Применение технологии оптической решётки Брэгга для контроля состояния ротора асинхронных двигателей
Группа сотрудников Манчестерского университета в Англии рассмотрела вопрос применимости технологии оптической решётки Брэгга для контроля состояния ротора асинхронных двигателей. Результаты исследования были представлены на прошедшей в декабре 2020 года IET International Conference on Power Electronics, Machines and Drives.
Суть технологии состоит в использовании решётчатой конструкции, которая встраивается в одномодовое оптоволокно. Коэффициент отражения элементов конструкции зависит от приложенного к оптоволокну воздействия: температуры или механического напряжения. Вводя в оптоволокно УФ-свет и измеряя характеристики отражённого света, можно делать вывод об уровне приложенного воздействия.
Для исследования применимости технологии исследователи использовали тестовый асинхронный двигатель 0,55 кВт с короткозамкнутым ротором. На ротор двигателя устанавливались два датчика на основе оптической решётки Брэгга. Один датчик крепился к поверхности стержней, другой к поверхности замыкающего кольца. Изображение датчиков, закреплённых на роторе, показано ниже.
Для вывода кабеля датчиков использовалась специальная муфта производства компании Forj. Изображение муфты, соединённой с датчиком, и установленной на крышке двигателя показано ниже.
Во время испытаний двигатель запускался с разными уровнями нагрузки: 0%, 50% и 100%. Записанные графики температуры ротора, измеряемой датчиками, показаны ниже.
Анализ графиков показал, что температура кольца ротора всегда была выше температуры стержней примерно на 5 градусов, что, однако, могло быть вызвано разными условиями установки датчиков. Датчик стержней не был укрыт дополнительными материалами и находился непосредственно в воздушном зазоре. Датчик кольца был укрыт каптоновой плёнкой.
Более детальные осциллограммы температуры при устоявшемся режиме 100% нагрузки ротора показаны ниже.
В обоих случаях в осциллограммах присутствуют флуктуации амплитудой около 0,3 градуса, что говорит о хорошей повторяемости измерений.
Спектры осциллограмм показаны ниже.
Анализ осциллограмм показал, что они содержат кратные частоты фундаментальной частоты вращения (23 Гц) и компонент 4 Гц, соответствующий частоте скольжения.
В заключении исследования указывается, что его результаты говорят о применимости рассматриваемой технологии для контроля состояния ротора. Последнее может выполняться как по данным температуры, так и по данным механического напряжения, которое определяется по спектральным характеристикам осциллограмм температуры.
Больше новостей и аналитики из мира онлайн-диагностики электрооборудования читайте на нашем Телеграм-канале "ЗВЕЗДА"