра — амперметра или двойным мостом (для катушек с небольшим числом витков).

Магнитным башмаком проверяется также отсутствие межвиткового замыкания во вновь изготовленной обмотке (до соединения параллельных цепей между собой). Принцип работы башмака виден на рисунке. Башмак возбуждается током с частотой 500—1 000 гц *, что позволяет при небольшом магнитном потоке, возбуждаемом башмаком и проходящем через зубцы статора, получить достаточное напряжение между витками. Если катушка не имеет межвиткового замыкания, то при индуцировании ее магнитным башмаком ток в ней не возникает.
Поэтому притяжения к зубцам статора, охватывающим ее вторую сторону, также не будет. Притяжение стальной пластинки к этим зубцам указывает на межвитковое замыкание.
 

Для обнаружения межвиткового замыкания, кроме стальной пластинки, может применяться также неоновый указатель (индикатор) Он состоит из П образиого сердечника, набранного из тонких (0,5—0,35 мм) листав электротехнической стали с намотанной на него многоаитковой катушкой (1000—2 000 витков) из тонкой проволоки с изоляцией ПЭВ или ПЭЛШО Концы обмотай включаются на неоновую лампочку Расстояние между ножками сердечямка должно приблизительно соответствовать расстоянию между зубцами испытуемого статора (ротора, якоря)

Индикатор перемещается по зубцам так же, как указанная выше пластинка Если в пазу, охвтываемом ножками сердечника индикатора, есть короткозамкнутые витки, неоновая лампа загорается Чувствительность этого индикатора (как и способа с пластинкой) можно установить, подвергнув проверке магнитным башмаком необмотанный статор с заложенным в два паза замкнутым витком из проволоки с наименьшим употребляемым диаметром Увеличить чувствительность можно, увеличив число витков обмотки индикатора.

При наличии параллельных цепей в фазах обмотки статора индуктированное башмаком в секции напряжение вызовет ток. замыкающийся через параллельную цепь. Поэтому для проверки обмотки магнитным башмаком параллельные цепи ‘ должны быть разъединены.

Распайка соединений может быть обнаружена по измерению сопротивлений фаз обмотки или по нагреву при пропускании постоянного тока.

Лучшими приборами для испытания межвитковой изоляции и обнаружения дефектов являются импульсные приборы (например, приборы С и СМ ВЭИ), состоящие в основном из генератора импульсов и индикатора, позволяющего обнаружить повреждение межвитковой изоляции и другие дефекты (неправильное число витков, неправильная схема соединений, неправильное сечение и др.). Генератор импульсов представляет собой конденсатор достаточно большой емкости, который заряжается от выпрямленного напряжения соответствующей величины и затем разряжается на испытуемую секцию, катушку, обмотку. (Испытуемые обмотки подключаются к конденсатору через управляемый газоразрядный прибор — тиратрон).

Запасенная в конденсаторе энергия при разряде образует быстро движущуюся волну напряжения, падающую на обмотку. Большая скорость движения волны (порядка 50000 км/сек) обеспечивает возможность получения больших напряжений между соседними витками. Волна, как говорят, обладает крутым фронтом изменения напряжения. В особенности большие напряжения создаются на первых витках, по мере же продвижения волны в глубь обмотки напряжения между витками несколько уменьшаются.

Для обнаружения дефектов обмотки применяется метод сравнения. Импульс напряжения при этом поочередно (с помощью соответствующих переключателей) прикладывается к двум одинаковым испытуемым секциям, катушкам, обмоткам, одинаковым частям обмотки. На индикатор в виде электронно-лучевой трубки подаются поочередно напряжения разряда каждой из обмоток. Если обмотки полностью одинаковы, на экране трубки видна одна кривая, если обмотки имеют отличая: из-за неправильного числа витков, схемы соединения, сечения, корожозамкнутых витков, —кривая на экране раздваивается. Напряжение на испытуемые обмотки подается с помощью щупов; испытываться могут как уложенные в пазы обмотки, так и отдельные катушки, секции.

При испытании межвитковой изоляции индикатор подключается к описанному выше П-образному сердечнику с обмоткой. Появляющийся при пробое межвитковой изоляции так наводит в обмотке сердечника э. д. с, отмечаемую индикатором.

Испытание отдельных секций при этом может производиться таким образом, что секция надевается на два сердечника разъемных электромагнитов. К обмотке одного (индуцирующего) электромагнита подводится ток от генератора импульсов, обмотка второго включается на индикатор. В секции индуцируется при этом необходимая э. д. с.

После укладки секций в пазы активной стали до их соединения по схеме испытание может производиться путем подведения с помощью щупов напряжения от генератора импульсов к отдельным секциям. На пазы, где лежит эта секция, ставятся ножки сердечника индикатора.

В случае, если испытанию подвергается готовая обмотка, напряжение в секциях индуцируется с помощью описанного выше магнитного башмака, на обмотку которого включается генератор импульсов. Для обнаружения пробоя межвитковой изоляции применяется также П-образный сердечник с обмоткой, включенной на индикатор.
Для удобства проведения и испытаний индуцирующий электромагнит (башмак) сердечник индикатора прикрепляются к одной рукоятке; один вблизи передней кромки активной стали, другой вблизи задней. С точки зрения техники безопасности, в особенности при испытании высоковольтных обмоток, метод индуцирования напряжения с помощью электромагнитов лучше метода включения через щупы.

(PDF) Диагностика межвиткового замыкания обмотки ротора синхронного генератора на основе идентификации ядра Вольтерра

Energies 2018,11, 2524 14 из 15

Ссылки

1.

Zhang, G.; Ву, Дж.; Хао Л. Анализ амплитудно-частотных характеристик ротора неуравновешенного магнитного поля

многополюсного синхронного генератора с межвитковым замыканием обмоток возбуждения. Энергии

2018,11, 60. [CrossRef]

2.

Ву, Ю.; Ли, Ю. Диагностика межвиткового замыкания обмотки ротора в турбогенераторах с использованием виртуальной мощности.

IEEE Trans. Преобразование энергии. 2015, 30, 183–188.

3.

Хао, Л.; Ву, Дж.; Чжоу Ю. Теоретический анализ и расчетная модель электромагнитного момента

неявнополюсных синхронных машин с межвитковым коротким замыканием в обмотках возбуждения. IEEE транс.

Преобразователи энергии. 2015, 30, 110–121. [CrossRef]

4.

Чжан, Г.; Ву, Дж.; Хао, Л. Модель быстрого расчета и теоретический анализ неуравновешенной магнитной тяги ротора

для межвиткового короткого замыкания обмоток возбуждения генераторов с неявнополюсными генераторами. Энергии

2017

,10, 732. [CrossRef]

5.

Ли, Ю.; Ван, Х .; Ву, Ю.; Донг, К. Диагностика короткого замыкания обмотки возбуждения на турбогенераторах на основе

испытания импеданса переменного тока. Большой электр. Мах. Гидравл. Турбина 2017,4, 10–14.

6.

Чен Ю.; Чжан, Б. Минимизация пульсаций электромагнитного момента, вызванных межвитковым коротким замыканием

в синхронных двигателях с постоянными магнитами с двойным резервированием. Энергии

2017

,10, 1798. [CrossRef]

7.

Чен, Ю.; Чен, X .; Шен, Ю. Обнаружение в режиме реального времени межвитковых коротких замыканий катушек в синхронных двигателях с постоянными магнитами

с двойным резервированием. Энергия 2018, 11, 662. [CrossRef]

8.

Ву, Ю.; Ма, М.; Ли, Ю. Новая катушка обнаружения, способная выполнять онлайн-диагностику короткого замыкания обмотки возбуждения

в паротурбинных генераторах. IEEE транс. Преобразование энергии. 2018, 33, 106–115.

9.

Марааба, Л.; Аль-Хамуз, З.; Абидо, М. Эффективный инструмент диагностики межвитковых замыканий статора для асинхронных двигателей

. Energies 2018, 11, 653. [CrossRef]

10.

