Wpływ uszkodzeń silnika indukcyjnego na dokładność bezkontaktowego wyznaczania momentu elektromagnetycznego z sygnału strumienia poosiowego

Since several years, one of the main directions of the authors' research have been works on the use of axial flux signal to assess the widely understood condition of squirrel cage induction motors. Recent research is focused on the non-contact method to determine the load torque of induction machines based on the axial flux signal only. By means of numerical calculations and through a measurement experiment it is possible to find such components of the axial flux signal that are proportional to changes in the electromagnetic torque or directly to changes in the machine shaft load. The purpose of this article is to investigate how various types of rotor and stator faults affect the accuracy of electromagnetic torquedetermination. Based on laboratory measurements and FEM calculations for selected motors, the influence of internal damages and external asymmetries on the characteristic features of the axial flux signal used to determine the electromagnetic torque, will be specified. The reliability of the electromagnetic torque estimation will be determined in case of damage to the tested machine. The proposed method of the torque determination is simple and it is possible for an induction motor to easy determine the load torque based on the measurement of the axial flux using a measuring coil applied to the motor housing, e.g. from the fan side.

Od kilku lat jednym z głównych kierunków badań autorów są prace związane z wykorzystaniem sygnału strumienia poosiowego do oceny szeroko rozumianego stanu silników indukcyjnych klatkowych. Ostatnio prowadzone badania są ukierunkowane na metodę bezkontaktowego wyznaczania momentu obciążenia maszyn indukcyjnych bazującą tylko na sygnale strumienia poosiowego. Na drodze obliczeń numerycznych i poprzez eksperyment pomiarowy możliwe jest znalezienie takich składowych sygnału strumienia poosiowego, które są proporcjonalne do zmian momentu elektromagnetycznego lub bezpośrednio do zmian momentu obciążenia na wale maszyny. Celem niniejszego artykułu jest zbadanie, jak wpływają różnego rodzaju uszkodzenia wirnika i stojana na dokładność określania momentu elektromagnetycznego. W oparciu o pomiary laboratoryjne i obliczenia polowe dla wybranych silników zostanie określony wpływ uszkodzeń wewnętrznych i asymetrii zewnętrznych na charakterystyczne cechy sygnału strumienia poosiowego wykorzystywanego do wyznaczenia momentu elektromagnetycznego. Zostanie określona wiarygodność szacowania momentu elektromagnetycznego w przypadku występowania uszkodzeń badanej maszyny. Proponowana metoda pomiarowa wyznaczania momentu jest prosta i dla silnika indukcyjnego jest możliwe bardzo łatwe wyznaczanie momentu obciążenia w oparciu o pomiar strumienia poosiowego przy użyciu cewki pomiarowej przyłożonej do obudowy silnika np. od strony wentylatora.