способ определения технического состояния электродвигателя переменного тока и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ определения технического состояния электродвигателя переменного тока, заключающийся в измерении и анализе формы сигнала, полученного с датчика сигнала, установленного в одной из фаз питания электродвигателя, причем в качестве диагностического параметра используется сигнал, полученный с датчика сигнала во время переходного процесса пуска электродвигателя, причем полученный с датчика сигнал выпрямляется, интегрируется в течение установленного времени, измеряется и сравнивается с сигналами, полученными аналогично и соответствующими состоянию электродвигателя без наработки и с предельной наработкой, на основании чего определяется текущее техническое состояние электродвигателя и прогнозируется его остаточный ресурс.

2. Устройство для определения технического состояния электродвигателя переменного тока, включающее источник питания, напряжение с которого подается одновременно на времязадающее устройство и устройство включения электродвигателя, которое разрешает подачу напряжения через датчик сигнала, расположенный в одной из фаз питания электродвигателя, на электродвигатель, одновременно сигнал с выхода устройства включения подается на времязадающее устройство, сигнал с выхода датчика сигнала подается также на выпрямительное устройство и далее на интегрирующее устройство, выход интегрирующего устройства соединен с измерительным устройством, на вход которого подается разрешающий импульс с выхода времязадающего устройства, после чего результаты измерения выводятся на устройство отображения информации.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области технической диагностики и может быть использовано для контроля технического состояния электродвигателя переменного тока без его разборки, а также прогнозирования остаточного ресурса.

Известны способы диагностики состояния электродвигателя, основанные на измерении биения вращающихся частей, вибрации и уровня шума [1; 4], а также измерении сопротивления изоляции и сопротивления обмоток при постоянном токе [2; 3].

Недостатком таких способов является высокая трудоемкость работ, необходимость наличия специальных стендов, а также вывод электродвигателя из работы на время проведения диагностики.

Известны также способы, позволяющие проводить диагностику по максимальной токовой защите, реагирующей на витковые замыкания в обмотке статора вследствие повреждения изоляции обмотки и повреждения роторных стержней асинхронного электродвигателя [1; 3; 5; 6].

Недостатком указанных способов является то, что они настроены на предельные значения измеряемых параметров и не позволяют отслеживать процесс развития отказа во времени.

Наиболее близким по технической сущности является способ определения текущего технического состояния электродвигателя без его предварительной разборки, при котором регистрируют и анализируют ток электродвигателя в установившемся режиме работы путем установки датчиков одновременно в три фазы питающего кабеля. Оценка возможности дальнейшей эксплуатации электродвигателя проводится по результатам анализа формы и амплитуды полученного сигнала [5; 6].

Недостатками данного способа являются его низкие информативность и точность диагностики. Изменение потребляемого электродвигателем тока в установившемся режиме работы при изменении наработки происходит незначительно, что не позволяет оценивать с достаточной точностью его текущее техническое состояние и проводить оценку остаточного ресурса.

Целью изобретения является создание эффективного и удобного способа диагностики, позволяющего без разбора электродвигателя переменного тока контролировать его текущее техническое состояние и автоматически прогнозировать остаточный ресурс без вывода из работы.

Предлагаемый способ диагностики заключается в анализе переходного процесса пуска электродвигателя, характеризующего его текущее техническое состояние. Для этого в силовую цепь электродвигателя устанавливается датчик сигнала. Полученный сигнал выпрямляется и интегрируется в течение установленного времени. Величина измеренного сигнала с выхода интегрирующего устройства характеризует текущее состояние электродвигателя.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на:

- фиг.1 - изображена функциональная схема предлагаемого устройства;

- фиг.2 - сигнал переходного процесса пуска электродвигателя без наработки;

- фиг.3 - сигнал переходного процесса пуска электродвигателя, имеющего предельную наработку;

- фиг.4 - вид выпрямленного сигнала переходного процесса пуска электродвигателя;

- фиг.5 - результаты интегрирования переходных процессов пуска электродвигателя, где:

- кривая 1 - результат интегрирования переходного процесса пуска электродвигателя без наработки;

- кривая 2 - результат интегрирования переходного процесса пуска электродвигателя, имеющего наработку;

- кривая 3 - результат интегрирования переходного процесса пуска электродвигателя, имеющего предельную наработку.

