Способ испытания на механическую прочность модели обмоточного слоя беспазовой электрической машины

 

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано для испытания на механическую прочность обмоточного слоя беспазовых электрических машин. Цель изобрете-. ния - повышение точности моделнрова- . ния и повьппение достоверности получаемой информации. Способ заключается в приложении усилий к модели обмоточного слоя, выполненной в виде проводников , укрепленных на поверхнос ти сердечника, и измерении этих усилий . В зоне расположения модели создают магнитное поле, направленное перпендикулярно поверхности проводников и стабилизируют температуру обмоточного слоя, при этом величину индукции магнитного поля, амплитуду пульсирующего тока и уровень температуры выбирают равными соответствующим величинам в имитируемой маигине. Эффективность способа состоит в том, что на этапе предварительных испытаний производят испытания на механическую прочность на моделях. Это позволяет на стадии испытаний иметь информацию о работоспособности обмоточного слоя. Достоверность iнфop- мации позволяет отказаться от экспериментального образца и проведения его ресурсных испытаний, 1 з.п, (ii-лы, 3 ил. (О (Л К) оо а СлЭ to

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„J 236392

<5g 4 С 01 R 31/34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3814984/24-07 (22) 10. 11.84 (46) 07.06.86. Бюл. Р 21 (71) Харьковский ордена Ленина политехнический институт им.В.И.Ленина и Научно-исследовательский, проектноконструкторский и технологический институт тяжелого электромашиностроения н н

Харьковского завода Электротяжмаш им.В.И.Ленина (72) Е.К.Берзин, В.Г.Данько, В,А.Яковенко, Л.И.Янтовский, А.Г.мирошни,ченко, Н.Г.Гринченко, N.È,Êîëoíåé й. А.А.Чигиринский (53) 621.313 (088.8) (56) Бочаров В.И. Беспазовые тяговые электрические машины постоянного тока.

М., 1973.

Бочаров В.И., и др. Исследование прочности крепления обмотки беспазового якоря тягового двигателя с теп-. лобардажами. — Электровозостроение.

Сборник научных трудов Всесоюзного научно-исследовательского, проектноконструкторского и технологического института электровозостроения, 197 1, т-.13, с.237-249.

Бочаров В.И., Солодунов А.И. Результаты опытной эксплуатации электровозов ВЛ80Т с беспазовыми тяговыми электродвигателями. — В кн. Повышение эксплуатационной надежности локомотивов в условиях дорог Урала и

Сибири. — Материалы сетевой научнотехнической конференции "Динамика и .меры повышения эксплуатационной надежности локомотивов в условиях железных дорог Урала и Сибири" (10-14 октября 1972г.), Омск, 1973, с.354356.

Егоров В.В. Исследование тепловозного тягового электродвигателя постоянного тока с беспазовым якорем. Канд. дис. Харьков, 1980, с. 56 — 100. (54) СПОСОБ ИСК ТАНИЯ НА ИЕХАНИЧЕСКУЮ

ПРОЧНОСТЬ ЮДЕЛИ ОБМОТОЧНОГО СЛОЯ

БЕСПАЗОВОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ КАИМНЫ (57) Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано для испытания на механическую прочность обмоточного слоя беспазовых электрических машин. Цель изобретения — повышение точности моделирования и повышение достоверности получаемой информации. Способ заключается в приложении усилий к модели обмоточного слоя, выполненной в виде проводников, укрепленных на поверхнос ти се рдеч ника, и измерении этих усилий. В зоне расположения модели создают магнитное поле, направленное перпендикулярно поверхности проводников и стабилизируют температуру обмоточного слоя, при этом величину индукции магнитного поля, амплитуду пульсирующего тока и уровень температуры выбирают равными соответствующим величинам в имитируемой машине.

Эффективность способа состоит в том, е что на этапе предварительных испытаний производят испытания на механическую прочность на моделях. Это позволяет на стадии испытаний иметь информацию о работоспособности обмоточного слоя. Достоверностт информации позволяет отказаться от экспериментального образца и проведения его ресурсных испытаний, 1 з. и, А-лы, 3 ил.

12363

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электромашиностроению, и может быть использовано для испытания на механическую прочность обмоточного слоя беспазовых 5 электрических машин как постоянного, так и переменного тока.

