Способ измерения неравномерности магнитной проводимости многофазной электрической машины и устройство для его осуществления

 

1. Способ измерения неравномерности магнитной проводимости многофазной электрической машины переменного тока, основанный на подключении одной из фаз статорной обмотки к напряжению источника питания, приведения ротора во вращение, измерении ЭДС, наводимой на другой фазе статорной обмотки, фильтрации указанного сигнала и формировании из него контролируемого сигнала,пропорционального неравномерности магнитной проводимости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, фазу статорной обмотки подключают на постоянное напряжение , ротор электрической машины приводят во вращение от посто (Л роннего привода, а из измеренного сигнала ЭДС другой фазы выделяют гармоники магнитной проводимости, кратные удвоенной частоте вращения привода. оо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК дц 4 6 О1 R 31/34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1Я

CO 3

00 3

Фиа1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3723932/24-07 (22) 05.04.84 (46) 30.12.85. Бюл. 11 - 48 (71) Гомельский политехнический .институт (72) А.Е.Малиновский (53) 621.313(088.8) (56) Иванов-Смоленский А.В. Электромагнитные поля и процессы в электрических машинах и их физическое моделирование. — М.: Энергия, 1969.

Авторское свидетельство СССР

М 900226, кл. G 01 R 31/74, 1982.

Авторское свидетельство СССР

М 741380, кл. Н 02 К 15/16, 1977. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НЕРАВНОМЕРНОСТИ МАГНИТНОЙ ПРОВОДИМОСТИ МНОГОФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ измерения неравномерности магнитной проводимости много„„Я0„„1201787 A фазной электрической машины, переменного тока, основанный на подключении одной из фаэ статорной обмотки к напряжению источника питания, приведения ротора во вращение, измерении ЭДС, наводимой на другой фазе статорной обмотки, фильтрации указанного сигнала и формировании из него контролируемого сигнала,пропорционального неравномерности магнитной проводимости, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности, фазу статорной обмотки подключают на постоянное напряжение, ротор электрической машины приводят во вращение от постороннего привода, а из измеренного сигнала ЭДС другой фазы выделяют гармоники магнитной проводимости, кратные удвоенной частоте вращения привода.

1201787

2. Устройство для измерения неравномерности магнитной проводимости многофазной электрической машины переменного тока, содержащее источник напряжения, блок подключения источника напряжения к одной из фаз испытуемой электрической машины, фильтр, блок его подключения к другой фазе испытуемой электрической машины, регистрирующий прибор,.соединенный с выходом фильтра, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно содержит электропривод с регулируемой частотой вращения, предназначенный для сое1

Изобретение относится к электромеханике и может быть использовано для,оперативного технологического контроля неравномерности магнитной проводимости при производстве электрических матин и микромашин переменного тока.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

На фиг.1 приведена схема, по- 10 ясняющая предлагаемый способ изме- . рения; на фиг.2 — векторная диаграмма магнитных потоков в электрической машине переменного тока; на фиг.3 — схема устройства для осуществления способа измерения.

Устройство состоит из Источника 1 постоянного тока, электрической машины 2 переменного-тока, узкополосного фильтра 3, амплитудно- 2О го детектора 4, привода 5, датчика 6 частоты вращения, интегратора

7 и регистрирующего прибора 8. Источник 1 постоянного тока подключен к одной из статорных обмоток д электрической машины 2 переменного тока, к другой статорной обмотке подключен вход узкополосного фильтра 3, электрическая машина приводится в движение с постоянной частотой вращения приводом 5, для измерения частоты вращения с валом привода 5 соединен датчик, частоты

6 вращения. Выход интегратора 7, динения с валом испытуемой электрической машины, интегратор с источником опорного напряжения, датчик частоты вращения привода, амплитудный детектор, при этом фильтр выполнен с узкой полосой пропускания, а регистрирующий прибор снабжен вторым измерительным входом, на который подключен выход датчика частоты вращения, причем амплитудный детектор включен между выходом узкополосного фильтра и первым входом регистрирующего прибора, а интегратор подключен к входу электропривода.

