Совершенствование методики и устройства определения частоты вращения асинхронных двигателей на основе частотного анализа тока статора тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.01, кандидат наук Скляр Андрей Владимирович

• Скляр Андрей Владимирович
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Скляр Андрей Владимирович

Введение

1 АНАЛИЗ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ РОТОРА АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

1.1 Применение асинхронных двигателей в труднодоступных для контроля частоты вращения ротора местах

1.2 Методы измерения частоты вращения ротора асинхронных двигателей

1.2.1 Способы измерения частоты вращения ротора с помощью датчиков оборотов

1.2.2 Бездатчиковые методы определения частоты вращения ротора

1.3 Выводы по первой главе

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СИГНАТУРНОГО СПОСОБА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ РОТОРА АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ

2.1 Сигнатурный анализ тока статора асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором

2.2 Модель зубцовых гармоник

2.2.1 Математическая модель асинхронного двигателя с неравномерным распределением магнитного поля в воздушном зазоре

2.2.2 Влияние зубцов ротора и статора на магнитное поле двигателя в воздушном зазоре

2.2.3 Имитационная модель зубцовых гармоник сигнала тока статора асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

2.2.4 Демодуляция зубцовых гармоник

2.2.5 Спектр электрической проводимости

2.3 Влияние дефектов на спектр тока статора асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором

2.3.1 Исследование спектра тока статора при отсутствии дефектов двигателя

2.3.2 Анализ влияния дефектов электромагнитной системы на спектр тока статора асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором

2.3.3 Анализ влияния механических дефектов асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором на спектр потребляемого тока

2.3.4 Имитационная модель тока статора асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором при наличии дефектов и зубцовых гармоник

2.4 Анализ метода спектрального анализа тока статора

2.4.1 Эффект Гиббса

2.4.2 Весовые функции

2.5 Выводы по второй главе

3 РАЗРАБОТКА СПОСОБА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ РОТОРАЮ6 3.1 Способ определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей

3.1.1 Алгоритм работы

3.1.2 Применение метода корреляционных функций

3.1.3 Совпадение гармоник напряжения и зубцовых гармоник

3.3 Определение числа зубцов ротора

3.4 Моделирование способа определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей

3.5 Анализ влияния различных факторов на способ определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором

3.5.1 Влияние длины выборки и частоты дискретизации

3.5.2 Влияние нестабильности питающей сети

3.6 Анализ точности способа

3.7 Выводы по третьей главе

4 РАЗРАБОТКА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ РОТОРА АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ

4.1 Разработка аппаратной части

4.1.1 Требования к измерительным преобразователям

4.1.2 Измерительные преобразователи тока

4.1.3 Измерительные преобразователи напряжения

4.1.4 Разработка структуры анализирующего прибора

4.2 Разработка прикладного программного обеспечения

4.3 Описание лабораторной установки

4.4 Экспериментальное исследование в промышленных сетях

4.5 Экспериментальное исследования в системах частотно-регулируемого привода

4.6 Анализ полученных результатов эксперимента

4.7 Сравнение с другими способами определения частоты вращения ротора асинхронного двигателя

4.8 Применение измерительного комплекса для бездатчикового определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей

4.8.1 Системы спектр-токового диагностирования асинхронных двигателей

4.8.2 Системы вибрационного диагностирования асинхронных двигателей

4.8.3 Контроль вращения агрегатов, работающих в условиях агрессивной окружающей среды

4.9 Перспективы дальнейшего развития темы диссертации

4.10 Выводы по четвертой главе

Заключение

Библиографический список

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Приложение Д

Приложение Е

Приложение Ж

Приложение

Приложение И

Приложение К

Приложение Л

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование методики и устройства определения частоты вращения асинхронных двигателей на основе частотного анализа тока статора»

Введение

Актуальность темы. В настоящее время асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором находят широкое применение в различных областях промышленности. Это стало возможным, благодаря высокой надежности и простоте конструкции этих двигателей. Часто для приведения во вращательное движение таких рабочих механизмов как насосы, вентиляторы, компрессоры и т. д., используют асинхронные двигатели, при этом, в ряде случаев, необходимо осуществлять постоянный контроль за работой двигателя этих механизмов с помощью методов идентификации параметров.

Зачастую возникает необходимость проводить мониторинг состояния асинхронного двигателя и присоединенного механизма, либо его диагностирование. Особенно часто такая необходимость возникает при работе машин большой мощности, либо там, где бесперебойная работа двигателя и присоединенного механизма связана с безопасностью жизнедеятельности. Обычно в таких случаях применяют методы спектр-токового, либо вибрационного диагностирования. Для корректной работы подобных систем диагностирования необходимо точное определение угловой скорости вращения двигателя с целью вычисления частот сигналов, указывающих на дефекты двигателя и присоединенного механизма. Как правило текущую скорость вращения получают с помощью датчика оборотов, установленного на валу привода, либо размещенного в непосредственной близости от вращающихся частей механизма. Однако применение датчиков оборотов снижает технологичность проведения диагностирования - зачастую соединяющие провода датчика оборотов рвутся по вине персонала, а также сам датчик оборотов может выйти из строя из-за его неправильной установки. Кроме того, необходим определенный опыт по выбору места установки датчика и его настройке. Установка датчика оборотов также увеличивает время оперативного диагностирования объекта. Использование датчиков оборотов существенно

снижает главное преимущество систем спектр-токового диагностирования -установку в любом месте на линии питания двигателя, так как необходим дополнительный провод, идущий от диагностируемого устройства. Зачастую необходимо проводить диагностирование двигателя во время эксплуатации без его остановки, при этом обычно оператору необходимо установить датчик оборотов в непосредственной близости от вращающихся частей, что влечет за собой угрозу здоровью.

Решением данных проблем в этом случае является применение бездатчиковых методов определения частоты вращения вала асинхронных двигателей.

Степень разработанности проблемы. Существенный вклад в разработку методов идентификации параметров асинхронных двигателей и определения частоты вращения ротора внесли российские ученые: В. З. Ковалев, Ю. З. Ковалев, А. С. Глазырин, В. Г. Макаров, В. Я. Беспалов, А. В. Вейнмейстер, Г. Г. Соколовский, А. И. Вольдек, С. Г. Герман-Галкин, Г. Г. Рогозин, В. М. Терехов, В. И. Ключев, И. П. Копылов, В. С. Петухов, С. А. Ковчин, Ю. А. Сабинин, В. В. Рудаков, Г. К. Жерве, А. Б. Виноградов, Д. Б. Изосимов, Б. В. Сидельников, и зарубежные: K. D. Hurst, T. G. Habetler, M. Aiello, A. Cataliotti, D. Schroeder, J. Holz, P. Vas, W. Leonhard, К. Matsue, H. Kubota, T. Lipo, В. Bose и другие.

