Моделювання електричних і магнітних перехідних процесів у системі з індуктором і статором електричних машин змінного струму
DOI:
https://doi.org/10.20998/2079-3944.2025.2.10Ключові слова:
індукційні імпульсні методи, перехідні процеси, ізоляція обмоток, діагностика стану електродвигунівАнотація
Зроблено короткий огляд питання діагностування стану ізоляційної конструкції електричних машин з розподіленим обмотками класичної конструкції. Наведено обґрунтування та актуальність розробки і впровадження нових інноваційних методів діагностики і випробувань. Запропонований метод має суттєві діагностичні ознаки, яких немає у інших використовуваних на сьогодні методах. Основною відмінністю є створення високих випробувальних перенапруг шляхом швидкої зміни магнітних потоків в індукційно пов’язаних контурах один з яких виносний датчик-індуктор, а другий – частина магнітопроводу з дефектною або бездефектною обмоткою. Запропоновано просту і зручну схему проведення випробувань, яку можна реалізувати відповідною вимірювальною апаратурою. Проведено комплекс теоретичних і експериментальних досліджень системи індуктор–статор з обмоткою за допомогою програмного пакету MATLAB/Simulink та польовим методом у двовимірній постановці задачі у програмному пакеті COMSOL Multiphysics. Також проведено експериментальні дослідження на реальному зразку у вигляді статора малопотужного асинхронного двигуна загального призначення із всипною обмоткою за допомогою розробленої випробувальної схеми та приладу. Теоретичні та експериментальні дослідження мають достатню збіжність результатів для інженерних цілей. Теоретично та експериментального обґрунтована можливість отримання випробувальних перенапруг більше 100 В на виток при низьких енергетичних впливах на дефектні зони, що забезпечує мінімальний руйнівний ефект під час діагностики. Отримано ґрунтовні результати для подальших досліджень та розвитку напрямку діагностування стану ізоляції індукційними імпульсними методами. Показано, що запропонований метод буде корисним при діагностуванні стану ізоляції обмоток електричних машин в розібраному стані в процесі виробництва і ремонту.
Посилання
Deckner, A., Baranski, M., Jarek, T., & Berhausen, S. (2022). Methods for diagnosing winding insulation of electrical machine windings. Energia, 15 (22), 8465.
Liu, X.; Miao, W.; Xu, Q.; Cao, L.; Liu, C.; Pong, P.W.T. Inter-Turn Short-Circuit Fault Detection Approach for Permanent Magnet Synchronous Machines Through Stray Magnetic Field Sensing. IEEE Sens. J. 2019,19, 7884–7895.
Floorkowski, M.; Florkowska, B.; Zydron, P. Partial Discharges in Insulating Systems of Low Voltage Electric Motors Fed by Power Electronics—Twisted-Pair Samples Evaluation. Energies 2019,12, 768
Chumack, V., Kovalenko, M., Tymoshchuk, O., Stulishenko, A., & Ihnatiuk, Y. (2023). Design of a multilink system for calculating high-frequency processes in electric machines with mesh windings. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(8 (123), 54–63.
G. Joksimovic and J. Penman, “The detection of inter-turn short circuits in the stator windings of operating motors,” IEEE Trans. Ind. Electron.,vol. 47, no. 5, pp. 1078–1084, 2000.
M. Ghassemi. (2019). Accelerated insulation aging due to fast, repetitive voltages: A review identifying challenges and future research needs. IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., vol. 26, no. 5, 1558–1568.
Zhou, X.; Giangrande, P.; Ji, Y.; Zhao, W.; Ijaz, S.; Galea, M. Insulation for Rotating Low-Voltage Electrical Machines: Degradation, Lifetime Modeling, and Accelerated Aging Tests. Energies 2024, 17, 1987.
Chumack, V., Tymoshchuk, O., Kovalenko, M., Bazenov, V., Ihnatiuk, Y., & Stulishenko, A. (2023). Research of high-frequency remagnetization model in laminated magnetic cores of electromechanical and electromagnetic energy converters. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(5 (124), 6–15.
Chumak V., Dukhno R., Stulishenko A. & Svyatnenko V. (2024) High-frequency processes in the windings of general-purpose electrical machines in the presence of defects in the ground-wall insulation. Engineering, Energy, Transport Aic, 2 (125), 130-141.
Ekspluatatsiia ta diahnostuvannia elektrychnykh mashyn i aparativ: Navch. posibnyk. – Lviv: Vydavnytstvo Natsionalnoho universytetu “Lvivska politekhnika”, 2010. – 228 p.
Elektrychni aparaty. Nyzʹkovolʹtna aparatura komutatsii, keruvannia ta zakhystu. Zahalʹnyi kurs: pidruchnyk / M. V. Khai, M. V. Burshtynskyi, B. M. Kharchyshyn. – Lviv: Vydavnytstvo Lvivskoi politekhniky, 2021. – 480 p.
Pusca R, Romary R, Touti E, et al. Procedure for detection of stator inter-turn short circuit in ac machines measuring the external magnetic field. Energies, 2021, 14(1132): 1637-1642.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