Wang X.; Солнце, Ю.; Гуи, Л.; Ван, В. Разумное упрощение многоконтурной модели больших гидрогенераторов

.проц. CSEE 2007, 27, 63–67.

11.

Хао, Л.; Солнце, Ю.; Цю, А .; Ван, X. Стационарное математическое моделирование и имитация межвитковых коротких замыканий

обмоток возбуждения в синхронных машинах. автомат. электр. Система питания 2010, 34, 51–56.

12.

Ся, Х.; Чжоу, Дж .; Чжу, В .; Ли, К. Распознавание состояния рабочего колеса гидравлической турбины на основе слепой идентификации

серии Volterra. проц. CSEE 2014, 34, 3392–3396.

13.

Ван, Х.; Чжан, X .; Ши, Л.; Ван, К. Применение метода ядерной функции Вольтерра для выделения признаков

износа шариков подшипников. заявл. Мат. мех. 2017, 38, 633–642.

14.

Чжао Х.; Ду, З .; Лю, Х .; Ван, К. Метод онлайн-идентификации сопротивления ротора асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором

на основе рекурсивного метода наименьших квадратов и эталонной адаптивной системы. проц. CSEE

2014, 34, 5386–5394.

15.

Уррести, Дж.; Риба, Дж.; Ромераль, Л. Применение составляющей напряжения нулевой последовательности для обнаружения межвитковых замыканий

обмотки статора в СДПМ. электр. Система питания Рез. 2012, 89, 38–44. [CrossRef]

16.

Сааведра, Х.; Уррести, Дж.; Риба, Дж.; Ромераль, Л. Обнаружение межвитковых замыканий в СДПМ с различными конфигурациями обмотки

. Преобразование энергии. Управление 2014, 79, 534–542. [CrossRef]

17.

Меркорелли, П. Идентификация параметров трехфазного синхронного двигателя с постоянными магнитами городского автобуса

для интеллектуального помощника вождения.Междунар. Дж. Модель. Идентиф. Контроль 2014, 21, 352–361. [CrossRef]

18.

Чен, Л.; Меркорелли, П.; Лю, С. Калмановская оценка для обнаружения повторяющихся возмущений. В материалах

Американской конференции по контролю, Портленд, штат Орегон, США, 8–10 июня 2005 г .; Том 3, стр. 1631–1636.

19.

Ван З.; Тиан, К.; Чжу, В.; Хуанг, М. Почасовое прогнозирование солнечной радиации с использованием метода наименьших квадратов Вольтерра

модели машины опорных векторов в сочетании с разложением сигнала.Энергия 2018, 11, 68. [CrossRef]

20.

Степняк Г. ; Ковальчик, М.; Сиуздак, Дж. Оценка ядра Вольтерра светодиодов белого света во временной области.

Датчики 2018,18, 1024. [CrossRef] [PubMed]

21.

Сюй, С.; Ли, Ю .; Хуанг, Т .; Чан, Р. Обобщенная модель Лагерра-Вольтерра на основе разреженных мультивейвлетов для

, определяющая изменяющуюся во времени нейронную динамику в результате пиковой активности. Энтропия 2017, 19, 425. [CrossRef]

22.

Ченг, К.Идентификация нелинейных систем на основе рядов Вольтерра и ее применение; Шанхайский университет Цзяо Тонг:

Шанхай, Китай, 2015 г.

23.

Фахури С.Ю. Идентификация ядер Вольтерра нелинейных систем. ИЭЭ Proc. Часть D Теория управления Appl.

1980,127, 296–304. [CrossRef]

24.

Jiang, J. Volterra Метод идентификации серии, основанный на оптимизации роя квантовых частиц и его применение

в диагностике неисправностей; Университет Чжэнчжоу: Чжэнчжоу, Китай, 2010 г.

Обнаружение короткого замыкания между витками обмотки ротора в асинхронных двигателях с фазным ротором с использованием технологии Wing Technique

  • 1.

    Heising, C.: IEEE рекомендованная практика проектирования надежных промышленных и коммерческих энергосистем. IEEE Inc., Нью-Йорк (1997)

  • 2.

    Таллам, Р.-М., Хабетлер, Т.-Г., Харли, Р.-Г.: Переходная модель для асинхронных машин с неисправностями витков обмотки статора. IEEE транс. инд. заявл. 38 (3), 632–637 (2002)

    Статья Google Scholar

  • 3.

    Аркан, М., Костич-Перович, Д., Ансуорт, П.-Дж.: Моделирование и имитация асинхронных двигателей с межвитковыми замыканиями для диагностики. электр. Система питания Рез. 75 (1), 57–66 (2005)

    Статья Google Scholar

  • 4.

    Наземи, М.-Х., Хаджу, Ф., Круз, С.-МА, Галледар, Д.: Обнаружение межвитковых повреждений статора и ротора в асинхронных машинах с фазным ротором на основе воздуха – искажение магнитного поля щели. ИЭТ Электр.Приложение Power 14 (13), 2631–2639 (2020)

    Артикул Google Scholar

  • 5.

    Фаиз Дж., Кераванд М., Гасеми-Биджан М., Круз С.-М., Бандар-Абади М.: Влияние межвиткового короткого замыкания ротора на выполнение асинхронные машины с фазным ротором. электр. Система питания Рез. 135 , 48–58 (2016)

    Статья Google Scholar

  • 6.

    Надери П., Шири, А.: Обнаружение короткого замыкания между витками ротора и статора для асинхронной машины с насыщающимся ротором с фазным ротором с помощью модифицированного метода магнитной эквивалентной схемы. IEEE транс. Магн. 53 (7), 1–13 (2017)

    Статья Google Scholar

  • 7.

    Имору, О., Мокате, Л., Джимох, А.-А., Хамам, Ю.: Диагностика межвиткового замыкания ротора электрической машины на скорости с использованием метода проверки потока рассеяния. В: Учеб. IEEE AFRICON, стр. 1–5 (2015)

  • 8.

    Гёкташ, Т., Аркан, М., Озгювен, О.-Ф.: Обнаружение неисправности ротора в трехфазном асинхронном двигателе в случае низкочастотных колебаний нагрузки. электр. англ. 97 (4), 337–345 (2015)

    Статья Google Scholar

  • 9.

    Harrou, F., Ramahaleomiarantsoa, ​​J.-F., Nounou, M.N., Nounou, H.N.: Основанный на данных метод мониторинга асинхронных машин с фазным ротором: имитационное исследование. Междунар. Дж. Инж. науч. Технол. 19 (3), 1424–1435 (2016)

    Google Scholar

  • 10.

    Хосе, А.-Д., Альфредо, К.-Л., Висенте, К.-А., Карлос, Г.-А.: Надежное обнаружение асимметрии обмотки ротора в асинхронных двигателях с фазным ротором с помощью интегрального анализа тока. IEEE транс. инд. заявл. 53 (3), 2040–2048 (2017)

    Статья Google Scholar

  • 11.

    Валави, М., Йорстад, К.-Г., Нисвеен, А.: Электромагнитный анализ и обнаружение межвитковых замыканий ротора в явнополюсных синхронных машинах на основе электрических сигнатур.IEEE транс. Магн. 54 (9), 1–9 (2018)

    Статья Google Scholar

  • 12.

    Рехман А.-У., Чен Ю., Чжан М., Чжао Ю., Ван Л., Лю Ю., Танака Т.: Обнаружение и расчет степени серьезности неисправности для обмоток ротора на основе спектрального, вейвлетного и расчетного анализа сигналов тока ротора для асинхронного генератора с двойным питанием в ветряных турбинах. электр. англ. 102 , 1091–1102 (2020). https://дои.org/10.1007/s00202-020-00933-8

  • 13.

    Айяппан, Г.-С., Рамеш Бабу, Б., Шринивас, К., Раджа Рагхаван, М., Пунталир, Р.: Математическое моделирование и Инструментарий с поддержкой IoT для моделирования и эмуляции неисправностей асинхронных двигателей. IETE J. Res. 1–13 (2021). https://doi.org/10.1080/03772063.2021.1875272

  • 14.