Применение бездатчиковых способов определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей в системах диагностирования означает, что данные способы должны сохранять свою работоспособность даже при возникновении дефектов в процессе эксплуатации. Это влечет за собой необходимость учитывать влияние различных физических явлений, возникающих из-за неисправностей асинхронного двигателя. Поэтому требуется проведение исследований и анализ влияния возможных дефектов асинхронного двигателя на точность и работоспособность бездатчиковых способов определения частоты вращения. Результат этого анализа должен учитываться при разработке способа бездатчикового определения частоты вращения и построении алгоритма его реализации в составе микропроцессорного измерительного комплекса.

Совершенствование способов бездатчикового определения частоты вращения вала асинхронных двигателей связано с необходимостью разработки алгоритмов, дающих возможность повысить точность и скорость работы этих способов на микропроцессорных устройствах. Применение современных методов цифровой обработки сигналов позволяет повысить достоверность получаемых этими алгоритмами данных.

Таким образом, проблема совершенствования существующих способов бездатчикового определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей актуальна, и требует новых решений по широкому кругу вопросов:

- изучение физических процессов, протекающих в двигателе и влияющих на работу исследуемых способов;

- повышение точности и скорости работы алгоритмов существующих способов;

- разработку эффективных алгоритмов обработки сигналов.

Объектом исследования данной работы является асинхронный двигатель

с короткозамкнутым ротором.

Предметом исследования являются способы и алгоритмы бездатчикового определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей.

Целью работы является повышение точности и технологичности определения частоты вращения асинхронных двигателей путем применения сигнатурного способа с использованием алгоритма на основе комбинации спектрального и корреляционного методов анализа.

Для достижения поставленной цели в работе были сформулированы и решены следующие задачи:

- провести анализ существующих методов бездатчикового контроля асинхронных двигателей;

- уточнить математическую модель асинхронного двигателя с учетом физического процесса изменения магнитной проводимости в воздушном зазоре, приводящего к появлению зубцовых гармоник в спектре тока статора;

- провести теоретическое и экспериментальное исследования влияния на спектр тока статора наиболее распространенных дефектов двигателя, таких как дефекты ротора, дефекты статора, эксцентриситет ротора, дефекты подшипников, неисправности присоединенных механизмов;

- сформировать имитационную модель асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с учетом влияния на спектр тока статора наиболее распространенных дефектов двигателя;

- разработать методику определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей с помощью сигнатурного анализа тока статора, обеспечивающую повышение точности вычисления частоты вращения с помощью корреляционного метода анализа;

- разработать устройство для бездатчикового определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей и провести экспериментальное исследование разработанного устройства в различных режимах работы асинхронных двигателей.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались экспериментальные и теоретические методы исследований. В качестве теоретических методов применялись: основные положения теории электрических машин, методы спектрального анализа, теория информации, линейная алгебра, численные методы, корреляционный анализ. Имитационное моделирование произведено с использованием графической среды имитационного моделирования динамических систем БтыНпк для МЛТЬЛБ. Экспериментальные исследования проведены на базе научной лаборатории ОАО «Научно -исследовательский институт технологии, контроля и диагностики железнодорожного транспорта».

Достоверность полученных результатов подтверждается корректным использованием фундаментальных положений теории электрических машин, теории спектрального анализа, сходимостью результатов теоретических исследований с экспериментальными результатами исследования. Относительная

погрешность предлагаемого способа не превышает 0.5% в системах частотно-регулируемого привода и 0.1% при работе двигателя в промышленной сети 50 Гц.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Сформирована математическая модель асинхронного двигателя, отличающаяся тем, что в ней учтены физические процессы, приводящие к появлению зубцовых гармоник в спектре тока статора. На ее основе разработана имитационная модель асинхронного двигателя, учитывающая влияние на зубцовые гармоники несинусоидальности питающего напряжения, различных дефектов электромагнитной, механической системы асинхронного двигателя, а также дефектов присоединенных механизмов.

2. Усовершенствован сигнатурный способ определения частоты вращения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, отличающийся тем, что в нем использован алгоритм поиска зубцовых гармоник в спектре тока статора на основе комбинации спектрального и корреляционного методов анализа.

3. Разработана методика бездатчикового определения частоты вращения ротора на основе предложенного способа.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1. Сформированная математическая модель асинхронного двигателя и разработанная на ее основе имитационная модель позволяют исследовать влияние на спектр тока двигателя различных дефектов, а также проводить исследования работы бездатчиковых способов определения частоты вращения ротора, использующих сигнатурный анализ спектра тока.

2. В результате исследований доказана независимость работы усовершенствованного сигнатурного бездатчикового способа определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей от дефектов в двигателе и подключенных нагрузок.

3. Разработан алгоритм поиска зубцовых гармоник в спектре тока статора обеспечивающий возможность корректного определения частоты вращения ротора при питании двигателя от частотного преобразователя,

вычисление с высокой точностью частоты вращения ротора при малых выборках сигнала.

4. Сформированы технические требования к измерительным преобразователям и структуре измерительного комплекса для определения частоты вращения вала асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

5. Разработан измерительный комплекс, реализующий предложенную методику определения частоты вращения асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Структура измерительного комплекса защищена патентами РФ на изобретение и полезную модель.

6. Разработано устройство для определения числа зубцов сердечника ротора асинхронных двигателей без разбора корпуса, структура которого защищена патентом РФ на полезную модель.

Реализация и внедрение результатов работы. Результаты исследования влияния дефектов асинхронных двигателей, разработанный бездатчиковый способ определения частоты вращения ротора, а также программное обеспечение измерительного комплекса для бездатчикового определения частоты вращения ротора асинхронного двигателя внедрены на предприятии города Омска - в ОАО «НИИТКД» при разработке и производстве комплексов вибродиагностирования для асинхронных двигателей, и ООО «Транспроект - автоматика» на испытательных станциях для асинхронных вспомогательных машин. Разработанная имитационная модель асинхронного двигателя и методика бездатчикового определения частоты вращения ротора внедрена в учебном процессе на кафедре «Электрические машины и общая электротехника» ОмГУПСа.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Усовершенствованный сигнатурный способ бездатчикового определения частоты вращения вала асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

2. Математическая модель асинхронного двигателя и разработанная на ее основе имитационная модель, учитывающие влияние на спектр тока статора наиболее распространенных дефектов двигателя.

3. Методика и алгоритм работы измерительного комплекса на основе предложенного сигнатурного способа бездатчикового определения частоты вращения вала асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы докладывались на всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Технологическое обеспечение ремонта и повышение динамических качеств железнодорожного подвижного состава», г. Омск, 2015 г., всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Приборы и методы измерений, контроля качества и диагностики в промышленности и на транспорте», г. Омск, 2016 г., всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Эксплуатационная надежность локомотивного парка и повышение эффективности тяги поездов», г. Омск, 2016 г., XI Международной IEEE научно-технической конференции «Динамика систем, механизмов и машин», г. Омск, 2016 г., международной научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления», г. Томск, 2017 г., научной конференции «Инновационные проекты и технологии в образовании, промышленности и на транспорте», г. Омск, 2018 г.

