Устройство для косвенного контроля неравномерности воздушного зазора электрических вращающихся машин

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОСВЕННОГО КОНТРОЛЯ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ВОЗДУШНОГО ЗАЗОРА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВРАЩАЮЩИХСЯ МАШИН с ротором и трехфазной обмоткой на статоре, содержащее блок питания, блок коммутации фаз статорной обмотки, блок сравнения с элементом задания напряжения уставки. программный блок в виде узлов временного управления блоком коммутации фаз и блоком сравнения, индикатор контроля, при .этом выход блока коммутации подключен к статорной обмотке, первый выход программного блока соединен с управляющим входом блока коммутации, а второй - с первым входом блока сравнения, выход которого соединен с индикатором контроля, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и ускорения процесса измерения, устройство снабжено регуляторами постоянного тока, включенными между блоком питания и блоком коммутации фаз и соединенными с управляемым программным блоком, и датчиком магнитного потока, предназначенным для установки на торце машины концентрично «g оси и подключенным к второму входу блока сравнения.С/г

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3753040/24-07 (22) 19.06.84 (46) 15.11.85. Бюл. № 42 (71) Харьковский политехнический институт им. В. И. Ленина (72) Ю. Д. Новиков и Ю. В. Бабин (53) 621.313.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 542409, кл. G 01 R 31/34, 1957.

Авторское- свидетельство СССР № 813603, кл. Н 02 К 15/16, 1979. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОСВЕННОГО КОНТРОЛЯ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ВОЗДУШНОГО ЗАЗОРА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВРАЩАЮЩИХСЯ МАШИН с ротором и трехфазной обмоткой на статоре, содержащее блок питания, блок коммутации фаз статорной обмотки, блок сравнения с элементом задания напряжения уставки, „„SU„„A (5ц 4 G 01 R 31/34 программный блок в виде узлов временного управления блоком коммутации фаз и блоком сравнения, индикатор контроля, при .этом выход блока коммутации подключен к статорной обмотке, первый выход программного блока соединен с управляющим входом блока коммутации, а второй — с первым входом блока сравнения, выход которого соединен с индикатором контроля, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и ускорения процесса измерения, устройство снабжено регуляторами постоянного тока, включенными между блоком питания и блоком коммутации фаз и соединенными с управляемым программным блоком, и датчиком магнитного потока, предназначенным для установки на торце машины концентрично @ оси и подключенным к второму входу блока сравнения.

1191849

Изобретение относится к электротехнике, преимущественно к электрическим машинам, и может быть использовано для косвенного контроля неравномерности воздушного зазора электрических машин в процессе их изготовления, эксплуатации и ремонта.

Целью изобретения является повышение точности и ускорение процесса измерения.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 условная схема размещения статорных катушек двухполюсной асинхронной машины и взаимное расположение статора и ротора относительно условной линии симметрии воздушного зазора при наличии статического эксцентриситета в> и динамического в, на фиг. 3 и 4 — примеры задания токов в фазах статора для двух моментов времени, соответствующих условному начальному временному положению звезды токов и ее повороту на 30 эл. град соответственно; на фиг. 5 — кривая распределения намагничивающей силы Н вдоль воздушного зазора; на фиг. 6 — распределение тока по пазам при наличии дефекта за счет магнитной несимметрии; на фиг. 7— положение ротора относительно статора при положении звезды токов соответственно фиг. 4 и кривая индукции В в зазоре; на фиг. 8 — распределение токов в обмотке статора при положении звезды токов статора соответственно фиг. 4.

Устройство содержит блок питания 1, регуляторы 2 — 4 постоянного тока, блок 5 коммутации фаз статорной обмотки, испытуемую электрическую машину 6, программный блок 7, датчик 8 измерения магнитного потока, блок 9 сравнения, индикатор 10 контроля.

Устройство работает следующим образом.

В качестве измеряемого параметра, по изменению которого судят о наличии эксцентриситета, выбирается величина потока рассеяния, обусловленная наличием постоянной составляющей магнитной индукции в зазоре при симметричной намагничивающей силе, вызванной несимметрией магнитной системы.

В определенной точке конвейера статорные обмотки испытуемой электрической машины 6 подключаются на короткое время к соответствующим выходам регуляторов 2 — 4 постоянного тока через блок 5 коммутации фаз статорной обмотки. Величина тока в каждой из фаз статорной обмотки испытуемой электрической машины 6 задается программным блоком 7 и соответствует мгновенным значениям звезды фазных токов для фиксированного момента времени. При подключении статорных обмоток испытуемой электрической машины 6 через регуляторы 2 — 4 постоянного тока к источнику 1 питания блоком 5

55 коммутации фаз (фиг. 3, 4) по обмоткам п ротека ют постоянные по величине токи, создающие магнитный поток в воздушном зазоре и магнитной системе электрической машины. В случае несимметрии магнитной системы появляется постоянная составляющая магнитного потока, которая замыкается по путям, изображенным на фиг. 1 линией Ф . Измерение магнитного потока Ф производят. при включении или отключении машины от источника питания. Потоком рассеяния Ф наводится

ЭДС в катушке датчика 8 измерения магнитного потока. Сигнал с датчика 8 измерения магнитного потока поступает на вход блока 9 сравнения, где сравнивается с эталонным значением. Если измеряемая величина ЭДС превышает допустимое эталонное значение, то блок 9 сравнения выдает сигнал на индикатор 10 контроля и данная машина признается негодной.