    Абдель-Вахаб, Р.-Р., Абдо, Т.-М., Ханафи, Х.-Х.: Динамическое исследование феномена Жоржа относится к трехфазному асинхронному двигателю с фазным ротором.Дж Электр. Сист. Инф. Технол. 7 , 1–21 (2020)

    Статья Google Scholar

  • 15.

    Вилхекар, Т.-Г., Баллал, М.-С., Сурьяванши, Х.-М.: Обнаружение повреждений обмотки асинхронного двигателя с фазным ротором с использованием локусов прямых и квадратурных осей токов ротора. электр. Силовой комп. Сист. 45 (11), 1217–1230 (2017)

    Google Scholar

  • 16.

    Диао, К., Sun, X., Lei, G., Bramerdorfer, G., Guo, Y., Zhu, J.: Надежная оптимизация конструкции систем привода с вентильным реактивным двигателем на основе последовательного метода Тагучи на системном уровне. IEEE транс. Преобразование энергии. (2021). https://doi.org/10.1109/TEC.2021.3085668

    Статья Google Scholar

  • 17.

    Ши, З., Сунь, X., Цай, Ю., Ян, З.: Оптимизация надежной конструкции пятифазного мотор-редукторного двигателя с постоянными магнитами для отказоустойчивой работы на основе метода Тагучи. IEEE транс. Преобразование энергии. 35 (4), 2036–2044 (2020)

    Статья Google Scholar

  • 18.

    Sun, X., Wu, M., Lei, G., Guo, Y., Zhu, J.: Усовершенствованная модель прогнозирующего управления током для приводов PMSM на основе текущей окружности пути. IEEE транс. Инд. Электрон. 68 (5), 3782–3793 (2021)

    Артикул Google Scholar

  • 19.

    Адуни, А., Маркес Кардосо, А.-Ж.: Тепловой анализ маломощных трехфазных асинхронных двигателей, работающих в условиях асимметрии напряжения и межвитковых замыканий. Машины 9 (1), 2 (2021)

    Артикул Google Scholar

  • 20.

    Фросини, Л.: Новые методы диагностики вращающихся электрических машин – обзор. Энергия 13 (19), 5066 (2020)

    Артикул Google Scholar

  • 21.

    Баллал, М. -С., Баллал, Д.-М., Сурьяванши, Х.-М., Мишра, М.-К.: Техника крыла: новый подход к обнаружению межвиткового замыкания в обмотке статора и обрыв цепи в трехфазных асинхронных двигателях. Дж. Пауэр Электрон. 12 (1), 208–214 (2012)

    Статья Google Scholar

  • 22.

    Баллал, М.-С., Сурьяванши, Х.-М., Чоудхари, Б.-Н.: Метод расширенного крыла для обнаружения межвитковых замыканий в трехфазных трансформаторах.Дж. Пауэр Электрон. 15 (1), 288–297 (2015)

    Статья Google Scholar

  • 23.

    Ansuj, S., Shokooh, F., Schinzinger, R.: Оценка параметров асинхронных машин на основе анализа чувствительности. IEEE транс. инд. заявл. 25 (6), 1035–1040 (1989)

    Артикул Google Scholar

  • Диагностика неисправности межвиткового замыкания обмотки ротора в генераторе

    [1] Дж. Пенман и Х. Цзян: Обнаружение коротких замыканий обмотки статора и ротора в синхронных генераторах путем анализа гармоник тока возбуждения, Международная конференция по возможностям и достижениям в области международного производства электроэнергии (1996).

    DOI: 10.1049/cp:19960135

    [2] С.Нанди, Х. А. Толият и Л. Сяодун: IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 20 (2005), стр. 719-729.

    [3] Б. Васеги, Н.Такорабет и Ф. Мейбоди-Табар: Прогресс в исследованиях электромагнетизма (PIER), vol. 95 (2009), стр. 1-18.

    DOI: 10.2528/pier0

    04

    [4] Ю На, Ли Юнган, Фань Тяньмин и Ян Чжицянь, в: Исследование межвиткового короткого замыкания в обмотке ротора турбогенератора на основе информации об односторонних замыканиях и метода вейвлет-анализа, Материалы восьмой Международной конференции по электрическим машинам и системам , том.3 (2005).

    DOI: 10. 1109/icems.2005.202959

    [5] П.Дж. Тавнер: ИЭТ Электр. Power Appl., Vol. 2, № 4 (2008), стр. 215-247.

    Тестер импеданса ротора генератора Hm5009 для проверки короткого замыкания поворота ротора – Купить Тестер импеданса в ru.made-in-china.com

    Резюме
    Тестер импеданса ротора генератора представляет собой специальный прибор для определения наличия межвиткового короткого замыкания в обмотке ротора генератора, полностью автоматического и ручного (однонаправленного или двунаправленного) измерения напряжения, тока, импеданса, мощности и фазового угла обмотки ротора.

    Функции и особенности:
    1. Вращение мыши, работа более удобна.
    2. Два способа произвольного выбора операции: ручное и быстрое автоматическое измерение.
    3. Интерфейс меню с большим экраном, отображение тестовых данных и кривой в реальном времени.
    4. Хранение данных, встроенный микропринтер, печать тестовых данных и кривая в реальном времени.
    5. Автоматически регулирует параметры в соответствии с проверкой значения действия защиты, обеспечивая безопасность оборудования.
    6. Его можно использовать в качестве однофазного трансформатора без нагрузки, испытания на короткое замыкание и напряжения (тока) вольт-амперной характеристики трансформатора, дугогасительной катушки.

    Технические параметры
    1. Сопротивление переменному току: 0 ~ 99,9 Ом, уровень 0,2
    2. Напряжение переменного тока: 0 ~ 600 В, уровень 0,2
    3. Ток переменного тока: 0 ~ 120A Активный уровень 4,9, 03,2 мощность: 0 ~ 72 кВт, уровень 0,5
    5. Частота: 45 ~ 75 Гц, уровень 0,2
    6. Источник питания: 220 В переменного тока ± 10%, 50 Гц
    7. Размеры: 415 x 225 x 200 мм
    8. Вес: 5 кг

    Аксессуары
    1. Хост ……………………………………… ………………1 шт.
    2.Тестовая линия (120 А, красная, черная)………………….. 1 комплект
    3.Вводная линия (подключение регулятора) …………….2 шт.
    4.Питание (220 В переменного тока) ………… ……………….. 2 шт.
    5. Провод заземления…………………. …………………………..1 шт.
    6.Предохранитель 2A…………….. ………………………………..5 единиц
    7.Калибровка…… ……………………………………….1 шт.
    8 .Руководство…………………………………………………1 шт. внедрение технологии

    Генератор межвиткового короткого замыкания MYG — технология обнаружения RSO         

    проблема не очень точной технологии. часто требуется много данных проверки проверки, наличие дополнительных испытаний для подтверждения проблемы короткого замыкания ротора генератора от витка к витку.В настоящее время, как правило, проводятся следующие три теста, чтобы помочь заказчику проверить, является ли ротор генератора проблемой межвиткового короткого замыкания:
    N испытание на термостабильность, включая изменение рабочих параметров генератора, таких как активная, реактивная мощность, охлаждение и т. д., и запись и анализ влияния вибрационных характеристик ротора. Как правило, это экспертный анализ, требующий опыта и профессиональных знаний.
    Датчик магнитного потока установки генератора N для измерения и анализа плотности магнитного потока ротора каждой щели.Но некоторые генераторы устанавливают датчик потока, а многие нет. Установку датчика магнитного потока обычно необходимо остановить, особенно блок водородного охлаждения. Для среднего клиента это нелегко сделать. среднюю силовую установку сделать сложно.
    Методы испытаний N RSO, на которых основное внимание уделяется ниже:
    Упоминается необходимость обратить внимание на анализ характеристик вибрации, испытание на термическую стабильность, анализ магнитного потока и испытание на короткое замыкание между витками RSO — это метод экспериментального испытания ротора генератора.Но когда из-за ненормального межвиткового короткого замыкания, или короткого замыкания в средней части витка, или других причин, вызывающих его балансировку, или повторного многократного межвиткового короткого замыкания, или прерывистого или короткого замыкания или другие причины вызывают вибрацию генератора и т.д., при других методах испытаний результаты проверки сомнительны.
    RSO, также называемый тестом повторяющихся импульсов, проверяет метод повторяющихся импульсов, положительные и отрицательные полюса в роторе создают высокочастотный импульсный сигнал низкого напряжения, используя осциллограф для одновременного наблюдения реакции выходных сигналов реакции при нормальных обстоятельствах. из-за симметричного распределения обмотки ротора положительные и отрицательные полюса сигналов импульсной характеристики должны быть полностью согласованы, что отражено на диаграмме формы волны, две соответствующие кривые должны полностью перекрываться, волна вычитания представляет собой прямую линию, один раз не может полностью перекрываются, вычитая удары волны, изоляция обмотки ротора ненормальна.

