О возможности использования токов утечки для оценки состояния изоляции асинхронного двигателя

Владимир Павлович Метельков, Михаил Юрьевич Бородин, Константин Андреевич Кондаков, Константин Евгеньевич Нестеров

Аннотация


Актуальность темы обусловлена необходимостью повышения надежности и снижения аварийности асинхронных электроприводов из-за выхода из строя обмотки статора. Целью исследований является выяснение возможностей использования емкостных токов утечки как индикатора состояния изоляции обмотки статора асинхронного двигателя. В работе представлены некоторые результаты исследования токов утечки изоляции обмотки статора, генерируемых прямоугольными импульсами напряжения с частотами 100–2000 Гц. Исследовалась возможность регистрации параметров тока утечки и зависимость этих параметров от амплитуды и частоты импульсов напряжения с целью использования этой информации для определения текущего состояния изоляции. Показано, что при использовании прямоугольных импульсов напряжения можно получить достаточно большие величины токов утечки, что упрощает работу с ними. При этом возможно использование сравнительно простого и дешевого оборудования.
Однако для надежного определения амплитуды пиков тока утечки необходим весьма длинный период измерения с большим количеством прошедших импульсов либо оборудование, обеспечивающее весьма высокую разрешающую способность (интервал дискретности порядка 10–6 с и меньше). Вместе с тем использованное в проведенных экспериментах оборудование позволяет выделить информационную составляющую, касающуюся эффективных значений емкостных токов утечки, что может быть использовано в целях диагностики состояния изоляции.


Ключевые слова


электрический двигатель; обмотка; изоляция; токи утечки; контроль состояния

Полный текст:

PDF

Литература


Neti P., Younsi K., Shah M. A Novel High Sensitivity Differential Current Transformer for Online Health Monitoring of Industrial Motor Ground-Wall Insulation. Proc. Energy Conversion Congr. and Exposition, 15–19 Sept. 2013, Denver, USA, pp. 2493–2499. DOI: 10.1109/ecce.2013.6647022

Siddique A.S., Yadava G.S., Singh B. A Review of Stator Fault Monitoring Techniques of Induction Motors. IEEE Trans. Energy Conversion, 2005, vol. 20, pp. 106–114. DOI: 10.1109/tec.2004.837304

Sin M.L., Soong W.L., Ertugrul N. Induction Machine On-Line Condition Monitoring and Fault Diagnosis – A Survey. AUPEC 2003, Australasian Universities Power Engineering Conference, 28 Sept. – 1 Oct. 2003, Christchurch, New Zealand, pp. 1–6.

Zhang P., Du Y., Habetler T., Lu B. A Survey of Condition Monitoring and Protection Methods for Medium-Voltage Induction Motors. IEEE Transactions on Industry Applications, 2011, vol.47, pp. 34–46. DOI: 10.1109/tia.2010.2090839

Vedyashkin M.V., Muravlev O.P. [Estimation of Parameters of the Stator Windings Failures Distribution Laws during Operation of Crane Asynchronous Motors]. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta [Bulletin of the Tomsk Polytechnic University], 2011, vol. 319, no. 4, pp. 117–121. (in Russ.)

Tonkikh V.G. Metod diagnostiki asinkhronnykh elektrodvigateley v sel'skom khozyaystve na osnove analiza parametrov ikh vneshnego magnitnogo polya. Dis. kand. tekhn. nauk [Method for Diagnosing Asynchronous Electric Motors in Agriculture Based on the Analysis of the Parameters of Their External Magnetic field. Cand. sci. diss.]. Barnaul, 2009. 181 p.

Kuznetsov N.L. Nadezhnost' elektricheskikh mashin [The Reliability of Electrical Machines]. Moscow, MEI Publ. House, 2006. 432 p.

Stone G.C., Boulter E. A., Culbert I., Dhirani H. Electrical Insulation for Rotating Machines: Design, Evaluation, Aging, Testing, and Repair. New Jersey, IEEE Computer Society Press, 2004. 252 p. DOI: 10.1002/9781118886663

Tanver P.J., Penman J. Condition Monitoring Electrical Machines. Hertfordshire, U.K., Research Studies Press, 1987. 282 p.

Babel A.S., Strangas E.G. Condition-Based Monitoring and Prognostic Health Management of Electric Machine Stator Winding Insulation. Conf. Proc. 21st International Conference on Electrical Machines, ICEM 2014, Sept. 2–5, 2014, Berlin, Germany, pp. 1855–1861. DOI: 10.1109/icelmach.2014.6960436

Younsi K., Neti P., Shah M., Zhou J., Krahn J., Weeber K., Whitefield C. On-Line Capacitance and Dissipation Factor Monitoring of AC Stator Insulation. IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., 2010, vol. 17, no. 5, pp. 1441–1452. DOI: 10.1109/tdei.2010.5595545

Stashko V.I., Gubin I.B. [Simulation of the Insulation State of the Asynchronous Motors Windings of Seasonally Operated Equipment Based on the Use of Wave Transient Indicators]. Polzunovskiy vestnik [Polzunov Bulletin], 2002, no. 1, pp. 51–56. (in Russ.)

Nussbaumer P., Vogelsberger M., Wolbank T. Exploitation of Induction Machine’s High-Frequency Behavior for Online Insulation Monitoring. 9th IEEE Int. Symp. on Diagnostics for Electric Machines, Power Electron. and Drives, Aug 27, 2013, Valencia, Spain. pp. 579–585. DOI: 10.1109/demped.2013.6645773

Nussbaumer P., Wolbank T., Vogelsberger M. Separation of Disturbing Influences on Induction Machine’s High-Frequency Behavior to Ensure Accurate Insulation Condition Monitoring. 28th IEEE. Appl. Power Electron. Conference and Exposition, 17–21 March, 2013, Long Beach, USA, pp. 1158–1163. DOI: 10.1109/apec.2013.6520445

Vorob'ev N.P., Vorob'eva S.N., Sukhankin G.V., Gertsen N.T [Methods and Instruments for Diagnosing Insulation of Asynchronous Motors]. Polzunovskiy vestnik [Polzunov Bulletin], 2011, no. 2/2, pp. 261–269.

(in Russ.)

Gutov I.A. Prognozirovanie sostoyaniya elektrodvigateley na osnove ispol'zovaniya mnogo faktornykh modeley stareniya izolyatsii. Dis. kand. tekhn. nauk [Predicting the State of Electric Motors Based on the Use of Multivariate Models of Insulation Aging. Cand. sci. diss.]. Barnaul, 1997. 259 p.

Sidel'nikov L.G., Afanas'ev D.O. [Review of Methods for Monitoring the Technical Condition of Asynchronous Motors in Operation]. Vestnik PNIIPU. Geologiya. Neftegazovoe i gornoe delo [Bulletin PNIIPU. Geology. Oil, Gas and Mining], 2013, no. 7, pp. 127–137. (in Russ.)

Belousova N. V., Kalyavin V.P., Mozgalevskiy A.V. Opyt testovogo diagnostirovaniya obmotok elektricheskikh mashin [Experience of Test Diagnosis of Electric Machine Windings]. Leningrad, LDNTP, 1989. 24 p.

Levachev A.V. Diagnostika izolyatsii asinkhronnykh elektrodvigateley na osnove ispol'zovaniya parametrov skhemy zameshcheniya obmotok. Dis. kand. tekhn. nauk [Asynchronous Electric Motors Insulation Diagnostics Based on the Use of Parameters of a Winding Replacement Circuit. Cand. sci. diss.]. Barnaul, 2002. 167 p.




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/power190108

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.