Величина S является разницей между результатами интегрирования переходного процесса пуска электродвигателя, имеющего наработку, и электродвигателя без наработки. Следовательно, значение величины S характеризует текущее техническое состояние электродвигателя. Величина S_max является предельным значением величины S и соответствует выходу из строя электродвигателя.

Предлагаемое для осуществления вышеописанного способа диагностики устройство состоит из источника питания 1, устройства 2 включения электродвигателя, времязадающего устройства 3, датчика 4 сигнала, электродвигателя 5, выпрямительного устройства 6, интегрирующего устройства 7, измерительного устройства 8, устройства 9 отображения информации.

Устройство работает следующим образом. Напряжение с источника питания 1 одновременно подается на устройство 2 включения электродвигателя (вход 2.1) и времязадающее устройство 3 (вход 3.1). После выполнения коммутации в устройстве 2 включения электродвигателя напряжение питания через датчик 4 сигнала (вход 4.1), установленного в одну из фаз, поступает на электродвигатель 5 (вход 5.1). Одновременно сигнал включения с устройства 2 включения электродвигателя в виде импульса подается на времязадающее устройство 3 (вход 3.2) и является для него стартовым. Сигнал с датчика 4 сигнала поступает на выпрямительное устройство 6 (вход 6.1). Выпрямленный сигнал с выхода выпрямительного устройства 6 подается на интегрирующее устройство 7 (вход 7.1), в котором происходит его накопление. Выход интегрирующего устройства 7 соединен с измерительным устройством 8 (вход 8.1), которое закрыто до момента поступления на него (вход 8.2) разрешающего импульса с выхода времязадающего устройства 3. Времязадающее устройство 3 настроено таким образом, что разрешающий импульс, поступающий с его выхода на вход 8.2 измерительного устройства 8, формируется через строго установленный промежуток времени, равный заданной предельной длительности переходного процесса пуска электродвигателя. В момент прихода разрешающего импульса на измерительное устройство 8 (вход 8.2) происходит измерение поступившего с интегрирующего устройства 7 сигнала. Результаты измерения выводятся на устройство 9 отображения информации (вход 9.1).

Установив предельное значение измеренного сигнала S_max (кривая 3), соответствующее выходу из строя электродвигателя, по текущему значению величины S определяется текущее состояние электродвигателя. По изменению величины S во времени при одновременном изменении наработки можно вычислить время достижения ею предельного значения S_max, а следовательно, проводить анализ остаточного ресурса электродвигателя.

Предлагаемый способ определения технического состояния электродвигателя переменного тока и устройство для его осуществления позволяют проводить безразборную диагностику электродвигателя без его вывода из работы, а также автоматически прогнозировать остаточный ресурс.

Источники информации

1. Алиев И.И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию. - М.: Высш. шк. - 2000.

2. Гемке Р.Г. Неисправности электрических машин / Под ред. Р.Б.Уманцева. - 9-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1989. - 336 с.: ил.

3. Гольберг О.Д. Испытания электрических машин: Учеб. для вузов. - 2-е изд., испр. - М.: Высш. шк., 2000. - 255 с.: ил.

4. Елисеев В.А. Справочник по автоматизированному электроприводу. - М.: Энергоиздат, 1983.

5. Жерве Г.К. Промышленные испытания электрических машин. - 4-е изд., сокр. и перераб. - Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1984. - 408 с., ил.

6. Котеленец Н.Ф. Испытания, эксплуатация и ремонт электрических машин: Учебник для вузов / Н.Ф.Котеленец, Н.А.Акимова, М.В.Антонов. - М: Издательский центр «Академия», 2003. - 384 с.