ana zogović , gojko joksimović elektrotehnički fakultet , bulevar džordža

Ana Zogović, Gojko Joksimović

Elektrotehnički fakultet, bulevar DžordžaVašingtona b.b, 81000 Podgorica, Crna Gora,

[email protected], [email protected]

2

UVODUVOD

• Condition monitoring• Analiza spekra struje statora • Dinamički matematički model• Modelovanje zasićenja• Analiza procesa u vazdušnom procjepu• Eksperimentalni rezultati i rezultati dobijeni iz modela

CCILJ RADA JE MODELOVANJE I ANALIZA SPEKTRA STRUJE STATORA ILJ RADA JE MODELOVANJE I ANALIZA SPEKTRA STRUJE STATORA ISPRAVNOG ALI ZASIĆENOG ASINHRONOG MOTORA SA NAMOTANIM ISPRAVNOG ALI ZASIĆENOG ASINHRONOG MOTORA SA NAMOTANIM ROTOROMROTOROM

ANALIZA SPEKTRA STRUJE STATORA (MCSA)ANALIZA SPEKTRA STRUJE STATORA (MCSA)

Prednosti ove metode

• on-line• search coil – sami namotaj motora• prenosiva aparatura• precizno otkrivanje različitih kvarova u

mašini• primjenjiva i za ostale tipove motora • dokazana tehnologija, već oko 20

godina

3

MODEL MNOGOSTRUKO SPREGNUTIH KOLAMODEL MNOGOSTRUKO SPREGNUTIH KOLA

Dinamički model pogodan za opšte namjene

Uzima realnu konfiguraciju namotaja kako na statoru tako i na rotoru

Poseban značaj je dobio pojavom i definicijom pojmova kao što su turns function i winding function

Poznavanje funkcije namotaja omogućava olakšano izračunavanje induktivnosti namotaja mašine

Radi se o linearnom modelu, tj. smatra se da je magnetsko kolo beskonačno velike magnetske permeabilnosi, svi procesi se u mašini analiziraju u vazdušnom procjepu.

4

r

s

r

s

r

s

r

S

dt

d

I

I

R

R

U

U

0

0

r

s

rrrs

srss

r

S

I

I

LL

LL

ψ

ψ

dt

dJMM r

optm

ω

dtd

r

θω

rsrTsm I

LIM

θ

Jednačine modela:

MODELOVANJE ZASIĆENJAMODELOVANJE ZASIĆENJA

Modelovanje zasićenja neophodno za dobijanje potpunog spektra ispravne mašine

Zasićenje se može modelovati superpozicijom osnovnog sa trećim harmonikom talasa magnetske i indukcije u vazdušnom procjepu

Talasi se kreću istom brzinom u vazdušnom procjepu

5

6

• Zasićenje ⇒ prostorna promjena permeabilnosti gvožđa ⇒ povećenje reluktanse za region oko apsolutne vrijednosti maksimalne indukcije ⇒ varijacije u reluktansi vazdušnog procjepa ⇒ dužina vazdušnog procjepa promjenljiva i prostorno i vremenski

• treba sadržati član dvostruko većeg broja pari polova u odnosu na talas mms

• učestanost ovog talasa treba da bude dvostruko veća od učestanosti talasa mms

• Permeansa vazdušnog procjepa manja ili jednaka permeansi vazdušnog procjepa u nezasićenoj mašini

• Funkcija permeanse treba da zadovolji sledeće:

Zadovoljava sledeća funkcija:

Množenjem talasa permeanse i mms dobijaju se dva talasa:

7

smes pkkP θ2β2cosθ,β

zas

nezzas U

U=k

me kgk 0/1zas

zasm k

kg

k11

32

0

tpFkk

kptFtFPB smm

essss ω3θ3cos2

)2

(θωcosθ,θ,β)θ,β( maxmax

Spektar talasa magnetske indukcije u vazdušnom procjepu, [11]

