Розробка багатоланкової системи розрахунків високочастотних процесів в електричних машинах зі всипними обмотками

Автор(и)

  • Вадим Володимирович Чумак Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0001-8401-7931
  • Михайло Анатолійович Коваленко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0002-5602-2001
  • Оксана Леонідівна Тимощук Інститут прикладного системного аналізу, Україна https://orcid.org/0000-0003-1863-3095
  • Андрій Сергійович Стулішенко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0001-9982-9246
  • Євген Станіславович Ігнатюк Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0002-4675-8728

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.282375

Ключові слова:

всипні обмотки, асинхронні двигуни, дефектна ізоляція, частотні характеристики, високочастотна схема

Анотація

Дослідження присвячено розробці багатоланкової високочастотної схеми для розрахунків дефектної та бездефектної ізоляції всипних обмоток з метою підвищення експлуатаційної надійності електричних машин загального призначення.

Об’єктом дослідження є всипні обмотки електричних машин.

Проблема, що вирішувалася: підвищення експлуатаційної надійності електричних машин із всипними обмотками загального призначення, шляхом аналізу і моделювання дефектів.

Результати досліджень дозволяють моделювати дефекти для аналізу стану ізоляції електричних машин зі всипними обмотками. Особлива увага в дослідженні приділена асинхронним двигунам з випрацьованим ресурсом, зокрема, двигуну 4А80А4 УЗ. Аналіз включає ємність між фазою і корпусом, індуктивність обмотки, опір, створений вихровими струмами, та опір обмотки.

В режимі WN змодельовано зменшення опору секції обмотки від 3% до режиму КЗ, відповідно визначено резонансні частоти для кожного випадку 3%-73990 Гц, КЗ – 74450 Гц, а також відповідні вхідні опори 8938.7 і 8082.5. А також визначені відповідні резонанси напруг та резонанси струмів. Відповідні результати надані і для схеми WG.

Отримані в роботі результати полягають в розробці схеми і проведені досліджень дефектів всипної обмотки.  Це сприяє аналізу стану ізоляції всипних обмоток. Отримані числові дані (резонансні частоти і вхідні опори) дають змогу краще розуміти поведінку обмоток при різних станах і ступенях дефектів.

Завдяки проведеним дослідженням можна краще ідентифікувати і аналізувати потенційні дефекти у всипних обмотках, що в свою чергу сприяє підвищенню надійності електричних машин.

Результати цього дослідження можна використовувати в області діагностування, сервісного і технічного обслуговування електричних машин зі всипними обмотками

Біографії авторів

Вадим Володимирович Чумак, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра електромеханіки

Михайло Анатолійович Коваленко, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра електромеханіки

Оксана Леонідівна Тимощук, Інститут прикладного системного аналізу

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра математичних методів системного аналізу

Андрій Сергійович Стулішенко, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Аспірант, асистент

Кафедра електромеханіки

Євген Станіславович Ігнатюк, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Аспірант, асистент