    6

    Точность измерения
    Для точно оценить неисправность отключения короткого замыкания, в соответствии с иностранными с использованием записей, с 97% точностью
    метод повторяющегося импульса в измерительной обмотке ротора. По сравнению с другими методами обнаружения. :
    1. может быть обнаружено короткое замыкание между витками
    2. не нужен ротор насоса
    3. сайт с низкой сложностью
    4.может быть локализация неисправности, удобное обслуживание клиентов
    5. может быть динамическое измерение
    6 один из наиболее эффективных и

    По сравнению с другими методами тестирования, метод тестирования RSO имеет большое преимущество. Он может периодически повторять тест, чтобы проверить, нет ли короткого замыкания во время перемотки на попадание, в случае отключения системы возбуждения, можно ли в стационарном состоянии ротора и вращающегося ротора обесточить для проверки.
    MYG — Анализатор межвитковых замыканий РСО параметров ротора генератора
    1.подходит для диодных или квадрупольных скрытых испытаний ротора генератора большой паровой турбины на короткое замыкание между витками;
    2. Торговая марка: MYG — RSO, два типа спецификаций:
    3. TDR100RB подает напряжение 110 или 220 В переменного тока, диапазон применения 90 ~ 120%, необходимо согласовать с осциллографом для тестирования
    3. TDR200RB подает напряжение 110 или 220 В переменного тока , диапазон применения 90 ~ 120% и соответствующее программное обеспечение и могут быть протестированы на дисплее компьютера.
    4. защита от перенапряжения
    5. 50 Гц или 60 Гц
    6.12 В, пиковое выходное напряжение 12 В, ширина нарастающей волны регулируется от 20 до 400 мкс
    7. : Размер n: Ш: от 305 мм до 152 мм Г: 355 мм
    8.: Вес 5 кг
    9. с никелевыми батареями и колодками За 15 часов

    тестирование изображения и связи


    ротор имеют неисправность неисправностей

    Использование цифровых двойников в методе конечных элементов для исследования отказов асинхронных двигателей

    Abstract

    Асинхронные двигатели играют ключевую роль в промышленном секторе.Таким образом, правильная диагностика и классификация неисправностей на этих машинах важны даже на начальных этапах эволюции. Такой анализ позволяет повысить производительность, избежать неожиданных перерывов в работе и предотвратить повреждение оборудования. Обычно диагностика неисправностей осуществляется путем анализа характерных эффектов, вызванных неисправностями. Таким образом, необходимо знать и понимать поведение при эксплуатации неисправной машины. В общем, мониторинг этих характеристик сложен, так как для целей сравнения необходимо получать сигналы от одного и того же двигателя с неисправностями и без них.Будь то в промышленных условиях или в лабораториях, экспериментальная характеристика отказов может стать невозможной по нескольким причинам. Таким образом, компьютерное моделирование цифровых двойников неисправных двигателей может стать важной альтернативой для анализа отказов, особенно в больших двигателях. С этой точки зрения в данной статье представлены и обсуждаются некоторые ограничения, обнаруженные в технической литературе, которые можно свести к минимуму при внедрении цифровых двойников. Кроме того, демонстрируется трехмерная конечно-элементная модель асинхронного двигателя с поломанными стержнями ротора, а для проверки последствий неисправности используется анализ сигнатуры тока двигателя.Результаты анализируются во временной и частотной области. Кроме того, искусственная нейронная сеть типа многослойного персептрона используется для классификации отказов сломанных стержней в 3D-модели ротора.

    Ключевые слова: мониторинг состояния, цифровой двойник, диагностика неисправностей, метод конечных элементов, методы неразрушающего контроля, моделирование 3D модели, трехфазный асинхронный двигатель

    1. Введение

    рынке, наиболее популярным является трехфазный индукционный [1,2].Ведь это оборудование выделяется на фоне других такими характеристиками, как: высокий КПД, простая конструкция, надежность, высокий пусковой крутящий момент, низкие эксплуатационные расходы и удобное соотношение мощности и объема [3]. Подсчитано, что около 40% мирового производства электроэнергии потребляется этими машинами, которые являются крупнейшими потребителями энергии в промышленном секторе (80%) [4,5].

    Таким образом, трехфазные асинхронные двигатели (ТИМ) считаются надежным оборудованием, которое не часто выходит из строя. Однако он обычно работает в неблагоприятных условиях окружающей среды, таких как наличие влаги и пыли. Другие факторы, такие как проблемы с качеством электроэнергии и механические перегрузки, подтверждают появление неисправностей в этих двигателях [6].

    Зарождающиеся неисправности в TIM могут быть вызваны механически или электрически. Неисправности, считающиеся механическими, являются причиной примерно 40–50 % перерывов в работе и, как правило, связаны с подшипниками, их износом или эксцентриситетом [7].Наиболее распространенными электрическими неисправностями являются проблемы в обмотке статора, на долю которых приходится около 37 % неисправностей ТИМ, и обрывы стержней ротора, на долю которых приходится 10 % таких случаев [8]. Эти неисправности влияют на надежную работу двигателей, что стратегически очень важно для обеспечения жизнеобеспечения и бесперебойности протекания производственных процессов.

    В промышленной среде сектора, отвечающие за поддержание исправного функционирования электродвигателей, постоянно нуждаются в снижении затрат на техническое обслуживание и предотвращении незапланированных простоев. Поэтому необходимость диагностики неисправностей в электрических машинах имеет решающее значение, чтобы избежать снижения производительности, сбоев и даже необратимых повреждений. Это происходит особенно в случае больших машин, где затраты и ответственность намного выше.

    По этому вопросу можно заметить, что в течение некоторого времени несколько исследователей по всему миру посвятили себя изучению сбоев в ТИМ, их последствиям, причинам и методологиям их характеристики.Независимо от типа, происхождения или причины неисправности всегда можно наблюдать изменения функциональных характеристик машины и ее работы. К наиболее часто используемым характеристикам для диагностики неисправностей относятся неуравновешенные токи статора [9] и напряжения [10], колебания и уменьшение крутящего момента [11], перегрев [12], чрезмерная вибрация [13], слышимый шум [14], искажение потока [15]. ,16] и электромагнитное поле [17].

    Стоит отметить, что каждая стратегия диагностики неисправности имеет свои преимущества и ограничения, некоторые из которых считаются инвазивными, так как для установки датчиков необходимо остановить работу машины. Из-за этого неудобства в технической литературе выделяются неинвазивные методы диагностики неисправностей, такие как анализ характеристик тока двигателя (MCSA) следующий раздел.

    1.1. Обзор исследований по диагностике неисправностей в TIM

    Как упоминалось ранее, было замечено, что раннее обнаружение неисправностей является проблемой для серии исследовательских работ, объем которых сосредоточен на разработке различных инструментов анализа и методов сбора данных.Таким образом, для обнаружения неисправностей асинхронных двигателей используются различные методы, такие как MCSA, термический и вибрационный анализ и т. д. Кроме того, стоит отметить, что для получения надежного диагноза неисправности анализ TIM требует сбора значительного объема данных для характеристики функциональные возможности машины и характеристики, вызванные неисправностями в самой разной степени их тяжести.