2 вход которого соединен с шиной опорного напряжения, подключен к входу .управления приводом 5. Два входа регистрирующего прибора 8 соединены с выходами амплитудного детектора 4 и датчика 6 частоты вращения. Способ основан на том, что при неравномерности магнитной проводимости электрических машин переменного тока между двумя произвольно расположенными обмотками 9 и 10 статора электрической машины 2 переменного тока (фиг.1) возникает взаимоиндуктивность, зависящая от неравномерности магнитной проводимости.

Магнитная проводимость электрической машины переменного тока является функцией, зависящей от угла поворота ротора 9 и направления оси А,по которому измеряется магнитная проводимость, определяемого углом ф.Поэтому ее можно разложить в ряд фурье. Приняв направление оси m обмотки 9 статора за ось действительных чисел, à g — мнимых, находят изменение комплексной магнитной проводимости:

1201787

25

40 где N и Nq — число витков обмоток

9 и 10 статора.

ЭДС, созданная этим потокосцеплением в обмотке статора 10, E. У,„„= N+N„i E(k;+ it„)2@coy(u3

Полученная зависимость для ЭДС показывает, что ее спектральный состав определяется только неравномерностью магнитной проводимости при Nm, 11, 4,и д — постоянных величинах, в связи с чем по ней можно судить о величинах 2;.

Для определения неравномерности магнитной проводимости ротор элект1 рической машины переменного тока

2 не должен содержать короткозамкгде i = 1,2,3.. ° ;

hi — амплитуда i-й составляющей проводимости, ; — фаза i-й составляющей проводимости.

При создании режима равномерного вращения вала ротора электрической машины переменного тока с частотой и) угол поворота 9 =май.

С целью определения неравномерности магнитной проводимости магнитопровода, которая однозначно определяется коэффициентом ряда изменения проводимостиф, залиты вают обмотку 9 статора от источника

1 постоянного тока, выбрав его величину iu равной амплитудному значению тока в номинальном режиме работы. В этом случае в направлении оси обмотки 9 статора (фиг.2) соз20 дается магнитный поток 9 .

В случае равномерного вращения ро тора этот магнитный поток можно представить как сумму неподвижного магнитного потока F совпадающего по направлению с осью m и дополнительных магнитных потоков 69 и

А 3, направленных по осям m и Ъ пульсирующих с частотой, определяемой частотой вращения ротора и номером гармоники изменения магнитной проводимости

Из диаграммы (фиг.2) видно, что в случае неравномерности магнитной проводимости появляется изменяющее- 3 ся во времени потокосцепление между обмотками 9 и 10 статора с осями нутых обмоток. Если электрическая машина 2 имеет короткозамкнутые вторичные обмотки, то опыт по определению неравномерности магнитной проводимости необходимо проводить на промежуточном технологическом этапе, когда ротор не содержит короткозамкнутых обмоток.

Устройство работает следующим образом.

Электрическая машина переменного тока 2 приводится во вращение приводом 5 с регулируемой частотой вращения вала, преимущественно электрическим. Так, в предлагаемом устройстве может быть применен комплексный электропривод типа ЭШИР-1. Изменение частоты вращения привода 5 осуществляется по линейному закону за счет подачи на его вход линейного изменяющегося напряжения с выхода интегратора 7. Время интегрирования интегратором 7 опорного напряжения выбирается достаточно большим, чтобы в испытуемой машине не возникали переходные процессы, связанные с измерением частоты вращения. Текущее значение частоты вращения вала электрической машины переменного тока 2 определяется с помощью датчика б частоты вращения. Одна из обмоток 9 статора подключается к источнику 1 постоянного тока и в электрической машине 2 переменного тока возникают потоки, соответствующие диаграмме на фиг.2. ЭДС, снимаемая с другой обмотки 10 статора подается на вход узкополосного фильтра 3 со средней частотой пропускания 0 . В этом случае амплитуда напряжения на выходе узкополосного фильтра 3 соответствует коэффициенту разложения ряда Фурье неравномерности магнитной проводимости по следующему выражению

01 = Б„Д„) 1 „11; 2; () К где К вЂ” коэффициент усиления узкополосного фильтра 3.