Данное устройство, кроме отбраковки изделий, позволяет получить данные как о наличии статического эксцентриситета, так и динамического и их координат. Возможность определения координат динамического и статического эксцентриситета при помощи предлагаемого устройства вытекает из принципа его работы и может быть объяснена следующими примерами.

На фиг. 3 изображена звезда токов в статорной обмотке для фиксированного момента времени, совмещенная с комплексной плоскостью. Регуляторы 2, 3 и 4 тока запитывают обмотку статора по команде программного блока 7 током, величина которого равна проекции вектора тока соответствующей фазы на вещественную ось. На фиг. 4 изображено распределение обмотки по пазам двигателя с q=2 и величиной тока в катушках, соответствующих положению звезды, изображенной на фиг. 3.

На фиг. 5 ступенчатой кривой Не показано распределение намагничивающей силы вдоль воздушного зазора на полюсном делении, соответствующее распределению тока в статорных обмотках. При этом кривая 6 отражает крайний случай несимметрии, когда средняя величина воздушного зазора под одним полюсом минимальна (Ь„), а под другим — максимальна (6 ), Такому положению ротора при заданном распределении тока в обмотках статора соответствует распределение индукции в воздушном зазоре, изображенное на фиг. 5 кривой В с максимальным значением индукции В, под одним полюсом- с минимальным воздушным зазором 6 и с минимальным значением индукции В, под другим полюсом с максимальным воздушным зазором 6z. Нарушение симметрии магнитного поля приводит к возникновению постоянной составляющей индукции Во (фиг. 5) в воздушном зазоре, с которой связан маг1191849

Ф Кxв еииЯ отара о/77ООФ нитный поток, замыкающийся по путям рассеяния и изображенный на фиг. 1 линией

Фь . При этом между величиной дефекта и потоком Ф существует линейная связь где К, — экспериментально устанавливаемый коэффициент для данного типа машины; е — эксцентриситет.

Таким образом, при включении (или отключении) обмотки статора на постоянный ток с распределением тока по пазам согласно фиг. 6 и наличии дефекта за счет магнитной несимметрии потоки, связанные с постоянной составляющей магнитной индукции, замыкаются по путям Ф q, наводят ЭДС в катушке датчика 8 измерения магнитного потока, которая пропорциональна величине эксцентриситета и является рабочим сигналом.

Задаваясь различными значениями токов в обмотке статора, соответствующих различному временному положению звезды токов, можно найти как максимальное, так и минимальное положение эксцентриситета.

Так, на фиг. 7 показано такое положение ротора относительно статора, при котором для заданного положения звезды токов, соответствующего фиг. 4, и распределению токов в обмотке статора (фиг. 8) средние величины зазора под каждым полюсом (изображенные кривой о) равны между собой и, несмотря на искажение кривой распределения магнитной индукции в зазоре (кривая В, фиг. 7), постоянная составляющая магнитного поля отсутствует.

Таким образом, если, имитируя поворот звезды токов, находим максимальную ве5 личину сигнала, соответствующую максимальному дефекту, а потом при повороте ротора данный сигнал не изменяется, то имеет место статический эксцентриситет, координаты которого строго определены.

10 Если же при повороте ротора величина сигнала с датчика 8 измерения магнитного потока изменяется, то в машине имеет место и динамический эксцентриситет. Постепенно изменяя положение ротора относительно статора и имитируя программным блоком 7 вращение звезды токов статорной обмотки, определяем координаты динамического эксцентриситета с высокой степенью точности.

Таким образом, в результате применения предлагаемого устройства автоматизируется и упрощается процесс контроля неравномерности воздушного зазора электрических вращающихся машин в условиях поточного производства с определением точных координат статического и динамического эксцентриситета. Кроме того, предлагаемое устройство дает возможность сократить время испытания одного двигателя, позволяя в условиях выпуска больших серий асинхронных машин малой мощности экономить электроэнергию, при этом производится отбраковка электрических машин с величиной неравномерности воздушного зазора выше установленной нормы.!!91849 фиг. 4 фиг. 5

У У А л Z Z a 8 x x с с

0+0+0+0+0+0+0+0+000000

957т УПт I и 51т Оба 1т О бает

Фи«б фиг. 7

000+0+О+О+00000000

0 ЮХ 0, адб 7я

Фиг. 8

Составитель А. Трепутнева

Техред И. Верес Корректор Л. Патай

Тираж 747 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор М. Келемеш

Заказ 7153I43