    Различные средства обработки сигналов и интеллектуальные системы могут быть успешно использованы в различных режимах работы двигателя для диагностики неисправностей [9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21]. Ранее представленный обзор современного уровня техники показывает, что большинство рассматриваемых методов устранения неполадок требуют установки датчиков внутри (инвазивные методы) или вокруг двигателя для получения анализируемого параметра. Эта необходимость может потребовать прерывания работы, что в большинстве случаев недопустимо. Кроме того, стоимость датчиков и их установки может быть настолько высока, что это становится нецелесообразным.

    Среди упомянутых стратегий диагностики неисправностей анализ характеристик тока двигателя является наиболее используемой методологией из-за ее различных преимуществ, которые обсуждаются ниже.

    1.2. Анализ сигнатур тока двигателя (MCSA)

    MCSA использует определенные частотные компоненты спектра тока статора, которые называются сигнатурами неисправностей, для обнаружения неисправностей в TIM [18].

    Этот метод позволяет осуществлять мониторинг, обнаружение и диагностику состояния двигателя во время работы машины. Ток статора можно получить с помощью телеметрических измерительных устройств или с помощью защитных устройств, которые предоставляют измеренное значение.

    Кроме того, имеется возможность измерять ток дистанционно и передавать его в режиме онлайн, что означает, что данные для метода анализа тока доступны в течение всего периода работы двигателя в различных системах контроля.Кроме того, MCSA показывает себя как универсальный инструмент, который может включать методы параметрического анализа, непараметрические методы и методы высокого разрешения или методы подпространства.

    Несколько работ в современной литературе сообщают об успешном использовании метода MCSA для диагностики отказов двигателя. В [22] для диагностики короткого замыкания статора предложены энтропийный индекс Шеннона и система нечеткой логики. Предлагаемая методология основана на MCSA с использованием тока, отслеживаемого в установившемся режиме асинхронного двигателя, и с учетом различных уровней серьезности и различных условий нагрузки.

    В работе [23] продвигается исследование использования переходного тока для анализа возникновения коротких замыканий между витками статорной обмотки асинхронного двигателя. Предлагаемая методика извлекает вторую составляющую переходной огибающей сигналов пускового тока двигателя путем анализа главных составляющих.

    В работе [24] представлена ​​схема обнаружения в реальном времени зарождающегося короткого замыкания между витками статора асинхронных машин с питанием от преобразователя частоты.Анализ, основанный на дискретном вейвлет-преобразовании (DWT), выполняется для тока статора, и алгоритм обучения метода опорных векторов (SVM) используется для точной классификации зарождающихся неисправностей.

    В статье [25] предлагается эффективный метод диагностики неисправностей с использованием энергетического оператора Тигера-Кайзера (ТКЕО) для обнаружения поломок стержней ротора на основе анализа сигнала тока двигателя. ТКЭО применяется для удаления основной составляющей тока двигателя для точного определения характеристик неисправности, особенно для асинхронного двигателя, работающего с малой нагрузкой и малым скольжением.

    Модель классификации неисправностей обрыва стержней ротора, основанная на анализе тока статора асинхронных двигателей, представлена ​​в [26]. В этом исследовании используется метод анализа основных компонентов (PCA) для уменьшения размера сигнала и извлечения типичных характеристик неисправности.

    В [27] представлена ​​методика выполнения MCSA с уменьшенной утечкой основного компонента. Этот метод основан на спектральном анализе сигнала выпрямленного тока. Показано, что его спектр содержит те же гармоники неисправности, что и исходный спектр сигнала тока, но на гораздо более низкой частоте и без утечки основных составляющих.

    Метод MCSA используется в [28] для контроля подшипников асинхронных двигателей. Для повышения эффективности мониторинга предлагается использовать больше информации, доступной в текущем спектре, включая амплитуду значительного количества боковых полос вокруг первых одиннадцати гармоник, экспоненциально увеличивая количество сигнатур неисправностей.

    Таким образом, большинство механических и электрических неисправностей, которые могут возникнуть в асинхронном двигателе, можно обнаружить с помощью анализа тока [22, 23, 24, 25, 26, 27, 28]. По этим причинам сигнатура тока стала практическим параметром для обнаружения неисправностей двигателя с короткозамкнутым ротором.

    1.3. Обработка сигналов для анализа неисправностей и ее ограничения

    Обычно прямое использование токовых сигналов во временной области неудобно при диагностике неисправностей. У них низкое отношение сигнал/шум и такие проблемы, как электромагнитные помехи. Таким образом, альтернативой может быть использование методов обработки данных и/или интеллектуальных алгоритмов на основе искусственных нейронных сетей (ИНС) [29].Нейронные сети типа многослойного персептрона (MLP) занимают видное место среди возможных инструментов, используемых в диагностике неисправностей. Это в основном связано с восприятием того, что этот инструмент способен не только идентифицировать зарождающийся сбой, но и оценить его серьезность. [30]. Эта сетевая архитектура может автоматически обучаться на основе опыта первичному представлению необработанного сигнала, не требуя сложных математических моделей, что делает ее реализацию простой и доступной.

    Однако эффективность этих сетей напрямую связана с наличием обширной базы данных, содержащей сигналы от исправных и неисправных двигателей, работающих в различных условиях нагрузки и серьезности неисправности [4].

    В этом контексте подчеркивается, что создание этих баз данных является сложным и часто может стать серьезным препятствием. Необходимо получать сигналы от одного и того же двигателя с неисправностями и без них в различных условиях эксплуатации. Сбор этих сигналов в промышленных условиях или в лабораториях может стать нецелесообразным по ряду причин, таких как необходимость проведения разрушающих испытаний, высокие финансовые затраты на установку испытательного стенда, доступность оборудования, датчиков и двигателей, высокая требует времени и человеческих ресурсов для проведения всех необходимых испытаний.Из-за вышеупомянутых трудностей можно заметить, что некоторые базы данных, которые формировались годами, с медленным и трудным развитием, продолжают оставаться недостаточными [31]. В большинстве случаев невозможно физически и экспериментально исследовать все виды и условия отказов.

    Эти факторы особенно усугубляются для двигателей большей мощности. Помимо того, что они более дорогие, их часто невозможно быстро заменить из-за высокой стоимости, сложности в обслуживании, а также потому, что они часто изготавливаются на заказ и для конкретного применения [3].

    Возможным альтернативным решением этого неудобства является создание набора данных путем компьютерного моделирования неисправных моделей машин. Эти модели могут оказаться настолько точными в представлении характеристик и последствий отказов в реальных двигателях, что их называют цифровыми двойниками, как обсуждается ниже.

    1.4. Моделирование цифровых двойников в конечных элементах

    Применение методов компьютерного моделирования для надежного моделирования неисправных двигателей (например, цифровых двойников) с целью создания параметризованных баз данных для определения развития неисправностей в реальных машинах является многообещающим методом. В этом отношении метод конечных элементов (МКЭ) выделяется среди различных методов вычислительного моделирования, показывая себя как адекватный инструмент для этой цели. Основная причина использования МКЭ заключается в том, что этот тип моделирования дает согласованные результаты с учетом нелинейных характеристик ЧД сердечника ротора и статора, скин-эффекта, изменения основных параметров в зависимости от температуры и характеристик дисперсии материала. Эти характеристики делают МКЭ подходящим инструментом для проектирования и надежного моделирования электрических машин и, следовательно, анализа и моделирования их неисправностей для диагностического исследования этих неисправностей асинхронных двигателей [2].

