energsecurityНадежность и безопасность энергетикиSafety and Reliability of Power Industry1999-55552542-2057ООО «НПО Энергобезопасность»10.24223/1999-5555-2025-18-2-143-147energsecurity-1014Research ArticleПРОЕКТИРОВАНИЕ, ИССЛЕДОВАНИЯ, РАСЧЕТЫDESIGN, RESEARCH, CALCULATIONSСпособ выявления обрыва стержней ротора асинхронного электродвигателя на основе измеряемых фазных токовMethod for detecting broken rotor bars in an asynchronous electric motor based on measured phase currentsДеркачёвС. В.DerkachevS. V.

молодежная научная лаборатория «Приборостроение и станкостроение»

283001; ул. Артема, 58; Донецк

Youth Scientific Laboratory "Instrument Engineering and Machine Tool Manufacturing"

283001; 58 Artema str.; Donetsk

sergey_derkachev@mail.ruФГБОУ ВО «Донецкий национальный технический университет»РоссияDonetsk national technical universityRussian Federation202507082025182143147Copyright © Деркачёв С.В., 20252025Деркачёв С.В.Derkachev S.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.sigma08.ru/jour/article/view/1014

   Нарушение целостности стержней короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного электродвигателя на сегодняшний день является наиболее распространенным дефектом ротора, возникающим в процессе эксплуатации электродвигателя. Эксплуатация асинхронного электродвигателя с такими повреждениями может привести к его полному выходу из строя, поскольку работа электродвигателя с поврежденными стержнями ротора может привести к задеванию ими статорных обмоток. Отмечено, что в процессе эксплуатации идентификация таких повреждений может быть выполнена с помощью методов спектрального анализа. Однако их применение сталкивается со сложностью обработки полученных результатов и идентификации обрыва стержней ротора, так как любые изменения электрических и механических параметров асинхронного электродвигателя вызывают возникновение модуляций в спектре токов статора. Предложен критерий выявления обрыва стержней короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного электродвигателя на основе измеряемых мгновенных значений фазных токов статора, представленных в векторной форме. Предложенный критерий детерминации повреждения стержней короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного электродвигателя позволяет определить не только обрыв группы стержней, но и нарушение целостности всего одного стержня, что делает разработанный способ достаточно чувствительным для идентификации повреждений стержней ротора, не выводя асинхронный электродвигатель из эксплуатации. Эффективность использования предложенного критерия детерминации обрыва стержней короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного электродвигателя подтверждена с помощью метода математического моделирования.

   Violation of the integrity of the rotor bars in the squirrel-cage winding of an asynchronous electric motor is currently the most common rotor defect occurring during motor operation. Running an asynchronous electric motor with such damage can lead to complete failure, as operation with damaged rotor bars may cause them to contact the stator windings. It is noted that during operation, such faults can be identified using spectral analysis methods. However, applying these methods faces challenges in processing the results and detecting broken rotor bars, since any changes in the electrical and mechanical parameters of an asynchronous electric motor introduce modulations in the stator current spectrum. A criterion for detecting broken bars in the squirrel-cage rotor winding of an asynchronous electric motor is proposed, based on the measured instantaneous values of the stator phase currents represented in vector form. The proposed fault detection criterion not only identifies breaks in a group of bars, but also detects damage to a single bar, making the method sensitive enough to diagnose rotor faults without decommissioning the motor. The effectiveness of the proposed criterion for determining broken bars in the squirrel-cage rotor winding is confirmed through mathematical modeling.