Личный вклад. Постановка научно-исследовательских задач и их решение, разработка комплекса программ и приборов, научные положения, выносимые на защиту, основные выводы и рекомендации диссертации, результаты моделирования принадлежат автору. Личный вклад в каждой работе, опубликованной в соавторстве, составляет более 50%.

Публикации. Положения диссертации и основные результаты исследования опубликованы в 17 научных работах, из которых шесть статей в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России, два патента РФ на полезную модель, один патент РФ на изобретение, одно свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения и списка использованных источников. Работа изложена на 196 страницах основного текста, содержит 24 таблицы, 111 рисунков, список использованных источников из 112 наименований и 11 приложений.

1 АНАЛИЗ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ РОТОРА

АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

1.1 Применение асинхронных двигателей в труднодоступных для контроля

частоты вращения ротора местах

Применение бездатчиковых устройств определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей обычно обуславливается невозможностью использования датчиков оборотов, либо нежелательностью их применения. Препятствием использования датчиков оборотов обычно является фланцевое соединение двигателя и присоединённого механизма, отсутствие второго выходного конца вала двигателя, неблагоприятные окружающие условия для работы датчика, нежелательность прокладки дополнительных проводов, идущих от датчика оборотов и. т. д. Кроме этого, уменьшается надежность контура управления из-за наличия дополнительных узлов - самого датчика, узлов крепления, сопутствующих электронных преобразовательных устройств.

Существуют случаи применения асинхронных двигателей, в которых применение датчиков оборотов невозможно. Одним из таких примеров является использование погружных насосов, предназначенных для подачи жидкости из буровых скважин, шахтных колодцев, технологических емкостей и водоемов глубиной более 9 м [23].

Погружной насос состоит из погружного водозаполненного электродвигателя и центробежного скважинного насоса [3, 108]. В конструкции используются однофазные или трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.

Для водозаполненных двигателей обмотка статора выполнена из водостойкого провода или залита полимерной смолой [23]. Внутри каждого паза ротора имеется медный стержень с удерживающими их медными кольцами на конце. Стержни замкнуты вместе на обоих концах роторным «концевым

кольцом». Охлаждение электродвигателя осуществляется перекачиваемой водой. В целях предотвращения быстрого износа вода, поступающая на смазку, проходит через специальный фильтр [23]. На рисунке 1.1 показано устройство погружного насоса. Сложность установки, герметичность конструкции, агрессивная окружающая среда являются основными факторами, препятствующие использованию датчиков оборотов для контроля частоты вращения ротора.

Рисунок 1.1 - Конструкция погружного насоса (1 - резиновая мембрана, 2 -

осевой подшипник, 3 - обмотка статора, 4 - статор, 5 - ротор, 6 - щит подшипниковый верхний, 7 - торцевое уплотнение, 8 - пескоотбойник, 9 -радиальные подшипники, 10 - внутренняя полость, 11 - щит подшипниковый нижний, 12 - обратный осевой подшипник)

Преимуществом применения центробежных насосов является возможность использования их не только для перемещения воды, но и различных чистых и загрязненных химических жидкостей - тяжелых компонентов, различных смесей, кислот, нефтепродуктов и так далее. При этом они способны поддерживать постоянное давление при изменении температуры рабочей жидкости. На рисунке 1.2 показано соединение асинхронного двигателя и центробежного насоса.

Рисунок 1.2 - Фланцевое соединение центробежного насоса и двигателя

В структуру центробежного насоса входит корпус и рабочий орган, представляющий собой колесо (рисунок 1.3). Его работа обеспечивается созданием центробежной силы, с помощью лопастей перемещающей жидкость от приемного устройства к выходному клапану. Здесь создается необходимое давление, под действием которого она начинает подниматься наружу или перемещаться. Установка датчика оборотов обычно осложнена тем, что часто насос присоединяется к двигателю фланцевым соединением, как показано на рисунке 1.2, причём у АД нет второго конца вала.

Рисунок 1.3 - Устройство центробежного насоса (1 - сальник, 2 - набивка, 3 -

вал, 4 - втулка вала, 5 - лопасть, 6 - корпус, 7 - приемное пространство лопастного колеса, 8 - рабочее колесо, 9 - уплотнительное колесо, 10 - рабочее

колесо, 11 - выпускной патрубок)

3

С

{

Для выполнения различных работ в промышленности и строительстве применяются агрегаты, вырабатывающие сжатый воздух под давлением, называемые компрессорами. На рисунке 1.4 показан поршневой компрессор.

Рисунок 1.4 - Поршневой компрессор

Вращательное движение приводного вала в компрессоре преобразуется в возвратно-поступательное движение поршня, обеспечивающее подачу сжатого воздуха в полость ресивера. Синхронное действие клапанов обеспечивает цикличность поступления воздуха в рабочую полость цилиндра - при прямом ходе поршня открывается нагнетательный клапан, но закрывается впускной, а при обратном ходе открывается впускной, но закрывается нагнетательный. Структура поршневого компрессора показана на рисунке 1.5.

Рисунок 1.5 - Устройство поршневого компрессора (1 - цилиндр, 2 - поршень, 3 -двигатель, вращающий приводной вал, 4 - впускной клапан, 5 - нагнетательный

клапан, 6 - фильтр, 7 - ресивер)

Использование датчика оборотов в компрессорных системах осложнено доступом к вращающимся частям, которые, обычно, закрыты защитным кожухом. Кроме того, существуют конструкции, полностью исключающие доступ к ним, пример такого решения показан на рисунке 1.4. Высокий уровень вибрации корпуса так же может оказывать влияние на работу датчика оборотов.

Центробежные вентиляторы предназначены для работы с воздушными или газовыми потоками, имеющими низкий уровень давления. Один из вариантов исполнения центробежного вентилятора показан на рисунке 1.6, который используется для охлаждения двигателей внутреннего сгорания, для перемещения газовых смесей и материалов в металлургической и химической промышленности, на предприятиях нефтепереработки.

Рисунок 1.6 - Центробежный вентилятор

Центробежный вентилятор состоит из диска, закрепленного на специальном валу, спирального корпуса, входного и нагнетательного патрубка. Перемещаемый газ всасывается и попадает в корпус вентилятора, где захватывается лопатками вращающего диска. Действующая центробежная сила продвигает воздух внутри корпуса, что позволяет ему менять направление движения и выходить под прямым углом к входному потоку. Устройство центробежного вентилятора приведено на рисунке 1.7.

Рисунок 1.7 - Устройство центробежного вентилятора (1 - сторона нагнетания, 2 - рабочее колесо, 3 - сторона всасывания, 4 - корпус насоса, 5 - направление вращения, 6 - рабочее колесо, 7 - направление потока жидкости, 8 - диффузор,

9 - корпус насоса)

Центробежные вентиляторы зачастую присоединяются к двигателю фланцевым соединением без доступа к вращающемся частям. По этой причине применение датчиков оборотов затруднено.

