Способ определения частот магнитных составляющих вибраций асинхронной машины

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТ МАГНИТНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ ВИБРАЦИЙ АСИНХРОННОЙ МАШИНЫ, заключающийся в том, что ее вводят в рабочий режим , сравнивают спектры частот колебаний корпуса, полученные в условиях, г учитывающих влияние электромагнитных и механических источников и устраняющих влияние механических источников , и по результатам сравнения определяют принадлежность частот к источникам механическо-го или электромагнитного происхождения, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности вибродиагностики для получения спектра частот колебаний в условиях, устраняющих влияние источников механических колебаний , измеряют магнитную индукцию в воздушном зазоре машины и фазный ток ее статора, перемножают их, разлагают результирующий сигнал в ряд Фурье, совпадающие частоты кото- § рого и спектра частот с источника (Л ми механических колебаний представляют собой магнитные составляющие вибрации.

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(59 G 01 Н 1 06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ -ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (,:

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ -- «««,, )р ««.т

r j " ; (21) 3422449/18-28 (22) 12.04.82 (46) 15.02.84. Бил. М 6 (72) .В.И.Панченко (71) Днепропетровский ордена Трудового красного Знамени горный институт им. Артема (53) 620.178;5 (088.8) (56) 1. И1убов И.Г.Шум и вибрация электрических машин. Л., "Энергия", 19 74.

2. Виброакустика, механика и опоры электрических машин.-Труды ВНИИЭМ, т. М.,37,, с. 17 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТ

МАГНИТНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ ВИБРАЦИЙ

ACHHXPOHНОЙ МАШИНЫ, заключающийся в том, что ее вводят в рабочий режим, сравнивают спектры частот колебаний корпуса, полученные в условиях, 2 учитывающих влияние электромагнитных и механических источников и устраняющих влияние механических источников, и по результатам сравнения определяют принадлежность частот к источникам механическо.го или электромагнитного происхождения, о т л ич ающий ся тем, что, сцелью повышения достоверности вибродиагностики для получения спектра частот колебаний в условиях, устраняющих влияние источников механических колебаний, измеряют магнитную индукцию в воздушном зазоре машины и фазный ток ее статора, перемножают их, разлагают результирующий сигнал в . ряд Фурье, совпадающие частоты кото- щ

С рого и спектра частот с источниками механических кОлебаний представляют собой магнитные составляющие вибрации.

1073581 где Ке

Коэффициент пропорциональности;

Изобретение относится к средствам измерительной техники и может быть использовано для вибродиагностики асинхронных машин.

Известен способ определения магнитных составляющих вибрации электрической машины, согласно которому

) измерение вибраций с помощью вибродатчика и последующий частотный анализ этого сигнала проводят после исключения механических источников I0 вибрации. Последние исключаются заменой подшипников качения на подшипники скольжения, снятиегл вентилятора, дополнительной балансировкой вращающихся частей Ц . 15

Недостатком этого способа является сггожность в реализации и большие затраты времени и средств для проведения испытаний. Наиболее близким техннческим ре-. шением к изобретению является способ определения частот магнитных составляющих вибраций асинхронной машины, заклгочающийся в том, что ее вводят в рабочий режигл, сравнивают спектры частот колебаний корпуса, . полученные в условиях, учитывающих влияние электромагнитйых и механических источников и устраняющих .влия-!

we механических источников, и по результатам сравнения определяют принадлежность частот к источникам механического плн электромагнитного прои схождени я (2) .

Недостатком известного способа является низкая точность и досто- З5

° верность определения частот магнитных составляющих вибраций асинхронных машин из-за несовершенства методик, учитывающих влияние источников механических вибраций. 40

Цель изобретения - повышение достоверности вибродиагностики для получения спектра частот колебаний . a у с ло вeиHя х, устраняющих влияние 45 источников механических колебаний.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения частот магнитных. составляющих вибраций асинхронной машины, заключающемуся в том, что ее вводят в рабочий режим, сравнивают спектры частот колебаний корпуса, полученные в условиях учитывающих влияние электромагнитных и механических источников и устраняющих влияние меха- 55 иических источников, и по результатам сравнения определяют принадлежHocTb частот к источникам.механи.ческого или электромагнитного прохож,дения, измеряют магнитную индукцию 60 в воздушном зазоре машины и фазный ток ее статора, перемножают их, разлагают результирующий сигнал в ряд

Фурье, совпадающие частоты которого и спектра частот с источниками механических колебаний представляют собой магнитные составляющие вибрации.

На чертеже представлена схема устройства, реализующего способ.

