Способ косвенного контроля неравномерности воздушного зазора асинхронного двигателя

 

СПОСОБ КОСВЕННОГО КОНТРОЛЯ НЕРАВНОГ«1ЕРНОСТИ ВОЗДУШНОГО ЗАЗОРА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ в процессе . эксплуатации путем кратковременного подключения двигателя к сети, отключения его, измерения частоты вращения ротора в момент отключения и ЭДС, наводимой магнитным полем ротора в обмотке, размещенной вне ротора, сопоставления измеренных величин с этсшонными, определенными в началеэксплуатации двигателя, отличающийся тем, что, с целью повыиения точности и уменьшения трудозатрат контроля, перед включением двигателя и в момент отключения измеряют температуру обмотки ротора, измеряют ускорение ротора в процессе его разгона и отключение двигателя от сети производят .при положительном значении ускорения, послеотключения измеряют постоянную времени уменьшения ЭДС в измерительной обмотке, размещенной на внешней поверхности (Л двигателя, и по сопоставлению температуры перегрева ротора и постоянной времени ЭДС с эталонными судят об изменении неравномерности воздушного зазора,

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (l9) (И) з(51) 0 01 H 31 34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

)(21) 3266330,/24-07 (22) 25.03.81 (46) 23.09.83. Бюл. )) 35 (72) Г.Г.Рогозин, H.Г.Пятлина и Н.С.))апшина (71) Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (53) 621.313.3 (088.8) .. (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 73697, кл. 0 01 В 7/14, 1948.

2. Авторское свидетельство СССР

М 60960, кл. 0 01 В 7/14, 1840.

3.Авторское свидетельство СССР по заявке )) 2883433/24-07, кл. 0 01 Н 31/34, 1980 (прототип). (54).(57) СПОСОБ КОСВЕННОГО КОНТРОЛЯ

НЕРАВНОМЕРНОСТИ ВОЗДУШНОГО ЗАЗОРА

АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ в и.;эоцессе эксплуатации путем кратковременного подключения двигателя к сети, отключения его, измерения частоты вращения ротора в момент отключения и ЗДС, наводимой магнитным полем ротора в обмотке, размещенной вне ротора, сопоставления измеренных величин с эталонными, определенными в начале эксплуатации двигателя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и уменьшения трудозатрат контроля, перед включением двигателя и в момент отключения измеряют температуру обмотки ротора, измеряют ускорение ротора в процессе его разгона и отключение двигателя от сети производят .при положительном значении. ускорения, после. отключения измеряют постоянную времени уменьшения

ЗДС в измерительной обмотке, размещенной на внешней поверхности двигателя, -и по сопоставлению температуры перегрева ротора и постоянной времени ЭДС с эталонными судят об изменении неравномерности воздушного зазора, 1043574

5

t5

Ф- = (1)

Рр хб +к,(Я

25 . где r - активное сопротивление обР мотки ротора; индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора;

Х {С) — сопротивление взаимоиндукцин между обмоткой статора и ротора.

Сопротивление х, превышающее бок лее чем на порядок х, практически линейно зависит от величины эксцентриситета при параллельном смещении оси расточки ротора относительно оси расточки статора. Указанная зависимость для асинхронных машин при числе пар полюсов, более двух, 40 является универсальной.

Магнитные поля рассеяния асинхронного двигателя в режиме выбега ротора машины после отключения от сети затухают с тем же коэффициентом, 45 что и свободный перехоцный ток в обмотке ротора, бросок которого возникает.,в момент отключения цепи статора от шин питающего напряжения в соответствии с законом сохранения . потокосцепления ротора неизменным

50 в первый момент внезапного изменения режима. Поэтому выражение (Ц может бить использовано для контроля неравномерности воздушного зазора по степени изменения сопротивления взаимоиндукции асинхронного двигателя;

О коэффициенте затухания магнитных полей рассеяния можно судить по показателю степени экспонентй, описывающей огибающую мгновенных значений ЭДС, индуктируемую магнитным полем рассеяния в измерительной катушке, расположенной вблизи вала или корпуса машины. Измерение достаточно выполнить только в одной точке окру65

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для контроля неравномерности (эксцентриситета) воздушного зазора асинхронных двигателей..

Известен способ косвенного конт- ° роля неравномерности воздушного зазора асинхронных двигателей, согласно которому на зажимы асинхронной машины подают постепенно повышаемое трехфазное напряжение, величина которого в момент трогания характеризует неравномерность воздушного зазора (1) .

Однако этот способ недостаточно точен, так как напряжение трогания машины зависит от положения ротора.

Известен способ контроля неравномерности воздушного зазора у асин хронных машин при помощи магнитоэлектрического гальванометра, подключенного к индикатору, возбуждаемому магнитным потоком в рабочем режиме машины. Индикатором служит электромагнит с разомкнутой магнитной цепью, который прикладывают в разных местах к наружной поверхности активного железа статора.

По обнаруженной максимальной разнице показаний гальванометра в диаметраль но противоположных точках активного железа судят о неравномерности воздушного зазора (2) .

Однако этот способ также трудоемо и неэффективен для асинхронных машин современной конструкции, не имеющих доступа к .наружной поверхности активного железа статора.

