Analýza vnějšího magnetického pole asynchronních strojů

External magnetic field of induction machines analysis

dissertation

Czech

Práce se zabývá analýzou vnějšího radiálního magnetického pole asynchronních strojů malého výkonu, se zaměřením na využití tohoto pole jako diagnostického signálu. První část práce tvoří přehled současných metod pro sledování stavu asynchronních motorů a zhodnocení účinnosti různých diagnostických signálů, včetně vnějšího magnetického pole, při detekci určité poruchy stroje. Dále se orientuje na excentricitu rotoru, její příčiny a nežádoucí důsledky, spolu s možnostmi detekce této nesymetrie stroje na základě nejčastěji využívaného diagnostického signálu – statorového proudu. Druhá část práce sestává z rozboru vlivu excentricity rotoru na magnetickou indukci ve vzduchové mezeře stroje a následně na vnější magnetické pole. Za tímto účelem byl vytvořen numerický model asynchronního motoru a odvozena frekvenční spektra průběhu tečné složky magnetické indukce vně stroje, jak v případě symetrického magnetického obvodu, tak pro několik úrovní excentricity rotoru a to při různém stavu nasycení materiálu magnetického obvodu. V závěru této části práce je provedeno měření vnějšího magnetického pole tří asynchronních motorů za účelem srovnání s výsledky modelu a také pro posouzení účinnosti detekce excentricity rotoru pomocí vnějšího radiálního magnetického pole na reálných strojích.

The thesis is focused on the analysis of the radial magnetic field of the low power induction motors. The field is treated as a source of the diagnostic signal, which is used in suggested post processing technique. Thesis starts in introduction, survey of the currently used techniques is provided. There are some often used and published principles for diagnosis and efficiency of the malfunction detections. Influence of the external electromagnetic field is outlined. Also the eccentricity of rotor is on scope and under the investigation, considering the cause, impacts and possibility of advanced failure detection. The mentioned techniques are mostly based on the investigation of the stator current. Main contribution of the thesis is in personal research and proposed advanced and innovative failure detection technique stated in the next part. Basic principle of the suggested solution is in the analysis of the varying magnetic flux density in the air gap between asymmetrical rotor and the stator. The theory deals with the derived expected Fourier spectra of the spatial tangential component of external electromagnetic field. Good correlation with the proposed theory is proved using the device model and the measurements analysis. The measurement is achieved for several eccentric rotor levels on several devices. It is a worth knowing that the suggested technique can contribute in the field of research on scope.

Asynchronní motor, vnější magnetické pole, diagnostika, excentricita rotoru, metoda konečných prvků, měření, Hallova sonda

Induction motor, external magnetic field, diagnosis, rotor eccentricity, finite element method, measurement, Hall probe

Ondřej Vítek

20. 11. 2006

1

91

91

knihovna VUT