Кафедра електромеханіки

Посилання

  1. Hu, R., Wang, J., Mills, A. R., Chong, E., Sun, Z. (2021). Current-Residual-Based Stator Interturn Fault Detection in Permanent Magnet Machines. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 68 (1), 59–69. doi: https://doi.org/10.1109/tie.2020.2965500
  2. Hu, R., Wang, J., Mills, A. R., Chong, E., Sun, Z. (2021). High-Frequency Voltage Injection Based Stator Interturn Fault Detection in Permanent Magnet Machines. IEEE Transactions on Power Electronics, 36 (1), 785–794. doi: https://doi.org/10.1109/tpel.2020.3005757
  3. Zorig, A., Hedayati Kia, S., Chouder, A., Rabhi, A. (2022). A comparative study for stator winding inter-turn short-circuit fault detection based on harmonic analysis of induction machine signatures. Mathematics and Computers in Simulation, 196, 273–288. doi: https://doi.org/10.1016/j.matcom.2022.01.019
  4. Naderi, P., Shiri, A. (2017). Rotor/Stator Inter-Turn Short Circuit Fault Detection for Saturable Wound-Rotor Induction Machine by Modified Magnetic Equivalent Circuit Approach. IEEE Transactions on Magnetics, 53 (7), 1–13. doi: https://doi.org/10.1109/tmag.2017.2672924
  5. Babaa, F., Bennis, O. (2021). An accurate inter-turn short circuit faults model dedicated to induction motors. International Journal of Electrical and Computer Engineering (IJECE), 11 (1), 9. doi: https://doi.org/10.11591/ijece.v11i1.pp9-16
  6. Yang, G., Li, S., Hussain, H., Zhang, J., Yang, J. (2023). A Novel SVPWM Fault-Tolerant Strategy for Torque Ripple Reduction of Seven-Phase Induction Machines Under Single-Phase Open-Circuit Fault. IEEE Transactions on Power Electronics, 38 (4), 5217–5229. doi: https://doi.org/10.1109/tpel.2022.3232122
  7. Xu, Z., Hu, C., Yang, F., Kuo, S.-H., Goh, C.-K., Gupta, A., Nadarajan, S. (2017). Data-Driven Inter-Turn Short Circuit Fault Detection in Induction Machines. IEEE Access, 5, 25055–25068. doi: https://doi.org/10.1109/access.2017.2764474
  8. Akhil Vinayak, B., Anjali Anand, K., Jagadanand, G. (2019). Wavelet‐based real‐time stator fault detection of inverter‐fed induction motor. IET Electric Power Applications, 14 (1), 82–90. doi: https://doi.org/10.1049/iet-epa.2019.0273
  9. Alalibo, B. P., Ji, B., Cao, W. (2022). Short Circuit and Broken Rotor Faults Severity Discrimination in Induction Machines Using Non-invasive Optical Fiber Technology. Energies, 15 (2), 577. doi: https://doi.org/10.3390/en15020577
  10. Cao, W., Alalibo, B. P., Ji, B., Chen, X., Hu, C. (2022). Optical FBG-T Based Fault Detection Technique for EV Induction Machines. Journal of Physics: Conference Series, 2195 (1), 012045. doi: https://doi.org/10.1088/1742-6596/2195/1/012045
  11. Ostroverkhov, M., Chumack, V., Falchenko, M., Kovalenko, M. (2022). Development of control algorithms for magnetoelectric generator with axial magnetic flux and double stator based on mathematical modeling. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (5 (120)), 6–17. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.267265
  12. Ostroverkhov, M., Chumack, V., Kovalenko, M., Kovalenko, I. (2022). Development of the control system for taking off the maximum power of an autonomous wind plant with a synchronous magnetoelectric generator. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (2 (118)), 67–78. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.263432
  13. Ostroverkhov, M., Chumack, V., Tymoshchuk, O., Kovalenko, M., Ihnatiuk, Y. (2022). Designing a voltage control system of the magnetoelectric generator with magnetic flux shunting for electric power systems. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (5 (119)), 16–25. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.265861
Розробка багатоланкової системи розрахунків високочастотних процесів в електричних машинах зі всипними обмотками

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-06-30

Як цитувати

Чумак, В. В., Коваленко, М. А., Тимощук, О. Л., Стулішенко, А. С., & Ігнатюк, Є. С. (2023). Розробка багатоланкової системи розрахунків високочастотних процесів в електричних машинах зі всипними обмотками. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(8 (123), 54–63. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.282375

Номер

Том 3 № 8 (123) (2023): Енергозберігаючі технології та обладнання

Розділ

Енергозберігаючі технології та обладнання

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Vadim Chumack, Mykhailo Kovalenko, Oksana Tymoshchuk, Andrii Stulishenko, Yevhen Ihnatiuk

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.