β6θ6cosβ4θ4cosβ2θ2cosθ,β 21 sssmes pkpkpkkP

DOBIJENE INDUKTIVNOSTI ZA EKPERIMENTALNI MOTORDOBIJENE INDUKTIVNOSTI ZA EKPERIMENTALNI MOTOR

8

Sopstvene induktivnosti namotaja statora, kzas=1.09

Međusobna induktivnost namotaja faze B statora i faze a rotora za β=π/3 rad, kzas=1.09

ssBsAssAB dNnPrlL θβ,θθβ,θμβ,θπ2

00

• Induktivnosti nezasićene mašine

• Induktivnosti zasićene mašine

θθθμ π2

0

0 dNngrl

L BAAB

ANALIZA TALASA MAGNETSKE INDUKCIJE U VAZDUANALIZA TALASA MAGNETSKE INDUKCIJE U VAZDUŠŠNOM NOM PROCJEPUPROCJEPU

9

2;1;0,16ν,θνωcosθ, maxν ggptFtF ss trrs ωθθ

sszas ptBtB max11 ,

sszas ptBtB 2, max22






sszas ptssBtB 1cos, max1111



β6θ6cosβ4θ4cosβ2θ2cosθ,β 21 sssmes pkpkpkkP

U spektru struje statora će se javiti komponete na 250 Hz i na 350 Hz bez obzira na opterećenje motora. One su direktna posledica zasićenja motora.

REZULTATI DOBIJENI IZ MODELA I EKSPERIMENTALNIM PUTEMREZULTATI DOBIJENI IZ MODELA I EKSPERIMENTALNIM PUTEM

10

Ugaona brzina rotora neopterećenog motora, kzas=1.09

Elektromagnetski moment neopterećenog motora, kzas=1.09

Struja faze a rotora neopterećenog motora Struja statora faze A neopterećenog motora

11

Struja faze A statora opterećenog motora (s=4.89 %)Struja faze a rotora opterećenog motora (s=4.89%)

Karakteristika momenta opterećenog motora (s=4.89 %)

Karakteristika ugaone brzine opterećenog motora, Mopt=45 Nm, (s= 4.89%)

Spektar struje faze A statora neopterećenog motora dobijen iz numeričkog modela

Spektar struje faze A statora opterećenog motora (s=4.98 %) dobijen iz numeričkog modela

250 Hz

12

Očekuju se u spektru frekvencije na 250 Hz, 350 Hz, 650 Hz, 850 Hz i 950 Hz.

Očekuju se u spektru frekvencije na 235 Hz , 335 Hz , 520 Hz i 620 Hz, 804 Hz i 904 Hz

11 fss

Spektar struje statora faze A neopterećenog motora dobijen iz numeričkog modela, Ul=415 V, kzas=1.21

Spektar struje statora faze A neopterećenog motora dobijen iz numeričkog modela, Ul=440 V, kzas=1.32

13

kHz

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4

dB

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

24Jun2010 17:05

kHz

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4

dB

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

24Jun2010 16:30Eksperimentalno dobijen spektar struje statora u praznom hodu, Ul=415 V, I=9.6 A

Ekperimentalno dobijen spektar struje statora u praznom hodu, Ul=380 V, I=8.1 A

14

11.46 A

13,53 A

Eksperimentalno dobijen spektar struje statora opterećenog motora Ul=380 V, I=15 A

kHz

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

dB

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

28Jun2010 22:08

15

Spektar struje statora dobijen iz numeričkog modela Ul=380 V, I=15 A

21,2 A

288 mA

o o=49.93Hz, A=-13.44dB

kHz

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

dB

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

29Jun2010 08:41

16

Eksperimentalno dobijen spektar struje statora opterećenog motora, Ul=440 V, I=15 A

Spektar struje statora dobijen iz numeričkog modela Ul=440 V, I=14.9 A

21,2 A

342 mA

ZAKLJUČAKZAKLJUČAK

Razvijen je model zasićenog asinhronog motora sa namotanim rotorom Opisan je način implementacije zasićenja glavnog puta magnetskog fluksa u

model mnogostruko spregnutih kola, što omogućava dobijanje potpunog spektra ispravne mašine neophodnog za izvođenje pravilnih zaključaka pri analizi spektra za različite režime kvarova.

Ključni parametri modela, induktivnosti namotaja statora i rotora zasićenog motora su izračunavane korišćenjem funkcije namotaja, tj. njene proširene teorije za neravnomjerni vazdušni procjep.

Provedena je i analiza talasa magnetske indukcije u vazdušnom procjepu motora. Analizirani su spektri struje statora dobijeni iz datog modela Analitičkim postupkom se došlo do zaključka da će se usled zasićenja

magnetskog kola javiti komponenta na 250 Hz i 350 Hz bez obzira na opterećenje mašine.

U ekperimentalni rezultatima su dobijene komponente koje su predviđene analitičkim postupkom, dok se iz numeričkog modela komponenta na 350 Hz ne ističe.

17

HVALA VAM NA PAŽNJIHVALA VAM NA PAŽNJI

ana zogović , gojko joksimović elektrotehnički fakultet , bulevar džordža

Documents