    Следует отметить, что в последние годы некоторые авторы сообщают об успешном использовании МКЭ для моделирования некоторых типов разломов. В [32,33] МКЭ используется вместе с другими инструментами для выявления поломок стержней ротора. В работе [32] оценивается производительность сильно связанного двумерного (2D) магнитомеханического подхода, доступного непосредственно в коммерческом программном обеспечении COMSOL для анализа методом конечных элементов (FEA). Это программное обеспечение используется для моделирования асинхронной машины при прямом пуске с исправной и неисправной шинами.Интервал времени моделирования достаточен для детального изучения компонентов переменной частоты. Результаты дают в дополнение к обычным электрическим и магнитным величинам компоненты вибрации, наведенные в статоре.

    В статье [33] представлен метод обнаружения обрыва стержня ротора в асинхронном двигателе с короткозамкнутым ротором. Метод основан на спектральном анализе сигнала переходного тока статора при противоточном торможении (ПТТ). Этот тип диагностики поломки стержня ротора не зависит от условий нагрузки и может выполняться даже для ненагруженного двигателя.Существование спектральных составляющих в сигнале CCB подтверждается теорией симметричных составляющих. Метод проверен с помощью моделирования FEA.

    В работах [34,35,36,37] для диагностики неисправностей статора используются различные количества двигателей и МКЭ. В частности, неисправный метод моделирования асинхронного двигателя описан в [34]. Используя программное обеспечение ANSYS Maxwell, FEM позволяет детально моделировать (с разрешением от двух до двух оборотов) ухудшение изоляции в пазу статора. DWT используется для обнаружения износа изоляции обмоток статора.

    Методика, представленная в [35], использует поток в воздушном зазоре асинхронных двигателей для обнаружения виткового отказа и идентификации неисправной области. Некоторые поисковые катушки (ИК) используются для измерения магнитного потока в различных областях воздушного зазора машины. Наведенные напряжения в СК используются для оценки уровня симметрии распределения потока по внутренней окружности статора. Предлагаемый метод проверен с помощью моделирования методом конечных элементов, выполненного в программном обеспечении Ansoft Maxwell.

    В [36] представлен автономный метод диагностики короткого замыкания между витками статора асинхронных двигателей.Предлагаемый метод основан на разбалансировке импеданса в стационарной плоскости d-q. Чтобы показать дисбаланс импеданса, модель асинхронного двигателя представлена ​​с контуром цепи и сопротивлением короткого замыкания. Используя быстрое преобразование Фурье (БПФ), примененное к компонентам импеданса в плоскости d-q, получают величины импеданса второго порядка. По этим величинам можно определить короткое замыкание и неисправную фазу. Для проверки предложенного метода представлен МКЭ.

    Влияние места короткого замыкания между витками статора на параметры модели асинхронной машины с короткозамкнутым ротором исследовано в [37].Проводятся два расследования. Первый представляет собой МКЭ четырех случаев локализации неисправности одинаковой серьезности на фазе машины. Второй — теоретико-математический анализ, при котором неисправность моделируется понижающим автотрансформатором в неисправной цепи. Результаты, полученные с помощью FEM, показывают, что различные местоположения влияют на параметры двигателя.

    В обширном обзоре литературы по использованию МКЭ в диагностике неисправностей асинхронных двигателей авторы Лян, Али и Чжан [38] подчеркивают, что этот метод может предлагать сигналы для анализа неисправных двигателей.

    1.5. Цифровые двойники и нейронные сети для улучшения процесса диагностики неисправностей

    Как упоминалось в разделе 1.3, до сих пор можно было наблюдать значительные усилия для получения данных о неисправностях TIM в различных степенях их серьезности, особенно потому, что все используемые данные обычно требуют деструктивные и затратные по времени тесты [39,40,41,42,43,44]. Основной интерес в этой статье и почти неисследованный вопрос в этом направлении исследований заключается в использовании FEM в сочетании с нейронными сетями для улучшения алгоритмов диагностики неисправностей.Цифровые двойники могут обеспечить значительный прирост данных при обучении этих сетей и внести значительный вклад в изучение прогнозирования срока службы асинхронных двигателей.

    В этом отношении можно выделить три основных вклада:

    • Надежное 3D моделирование методом конечных элементов и MCSA: Для обеспечения диагностической оценки поведения неисправности использование упрощенных двумерных моделей не учитывает важные характеристики, такие как влияние головок катушки статора, ток между стержнями и перекос стержней ротора, которые могут значительно изменить MCSA (анализ характеристик тока двигателя). Важно отметить, что MCSA считается важной информацией для анализа диагностики неисправностей и для данного исследования. Эта проблема оправдывает использование надежных 3D-моделей (цифровых двойников), в отличие от моделирования типичных конструкций двигателей, где обычно приемлемы 2D-моделирования.

    • Алгоритм автоматической диагностики неисправностей: После получения результатов моделирования цифрового двойника MCSA из имитационной модели используется в качестве входных данных для алгоритма автоматической диагностики неисправностей, основанного на многоуровневом персептроне (искусственные нейронные сети).Обучение алгоритму было настроено на реальных двигательных данных, основанных на обширных результатах тестового стенда [39,40,41,42,43,44]. Основная цель — наблюдать, способен ли алгоритм адекватно классифицировать, исправен ли двигатель или неисправен.

    • Цифровой двойник для обучения сети: Во время текущего исследования обучение алгоритма обычно основывалось на большом количестве деструктивных тестов и измерений, чтобы получить достаточно данных для обучения сети. Дальнейшие оценки должны использовать моделирование цифровых двойников, чтобы предоставить достаточно данных для обучения виртуальной сети.Насколько мы понимаем, использование данных измерений и моделирования может быть объединено для обеспечения синергии и значительного улучшения производительности нейронной сети.

    2. Численное моделирование ТИМ с неисправностями

    Модель асинхронного двигателя с типичными параметрами была реализована для проверки характеристик поломки стержней ротора. Поскольку эти неисправности вызывают асимметрию в двигателе, естественно, можно представить, что необходимо реализовать трехмерный (3D) МКЭ, чтобы можно было представить неисправные машины.Таким образом, была создана 3D-модель трехфазного асинхронного двигателя со следующими параметрами: мощность 3800 Вт (5 л.с.), напряжение питания Y 380 В частотой 60 Гц, четыре полюса, номинальный крутящий момент 21 Нм, номинальные скорость 1727 об/мин. Параметры, используемые для создания модели, основаны на трехфазном асинхронном двигателе IP55 от производителя WEG, модель W22. Кроме того, этот двигатель был выбран таким образом, чтобы результаты моделирования впоследствии были классифицированы искусственной нейронной сетью, предварительно обученной для этих конфигураций двигателей.

    2.1. Simulations

    Инструмент, используемый для разработки и моделирования моделей, использует FEA. С помощью решателя магнитных переходных процессов решаются проблемы трехмерных магнитных полей во временной области. Обмотки статора электродвигателя питаются от источников напряжения, меняющихся в зависимости от времени. Эффекты вращательного движения включены в моделирование [45].

    В качестве граничного условия было выбрано master/slave, так как модель имеет разрезы по симметрии. В этом состоянии магнитное поле на подчиненной границе вынуждено соответствовать величине и направлению (или отрицательному значению направления) магнитного поля на главной границе.Плоскости симметрии выбирают в периодических структурах, где магнитное поле наклонно к границе. Проводники статора модели считаются скрученными, поэтому они не имеют вихревых токов и считаются очень тонкими нитями.

    2.2. Оборудование для моделирования

    Моделирование проводилось с использованием структуры, доступной в Лаборатории электромагнетизма и электромагнитной совместимости Федерального университета Санта-Катарины — MagLab/UFSC. Его можно использовать для численных расчетов моделирования, которые требуют больших вычислительных усилий, как в случае с 3D-моделями FEM.Это структура высокопроизводительных вычислений (HPC) с процессором Intel Xeon Gold 6126 с восемью ядрами, 2,6 ГГц и оперативной памятью 128 ГБ. Использование HPC позволяет сократить время моделирования в 3D-моделях FEM, что позволяет использовать этот метод для представления отказов двигателя.