Основной задачей осевого (аксиального) вентилятора, показанного на рисунке 1.8, является принудительное перемещение воздуха. Данное устройство состоит из крутящейся оси и насаженных на него лопастей, которые перемещают воздух относительно их собственной оси. Вращение оси осуществляется за счет работы двигателя. Принудительная циркуляция воздуха происходит посредством проталкивания его винтом вдоль оси вращения. Во время работы осевого вентилятора вся энергия вала двигателя передается на рабочее колесо. Так как лопасти закреплены под определенным углом, а само устройство - на оси вращения, то воздух перемещается вдоль оси, попутно закручиваясь.

Рисунок 1.8 - Осевой вентилятор

В некоторых вариантах исполнения осевого вентилятора также может быть осложнен доступ к вращающимся частям, поэтому применение датчиков оборотов может оказаться затруднительным.

1.2 Методы измерения частоты вращения ротора асинхронных двигателей

Существующие методы измерения частоты вращения асинхронных двигателей можно разделить на два больших класса - методы, использующие специальные датчики оборотов, и бездатчиковые методы, использующие некие сигналы, полученные от двигателя и на основании их вычисляющие текущую частоту вращения ротора.

Все существующие на данный момент датчики оборотов по принципу измерения можно отнести к следующим группам [73]:

- индукционные датчики частоты вращения;

- индуктивные датчики;

- датчики, работающие на основе эффекта Холла;

- оптоэлектрические датчики;

- механические датчики оборотов.

Система бездатчикового управления асинхронными двигателями реализуется с применением способов, которые позволяют определять некоторые значения параметров работы асинхронных двигателей - вектор потока и значение скорости - на основе результатов измерений параметров, доступных измерению.

1.2.1 Способы измерения частоты вращения ротора с помощью датчиков

оборотов

Принцип действия индуктивных датчиков основан на законе электромагнитной индукции [64]. К этим датчикам относятся тахогенераторы постоянного и переменного тока, представляющие собой небольшие электромашинные генераторы, у которых выходное напряжение пропорционально угловой скорости вращения вала генератора, кроме того, с изменением скорости вращения изменяется частота ЭДС. Тахогенераторы используются как датчики угловой скорости.

В тахогенераторах постоянного тока, частота вращения определяется выражением [65]:

К = > (1.1)

где ¥р - частота вращения ротора в об/мин; ивых - выходное напряжение с тахогенератора, мВ; & - коэффициент преобразования выходного напряжения в мВ*об/мин.

В синхронных тахогенераторах существует два способа определения скорости вращения ротора - амплитудный и частотный.

При частотном способе частота вращения определяется как:

Рр = , (1.2)

где Гвых - частота сигнала на выходе тахогенератора; р - число пар полюсов ротора тахогенератора.

В амплитудном способе для снятия показаний с тахогенератора и приведения их к удобной форме используется одно- или двухполупериодный выпрямитель и НЧ фильтр, сглаживающий пульсации. Далее, частота вращения определяется по формуле (1.1).

К этому классу устройств также относятся сельсины и вращающиеся трансформаторы. Сельсинами называют электрические машины, обладающие свойствами самосинхронизации. Сельсин состоит из статора с трехфазной обмоткой и однофазного ротора, на которое подаётся переменное напряжение [6]. Чаще всего сельсины применяют в системах синхронизации вращения, однако возможно его использование и в индикаторном режиме. Недостатком сельсинов является невысокая точность передачи угла.

Вращающиеся трансформаторы предназначены для преобразования угла поворота вала в электрическое напряжение, амплитуда которого является функцией угла или пропорциональна ему. По конструкции представляют собой двухполюсные или многополюсные электрические машины и аналогичны асинхронным двигателям с фазным ротором [73]. Одной из разновидностью вращающихся трансформаторов являются индуктосины, состоящие из плоских статора и ротора обмотки которых выполнены печатным способом. Точность передачи угла у вращающихся трансформаторов выше, чем у сельсинов, однако, для их работы необходимы дополнительные усилительные устройства [73].

Индуктивный датчик частоты вращения представляет собой магнитный сердечник с расположенной вокруг него обмоткой. Принцип работы датчика основан на изменении магнитного поля, создаваемой катушкой индуктивности внутри датчика при взаимодействии магнитного поля датчика с металлическим зубчатым диском [64].

В последнее время получили распространения датчики оборотов, основанные на эффекте Холла [1]. Этот эффект заключается в возникновении поперечной разности потенциалов (называемой также холловским напряжением) при помещении проводника с постоянным током в магнитное поле. Такие датчики

могут закрепляться непосредственно на статоре двигателя и выступать в роли датчика частоты вращения ротора.

Для определения скорости вращения так же могут использоваться оптоэлектрические датчики оборотов [11]. В основе работы лежит взаимодействие оптопары светодиод-фотодиод, светодиод-фототранзистор или светодиод-фототиристор. Меткой для срабатывания датчика может служить граница разделения двух цветов с разной интенсивностью. Недостатки таких датчиков обычно связанны с загрязнением их рабочей поверхности.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Скляр Андрей Владимирович, 2018 год

Библиографический список

1. Абрикосов А. А. Основы теории металлов. — Москва: «Наука», главная редакция физико-математической литературы, 1987. — 520 с.

2. Алиев И. И., Асинхронные двигатели в трёхфазном и однофазном режимах. - М.: ИП РадиоСофт, 2004. - 128 с.: ил.

3. Алукер Ш. М. Электротехника в рисунках и чертежах [Текст]. Ч. 2: Электрические машины, аппараты и установки / Ш. М. Алукер, И. А. Васильева, Э. И. Расовский, П. Ф. Скворцов. - Ленинград; Москва: Госэнергоиздат, 19501951. - 2 т. - 128 отд. л. в папке.

4. Альтман, Е. А. Повышение точности оценки параметров сигналов в электрической сети в системе тягового электроснабжения / Е. А. Альтман, Д. А. Елизаров // Известия Транссиба. - 2012. - № 3 (11). С. 95-100.

5. Альтман, Е. А. Совершенствование алгоритма определения параметров гармоник сигналов в электрической сети для оценки качества электроэнергии / Е. А. Альтман, Д. А. Елизаров, С. Н. Чижма // Электротехнические комплексы и системы управления. - 2012. - № 4 (28). С 5-9.

6. Арменский Е. В. Электрические микромашины: Учебн. пособие для студентов электротехнических специальностей вузов. / Е. В. Арменский, Г. Б. Фалк — 3-е, перераб и доп. — М. : Высшая школа, 1985. — 231 с.

7. Барков А. В. Методика диагностирования механизмов с электроприводом по потребляемому току / А.В. Барков, Н.А. Баркова, А. А. Борисов, В. В. Федорищев, Д. В. Грищенко. СПб.: Изд-во «Спектр», 2012. - 67 с.

