Modelowanie maszyn indukcyjnych dwuklatkowych na potrzeby diagnostyki
Wariant tytułu
Modeling of double-cage induction machines for diagnostic purposes
Autor
Tulicki, Jarosław
Promotor
prof. zw. dr hab. inż. Tadeusz Sobczyk
Promotor pomocniczy
dr hab. inż. Maciej Sułowicz, Prof. PK
Data wydania
2024
Data obrony
06.11.2024
Wydawca
[s.n.]
Język
polski
Słowa kluczowe
bilans harmonicznych w dziedzinie częstotliwości, bilans harmonicznych w dziedzinie czasu, stan ustalony, silnik indukcyjny dwuklatkowy, diagnostyka i monitoring maszyn indukcyjnych
harmonic balance in frequency domain, harmonic balance in time domain, steady state, doub-le-cage induction motor, diagnostics and monitoring of induction machines
Abstrakt
Silniki indukcyjne dwuklatkowe należą do najczęściej eksploatowanych maszyn prądu przemiennego w przemyśle. Z względu na kluczową rolę i zastosowanie jakie pełnią, niezbędne jest ich ciągłe monitorowanie bez konieczności wyłączania układu napędowego z eksploatacji. Jednym z sposobów diagnostyki maszyn indukcyjnych może być ocena składu jakościowego i ilościowego prądów oraz momentu zmierzonych w czasie pracy silnika. Niemniej, aby skutecznie wskazać przyczyny i źródła niesymetrii wewnętrznych należy dysponować wiarygodnymi wzorcami, które można otrzymać m. in. drogą modelowania matematycznego. W rozprawie do tego celu zaproponowano użycie metody bilansu harmonicznych dla stałej i zmiennej prędkości kątowej. Główną uwagę skupiono na rozwiązaniu zagadnień wykrywania asymetrii rezystancyjnej obwodów klatek wirnika w stanie ustalonym.
Praca zawiera wieloharmoniczny model obwodowy silnika dwuklatkowego z teoretycznie nieskończonym spektrum harmonicznych przestrzennych uwzględniający dowolną niesymetrię parametryczną obwodów stojana oraz wirnika.
Utworzony model rozwiązano za pomocą sformułowanych algorytmów algebraizujących operatory różniczkowania w dziedzinie częstotliwości i czasu. Poprawność modelu i proponowanych metod jego rozwiązania została zweryfikowana w warunkach laboratoryjnych, gdzie porównano wyniki pomiarów z obliczeniami dla prototypowego silnika dwuklatkowego małej mocy.
Za główne osiągniecie, autor uznaje opracowanie algorytmów rozwiązania modelu wieloharmonicznego silnika dwuklatkowego bezpośrednio dla stanu ustalonego wraz z uwzględnieniem nieliniowości typu strukturalnego.
Double-cage induction motors are among the most frequently used AC machines in industry. Due to their key role and application, it is necessary to continuously monitor them without having to shut down the drive system. One of the methods of diagnosing induction machines may be to assess the qualitative and quantitative composition of currents and torque measured during motor operation. However, in order to effectively indicate the causes and sources of internal asymmetries, it is necessary to have reliable patterns that can be obtained, among others, by mathematical modeling. In the dissertation, the use of the harmonic balance method for constant and variable angular velocity was proposed for this purpose. The main attention was focused on solving the problems of detecting resistive asymmetry of rotor cage circuits in a steady state.
The paper contains a multiharmonic circuit model of a two-cage motor with a theoretically infinite spectrum of spatial harmonics, taking into account any parametric asymmetry of the stator and rotor circuits. The created model was solved using formulated algorithms algebraizing differentiation operators in the frequency and time domains. The correctness of the model and the proposed methods of its solution was verified in laboratory conditions, where the measurement results were compared with calculations for a prototype low power two cage motor.
The author considers the development of algorithms for solving the multiharmonic model of a two squirrel cage motor directly for the steady state, taking into account structural nonlinearity, as his main achievement.