    2.3. Параметры решателя и настройки симуляции

    Для обоих симуляций, исправного двигателя и неисправного двигателя с неисправностью стержней ротора были скорректированы следующие параметры: время остановки 1,1 с и временной шаг 290 мкс.Эти параметры гарантируют выборку примерно 57 точек за цикл при частоте 60 Гц. Временной шаг и количество сегментов в полосе вращения должны быть синхронизированы в соответствии со скоростью вращения ротора. Таким образом, на каждом шаге расчета ротор перемещается ровно по одному отрезку полосы. Эта процедура направлена ​​на уменьшение шума вычислений и повышение точности результатов.

    2.4. Model Geometry and Mesh Details

    показывает 3D модель FEM, смоделированную в этой работе. С левой стороны можно наблюдать детали геометрического моделирования обмоток сердечника и статора; с правой стороны полоса вращения; также представлены граничные условия.

    ( a ) 3D модель асинхронного двигателя; ( b ) сведения о статоре, полосе вращения и граничных условиях.

    Геометрические данные, рассмотренные для обеих моделей, представлены в . По этим параметрам была спроектирована модель, а ее части охарактеризованы составными материалами. Примечательно, что были учтены обнаруженные в материалах нелинейности, эффективно влияющие на поведение машин. При моделировании учитывается фактор упаковки сердечника статора и ротора.Кроме того, модель, представленная в этом исследовании, учитывает влияние рабочей температуры двигателя на стержни и кольца короткого замыкания ротора.

    Таблица 1

    Item Статор Ротор
    Внешний диаметр 175 мм 120,3 мм
    Внутренний диаметр 121 мм 38 мм
    Длина 150 мм 150 мм 150 мм
    Количество слотов 26 26
    6 мм
    Конец кольца высота 17 мм

    Даже при наличии HPC для выполнения моделирования, 3D FEM очень сложны и требуют больших вычислительных усилий, требующих длительного времени для завершения расчетов. Таким образом, для сокращения времени моделирования модель была упрощена до двух осей симметрии в плоскостях XY и XZ, поэтому моделировалась только 1/4 часть модели. Были проведены сравнительные тесты с полной моделью, и было подтверждено, что результаты в стационарном режиме эквивалентны. Максимальная ошибка составляет 3,77%, а средняя ошибка составляет 1,52% для здоровой модели. Кроме того, для модели разлома сломанных стержней максимальная ошибка составляет 3,93%, а средняя ошибка составляет 1,55%. Эти результаты показывают, что упрощающие допущения не снижают точность модели и являются хорошим компромиссом для сокращения времени моделирования.

    Поломка стержней была воспроизведена путем вставки вакуумных объектов в центр стержней, как это видно на а. Примечательно, что на рассматриваемом рисунке столбцы оранжевого цвета — это столбцы с нарушениями, а красные элементы, указанные стрелками, — разрывы.

    ( a ) Расположение и детали сломанных стержней в клетке ротора; ( b ) сетка конечных элементов.

    Эти вакуумные элементы прерывают ток, протекающий через стержни, воспроизводя эффект обрыва стержня на реальном роторе.Кроме того, вставка этих элементов позволяет добавлять определенные функции сетки для создания более плотной сетки на месте. Таким образом, можно получить более точные расчеты поля и лучше представить последствия, вызванные неисправностью. Кроме того, чтобы получить более мелкую сетку в воздушном зазоре, можно добавить вакуумные цилиндры, которые будут служить ориентиром в процессе создания сетки. Детали конечно-элементной сетки можно увидеть на b. Сгенерированные сетки имеют примерно 945 тысяч (исправный двигатель) и 990 тысяч тетраэдров (сломанные стержни).Можно наблюдать значительную разницу в количестве элементов между сетками, в основном из-за того, что модели с разломами требуется больше элементов в точках разрыва стержней.

    3. Результаты

    В этом разделе представлены некоторые результаты, полученные в результате моделирования трехмерной конечно-элементной модели, реализованной в соответствии с характеристиками, описанными в предыдущем разделе. Результаты были получены при моделировании двигателя, работающего в двух условиях, а именно: исправность и неисправность 1-1 сломанных диаметрально противоположных стержней ротора.

    3.1. Анализ во временной области

    Первоначально характеристики неисправности сломанных стержней анализируются во временной области. Для этого представлено моделирование трехфазного тока моделей здорового двигателя и двигателя со сломанным стержнем 1-1, построенное во временной области.

    Токи моделей с неисправностью и без нее во временной области.

    Из наблюдения за кривыми можно заметить изменения сигнала тока двигателя во временной области, когда есть сломанные столбцы.Кривые неисправной модели показывают деформации и колебания, которые не наблюдались в токах исправной модели. Эти колебания типичны для поломки стержня и отражаются в сигнале скорости и крутящего момента двигателя. Таким образом, как обсуждалось выше, без применения какого-либо метода анализа трудно подтвердить эффекты, вызванные ошибками в сигналах во временной области. Этот факт свидетельствует о необходимости использования методов обработки сигналов.

    3.2. Анализ частотной области

    БПФ сигналов был рассчитан для наблюдения за текущей частотной характеристикой.Примечательно, что для расчета преобразования Фурье переходный процесс запуска двигателя был отброшен. Использовался только установившийся сигнал. Таким образом, можно использовать MCSA для характеристики сигнатур отказов. Токи в частотной области одной и той же фазы, полученные при моделировании исправного ТИМ и при отказе ротора, показаны на рис. Проверено, что, как описано в [10, 15, 18, 22, 23, 29, 33, 38, 46, 47, 48], амплитуда левой боковой полосы основной частотной составляющей неисправной модели была выше по сравнению с здоровый.

    Спектр частот исправного и неисправного тока двигателя.

    Учитывая, что пробуксовка рассматриваемого двигателя для таких условий работы составляет 4,28 %, увеличение амплитуды произошло в области частоты замыкания ротора. В частности, амплитуда на частоте 55 Гц значительно увеличилась, проявляя себя как характерный признак разлома стержня.

    Таким образом, удалось проверить характерные признаки обрыва стержня в сигнале тока статора, о которых уже сообщалось во многих статьях в технической литературе [10,15,18,22,23,29,33,38 ,46,47,48].

    3.3. Классификация двигателей с помощью искусственных нейронных сетей (ИНС)

    Чтобы дополнить анализ результатов, полученных с использованием 3D-модели МКЭ, смоделированный ток был передан в искусственную нейронную сеть. Эта сеть представляет собой многослойный тип персептрона, и она была обучена с сигналами нормального моторного тока и с ломаными полосами во временной области. Сигналы, используемые в качестве входных данных ИНС, представлены векторами с 25 элементами, которые представляют формы сигналов трехфазного тока.Затем выполняется нормализация этого сигнала по максимальному значению, а затем данные представляются в сеть. Недавно в таких исследованиях, как [39, 40, 41, 42, 43, 44], использовалась вышеупомянутая методология и были получены многообещающие результаты, поддерживающие использование процедуры.

    3.3.1. Обучение сети и проверка

    Для обучения ИНС использовались данные исправного двигателя и с неисправными стержнями, работающими напрямую от сети, с различными условиями дисбаланса напряжения в источнике питания и с изменением крутящего момента нагрузки.С учетом этих условий всего имеется 220 образцов, 110 для исправного двигателя и 110 для двигателя со сломанными стержнями.

    Предварительно обработанные данные были разделены на две группы: обучение и проверка. В тестах использовался k-кратный метод перекрестной проверки с 10 подмножествами для обучения и проверки. Исходный набор данных случайным образом делится на k подмножеств. Одно из подмножеств сортируется для тестирования и проверки модели сети, а оставшиеся k-1 подмножеств используются для обучения сети.Процесс перекрестной проверки повторяется k раз с каждым из k подмножеств. После завершения процесса перекрестной проверки вычисляется точность ошибок, что обеспечивает надежную меру емкости модели классификатора.

    В процессе обучения сети MLP в качестве алгоритма обучения использовалось обратное распространение ошибки. Параметр скорости обучения был установлен равным 0,3, импульсный член равен 0,2, а количество эпох для сходимости равно 500. Эти параметры были определены эмпирически с учетом производительности классификатора MLP как числовой функции входных данных и нейронов в промежуточном слое.

