Д1–Д6. Диагностика электродвигателей

Шесть работ объединяет сравнение измерений при сопоставимых условиях. Основной принцип: признак в сигнале – основание для проверки гипотезы, а не самостоятельное доказательство дефекта.

Эти работы относятся к Серому стенду с четырьмя исследуемыми двигателями и центральной нагрузочной машиной. Синий стенд описан отдельно: это установка с двумя машинами для исследования электропривода под нагрузкой.

Учебные образцы

Обозначение в исходной программе	Назначение
Двигатель №2	Исправный эталон
Двигатель №1	Образец с повреждением стержней ротора
Двигатель №3	Образец с дефектом подшипника
Двигатель №4	Образец с межвитковым дефектом статора

Перед занятием преподаватель сверяет маркировку с фактическим стендом или набором записей. Опыт на дефектном образце разрешается только в предусмотренном для него режиме. Самостоятельное создание дефектов не входит в практикум.

Общая подготовка

Получите схему измерений, единицы, коэффициенты преобразования, частоту дискретизации, длительность записи, частоту вращения и режим нагрузки. Зафиксируйте место и направление установки датчика. Проверьте отсутствие обрезания сигнала и пропусков. Для сравнения используйте одинаковые способы обработки; подробнее – данные и расчёты.

Д1. Эталон исправного двигателя

Цель: получить воспроизводимое описание исходного состояния.

1. Выберите запись двигателя №2 или разрешённый опыт на нём.
2. Запишите скорость, нагрузку, температуру и измерительные каналы.
3. Рассчитайте СКЗ доступных сигналов, постройте временные реализации и спектры. СКЗ ускорения и скорости – разные величины; не подменяйте одну другой.
4. Сравните повторные записи одного режима. Оцените разброс.

Отчёт: паспорт эталона, таблица условий, графики и диапазон наблюдаемого разброса. Вопросы: почему эталон нужен на каждом режиме; как крепление датчика влияет на сравнение; какие сведения теряются при хранении только СКЗ?

Д2. Подшипниковый узел

Цель: сравнить вибрацию исправного и дефектного подшипниковых узлов.

1. Сопоставьте записи №2 и №3 при близкой скорости и нагрузке.
2. Сравните временные сигналы, СКЗ, пик-фактор и спектр в одинаковых полосах.
3. Если предоставлен инструмент, изучите спектр огибающей. Запишите полосу предварительной фильтрации и метод её выбора.
4. Рассчитывайте характерные частоты подшипника только при наличии его геометрии и скорости. Без них укажите наблюдаемые пики без выдуманного обозначения дефекта.

Отчёт: сравнительные графики и аргументы за/против гипотезы. Вопросы: чем спектр огибающей отличается от спектра исходного сигнала; почему высокочастотный шум не уникален для подшипника; как меняются признаки со скоростью?

Д3. Роторная цепь

Цель: исследовать боковые составляющие в спектре тока.

1. Сравните ток двигателя №1 и эталона №2 при сопоставимой нагрузке.
2. Определите фактическую частоту питания, скорость и разрешение спектра.
3. Найдите составляющие около основной частоты и сравните их относительные уровни. При известном скольжении можно проверить ожидаемое положение боковых полос; используемую модель укажите в отчёте.
4. Сравните несколько режимов нагрузки, если они предоставлены. Обсудите влияние частотного преобразователя и ограниченной длительности записи.

Отчёт: увеличенный участок спектра с частотной шкалой, условия и обоснование вывода. Вопросы: почему короткая запись мешает разделить близкие частоты; зачем знать скольжение; почему боковые полосы сами по себе не доказывают обрыв стержня?

Д4. Статор и несимметрия

Цель: сопоставить фазные токи и признаки электрической несимметрии.

1. Используйте выданные записи №2 и №4 либо разрешённую преподавателем демонстрацию.
2. Сравните СКЗ трёх фаз, форму сигналов и спектры при одинаковой обработке.
3. Проверьте масштабирование и соответствие каналов фазам. При наличии напряжений оцените, может ли несимметрия питания объяснить результат.
4. Сопоставьте с температурными данными, если они есть. Не рассчитывайте КПД без механической выходной мощности и cos φ без соответствующих измерений напряжения и тока.

Отчёт: таблица фазных величин, возможные причины различий и недостающие измерения. Вопросы: как отличить ошибку канала от физической несимметрии; какие альтернативы межвитковому дефекту нужно проверить?

Д5. Дисбаланс

Цель: исследовать составляющую вибрации на частоте вращения.

1. Получите специально подготовленные записи; наличие подходящего образца для этой работы определяет преподаватель.
2. Рассчитайте оборотную частоту f_rot = n / 60 при n в об/мин и найдите её на спектре.
3. Сравните радиальные направления и несколько скоростей, если данные доступны. Фазу анализируйте только при наличии общего опорного сигнала.
4. Обсудите альтернативные причины высокой составляющей 1×: несоосность, ослабление креплений, резонанс.

Отчёт: зависимость амплитуды от скорости с единицами измерения и ограничениями интерпретации. Сила от дисбаланса растёт с квадратом скорости, но измеренная вибрация зависит также от динамики опор и резонансов; универсальную квадратичную зависимость амплитуды утверждать нельзя.

Вопросы: почему пик 1× недостаточен для диагноза; чем изменение возбуждающей силы отличается от отклика конструкции?

Д6. Комплексная диагностика

Цель: составить аргументированную диагностическую карту.

1. Получите обезличенные записи и описание режимов.
2. Сведите доступные признаки в общую таблицу: токи, скорость, СКЗ вибрации, основные составляющие спектра, температура.
3. Для каждой гипотезы укажите подтверждающие признаки, противоречия и альтернативные причины.
4. Укажите, каких данных не хватает и какое следующее измерение поможет различить гипотезы.
5. После раскрытия образцов преподавателем разберите ошибки и ограничения метода.

Отчёт: диагностическая карта, ссылки на исходные файлы и обоснование степени уверенности. Вопросы: почему несколько согласованных признаков полезнее одного; когда корректный вывод – «данных недостаточно»?

Шаблоны протокола и диагностической карты · Подготовка преподавателя