pimiПриборы и методы измеренийDevices and Methods of Measurements2220-95062414-0473BNTU10.21122/2220-9506-2023-14-2-126-134pimi-824Research ArticleМетоды измерений, контроля, диагностикиMethods of measurements, monitoring, diagnosticsАнализ состояния электрических машин путём измерения межвиткового сопротивления в его обмоткахAnalysis of Electrical Machines’ State by Measuring the Interturn Resistance in Its WindingsИсаевА. B.IsaevA. V.

Адрес для переписки:Исаев А.В. – Белорусский национальный технический университет, пр-т. Независимости, 65, г. Минск 220013, Беларусьe-mail: isaevav@bntu.by

Address for correspondence: Isaev A.V. - Belarusian National Technical University, Nezavisimosti Ave., 65, Minsk 220013, Belarus e-mail: isaevav@bntu.by

isaevav@bntu.byСуходоловЮ. В.SuchodolovU. V.

пр-т. Независимости, 65, г. Минск 220013

Nezavisimosti Ave., 65, Minsk 220013

ЛюбинскийК. А.LyubinskyK. A.

пр-т. Независимости, 65, г. Минск 220013

Nezavisimosti Ave., 65, Minsk 220013

ГолубовичА. И.GolubovichA. I.

пр-т. Независимости, 65, г. Минск 220013

Nezavisimosti Ave., 65, Minsk 220013

Белорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus202310082023142126134Copyright © Исаев А.B., Суходолов Ю.В., Любинский К.А., Голубович А.И., 20232023Исаев А.B., Суходолов Ю.В., Любинский К.А., Голубович А.И.Isaev A.V., Suchodolov U.V., Lyubinsky K.A., Golubovich A.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://pimi.bntu.by/jour/article/view/824

Применяемые в промышленности методы диагностики не позволяют проконтролировать состояние обмоток электрических машин в рабочем состоянии и зафиксировать дефектообразование в них на ранних стадиях развития. Целью работы являлась разработка метода и построение прибора, позволяющего проводить измерение межвитковых сопротивлений в обмотках электрических машин, в том числе без изъятия его из технологического процесса, и тем самым проводить оценку текущей и дальнейшей работоспособности.

Разработана структурная схема прибора для измерения межвитковых сопротивлений в обмотках электрических машин, описан метод и построен алгоритм проведения диагностических процедур. Также в результате исследования определены математические зависимости, характеризующие основные операции, выполняемые устройство, и разработана математическая модель получения значения межвиткового сопротивления в диагностируемых обмотках по значению измеренной разности фаз для асинхронного двигателя АИР63В4У3.

Разработанный метод и прибор на его основе позволяют проводить измерение межвитковых сопротивлений в обмотках электрических машин, в том числе без изъятия его из технологического процесса, и фиксировать дефектообразование на ранних стадиях развития, и тем самым оценивать в режиме реального времени его текущую и дальнейшую работоспособность.

Diagnostic methods applied in the industry do not allow to control the state of electrical machines windings in working condition and to fix the defect formation in them at the early stages of development. The aim of the work was to develop a method and construct a device that allows measuring interturn resistances in the electrical machines’ windings without the need to remove it from the technological process, and thereby assess its current and future performance.

A block diagram of a device for measuring of interturn resistances in the electrical machines’ windings has been developed, a method has been described, and an algorithm for carrying out diagnostic procedures has been developed. Also, as a result of the study, mathematical dependencies were determined that characterize the main operations performed by the device and a mathematical model was developed for obtaining of the interturn resistance value in the diagnosed windings from the value of the measured phase difference for the AIR63V4U3 asynchronous motor.

The developed method and a device based on it allow measuring interturn resistances in the electrical machines’ windings without the need to remove it from the technological process and fix the beginning of defect formation, and, thereby, evaluate its current and future performance in real time.

 

