Ученые Манчестерского университета Великобритании изучили вопрос применимости технологии оптической решетки Брэгга для мониторинга ротора асинхронных двигателей. В декабре прошлого 2020 г. первые результаты исследований были представлены в ходе IET International Conference on Power Electronics, Machines and Drives.
Упрощенно, методика заключается в следующем – решетчатая конструкция встраивается в одномодовое оптоволокно, УФ-свет вводится в оптоволокно, измеряются характеристики отраженного света, на основании которых делается вывод об уровне приложенного воздействия: температуры или механического напряжения.
Испытания проводились с участием асинхронного двигателя 0,55 кВт с короткозамкнутым ротором. На ротор двигателя ученые установили датчики, используя принцип оптической решетки Брэгга. Первый датчик крепился к поверхности стержней, второй был прикреплен к поверхности замыкающего кольца (рис. 1).
Чтобы вывести кабели датчиков, была применена специальная муфта, установленная на крышке двигателя (рис. 2).
Двигатель запускали с разными уровнями нагрузки: 0,50 и 100%. Графики температуры ротора, измеряемой датчиками, показаны на рис. 3.
Анализ графиков показывает, что температура кольца ротора всегда фиксировалась выше температуры стержней ориентировочно на 5 град. Вероятно, это могло быть вызвано различными условиями установки датчиков. Датчик, зафиксированный на поверхности стержней, не был покрыт дополнительными материалами, а датчик кольца был укрыт каптоновой пленкой.
Осциллограммы температуры при устоявшемся режиме 100%-ной нагрузки ротора отображены на рис. 4.
В обоих случаях в осциллограммах присутствуют флуктуации амплитудой около 0,3 град., что говорит о хорошей повторяемости измерений.
Спектры осциллограмм показаны на рис. 5.
Представленные графики содержат кратные частоты фундаментальной частоты вращения (23 Гц) и компонент (4 Гц), соответствующий частоте скольжения.
В заключении исследования сказано, что рассматриваемая технология применима для мониторинга состояния ротора.