8. Блейхут Р. Алгоритмы быстрой обработки сигналов [Текст] / Р. Блейхут. - М.: Мир, 1989. - 448 с.

9. Вейнмейстер А. В. Экспериментальное исследование и анализ зависимости волновых параметров асинхронных двигателей от частоты [Текст] / А.В. Вейнмейстер, Доан Ань Доан, В. А. Дубровин // Известия СПбГЗДУ «ЛЭТИ». Серия «Электротехника» - №1. - 2006. - С.20-25.

10. Вейнмейстер, А.В. Косвенное измерение скорости вращения в электроприводе с асинхронным двигателем на основе идентификатора состояния [Текст]: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. -Санкт-Петербург, 2013. - 110 с.

11. Виглеб Г. Датчики. Устройство и применение. Москва. Издательство «Мир», 1989 — 196 с, ил.

12. Вольдек А. И. Электрические машины. Учебник для студентов высш. техн. заведений. - 3-е изд., перераб. - Л.: Энергия, 1978. - 832 с., ил.

13. Вольдек А. И., Попов В.В. Электрические машины. Машины переменного тока: Учебник для вузов. - СПБ.: Питер, 2007. - 350с.

14. Геллер Б. Высшие гармоники в асинхронных машинах / Б. Геллер, В. Гамата // Пер. с англ. под ред. З. Г. Каганова. - М.: Энергия, 1981. - 352 с., ил.

15. Геллер Б. Дополнительные поля, моменты и потери мощности в асинхронных машинах / Б. Геллер, В. Гамата // Пер. с англ. под ред. З. Г. Каганова. - М.-Л.: Энергия, 1964. - 264 с., ил.

16. Глазырин А.С. Пат. №2476983 РФ. МПК H02P 23/14, H02P 27/04. Способ определения оценки частоты вращения асинхронного двигателя / А. С. Глазырин, Р. Ю. Ткачук, Т. А. Глазырина, В. В. Тимошкин, К. С. Афанасьев, Д.В. Гречушников, С.В. Ланграф. Заявка №2011135823/07; Опубл. 27.02.13, Бюл. №6. -21 с.

17. Гольденберг Л. М. Цифровая обработка сигналов [Текст] / Л. М. Гольденберг, Б. Д. Матюшкин, М. Н. Поляк. - М.: Радио и связь, 1990. - 256 с.

18. Гоноровский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы [Текст] / И. С. Гоноровский. - М.: Радио и связь, 1986. - 512 с

19. ГОСТ ISO 20958-2015. Сигнатурный анализ электрических сигналов трехфазного асинхронного двигателя [Текст] - М., 2016. 22 с.

20. Гумеров А. Г. Диагностика оборудования нефтеперекачивающих станций / А. Г. Гумеров, Р. С. Гумеров, А. М. Акбердин. М: «Недра-Бизнесцентр», 2003. 352 с.

21. Давыдов Ю.А. Тяговые электрические машины: учеб. пособие / Ю.А. Давыдов, А.К. Пляскин. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2012. - 1 26 с. : ил.

22. Данилов А. Современные промышленные датчики тока // Современная электроника. - 2004. - № 1. - С. 207-225. (Нет номеров страниц)

23. Дартау В. А. Теоретические основы построения частотных электроприводов с векторным управлением [Текст] / Дартау В.А., Рудаков В.В., Козярук А.Е. и др. М.: Энергия, 1980. - 408 с.

24. Дженкинс Г. М. Спектральный анализ и его приложения. Вып.1,2 [Текст] / Г. М. Дженкинс, Д. Г. Ваттс. - М.: Мир, 1971, - 1972.

25. Дмитриева Е. Н. Особенности анализа интергармоник [Текст] / Е. Н. Дмитриева, И. Б. Пономарев // Научные труды Донецкого национального технического университета. - 2011. - № 11. - С. 116-119.

26. Елизаров, Д. А. Повышение точности оценки показателей несинусоидальности напряжения в электроэнергетических системах [Текст]: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Омск, 2013. - 153 с.

27. Ермолин Н. П. Надёжность электрических машин. / Н. П. Ермолин, И. П. Жерихин // Л., «Энергия», 1976.

28. Жерве Г. К. Промышленные испытания электрических машин. - Л.: Энергоатомиздат, 1984. - 408 с.

29. Залманзон Л. А. Преобразования Фурье, Уолша, Хаара и их применение в управлении, связи и других областях [Текст] / Л. А. Залманзон. -М.: Наука. 1989. - 496 с.

30. Иванов-Смоленский А. В. Универсальный метод расчета электромагнитных процессов в электрических машинах / А. В. Иванов-Смоленский, Ю. В. Абрамкин, А. И. Власов, А. В. Кузнецов; Под ред А. В. Иванова-Смоленского. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 216 с.: ил.

31. Иванов-Смоленский А. В. Электромагнитные силы и преобразование энергии в электрических машинах: Учеб. пособие для вузов по спец. «Электромеханика». - М.: Высш. шк., 1989. - 312 с.: ил.

32. Использование электрической энергии / Под общ. ред. профессоров МЭИ В. Г. Герасимова и др. (гл. ред. А.И. Попов). - 9-е изд., стер. - М.: Издательство МЭИ, 2004. - 696 с.

33. Китаев В. Е. Электрические машины. Ч. II. Машины переменного тока: Учеб. пособие для техникумов / Под ред. В. Е. Китаева. - М.: Высш. школа, 1978. - 184 с., ил.

34. Ковнерев, М. Н. Использование катушки Роговского для токовых измерений / М. Н. Ковнерев, Ю. В. Троицкий // Электронные компоненты. - 2005. - №5. - С. 123-127.

35. Козлова Л. Е. Разработка нейросетевого наблюдателя угловой скорости ротора в электроприводе по схеме ТРН-АД [Текст]: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Томск, 2015. - 153 с.

36. Козярук А. Е. Современное и перспективное алгоритмическое обеспечение частотно-регулируемых электроприводов [Текст] / Рудаков В.В., Козярук А.Е. Под общ. ред. Народицкого А.Г. Санкт-Петербургская Электротехническая Компания, 2004. — 127 с.

37. Копылов И.П. Электрические машины. Москва: Издательство Энергоатомиздат, 1986. - 360 с.

38. Крамер Г. Математические методы статистики. — М.: Мир, 1975. —

848 с.

39. Кривошеев В. И. Современные методы цифровой обработки сигналов [Текст] / В. И. Кривошеев. - Нижний Новгород, Нижегородский ГУ им. Н.И. Лобачевского: 2006. - 117 с.

40. Макаров, В. Г. Обзор методов бездатчикового определения скорости асинхронных двигателей [Текст] / В. Г. Макаров, В. В. Тамбов // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. - 2014. - №1. - С 34 -38.

