Аналіз та концепція розвитку неруйнівних тестових методів діагностування ізоляції електродвигуна

Анотація

Умови роботи асинхронного двигуна (АД) пов’язані з неякісною напругою мережі живлення, підвищеною запиленістю, вологістю та кислотністю навколишнього середовища, технологічними та випадковими струмовими перенавантаженнями, що є наслідком зниження властивості ізоляції та непередбачених аварійних ситуацій. Щорічно до 80% аварійного виходу АД з ладу припадає на пошкодження ізоляції як корпусної до 20-25%, так і міжвиткової, на долю якої випадає до 80%. Своєчасне виявлення критичного стану і прогнозування розвитку аварійної ситуації ізоляції обмоток АД є головним напрямком  підвищення економічної ефективності електротехнічних комплексів. Одним з методів зниження втрат електроенергії є компенсація реактивної потужності як комплексна, так і локальна. Асинхронні двигуни споживають більше 60% вироблюваної електроенергії. Застосування асинхронних двигунів у нерегульованому електроприводі складає до 75%  від усього парку електроприводу. Щорічно аварійний вихід з експлуатації АД становить до 20-25%, а в деяких випадках – до 30%. Сучасні мікропроцесорні пристрої, які впроваджуються в автоматизацію електротехнічних комплексів, дозволили поєднати локальну компенсацію реактивної потужності, що споживають асинхронні двигуни, з діагностичною системою контролю та прогнозування залишкового ресурсу роботи асинхронного двигуна та виявлення виткового замикання у статорних обмотках електродвигуна. Метою роботи є аналіз існуючих тестових неруйнівних методів діагностування стану діелектричної властивості ізоляції обмоток АД, обґрунтування напрямку розвитку методів тестової діагностики та прогнозування зниження властивості корпусної ізоляції обмоток АД із застосуванням залишкової енергій в умовах використання батареї конденсаторів. Для досягнення мети вирішені такі завдання: проведено аналіз методів контролю корпусної та виткової ізоляцій; вперше енергію, яка залишається в конденсаторах після їх відключення, використано в тестових неруйнівних методах; доведено, що для прогнозування залишкового ресурсу корпусної ізоляції електродвигуна в якості критеріального параметру доцільно використовувати постійну часу затухання розряду конденсатора, а для виявлення виткового замикання в статорних обмотках в якості критеріального параметра доцільно використовувати час періоду періодичного затухання напруги на конденсаторі; встановлені взаємозв'язки зміни опору корпусної ізоляції обмоток та постійною часу розряду конденсатора. Найважливішим результатом є встановлення однозначного взаємозв'язку стану корпусної ізоляції та величини постійної часу згасання напруги на конденсаторі; зміна часу періоду та кількості вимкнутих витків у статорній обмотці АД. Найбільш суттєвим результатом є те, що зміну постійної часу вперше використано як критеріальний параметр для прогнозування залишкового ресурсу діелектричних властивостей корпусної ізоляції електродвигуна, а зміну часу періоду – як критеріальний параметр виявлення виткового замикання. Значимістю дослідження є те, що базовим значенням постійної часу згасання приймається значення, отримане після першого відключення електродвигуна від мережі. Запропоновано методи і розроблено програмне забезпечення для пристрою, що дозволяє контролювати неповнофазні режими напруги мережі та струмових ланцюгів в період роботи електродвигуна, а при відключенні електродвигуна від мережі – контролювати величину опору ізоляції статорних обмоток електродвигуна і кабелю, а також прогнозувати залишковий ресурс експлуатації електродвигуна