Разработка методов и средств диагностики асинхронных электродвигателей по параметрам внешнего магнитного поля

Объектом исследования является система контроля технического состояния асинхронных электродвигателей по параметрам внешнего магнитного поля и угловой скорости вращения ротора.Предметом исследования является математическое, конечно-элементное и методическое обеспечение обработки диагностической информации асинхронных электродвигателей, натурное моделирование внешнего магнитного поля и созданные на их основе методики обработки, анализа и визуализации диагностической информации.Целью диссертационной работы является повышение эффективности эксплуатации асинхронных электродвигателей транспортных машин путём управления их техническим состоянием за счёт введения дополнительной диагностической информации от разработанной системы контроля пространственной структуры внешнего магнитного поля и угловой скорости ротора.1) С использованием системного подхода к проектированию сформулированы требования к разработке и изготовлена многоканальная модульная система синхронной регистрации пространственного распределения ВМП и колебаний УСВР асинхронных машин. Экспериментальные исследования системы подтвердили её работоспособность и эффективность.2) Разработаны математические модели, отражающие изменение электромагнитных и механических характеристик АЭД при возникновении и развитии дефектов «несимметрия фаз питающего тока» и «обрыв стержней ротора».3) Проведено конечно-элементное моделирование динамики развития дефектов асинхронных электродвигателей. Установлены причинно-следственные связи между степенью развития дефекта и диагностическими признаками на основании информации о распределении ВМП и УСВР асинхронных машин. Определён критический уровень развития дефекта «обрыв стержней ротора» и локализовано место его расположения.4) На основе проведённой классификации средств измерения магнитных полей впервые предложен способ и разработано устройство многоканальной модульной системы с использованием новых каналов диагностической информации о параметрах распределения внешнего магнитного поля и колебаний угловой скорости вращения ротора, позволяющих повысить достоверность идентификации распространённых дефектов и обеспечить повышение эффективности управления техническим состоянием асинхронных электродвигателей транспортных машин.5) Разработана методика сбора, обработки и визуализации диагностической информации по двум дополнительным каналам: структуре и параметрам внешнего магнитного поля и угловой скорости вращения ротора.6) Проведены испытания многоканальной системы при искусственном создании дефектов и в реальных условиях эксплуатации. При испытаниях асинхронных электродвигателей мотор-вентиляторов в условиях железнодорожного ремонтного производства обнаружены дефекты «несимметрия фаз питающего тока» и «обрыв стержней ротора», локализовано их место расположения и определена степень их развития, что подтверждает достоверность полученных результатов математического и конечно-элементного моделирования.