Устройство содержит асинхронную машину 1, имеющую ri пар полюсов и Zq пазов ротора. Фаэные обмотки

2.статора машины 1 включены в сеть трехфазного переменного напряжения.

В одну из фаз статора включена первичная обмотка трансформатора

3 тока. На внутренней поверхности статора асинхронной машины 1 в воздушном зазоре установлен датчик 4

Холла, цепь питания которого соединена с вторичной обмоткой тран- . сформатора 3. Коэффициент трансформации трансформатора тока выбран таким, чтобы обеспечить значение тока питания датчика 4 Холла, блиЗкое

K яоминальному при выбранном режиме работы машины. Выход датчика Холла подключен. ко входу частотного анализатора 5 спектра, предназначенного для разложения выходного сигнала датчика Холла 4 в ряд Фурье.

Способ осуществляют следующим образом.

С помощью аппаратуры (на чертеже не показана) управления машину 1 вводят в рабочий режим при наличии источников механических колебаний.

Такими источниками являются вентилятор, подшипники качения, ротор асинхронной машины 1 и другие подвижные ее элементы. Проводят определение суммарного, учитывающего влияние электромагнитных и механических источйикьв спектра 1Ьвибрации .корпуса машины 1 с повющью вибродатчика (на чертеже не показав) и частотного анализатора 5 спектра. Результаты измерений фиксируют.

Затем проводят определение спектра частот колебаний машины в условиях, позволяющих исключить влияние источников механических колебаний на процесс измерения. Это осуществляется за счет измерения параметров вибрации, непосредственно связанных с их электромагнитной приро- дой происхождения. Такими параметрами являютая магнитная индукция в воздушном зазоре машины 1 и фазный ток ее статора.

При испытаниях в канале измерения магнитной индукции в воздушном зазоре формируется сигнал в соответствии с..уравнением ггз= К57. В4 соь и8 Ч,р1, 8

1073581 где К - коэффициент пропорциональ ности

I g - амплитуда гарьюнкк тока питания машины.

Поскольку фаэиый ток статора асинхронной машины .1 подается в цепь питания датчика 4 Холла, ка который воздействует магнитное ноле воздушного зазора, то происходит перемножение двух скгкаловМВ и| | таким образом, выходной сигнал дат чика 4 Холла выражает следующУю зависимость : цр = Х - 1 („ 8 6,р соЪ,Иф - cf Ф) р

35 где К K K; — коэфФициент пропорциональности, — частота результиру-ющего сигнала.

+ 1 2 | 9 ., Я81 а « а8 - «(. {; -6,)Й)+ — (i QJ4

Результирующий сигнал р (3) паз лагают в ряд Фурье анализатором спею тра 5 к Фиксируют значения частот этого ряда. Результат раэгоженкя сигнала

25 (3) в виде спектра. fq частот сравнивают,с суммарным спектром, вкбраций для одинаковых режимов работы машины 1. Некоторые частоты спектров и fg будут сОвпадать. Именно эти

3п частоты являются частотами магнитных составляющих вибрации асинхронной машины 1.

Использование предложенного изобретения позволяет сократить затраты

35 времени и технических средств к по высить точность вибродиагностики за счет исключения операции балансировки ротора машины, монтажных и демонтажных работ по замене вентилятора и подшипников в опорах, цикла расчет®О ных операций по определению спектра частот. Это ускоряет процесс вибро" диагностики и дает воэможность разрабатывать мероприятия по уменьшению уровня вибрации и шума машин.,S 1,2,3 номера гармоник тока питания асинхронной машины, т.е. пред-. полагается, что в общем случае этот ток может быть несинусоидальным ;

 — амплитуда гармоник магнитной индукции

t C 2+" Э сд 8+ 2j+ (i-9). („|, — частота .Р гармоник магнитной индукции относительно статора>

О, +1,+2... — целые числа, определяющие причины появления гармойик |агнитной индукции (насыщение магнитной цепи j, зубчатость РотоРа р, динамический эксцентриситет i> число паздв ротора, скольжение Рот.ора йо отношению к основной гармонике поля, . число пар полюсов .. основной гармоники магнитной индукции; угловая частотà основной гармоники .тока питания; время, начальный фазовый угол гармоник магнитной индукции. ° Р з

В. канале измерения фазного тока статора асинхронной машины формируется сигнал следующего вида:

iр= k; Е; 1р8cosЬы,t, Заказ 314/38 Тираж 547 Подписное

ВНИИПИ Государствейного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Составитель le. Богданов

Редактор К. Волошук Техред А.Бабинец Корректор N,Øàðñà|è