асинхронный электродвигательдиагностика состоянияобрыв стержней роторафазные токи статоравекторное представление токовasynchronous electric motorcondition diagnosticsbroken rotor barsstator phase currentscurrent vector representationРезультаты работы, представленные в статье, получены в ходе выполнения НИР в рамках Госзадания (FRRF-2024- 0011)The results of the work presented in the article were obtained during the implementation of research in the framework of the State Assignment (FRRF-2024-0011)ReferencesБаннов Д. М. Метод диагностики обрывов стержней ротора в асинхронных электродвигателях на основе регрессионного анализа модуля результирующего вектора тока статора. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов 2022; 333(5): 196 – 208.Bannov D. M. Metod diagnostiki obryvov sterzhnej rotora v asinhronnyh elektrodvigatelyah na osnove regressionnogo analiza modulya rezul'tiruyushchego vektora toka statora. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. Inzhiniring georesursov 2022; 333(5): 196 – 208. (In Russ.)Abdelhak G., Sid Ahmed B., Djekidel R. Fault diagnosis of induction motors rotor using current signature with different signal processing techniques. Diagnostyka 2022; 23(2): 1 – 9.Abdelhak G., Sid Ahmed B., Djekidel R. Fault diagnosis of induction motors rotor using current signature with different signal processing techniques. Diagnostyka 2022; 23(2): 1 – 9.Broken Rotor Bar Fault Diagnosis Techniques Based on Motor Current Signature Analysis for Induction Motor – A Review. Sudip Halder, Sunil Bhat, Daria Zychma, Pawel Sowa. Energies 2022; 15: 8569.Broken Rotor Bar Fault Diagnosis Techniques Based on Motor Current Signature Analysis for Induction Motor – A Review. Sudip Halder, Sunil Bhat, Daria Zychma, Pawel Sowa. Energies 2022; 15: 8569.Zafer Doğan. Broken Rotor Bar Fault Detection in Induction Motor Based on Spectral Analysis Balkan Journal of Electrical and Computer Engineering 2025; 12(4): 357 – 363.Zafer Doğan. Broken Rotor Bar Fault Detection in Induction Motor Based on Spectral Analysis Balkan Journal of Electrical and Computer Engineering 2025; 12(4): 357 – 363.New Spectral Markers for Broken Bars Diagnostics in Induction Motors. Georgii Baranov, Erivelton Nepomuceno, Michail A. Vaganov, Valerii Ostrovskii. Machines 2020; 8(1): 6.New Spectral Markers for Broken Bars Diagnostics in Induction Motors. Georgii Baranov, Erivelton Nepomuceno, Michail A. Vaganov, Valerii Ostrovskii. Machines 2020; 8(1): 6.Метод контроля состояния обмоток роторов асинхронных электродвигателей при пуске по току статора А. Н. Назарычев, Е. М. Новоселов, Д. А. Полкошников и др. Дефектоскопия 2020; 8: 49 – 55.Metod kontrolya sostoyaniya obmotok rotorov asinhronnyh elektrodvigatelej pri puske po toku statora. A. N. Nazarychev, E. M. Novoselov, D. A. Polkoshnikov i dr. Defektoskopiya 2020; 8: 49 – 55. (In Russ.)Fouad Benaida, Benouzza Noureddine. Diagnosis of Broken Rotor Bars in Six-Phases Squirrel Cage Induction Motor. International Review of Electrical Engineering (IREE) 2022; 17(5): 489.Fouad Benaida, Benouzza Noureddine. Diagnosis of Broken Rotor Bars in Six-Phases Squirrel Cage Induction Motor. International Review of Electrical Engineering (IREE) 2022; 17(5): 489.Sudip Halder, Sunil Bhat, Bimal Kumar Dora. Inverse thresholding to spectrogram for the detection of broken rotor bar in induction motor. Measurement 2022; 198(1): 111400.Sudip Halder, Sunil Bhat, Bimal Kumar Dora. Inverse thresholding to spectrogram for the detection of broken rotor bar in induction motor. Measurement 2022; 198(1): 111400.Multi-Channel Data-Driven Broken Rotor Bar Fault Diagnosis Using Sparse Envelope Spectral Analysis. Ming Ma, Jisheng Dai, Xue-Qin Jiang, Weichao Xu. IEEE Transactions on Energy Conversion 2025; 99: 1 – 13.Multi-Channel Data-Driven Broken Rotor Bar Fault Diagnosis Using Sparse Envelope Spectral Analysis. Ming Ma, Jisheng Dai, Xue-Qin Jiang, Weichao Xu. IEEE Transactions on Energy Conversion 2025; 99: 1 – 13.Zahra Taghiyarrenani, Amirhossein Berenji. Analysis of Vibrations and Currents for Broken Rotor Bar Detection in Three-phase Induction Motors. PHM Society European Conference 2022; 7(1): 43 – 48.Zahra Taghiyarrenani, Amirhossein Berenji. Analysis of Vibrations and Currents for Broken Rotor Bar Detection in Three-phase Induction Motors. PHM Society European Conference 2022; 7(1): 43 – 48.Деркачёв С. В., Сидоров В. А. Математическое моделирование повреждений асинхронного электродвигателя. Надежность и безопасность энергетики 2025; 18(1): 59 – 64.Derkachyov S. V., Sidorov V. A. Matematicheskoe modelirovanie povrezhdenij asinhronnogo elektrodvigatelya. Nadezhnost' i bezopasnost' energetiki 2025; 18(1): 59 – 64. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.