Порядковый номер гармоники определяется следующим образом:

= do /2о,).

Напряжение с выхода узкополосного фильтра 3 поступает на амплитудный детектор 4, где выпрямляется.

1201787

12cdmiq =<)им /иЗщЪ

= cd /2c.3.

Значение амплитуды напряжения U и .текущего значения cc) фиксируется регистрирующим прибором 8, в качестве которого может быть использован многоканальный самопишущий

Ъ потенциометр, шлейфовый осциллограф, цифропечатающее устройство и т.д. Анализируя значения

U> и <,), по вышеприведенным выражениям определяют спектральный состав неравномерности магнитной проводимости электрической машины переменного тока..

В устройстве, реализующем способ, применен принцип развертывающего преобразования, используемый при снятии спектральных характеристик автоматически, сущность которого заключается в следующем. Медленно изменяя частоту вращения вала, чтобы процесс являлся квазиустановившимся, фиксируют одновременно амплитуду на выходе узкополосного фильтра 3 и текущее значение частоты, т.е. получают спектрограмму.

Частота настройки узкополосного фильтра 3 зависит от пределов изменения частоты вращения привода 5 и от максимально желаемого значения частоты в разложении ряда Фу- ЗО рье неравномерности магнитной проводимости. Так, если пределы изменения частоты вращения вала составляют 1 йи 4так,. то частота настройки фильтра должна быть равна .Ы

=2cd i В этом случае определяют первый член разложения в ряд Фурье.

Соответственно, при изменении частоты вращения привода 5 можно определить амплитуду разложения с мак- 40 симальным порядковым номером i = до

Частота вращения с3 и частота, 45 на которую настроен фильтр, cd, различны. Измерения не проводят на той частоте вращения, на которую настрое и фильтр. Частота вращения опреде50 ляется из выражения ь

Датчик 6 частоты вращения необходим для построения спектрограммы автоматически.

Двукоординатный регистрирующий прибор 8 необходим для автоматического построения спектрограмм, ЭДС, снимаемая с обмотки 10 статора, несет информацию только о неравномерности магнитной проводимости, а спектральная фильтрация сигнала осуществляется не с целью выделения сигнала, несущего информацию о величине неравномерности магнитной проводимости, а с целью определения спектрального состава неравномерности проводимости. В известном устройстве питание осуществляется переменным током, и на выходе отключеннои обмотки имеется сумма трансформаторной и информационной

ЭДС, а также напряжение питания.

Фильтрация осуществляется с целью выделения информационной ЭДС. Этот процесс вносит погрешность, завися-. щую от добротности фильтрующего устройства и температуры.

Выделение одной лишь эубцовой гармоники не всегда информативно.

Что особенно важно для вращающихся трансформаторов, когда необходимо выявить неравномерность магнитной проводимости, обусловленной магнит-. ной анизотропией ротора, определить форму изменения магнитной проводимости, обусловленную эубчатостью.

Информацию о форме неравномерности зубцовой проводимости несет ряд Фурье высших гармонических составляющих,кратных зубцовой гармонике.

Использование предлагаемого способа измерения неравномерности магнитной проводимости электрических машин переменного тока по сравнению с известными способами сокращает время измерения неравномерности магнитной проводимости и обеспечивает получение истинного закона изменения магнитной проводимости в зависимости от углового положе-. ния ротора, а также возможность автоматизации процесса измерения неравномерности магнитной проводимости.

1201787 фо Дфт.

Составитель В.Никаноров

Техред С.Мигунова . Корректор Г.Решетник

Редактор Л. Пчелинская

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

Заказ 800li47 Тираж 747 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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