Название статьи:
Математическое и натурное моделирование вибрации в асинхронных электродвигателях при статическом эксцентриситете ротора
Авторы: Куприянов И.С., старший преподаватель кафедры Физика, механика и приборостроение, Иркутский государственный университет путей сообщения, г. Иркутск, Российская Федерация,
xpress14@mail.ru,
Лукьянов А.В., доктор технических наук, профессор кафедры Физика, механика и приборостроение, Иркутский государственный университет путей сообщения, г. Иркутск, Российская Федерация,
loukian@inbox.ru В рубрике:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
Год: 2023 Том: 5 Номер журнала: 4
Страницы: 425-441
Тип статьи: Научная статья
УДК: 621.313.333.2
DOI: 10.17150/2713-1734.2023.5(4).425-441
Аннотация:
В статье рассматриваются вопросы повышения качества диагностики асинхронных электродвигателей при наличии статического эксцентриситета ротора (неравномерности воздушного зазора). В процессе сборки и ремонта асинхронного электропривода могут возникнуть нарушения технологии изготовления и сборки, в частности, смещение оси ротора относительно оси статора. Данный дефект может возникнуть также при износе подшипников ротора. При эксплуатации и ремонте асинхронных электродвигателей по фактическому состоянию важную роль играет достоверная диагностическая информация, в частности по параметрам вибрации. Для того чтобы не допускать аварийных ситуаций с выводом электродвигателя из эксплуатации, необходимо полное исследования силовых вибрационных характеристик при данном дефекте.
Проведены теоретические и экспериментальные исследования механических колебаний асинхронного электродвигателя возникающих при нарушении симметрии кольцевого зазора между статором и ротором. В работе построена математическая модель формирования радиальных сил в воздушном зазоре электродвигателя, по которой произведены расчеты для электродвигателя модели АИР63В4. Дана оценка изменения амплитуды и гармонического состава радиальных сил при различных величинах статического эксцентриситета ротора. Проведенное натурное моделирование подтвердило результаты теоретических исследований влияния уровня развития дефекта на гармонический состав механических колебаний при работе двигателя под нагрузкой и в режиме холостого хода. В частности, определены характерные спектральные составляющие радиальной вибрации на опорах электродвигателя. Выявлены достаточные вибрационные диагностические признаки, позволяющие определять наличие данного дефекта и степень его опасности. Хорошая сходимость теоретических и экспериментальных результатов исследований позволяет определить изменение диагностических признаков во всем возможном диапазоне развития дефекта. Произведено уточнение вибрационных признаков данного типа дефекта, описанных в различных литературных источниках.
Ключевые слова: асинхронный электродвигатель, механические колебания, вибрация, радиальные силы, воздушный зазор, статический эксцентриситет ротора
Список цитируемой литературы: - Чубов И.Г. Шум и вибрация электрических машин / И.Г. Чубов. - Ленинград : Энергоатомиздат, 1986. - 208 с.
- Лукьянов А.В. Исследование комплекса параметров вибрации и внешнего магнитного поля в задачах диагностики асинхронных электродвигателей / А.В. Лукьянов, Ю.С. Мухачев, И.О. Бельский. - EDN SFPCIB // Системы. Методы. Технологии. - 2014. - № 2 (22). - С. 61-69.
- Сурков Д.В. Электромагнитные способы определения эксцентриситета и несимметрии короткозамкнутой клетки ротора асинхронных двигателей : дис. … канд. техн. наук : 05.09.01 / Д.В. Сурков. - Оренбург, 2008. - 127 c.
- Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы электрических системах / С.А. Ульянов. - Москва : Энергия, 1970. - 520 с.
- Русов В.А. Спектральная вибродиагностика / В.А. Русов. - Пермь : Вибро-Центр, 1996. - 176 p.
- Русов В.А. Диагностика дефектов вращающегося оборудования по вибрационным сигналам / В.А. Русов. - Пермь : Вибро-Центр, 2012. - 198 с.
- Асинхронные двигатели серии 4А : справочник / А.Э. Кравчик, М.М. Шлаф, В.И. Афонин, Е.А. Соболевская. - Москва : Энерго-атомиздат, 1982. - 504 с.
- On the use of slot harmonics as a potential indicator of rotor bar breakage in the induction machine / A. Khezzar, M.Y. Kaikaa, M. Boucherma, H. Razik // IEEE Transactions on Industrial Electronics. - 2009. - Vol. 56, no. 11. - Р. 4592-4605.
- Кетков Ю.Л. MATLAB 7. Программирование, численные методы / Ю.Л. Кетков, А.Ю. Кетков, М.М. Шульц. - Санкт-Петербург : БХВ- Петербург, 2005. - 752 с.
- Петухов В.С. Диагностика состояния электродвигателей. Метод спектрального анализа потребляемого тока / В.С. Петухов, В.А. Соколов // Новости электротехники. - 2005. - № 1 (31). - С. 50-52.
- Benbouzid М. Bibliography on induction motors faults detection and diagnosis / М. Benbouzid // IEEE Transaction on Energy Conversion. - 1999. - Vol. 14, no. 4. - P. 1065-1074.
- Неразрушающий контроль : справочник : в 8 т. / под ред. В.В. Клюева. - 2-е изд., испр. - Москва : Машиностроение, 2006. - Т. 7, кн. 2: Вибродиагностика. - 829 с.
- Соколов Д.В. Определение дефектов электромагнитной системы электрических машин по спектральным характеристикам виброакустических сигналов / Д.В. Соколов // ПромСервис. - URL: http://www.promservis.ru/pap009.html.
- Лукьянов А.В. Классификатор вибродиагностических признаков дефектов роторных машин / А.В. Лукьянов. - Иркутск : Изд-во ИрГТУ, 1999. - 228 с.