Ученые Самарского технического университета разработали уникальный математический метод для раннего выявления поломок стержней роторов, который отличается высокой точностью и доступностью. Новая технология позволяет определять неисправности с точностью до 97%.

Поломка стержня ротора — одна из частых причин выхода из строя электродвигателей электрических станций и серьезная неисправность, поскольку электродвигатели являются одним из ключевых элементов систем функционирования и поддержания рабочего режима ответственных систем на объектах энергетики.

Обрыв стержня асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором носит скрытый характер, может существовать продолжительное время, не оказывая значительного влияния на режим работы машины, тем не менее факт наличия обрыва можно считать предаварийным состоянием асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, а последствия выхода из паза магнитопровода связаны с необратимыми повреждениями лобовой части статорной обмотки. Раннее диагностирование обрывов стержней асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором тепловых электрических станций с научной точки зрения является трудноразрешимой и вместе с тем крайне актуальной задачей.

Современные методы диагностики, как отметил старший преподаватель кафедры "Электрические станции" Дмитрий Баннов, основываются на мониторинге вибрации подшипников и температуры металла, контроле акустической эмиссии и некоторых других способах. Однако они требуют сложного и дорогостоящего оборудования, что ограничивает их применение. Разработанная методика не нуждается в серьезных финансовых затратах.

В течение нескольких месяцев политеховцы производили ряд экспериментов, мониторили изменения основных электрических величин (тока и напряжения), потребляемых двигателем во всех режимах работы, как на холостом ходу, так и при нагрузке. Для этого они собрали экспериментальную машину. Ее особенность – конструкция ротора, в которой кардинально изменили магнитопровод. Главная его внутренняя часть – «беличья клетка» – отлита из алюминия в заводском исполнении, но при этом максимально схожа с устройством ротора высоковольтного асинхронного двигателя. Так как необходимо было предусмотреть возможность многократного повторения режима работы с обрывом стержня и его восстановление, то политеховцы с помощью классического метода отпайки имитировали обрыв стержня. Данную процедуру повторяли для любого сочетания повреждений роторной цепи, например: отпаян один стержень; отпаяны два соседних стержня; отпаяны два противоположных стержня и так далее в зависимости от требований. Это позволило нарушать его целостность и производить измерения параметров двигателя как при исправном состоянии, так и при повреждении, отпаивая и припаивая назад проводники роторной цепи в той последовательности, в которой требовалось.

Ученые математически обработали оцифрованные кривые токов статора и определили, в какой момент происходит поломка. Разработанный математический алгоритм выявления обрыва стержня ротора асинхронного двигателя позволяет с точностью до 97% определять повреждение роторной цепи.