Наиболее близким к изобретению является способ косвенного контроля неравномерности воздушного зазора асинхронного двигателя в процессе .эксплуатации путем кратковременного подключения двигателя к сети, отключения его, измерения частоты вращения ротора в момент отключения и ЭДС, наводимой магнитным полем ротора в -обмотке, размещенной вне ротора, сопоставления измеренных величин с эталонными, определенными в начале эксплуатации двигателя (3) .

Однако необходимость измерения

ЭДС в цепи статора и неучет зависимости постоянной времени затухания этой ЭДС от изменения температуры-об моток двигателя уменьшают точность контроля и увеличивают трудозатраты на его реализацию. Последнее связано с проведением дополнительных операций, связанных с подключением измерительного оборудования в силовую цепь двигателя, и обеспечением зациты его и обслуживающего персонала от высоких напряжений.

Цель изобретения — уменьшение трудозатрат и повышение точности контроля.

Для достижения поставленной целк перед включением двигателя и в момент отключения его От сети измеряют температуру обмотки ротора, измеряют ускорение ротора после включения двигателя и отключение его про-, изводят при положительном значении ускорения, после отключения двигателя измеряют постоянную времени уменьшения ЭДС в измерительной обмотке, размещенной на внешней поверхности двигателя, и по сопоставлению температуры перегрева ротора и постоянной времени ЭДС с эталонными судят об изменении неравномерности воздушного зазора.

Связь неравномерности воздушного зазора (эксцентриситета) с постоянной времени и уменьшения ЭДС в измерительной обмотке обратной коэффициенту затухания магнитных полей рассеяния следует из анализа выражения жающего двигатель пространства.

1043574

ВНИИПИ Заказ 7332/48 Тираж 710 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

Величина коэффициента затухания .магнитного поля рассеяния не зависит от уровня сигнала датчика — ЭДС измерительной катушки, поэтому стационарная установка последней не целесообразна и датчик используется как переносное средство измерения.

В качестве базовой величины для .определения эксцентриситета служит значение коэффициента затухания магнитного поля, измеренное при отключении от сети асинхронного двигателя с заведомо равномерным воздушным зазором, например, после монтажа или капитального ремонта (в начале эксплуатации двигателя) .

Как следует из выражения (1) коэффициент затухания зависит от температуры обмотки ротора, поэтому для повышения точности контроля необхо димо измерение температуры ротора.

Определение температуры обмотки ротора асинхронного двигателя в момент отключения от сети осуществляется следующим образом. До включения двигателя в сеть измеряется исходная температура обмотки ротора, равная температуре окружающей среды.

Температура обмотки ротора в момент отключения двигателя от сети определяется по величине приобретенной ротором кинетической энергии в процессе увеличения частоты его вращения .после подключения к сети. Определение последней осуществляется по величине скорости ротора в момент отключения двигателя рнт) л н („6д) ",,(21

Сб

S äå c — перегрев обмотки ротора;

Рг, — номинальная мощность двигателя; — постоянная инерции двигателя;

С вЂ” теплоемкость активного материала обмотки ротора; вес обмотки ротора;

5 — скольжение ротора в момент отключения 5 =1 -игр, /

03> — частота вращения ротора.

Учет влияния температурных изменений активного сопротивления ротора производится на основе данных, полученных при измерении указанных величин B контрольных опытах Гр, по сравнению с базовым г рБ по соотношению

235 1к р„- рб... - (3 г.

Асинхронный двигатель отключается от сети в процессе увеличения часто- ты вращения до момента достижения частоты вращения ротора предельного значения, соответствующего частоте вращения на холостом ходу двигателя (при частоте вращения равной 0,50,95 номинального значения). Ускорение ротора в момент отключения не должно быть равно нулю. Если операцию отключения выполнять в установившемся режиме по частоте вращения, 10 тогда температуру ротора определить по выражению (2) невозможно, так как энергия, получаемая от сети и расходуемая, в частности, на нагрев обмотки ротора при более длительном перио15 де. времени, чем время пуска на холостом ходу асинхронной машины, может существенно изменить температуру этой обмотки.

В предлагаемом способе1если механизм отсоединен, точность измерения температуры ротора за счет снижения времени протекания пусковых токов в статоре и роторе увеличивается, так как в этом случае тепловой процесс может считаться изотермическим (без отдачи тепла во внешнюю среду) и. тогда условия проведения измерения близки к тем, при которых получено. выражение (1).

Последовательность операций при осуществлении способа.

Измеряют температуру окружающей двигатель среды, которая равна температуре обмотки ротора.

Подключают двигатель к сети и в

35 процессе его разгона измеряют час.тоту вращения и ускорение ротора.

При положительном значении ускорения ротора отключают его от сети, измеряют в момент отключения частоф) ту вращения и постоянную времени уменьшения ЭДС в измерительной обмотке, размещенной на внешней поверхности двигателя. По зависимости (2) .определяют температуру обмотки рото45

По сопоставлению постоянной времени ЭДС измерительной обмотки, отнесенной к перегреву обмотки ротора, измеренной в начале эксплуатации и в период эксплуатации, судят об изменении величины неравномерности воздушного зазора.

Учет изменения перегрева обмотки

55 ротора и использование в качестве измерительной обмотки специальной обмотки, не связанной с силовой. цепью двигателя, повышает точность контроля и уменьшает трудозатраты на д его проведение.