Оценка частоты вращения ротора вспомогательных асинхронных двигателей методом сигнатурного анализа тока статора

Внедрение: 2015 г.

В одноимённой статье [1] приводится метод оценки угловой скорости вращения ротора асинхронного двигателя, использующий особые спектральные компоненты тока статора, порождаемые конструкцией двигателя (числом пар полюсов двигателя, числом пазов укладки обмоток ротора и другими характеристиками).

Автором на кафедре автоматики и систем управления ОмГПС была создана экспериментальная установка (рисунок 1), состоящая из асинхронного двигателя M2 АИРМ63В4У3 и генератора M1 постоянного тока, нагруженного на реостат R. Генератор и двигатель соединены гибкой муфтой. 

Частота вращения ротора измеряется с помощью датчика Холла. Сигнал тока статора снимается с помощью токовых клещей Fluke i5s, установленных на одной из фаз асинхронного двигателя. Оцифровку преобразованного сигнала тока выполняет система сбора данных L-Card LTR-EU-2 с модулем АЦП LTR22. Частота дискретизации во всех опытах составляет 78,125 кГц. Спектр тока получен с помощью программного обеспечения LGraph2.

Рисунок 1. Схема опыта для оценки частоты вращения двигателя: R – реостат, ДО – датчик оборотов, ПК – персональный компьютер, АЦП – аналого-цифровой преобразователь.

На рисунке 2 приведен участок спектра тока статора в диапазоне расположения пазовых гармоник (порождённых количеством пазов двигателя). 

Рисунок 2. Спектр тока статора при частоте вращения 1492,4 об/мин.

На рисунке 3 приведен спектр тока статора для этого случая. Как мы видим, пазовые гармоники сместились на 12,923 Гц влево, что соответствует новой скорости вращения двигателя.

Рисунок 3. Спектр тока статора при частоте вращения 1466,6 об/мин.

Базовый принцип оценки угловой скорости по спектру тока статора основан на вычислении особых частот, согласно методу сигнатурного анализа, описанному в статье [1]. 

Рассмотренная система измерения имеет следующие технические преимущества:

1. Датчики тока могут устанавливаться в любом месте на линии питания двигателя без потери силы сигнала.
2. Безопасность применения:  так как нет физического контакта между токовым трансформатором и испытуемым двигателем, этот метод обеспечивает гальваническую развязку между ними;
3. Отсутствие соединительных проводов, подходящих к двигателю, что исключает их порчу рабочим персоналом.
4. Токовые трансформаторы часто уже установлены в системах управления, что позволяет использовать их для определения частоты вращения ротора двигателя без глубокой модернизации оборудования.

Источник:

1. Скляр А.В. Оценка частоты вращения ротора вспомогательных асинхронных двигателей методом сигнатурного анализа тока статора // Технологическое обеспечение ремонта и повышение динамических качеств железнодорожного подвижного состава. Материалы третьей всероссийской научно-технической конференции с международным участием в трех частях. Часть 1. – Омск. – 2015.  – С. 259 –266.

Разработчик: А.В.Скляр (Омский государственный университет путей сообщения)