41. Марпл С. Л. мл. Цифровой спектральный анализ и его приложения / С. Л. Марпл-мл.; Пер. с англ. О. И. Хабарова, Г. А. Сидоровой; Под ред. И. С. Рыжака, - М.: Мир, 1990. - 584 с., ил. 22 см.

42. Мощинский Ю. А., Беспалов В. Я., Кирякин А. А. Определение параметров схемы замещения асинхронной машины по каталожным данным // Электричество. - №4/98. - 1998. - С. 38-42.

43. Назаров Н. Г. Метрология. Основные понятия и математические модели. — М.: Высшая школа, 2002. — 348 с.

44. Новожилов А. Н. Токи асинхронного двигателя при статическом эксцентриситете// Электротехника. - 1994.- №11.- С.45-47.

45. Петухов В. С. Пат. № 2300116 РФ. МПК G01R 31/34. Способ диагностики электродвигателя переменного тока и связанных с ним механических устройств / В. С. Петухов, В. А. Соколов, О. А. Григорьев, С. Н. Великий, А. А. Михель Заявка № 2005110648/28; Опубл. 27.05.07, Бюл. №15. - 2 с.: ил.

46. Петухов В. С. Пат. №2339049 РФ. МПК G01R 31/34. Способ диагностики электродвигателя переменного тока и связанных с ним механических устройств / В. С. Петухов. Заявка № 2007107715/28; Опубл. 20.11.08, Бюл. №32. -2 с.: ил.

47. Робинсон Э. А. История развития теории спектрального оценивания [Текст] / Э. А. Робинсон // ТИИЭР. т.70.1982. №9. С. 6-32.

48. Рогозин Г.Г. Определение электромагнитных параметров машин переменного тока. Новые экспериментальные методы. - К.: Техшка, 1992. -168 с.

49. Рогозин Г.Г. А.с. №1004906 СССР, G 01 R 31/34. Способ определения частотной характеристики проводимости асинхронной машины / Г.Г.Рогозин, Н.Г. Пятлина, Ю.И. Печуркин, Н.С. Лапшина, В.В. Бабай - SU 1780062; заявл. 11.11.90; опубл. 07.12.92, бюл. №45. - 7с.

50. Сафин Н. Р. Диагностика неисправностей асинхронных двигателей на основе спектрального анализа токов статора / Н. Р. Сафин, В. А. Прахт, В. А. Дмитриевский, А. А. Дмитриевский, В. М. Казакбаев. // Энергобезопасность и энергосбережение. - 2014. - №3. - С. 34-39.

51. Сведения по водоснабжению, водоотведению, подбору и расчету насосного оборудования / Предприятие «Н20» при содействии «Национальной академии природоохранного и курортного строительства». Симферополь, 150 с.

52. Сидельников Б. В., Рогачевская Г. С. Корректировка метода опытного определения параметров асинхронных двигателей // XIV международная научно-техническая конференция. Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика. - 2007. - С. 167-168.

53. Скляр А. В. Пат. №166464 РФ. МПК Н02К 15/02. Устройство для определения числа пазов ротора асинхронных двигателей / А. В. Скляр, С. Н. Чижма. Заявка №2016105344/07; Опубл. 27.11.16, Бюл. №33. - 2 с.: ил.

54. Скляр А. В. Пат. №168004 РФ. МПК G01D 5/243, G01P 3/48, Н02Р 27/04, Н02Р 23/14. Устройство для определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей / А. В. Скляр, С. Н. Чижма. Заявка №2016119708; Опубл. 16.01.17, Бюл. №3. - 2 с.: ил.

55. Скляр А. В. Пат. №2621880 РФ. МПК G01P 3/48. Устройство для определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей / А. В. Скляр, С. Н. Чижма. Заявка №2016103123; Опубл. 07.06.16, Бюл. №16. - 10 с.: ил.

56. Скляр А. В. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2017613778 РФ. Программа «Управление измерительным комплексом определения частоты вращения ротора асинхронного двигателя методом сигнатурного анализа тока статора» / А. В. Скляр. Зарегистрировано 29.03.2017

57. Скляр А. В. Алгоритм выделения пазовых гармоник по спектру сигнала тока статора асинхронного двигателя [Текст] / А. В. Скляр, С. Н. Чижма, Д. А. Елизаров // Омский научный вестник / Омский гос. техн. ун-т. - Омск. -2016. - №4. - а 70 - 75.

58. Скляр А. В. Бездатчиковый контроль частоты вращения ротора асинхронного двигателя [Текст] / А. В. Скляр, С. Н. Чижма, Ф. В. Чегодаев // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. - 2017. - №1. - С. 14 -19.

59. Скляр А. В. О влиянии дефектов электромагнитной системы асинхронного двигателя на пазовые гармоники статорного тока [Текст] // Омский научный вестник / Омский гос. техн. ун-т. - Омск. - 2016. - №4. - С. 109 - 115.

60. Скляр А. В. Спектральный метод оценки частоты пазовых гармоник асинхронного двигателя [Текст] / А. В. Скляр, С. Н. Чижма // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. - 2017. - №2. - С. 21 - 26.

61. Скляр А. В. Сравнительный анализ методов оценки скорости вращения ротора асинхронного двигателя по спектру потребляемого тока [Текст] / А. В. Скляр, С. Н. Чижма // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. - 2016. - №1(25). - С. 81 - 91.

62. Терехов В. М. Системы управления электроприводов [Текст] / Терехов В.М., Осипов О.И. // Академия, 2005. - 304 с.

63. Тимошкин, В. В. Разработка и исследование наблюдателя угловой скорости для асинхронных электроприводов по схеме ТРН-АД [Текст]: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Томск, 2014. - 153 с.

64. Туричин А. М., Электрические измерения неэлектрических величин, 4 изд., М.—Л., 1966.

65. Устройства и элементы систем автоматического регулирования и управления. Книга 2. Усилительные устройства, корректирующие элементы и устройства. Колл. авторов. Под ред. В. В. Солодовникова. М.: «Машиностроение», 1975. 687 с.

66. Фираго Б. И. Регулируемые электроприводы переменного тока [Текст] / Б.И. Фираго, Л.Б. Павлячик . - Мн.: Техноперспектива, 2006. - 363 с.

67. Ханзелка З. Интергармоники [Текст] / З. Ханзелка, А. Бьень // Энергосбережение. - 2005. № 5, 2006. №3, №4.

68. Харламов В. В. Математическая модель асинхронного двигателя с учетом пазовых гармоник в индукции магнитного поля и неисправностей различного типа [Текст] / В. В. Харламов, А. В. Скляр, Д. И. Попов, А. В. Ерошенко // Омский научный вестник / Омский гос. техн. ун-т. - Омск. - 2018. -№4. - С. 55 - 58.

69. Хэррис Ф. Д. Использование окон при гармоническом анализе методом дискретного преобразования Фурье [Текст] / Ф. Д. Хэррис // Труды ТИИЭР. - т.66. 1978. - №1. - С. 60-96.

