В настоящее время асинхронные электродвигатели (АД) являются потребителями более 70% всей электроэнергии в стране. Опыт эксплуатации АД свидетельствует о большом количестве отказов, происходящих по причине аварийных ситуаций [1]. Ежегодно выходит из строя около 20–25% от общего количества АД [2]. Отказы электродвигателей вызывают нарушения технологических процессов, что приводит к значительному сопутствующему ущербу и необходимости проведения ремонтных работ на электродвигателях [3]. Доля электрических повреждений АД составляет около 34% от всех причин неисправности АД, при этом на замыкание межвитковой изоляции различных обмоток приходится около 15% от общего числа неисправностей АД [4].
Для своевременного выявления дефектов и условий, способствующих их возникновению, применяются защитно-диагностические устройства (ЗДУ). При этом, в связи с недостатком достоверных статистических данных (в частности – по видам витковых замыканий) возникает проблема грамотного формирования технического задания на разработку таких устройств, поскольку они разрабатываются на конкретные виды электрических повреждений, что сложно осуществить без проведения предварительного анализа целесообразности использования такого устройства. Целью данной работы является изложение материала по разработке методики оценки эффективности ЗДУ диагностирования межвиткового замыкания в обмотке фазного ротора АД.
Фазные роторы электрических двигателей мощностью до 10 кВт имеют, как правило, всыпную однослойную обмотку. Конструктивное исполнение паза всыпной обмотки представлено на рис. 1. Элементами модели являются проводники 1 обмотки ротора в пазу 2, которые разделены изоляцией проводника 3 и изоляцией паза 4. Для разработки методики оценки эффективности ЗДУ диагностирования межвиткового замыкания в обмотке фазного ротора АД воспользуемся математической моделью определения вероятности повреждения АД. Считается, что витковые замыкания происходят в пределах паза всыпной обмотки. Также принимаем, что возможны замыкания на землю и/или витковое замыкание через корпус.