Naslov
Otkrivanje kvarova rotora kaveznoga asinkronoga motora analizom magnetskoga polja u zračnom rasporu
(Rotor Faults Detection in Squirrel-Cage Induction Motor based on Magnetic Field Analysis in Air-Gap)

Autori
Tvorić, Stjepan

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, doktorska disertacija

Fakultet
Fakultet elektrotehnike i računarstva

Mjesto
Zagreb

Datum
10.05

Godina
2019

Stranica
203 str.

Mentor
Štih, Željko

Neposredni voditelj
Car, Stjepan

Ključne riječi
asinkroni motor, kavezni rotor, prekid štapa, prekid prstena, statički ekscentricitet, mjerni svitak, inducirani napon, magnetska indukcija, polni korak, algoritam
(induction motor, squirrel-cage rotor, broken rotor bar, broken rotor ring, static eccentricity, measuring coil, induced voltage, magnetic induction, pole pitch, algorithm)

Sažetak
Danas se, od električnih strojeva koji svoju ulogu ispunjavaju samostalno ili kao dio složenog procesa, očekuje visok stupanj pouzdanosti i raspoloživosti, stoga je otkrivanje nastanka i uzroka kvara s ciljem sprečavanja većih štetnih posljedica za tehnološki proces od iznimne važnosti. Niz metoda i postupaka razvijeno je u svrhu otkrivanja i sprečavanja kvarova koji s više ili manje osjetljivosti detektiraju pojedinu vrstu kvara stroja. U ovom radu naglasak je stavljen na točno otkrivanje i prepoznavanje kvarova rotora kaveznoga asinkronog motora. Prikazana je raspodjela kvarova prema glavnim komponentama motora, uzroci i priroda nastajanja kvara te različite metode detekcije pojedine vrste kvara asinkronog motora. U ovom radu odabrana je metodologija otkrivanja kvarova rotora kaveznog motora analizom magnetskog polja u zračnom rasporu. Ona se temelji na naponima koji se induciraju u mjernim svicima ugrađenima na zub statora i koji su međusobno razmaknuti za polni korak stroja τp. Korištenjem ove metodologije u kombinaciji s metodom oduzimanja induciranih napona analizirani su kvarovi rotora: prekid jednog ili više štapova rotora, prekid prstena te pojava statičkog ekscentriciteta. Za analizu navedenih kvarova, prvo je izrađen numerički 2D model motora temeljen na metodi konačnih elemenata (MKE) s ciljem provjere predložene metodologije za otkrivanje kvarova. Proračunima je dokazano da je pomoću napona koji se induciraju u mjernim svicima moguće, s visokom razinom osjetljivosti, otkriti i prepoznati pojedini kvar rotora. Dokazano je proračunima da svaki kvar rotora ima svoju prirodu ponašanja, tj. svojstvenu karakteristiku koja se manifestira u razlici induciranih napona dvaju mjernih svitaka ili u samom induciranom naponu pojedinog mjernog svitka. Rezultati dobiveni MKE proračunima verificirani su mjerenjima u laboratoriju na asinkronom motoru namijenjenom za pogon tramvaja. Navedeni motor je posebno dorađen kako bi se njime moglo simulirati kvarove kaveznog rotora. Mjerenjem su potvrđeni rezultati numeričkih proračuna te je postignuto vrlo dobro slaganje istih, a dokazano je i da pojava pojedinog kvara rotora ima specifičan utjecaj na inducirani napon u mjernom svitku koji je posljedica promjena magnetskog toka i prostorno je razmaknut za polni korak od prvog sljedećeg svitka. Analizom rezultata također je određen i optimalan raspored te broj potrebnih mjernih svitaka za otkrivanje kvarova rotora. Budući da su inducirani naponi osjetljivi na pojavu kvara, temeljem toga razvijen je algoritam koji otkriva i prepoznaje pojedinu vrstu kvara rotora. Algoritam na osnovu ulaznih podataka, a to su vrijednosti induciranog napona u četiri mjerna svitka prostorno razmještena za τp i dobivena za jedan puni okret rotora, pouzdano otkriva prekid štapa i prstena te statički ekscentricitet. Osim pouzdanog otkrivanja kvara u kombinaciji s korištenjem metode oduzimanja induciranih napona, moguće je i raspoznati pojedini kvar rotora. Princip korištenja mjernih svitaka ugrađenih u zračni raspor u otkrivanju kvarova kaveznog rotora pokazao se je primjenjiv te ga je moguće koristiti kao dio ekspertnog sustava za nadzor i praćenje stanja asinkronog motora.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Elektrotehnika

POVEZANOST RADA