диагностика обмоток электрических машинмежвитковое сопротивленийспособ измерения межвитковых сопротивлений в обмоткахприбор для измерения межвитковых сопротивленийdiagnostics of windings of electrical machinesinterturn resistancemethod for measuring interturn resistance in windingsdevice for measuring interturn resistanceReferencesИванов В.Н. Анализ надёжности тяговых электрических машин электровозов, эксплуатируемых на железных дорогах восточного региона, статьи технической тематики из периодических изданий, Регионального Центра Инновационных Технологий, [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://rcit.su/ article080.htmlIvanov V.N. Analiz nadozhnosti tyagovykh elektricheskikh mashin elektrovozov, ekspluatiruyemykh na zheleznykh dorogakh vostochnogo regiona [Analysis of the reliability of traction electric machines of electric locomotives operated on the railways of the eastern region]. Technical articles from periodicals Regional Center for Innovative Technologies. [Electronic Resource]. Available at: https://rcit.su/article080.htmlGritli Y., Filippetti F., Casadei D. Diagnosis and Fault Detection in Electrical Machines and Drives based on Advanced Signal Processing Techniques. Department of Electrical, Electronic, and Information Engineering “Guglielmo Marconi”, Ph.D. in Electrical Engineering XXVI Cycle Power Electronics, Electrical Machines and Drives (ING-IND/32), 2014, 131 p.Gritli Y., Filippetti F., Casadei D. Diagnosis and Fault Detection in Electrical Machines and Drives based on Advanced Signal Processing Techniques. Department of Electrical, Electronic, and Information Engineering “Guglielmo Marconi”, Ph.D. in Electrical Engineering XXVI Cycle Power Electronics, Electrical Machines and Drives (ING-IND/32), 2014, 131 p.Nuriddinov S., Avazov B., Hasanov F., Rakhmonova Y. Analysis of the causes of traction electric failures of electric cargo cars operated on railways of the Republic of Uzbekistan. E3S Web of Conferences, 2021, vol. 264, p. 05041. DOI: 10.1051/e3sconf/202126405041Nuriddinov S., Avazov B., Hasanov F., Rakhmo-nova Y. Analysis of the causes of traction electric failures of electric cargo cars operated on railways of the Republic of Uzbekistan. E3S Web of Conferences, 2021, vol. 264, p. 05041. DOI: 10.1051/e3sconf/202126405041Волчихин В.И. Испытания, эксплуатация и ремонт электрических машин / В.И. Волчихин. – Воронеж: Кварта. – 2004. – 312 с.Volchikhin V.I. Ispytaniya, ekspluatatsiya i remont elektricheskikh mashin [Testing, operation and repair of electrical machines]. Voronezh: Quarta Publ., 2004, 312 p.Гутов И.А. Математические модели для прогнозирования технического состояния изоляции электрооборудования. / И.А. Гутов // Ползуновский вестник. – 2009. – № 4.Gutov I.A. Matematicheskiye modeli dlya prognozirovaniya tekhnicheskogo sostoyaniya izolyatsii elektrooborudovaniya [Mathematical models for predicting the technical condition of electrical equipment insulation], Polzunovsky Vestnik, 2009, no. 4.Гемке Р.Г. Неисправности электрических машин. 8-е изд., испр. и доп. – Л.: Энергия, 1995. – 296 с.Gemke R.G. Neispravnosti elektricheskikh mashin. 8-ye izd., ispr. i dop. [Malfunctions of electrical machines. 8th ed., rev. and additional]. L.: Energy Publ., 1995, 296 p.Патент BY20042. Способ комплексного контроля трехфазной электрической машины / Ю.В. Суходолов, А.В. Белоусов, Л.П. Крученок; заявл. 11.01.2012.Sukhodolov Yu.V., Belousov A.V., Kruchenok L.P. Sposob kompleksnogo kontrolya trekhfaznoy elektricheskoy mashiny [Method of complex control of a three-phase electric machine]. Patent BY20042, 11.01.2012.Patent WO2014136052A1. Raúl Esteban, Jimenez Mejia, Guillermo León, Mesa Betancur. Method and system for the detection and diagnosis of faults in electric machines when in operation; 12.09.2014.Raúl Esteban, Jimenez Mejia, Guillermo León, Mesa Betancur. Method and system for the detection and diagnosis of faults in electric machines when in operation. Patent WO2014136052A1, 12.09.2014.Патент RU2529596. Способ диагностики межвитковых замыканий асинхронного электродвигателя // И.Ф. Суворов, Р.В. Горбунов, Г.А. Палкин; заявл. 27.09.2014.Suvorov I.F., Gorbunov R.V., Palkin G.A. Sposob diagnostiki mezhvitkovykh zamykaniy asinkhronnogo elektrodvigatelya [Method for diagnosing interturn short circuits of an asynchronous electric motor]. Patent RU2529596, 09.27.2014.Патент RU2213270. Способ диагностики и оценки остаточного ресурса электроприводов переменного тока / Ю.Л. Жуковский, С.И. Таранов; заявл. 10.11.2014.Zhukovskiy YU.L., Taranov S.I. Sposob diagnostiki i otsenki ostatochnogo resursa elektroprivodov peremennogo toka [Way of diagnosing and evaluating the residual resource of alternating current electric drives]. Patent RF, no. 2526500С1, 10.11.2014.Патент RU2289143C2. Способ комплексного контроля трехфазной обмотки электрической машины / С.А. Сильвашко, В.Н. Булатов, В.Д. Шевеленко; заявл. 10.12.2006.Sil'vashko S.A., Bulatov V.N., Shevelenko V.D. Sposob kompleksnogo kontrolya trekhfaznoy obmotki elektricheskoy mashiny [A way of comprehensive control of a three -phase winding of an electric machine]. Patent RF, no. 2289143C2, 10.12.2006.Патент RU2339962. Способ контроля трехфазной обмотки электрической машины / В.Н. Булатов, С.А. Сильвашко, 2011.Bulatov V.N., Sil'vashko S.A. Sposob kontrolya trekhfaznoy obmotki elektricheskoy mashiny [A method of monitoring a three -phase winding of an electric machine]. Patent RF, no. 2339962C1, 2011.Исаев А.В. Возможность определения дефектов в обмотках электрических машин частотными методами / А.В. Исаев, Ю.В. Суходолов, В.В. Зеленко, С.В. Сизиков // Метрология и приборостроение. – 2022. – № 3. – С. 10–17.Sukhodolov Yu.V., Isaev A.V., Zelenko V.V., Sizikov S.V. Vozmozhnost' opredeleniya defektov v obmotkakh elektricheskikh mashin chastotnymi metodami [The possibility of determining defects in the windings of electrical machines by frequency methods]. Metrologiya i priborostroyeniye [Metrology and instrument making], 2022, no. 3, pp. 10–17.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.