    Были протестированы различные конфигурации сети путем изменения числа нейронов скрытого слоя: 10, 13, 16, 22 и 25 нейронов. Конфигурация с 19 нейронами в скрытом слое показала наилучшие результаты. Таким образом, сеть, используемая в этой работе, имеет 25 входов, эмпирически определенных с одним скрытым слоем. Он состоит из 19 искусственных нейронов, которые используют гиперболический тангенс в качестве функции активации, и 2 нейронов в выходном слое, которые рассматривают линейную функцию активации.

    показывает параметры и точность этой сети.Можно заметить, что сеть показала 100% точность при перекрестной проверке, правильно классифицируя все образцы исправного двигателя и со сломанными стержнями.

    Таблица 2

    Параметры и точность нейронной сети.

    90 626
    Параметр Результат
    Входы 25
    Точность (%) 100
    Строительство Время (ы) 1,36
    Каппа статистики 1

    Каппа-статистика может быть определена как мера связи, используемая для описания или проверки степени согласия или надежности и точности классификации. Этот индекс рассчитывается на основе данных в матрице путаницы, в частности, на количестве ложноположительных и ложноотрицательных результатов, представленных в результатах классификации. Эта мера имеет максимальное значение «1», поэтому сеть имеет полное согласие [49].

    3.3.2. Процесс диагностики цифрового двойника

    После проверки сети ее можно использовать для классификации результатов, полученных с помощью 3D-модели FEM, представленной в этой работе. Для этого используются текущие сигналы во временной области.Полупериод каждого из трехфазных токов выбирается случайным образом и дискретизируется по 25 точкам, и учитывается амплитуда каждой точки. Затем каждый полупериод нормализуется по пиковому значению.

    Таким образом, имеется две выборки данных, одна относится к здоровой модели, а другая к модели с неработающими столбцами. Эти образцы были представлены нейронной сети для разделения на две возможные группы: здоровые и неисправные. Полная блок-схема, разработанная для автоматической классификации и диагностики производительности цифрового двойника, представлена ​​на . Он учитывает не только моделирование и симуляцию FEM, но также процесс диагностики неисправностей и выходные данные ANN.

    Блок-схема диагностики отказа цифрового двойника.

    представляет параметры и точность ИНС при классификации данных моделирования из 3D-модели FEM.

    Таблица 3

    Параметры и точность ИНС для классификационного тестирования 3D модели FEM.

    25
    Parameter Результат
    25
    Точность (%) 100
    0. 001
    Статистика Каппа 1

    Из представленных результатов видно, что сети MLP удалось правильно классифицировать два представленных условия. Следует отметить, что данные были беспрецедентными для сети; то есть тестируемые образцы не участвовали в процессе обучения ИНС. Даже в этом случае сеть достигла 100% точности при полном согласии (каппа = 1). Таким образом, можно проверить, что представленная трехмерная модель FEM способна отображать поломки стержней ротора.Эти результаты предполагают возможность использования цифровых двойников для формирования баз данных отказов двигателей посредством компьютерного моделирования.

    4. Обсуждение

    В связи с широкой применимостью асинхронного двигателя в самых разных отраслях народного хозяйства и необходимостью его надежной работы ранняя диагностика отказов имеет важное значение во избежание неожиданных остановок и потерь. В этом контексте FEM выделился как альтернатива традиционным методам создания баз данных с ошибочными сигналами двигателя.

    Это исследование показывает, на основе обзора литературы, возможность использования МКЭ для создания цифровых двойников неисправных двигателей с целью диагностики отказов. В связи с этим было представлено выполнение 3D-моделей исправного и неисправного трехфазного асинхронного двигателя. Были выполнены здоровые и неисправные двигательные симуляции 1-1 сломанных диаметрально противоположных стержней.

    По результатам, полученным с помощью этих моделей, было подтверждено наличие признаков неисправности сломанных стержней ротора в сигнале тока статора.С этой целью был проведен временной и частотный анализ токовых сигналов 3D модели МКЭ. Наблюдается увеличение амплитуды частоты разрыва стержня, расположенной в левой боковой полосе основной частоты токового сигнала. Кроме того, искусственная нейронная сеть типа многослойного персептрона используется для классификации неисправностей с обрывом стержней в двигателе с помощью токовых сигналов 3D-модели FEM.

    Таким образом, полученные результаты указывают на возможность создания точных 3D-моделей двигателей (цифровых двойников) для изучения и понимания характеристик неисправностей по току, крутящему моменту, скорости, электромагнитному полю и потоку.Эти величины можно использовать для создания баз данных неисправных двигателей, а затем анализировать с помощью методов обработки данных и/или интеллектуальных алгоритмов диагностики неисправностей.

    Кроме того, следует отметить, что представленная стратегия моделирования позволяет анализировать самые разнообразные виды и тяжесть отказов, которые зачастую не осуществимы экспериментально из-за необходимости проведения разрушающих испытаний, больших финансовых затрат на стенд, оборудование, датчики , а моторы и потребность в наличии времени и людских ресурсов.

    Таким образом, разработка цифровых двойников (точных моделей) машин была бы очень полезна для изучения рабочих характеристик неисправных машин. Использование цифровых двойников снижает потребность в разрушающем тестировании, а также используется для проверки новых методов диагностики неисправностей или обучения и тестирования систем мониторинга состояния на основе искусственного интеллекта, таких как искусственные нейронные сети. Таким образом, высокие затраты, связанные с машинами, экспериментальными стендами и разрушающими испытаниями, будут значительно снижены, особенно в случае больших машин с отказами, которые вряд ли можно проверить в лаборатории.Экономику и все последствия использования цифровых двойников можно было бы больше наблюдать в промышленности и в производстве электроэнергии, поскольку именно здесь находятся самые большие машины.

    IRJET-Запрошенная вами страница не найдена на нашем сайте , февраль 2022 г. Идет публикация…

    Просмотр статей


    IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала»: 7.529 » за 2020 год.

    Подтвердить здесь


    IRJET Получил сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством. февраль 2022 г.)

    Отправить сейчас


    IRJET Vol-9, выпуск 2, февраль 2022 г. Публикация в процессе…

    Просмотр статей


    IRJET Получено «Научный журнал Импакт-фактор: 7.529 » за 2020 год.

    Подтвердить здесь


    IRJET Получил сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством. февраль 2022 г.)

    Отправить сейчас


    IRJET Vol-9, выпуск 2, февраль 2022 г. Публикация в процессе…

    Просмотр статей


    IRJET Получено «Научный журнал Импакт-фактор: 7.529 » за 2020 год.

    Подтвердить здесь


    IRJET Получил сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством. февраль 2022 г.)

    Отправить сейчас


    IRJET Vol-9, выпуск 2, февраль 2022 г. Публикация в процессе…

    Просмотр статей


    IRJET Получено «Научный журнал Импакт-фактор: 7.529 » за 2020 год.

    Подтвердить здесь


    IRJET Получил сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством. февраль 2022 г.)

    Отправить сейчас


    IRJET Vol-9, выпуск 2, февраль 2022 г. Публикация в процессе. ..

    Просмотр статей


    IRJET Получено «Научный журнал Импакт-фактор: 7.529 » за 2020 год.

    Подтвердить здесь


    IRJET Получил сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством. февраль 2022 г.)

    Отправить сейчас


    IRJET Vol-9, выпуск 2, февраль 2022 г. Публикация в процессе…

    Просмотр статей


    IRJET Получено «Научный журнал Импакт-фактор: 7.529 » за 2020 год.

    Подтвердить здесь


    IRJET Получил сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством. февраль 2022 г.)

    Отправить сейчас


    IRJET Vol-9, выпуск 2, февраль 2022 г. Публикация в процессе…

    Просмотр статей


    IRJET Получено «Научный журнал Импакт-фактор: 7.529 » за 2020 год.

    Подтвердить здесь


    IRJET Получил сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством. февраль 2022 г.

    Вам может понравится

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.