70. Чижма С. Н. Метод определения частоты питающего напряжения при наличии помех [Текст] / С. Н. Чижма, А. Г. Малютин // Электротехнические комплексы и системы управления. - 2012. - № 4. - С. 41-47.

71. Чижма С.Н. Совершенствование методов и средств контроля качества электроэнергии и составляющих мощности в электроэнергетических системах с тяговой нагрузкой [Текст]: диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. - Омск, 2014. - 367 с.

72. Чуи К. Введение в вейвлеты [Текст] / К. Чуи. - М.: Мир. 2001. - 412 с.

324

73. Электротехнический справочник: В 3-х т. Т. 2. Электротехнические изделия и устройства / Под общ. ред профессоров МЭИ (Гл. ред. И.Н. Орлов) и др. — 7-е, испр. и доп. — М. : Энергоатомиздат, 1986. — Т. 2. — С. 437—440. — 712 с.

74. Aiello M. «A comparison of spectrum estimation techniques for periodic and nonstationary signals» / M. Aiello, A. Cataliotti, S. Nuccio, IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference, pp. 1130 - 1134, 2001.

75. Aiello M. «An induction motor speed measurement method based on current harmonic analysis with the chirp-Z transform» / M. Aiello, A. Cataliotti, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, Vol. 54, pp. 1811 - 1819, 2005.

76. Arabaci H., «An articial neural network approach for sensorless speed estimation via rotor slot harmonics», Turkish Journal of Electrical Engineering & Computer Sciences, pp. 1076 - 1084, 2014.

77. Benbouzid, M. E. H., «A review of induction motors signature analysis as a medium for faults detection», IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 47, October, No. 5, pp. 984-993, 2000.

78. Bien A. «An induction motor speed measurement method based on supplying current analysis» / Andrzej Bien, Krzysztof Duda, przegl^d elektrotechniczny (Electrical Review), pp. 201 - 203, No. 3, 2011.

79. Bin Lu. Пат. №20140009102A1 US. МПК H02P 27/04. System and method of speed detection in an ac induction machine / Bin Lu, Santosh Kumar Sharma, Ting Yan, Steven Andrew Dimino. Опубл. 9.01.14.

80. Caciotta M. «Comparison between DFT, Adpative Window DFT and EDFT for Power Quality Frequency Spectrum Analysis. Conference Publications of Modern Electric Power Systems (MEPS)» / Caciotta M., Giarnetti S., Leccese F., Leonowicz Z., Rome, Italy, 2010. pp. 1-5.

81. Carter F. W. Air-Gap Induction. - El/. World and Engineering, 1901, p.

884.

82. Chapman F. T. Production of Noise and Vibration by Certain Squirrel -Cage Induction Motors. - I. American Inst. El. Eng. 1922. p. 39.

83. De Doncker R. Advanced Electrical Drives [Текст] / Rik De Doncker, Duco W.J. Pulle, Andre Veltman // Springer, 2011. 475 c.

84. Dixon J. «Induction motor speed estimation and synchronous motor position estimator based on a fixed carrier frequency signal» / Juan W. Dixon, Jose N. Rivarola, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 43, pp. 505 - 509, 1996.

85. Filippetti F. «Condition Monitoring and Diagnosis of Rotor Faults in Induction Machines» / Fiorrenzo Filippetti, Alberto Bellini, Gerard-Andre Capolino, State of Art and Future Perspectives // Published in conference WEMDCD 2013, March 11-12, IEEE, 196-209 pp.

86. Graney B. «Rolling Element Bearing Analysis» / Brian P. Graney, Ken Starry, The American Society for Nondestructive Testing, Materials Evaluation, Vol. 70, No. 1, pp: 78-85, 2011.

87. Gurdal O. «A New Sensorless Speed Detection Method By Fluctuation of Zero Crossing Time Signals in Induction Motors» / O. Gurdal, O. Cesur, Journal Of Polytechnic, Vol. 2, No. 1, 1999.

88. Hulusi Bulent Ertan. Пат. № 2556381A1 EP. МПК G01P3/48. Speed and rotor position estimation of electrical machines using rotor slot harmonics or higher order rotor slot harmonics / Hulusi Bulent Ertan, Ozan Keysan. Опубл. 5.07.14.

89. Hurst K. D. «A comparison of spectrum estimation techniques for sensorless speed detection in induction machines» / K. D. Hurst, T.G. Habetler, IEEE Transactions on Industrial Applications, Vol. 33, pp. 898 - 905, 1997.

90. Hurst K. D. «Sensorless speed measurement using current harmonic spectral estimation in induction machine drives» / K. D. Hurst, T. G. Habetler, IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 11, pp. 66 - 73, 1996.

91. IAS Motor Reliability Working Group, «Report of large motor reliability survey of industrial and commercial installation, part I», IEEE Transactions on Industry Applications, vol. IA-21, pp. 853-864, July/Aug., 1985.

92. Jung J. H. «Online diagnosis of induction motor using MCSA» / J. H. Jung, J. J. Lee, B. H. Kwon, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 53, No. 6, pp. 1842-1852, Dec. 2008.

93. Kremser A. Elektrische Maschinen und Antriebe [Текст] / Kremser A. // B.G. Teubner, 2004. 201 c.

94. Kumar V. «LabVIEW based Condition Monitoring of Induction Machines» / Vinoth Kumar, Suresh Kumar, I.J. Intelligent Systems and Applications, No. 3, 2012, pp. 56-62.

95. Larry A. Turner. Пат. №8131482B2 US. МПК G01B 3/00. Methods and apparatus for estimating rotor slots / Larry A. Turner, Roy S/ Colby, Zhi Gao. Опубл. 6.03.12.

96. Lee G.-S. «Speed and Flux Estimation for an Induction Motor Using a Parameter Estimation Technique» [Текст] / Lee G.-S., Yoon T.-W. и др. // International Journal of Control, Automation, and Systems, vol. 3, no.1, March 2005. - c. 79-86.

97. Lorand S., Barna D., Agoston, «Rotor faults detection in squirrel cage induction motors by current signature analysis», International Conference on Automation, Quality and Testing, Robotics, May 13 - 15, Cluj-Napoca, Romania, 2004.

98. Nandi S., «Condition monitoring and fault diagnosis of electrical machines - a review» / S. Nandi and H. A. Toliyat, in Proc. 34th Annual Meeting of the IEEE Industry Applications, pp. 197-204, 1999.

99. Neelam M., «Condition monitoring and fault diagnosis of induction motor using motor current signature analysis», electrical engineering department national institute of technology kurukshetra, 2010.

100. Oberretl K. Die genauere Berechnung des Magnetisierungsstromes cocentriques. - RGE, 1957, p. 724-729.

101. Peter Vas, «Parameter estimation monitoring, and diagnosis of electrical machines», Clarendon Press Oxford., 1993.

102. Pjetri A. «Sensorless speed rotor flux oriented control of three phase induction motor» / Alfred Pjetri, Ymer Luga, Astrit Bardhi, European Scientific Journal, vol.11, No. 33, 2015.

