В условиях изготовления и эксплуатации, при заводских испытаниях вентильных двигателей с постоянными магнитами возможны короткие замыкания элементов обмотки статора, вызванные механическими или термическими разрушениями их изоляции. Например, у асинхронных низковольтных двигателей отказы из-за межвитковых замыканий достигают 90% от общего количества отказов [1]. Статорные обмотки рассматриваемых вентильных двигателей [2] (с мощностями до нескольких сотен киловатт) и асинхронных двигателей не имеют принципиальных отличий, поэтому вероятность витковых замыканий в них также достаточно велика.
Разработка математической модели электродвигателя, имеющего названную аномалию обмотки, имеет важное диагностическое значение. Такая модель позволяет указать характерные признаки этой неисправности.
Будем для примера рассматривать обмотки статора вентильных двигателей 6ДВМ 300, которые являются 4-полюсными и имеют также по четыре параллельных ветви (рис. 1).
Короткозамкнутый контур охватывает один или несколько витков и принадлежит одной из параллельных ветвей.
При соединении обмотки в звезду наличие несимметрии в ее фазах вызовет, очевидно, смещение потенциала нейтрали, поэтому будем считать заданными линейные симметричные напряжения (uAB, uBC, uCA) на входных зажимах статорной обмотки.
Источником питания вентильного двигателя является статический преобразователь частоты со звеном постоянного тока, ключи инверторного моста которого управляются сигналами резольвера (датчика положения ротора). Использование также ШИМ-технологии с высокой несущей частотой модуляции и цепей фильтрации позволяет иметь у двигателя ток и напряжение синусоидальными.
В соответствии с рис. 1 и следующим из него равенством для фазных токов
для фазных напряжений справедливы выражения
где IM = HcBhM, здесь HcB, hM – соответственно коэрцитивная сила и высота постоянного магнита;