103. Pujol А. А. Improvements in direct torque control of induction motors: Дис. д-pa тех. наук [Текст] / Pujol А.А. Univversitat politecnica de Catalanya, Terrassa, 2000, 123 c.

104. Ray W.F., Hewson C.R. Practical Aspects of Rogowski Current Transducer Performance. PEM paper PCIM 2001. - 6 p.

105. Richter R. Elektrischen Maschinen I. - Berlin: Verlag Springer, 1951.

106. Schroeder D. Elektrische Antriebe - Regelung von Antriebssystemen [Текст] / Schroeder D. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2009 - 1358 c.

107. Shiri A. The effect of parameter variations on the performance of indirect vector controlled induction motor drive [Текст] / A. Shiri, A. Vahedi, A. Shoulaie // 5th International Power Electronics and Motion Control Conference IPEMC, 2006. - c. 2377-2381.

108. Thomson W. T. «Motor current signature analysis to detect faults in induction motor drives - fundamentals, data interpretation, and industrial case histories» / W. T. Thomson, R. J. Gilmore, Proceedings of the thirty-second turbomachinery symposium, Texas, A&M university, USA, pp. 145-156, 2003.

109. Travner P. J. «Condition monitoring of electrical machines» / P. J. Travner, J. Penman. Hertfordshire, England: Research Studies Press Ltd, 1987.

110. Weber W. Der Nutungsfaktor in elektrischen Maschinen - ETZ, 1928, S. 858-861.

111. Yasser Gritli, «Diagnosis and Fault Detection in Electrical Machines and Drives based on Advanced Signal Processing Techniques», Department of Electrical, Electronic, and Information Engineering, University of Bologna, 2014.

112. Zhou W., «Incipient bearing fault detection for electric machines using stator current noise cancellation», A Dissertation Presented to The Academic Faculty, Georgia Institute of Technology, 2007.

АчоЛУ'гйер^даю»

ректор

0( т автоматика1

Куркин

АКТ

о внедрении результатов диссертационной работы Скляра Андрея Владимировича, представленной на соискание ученой степени кандидата

технических наук по специальности 05.09.01 «Электромеханика и электрические аппараты»

Комиссия в составе заместителя генерального директора Смыкова C.B., главного инженера Егера A.B., инженера Бублика A.B. составили настоящий акт о том, что результаты кандидатской диссертации Скляра A.B. используются в процессе производства испытательных станций асинхронных вспомогательных машин.

Внедрены следующие положения диссертации:

1. Устройство бездатчикового определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей;

2. Программное обеспечение для устройства определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей;

Внедрение результатов диссертационной работы позволило повысить надежность испытательной станции, так как датчик оборотов,. обычно устанавливаемый под муфтой двигателя, часто выходит из строя по вине персонала. Кроме того, повысилась надежность станции за счет сокращения количества соединительных проводов и элементов конструкции крепления датчика оборотов.

Главный инженер

Инженер

Зам. генерального директора

У^^^ерждаю

/ ^ Проректор 1ио учебной работе йЩу ФГБОУ ВО «Омуйий государственный университет пууей сообщения

■Л ■ -|

Т. В. Комякова "2018 г.

АКТ

о внедрении результатов диссертационной работы Скляра Андрея Владимировича в учебный процесс в Омском государственном университете путей сообщения

Комиссия в составе:

Баландина С. А. - к. и. н., доцента, начальника учебно- методического управления,

Сергеева Р. В. - к. т. н., доцента, декана электромеханического факультета,

Харламова В. В. - д. т. н., профессора, заведующего кафедрой «Электрические машины и общая электротехника», составила настоящий акт в том, что результаты диссертационной работы Скляра А. В., а именно: метод определения частоты вращения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с использованием алгоритма поиска пазовых гармоник в спектре тока статора на основе комбинации спектрального и корреляционного методов анализа, измерительный комплекс, реализующий предложенную методику, внедрены в учебный процесс на основании решения заседания кафедры «Электрические машины и общая электротехника» от 28 февраля 2018 г., протокол № 10.

Указанные результаты используются при изучении дисциплины «Электромеханика и электрические аппараты» аспирантами, обучающимися по направлению подготовки 13.06.01 «Электро- и теплотехника» (направленность «Электромеханика и электрические аппараты»), и выполнении научно-исследовательской работы и дипломных проектов студентами очной формы обучения по направлению 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» и специальностям 23.05.03 «Подвижной состав железных дорог» (специализация «Электрический транспорт железных дорог») и 23.05.05 «Системы обеспечения движения поездов» (специализация «Электроснабжение железных дорог»).

Начальник учебно-методического управления

Декан электромеханического факультета

Заведующий кафедрой «Электрические машины и общая электротехника»

С. А. Баландин

Р. В. Сергеев

В. В. Харламов

Принципиальная схема лабораторной установки

Листинг скрипта моделирования сигнатурного способа определения частоты вращения асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором

clc

clear all close all format long

DataFileName=,рр_LTR22_3D871998.dat,; % Имя файла данных (dat)

RealChannelsQuantity = 2; RealKadrsQuantity = 77184;

TotalTime = 0.987955;

Fs = 78125.000000;

fid = fopen(DataFileName, 'r'); fseek(fid, 0, -1); [y ~] = fread(fid, 'double');

y = reshape(y, RealChannelsQuantity, RealKadrsQuantity); fclose(fid);

число введенных (активных) каналов число собранных кадров время ввода в cекундах частота АЦП в Гц

limF=6; limN=5;

U1=y(2,1:RealKadrsQuantity); I1=y(1,1:RealKadrsQuantity); Nsamples=length(U1);

for i = 1 : limF Fsmass(i)=Fs;

f1=Main_frequency_estimation(U1, Fs, 0.005, 100)

s_by_f(i)=KORR_Slot_harmonics_estimation_func(U1, I1, Fs, f1, 2, 30, 0.08)

U1=resample(U1,1,2);

I1=resample(I1,1,2);

Fs=Fs/2;

end

Fs=78125.000000;

U1=y(2,1:RealKadrsQuantity);

I1=y(1,1:RealKadrsQuantity);

U1=resample(U1,1,2); I1=resample(I1,1,2); Fs=Fs/2;

Nsamples=length(U1);

for q = 1 : limN

Nmass(q)=Nsamples;

U=U1(1:Nsamples);

I=I1(1:Nsamples);

Nsamples=length(U);

f1=Main_frequency_estimation(U, Fs, 0.005, 100)

s_by_N(q)=KORR_Slot_harmonics_estimation_func(U, I, Fs, f1, 2, 30, 0.08)

Nsamples=Nsamples/2;

end

Сертификат о калибровки датчика оборотов

Протокол калибровки датчика оборотов