Цель изобретения — повышение точности моделирования и повьппение достоверности получаемой информации. 10

Fla фиг. 1 показана к он с трук тив на я схема исполнения машины постоянного тока на двойном полюсном делении; на фиг.2 — характер изменения тока (Х ) в проводниках Обмотки ротора, 15 распределение индукции (В ) магнит— ного поля в воздушном зазоре по окружности ротора и характер распре " деления электродинамических усилий

F возникающих B результате взаимо- 20

9 действия магнитного поля в зазоре

H ток;а, протекающего по обмотке, а также распределение центробежных усилий F,, действующих на проводники обмотки ротора; на фиг.3 — устройство для реализации способа, общий вид. .. Устройство имеет сердечник 1, на котором размещены катушки 2 и 3, составляющие обмотку 4 возбужцения. g{)

В зазоре 5 сердечника 1 размещена модель обмоточного слоя б,состоящая из проводников 7 (стержней) и макета сердечника 8, неподвижно закрепленная посредсador- блока 9 неподвижно35 го закрепления. Катушки 2 и 3 обмот;-::и 4 возб "-.кде "IHH подсоединены к регулируемому источнику 10 пос FoslHHo го тока, а проводники 7 модели об- . мотОчнОГО слоя 6 пОдсОединены к ис

> точнику 1 1 регулируемого импульсного тока. модель обмоточного слоя 6 снабжена регулируемым блоком 12 охлажде,ния (в случае газового охлаждения обмотки это вентилятор с регулируеМой величиной воздушного потока, на пример, посредством диафрагмы 13), В электрических машинах с беспазовым исполнением ротора (статора), электромагнитный момент приложен к обмотке в отличие от машин с традиционным зубчатым выполнением ротора (стато— ра), .в которых мдмент прилагается в о"новном к зубцам, экранирующим обмотку от действия на нее магнитного

55 поля.

Обмоточный слой беспазовой электрической машины представляет собой

92 2 конструкцию, состоящую иэ стержней обмотки и элементов, несущих нагрузку Но удержанию обмотки от перемещения относительно сердечника ротора нли статора.

Рассмотрим качественно характер усилий действующих на обмотку ротора беспазовой машины постоянного тоI

Распределение тока в проводниках обмотки ротора носит также явно выраженный трапецеидальный характер, где боковые стороны трапеции, как правилс, отличаются от прямых ввиду замедленного или ускоренного характера коммутации.

Электродинамические усилия F создающие электромагнитный элемент, возникающий от взаимодействия магнитного поля в зоне обмотки ротора с током ротсра, имеют энакопостоянный пульсирующы характер. Помимо рассмотренных электродинамических усилий на обмотку действует совокупность ., cH;lHH, вызванных HarpPBOM Обмотки. i"и усилия возникают вследствие раз ::ости коэффициентов объемного и линейногоо расширения проводникового ,териала изоляции обмотки и пакета

: са.iн сердечника ротора или статора. 3a обмотки роторов, кроме того, действуют цептробежнЫе усилия F предстазляющие собой постоянные по направлению усилия, величина и характер изменения которых зависит от закона регулирования частоты вращен :-я роTopa, Остальные усилия являют ся пеэначительньlèH. Соотношение между величинами усилий зависит от конкретных условий эксплуатации.

В пр .,цлагаемом способе стержни

Обмоточного слоя являются не пассивными элементами, над которыми производят действия, а активными элементамн, создаюп;ими усилия, действующие на средства закрепления их на модели сердечника якоря (статора), что соответствует реальным условиям

»aBðóæåíHÿ в натурной машине. Величина и характер усилий, передаваемых пбсредством стержней на средства их закрепления на сердечнике в мОдели

1236392

Для проведения испытаний на механическую прочность модель обмоточного слоя 6 беспаэовой электрической машины неподвижно закрепляют посредством блока неподвижного закрепления 9 в зазоре 5 сердечника 1..

В зоне расположения модели обмоточного слоя 6 создают магнитное поле, направленное перпендикулярно поверхности проводников 7. Для этого катушки 2 и 3 обмотки 4 возбуждения подключают к Регулируемому источнику 10 постоянного тока и, регулируя величину тока и изменяя величину индукции поля в зазоре 5, устанавливают значение индукции магнитного поля, обмоточного слоя, определяются ве— личиной индукции магнитного поля, в котором размещены стержни, а также параметрами импульсов тока, протекающего по стержням. При выполнении условий, по которым индукция магнитного поля, в котором размещена модель обмоточного слоя якоря (статора), равна индукции магнитного поля имитируемой машины в зоне размеще ния обмоточного слоя, а по проводникам модели пропущен пульсирующий ток (амплитуда которого Равна величине тока в проводниках имитируемой машины в исследуемом режиме), на стержни действуют усилия, идентичные усилиям, действующим на обмоточный слой в имитируемой машине. Тепловой режим работы модели обмоточного слоя определяется посредством внешнего регулируемого источника охлаждения, например в случае воздушного охлаждения имитируемой машины, вентилятора с регулируемым потоком воздуха, необходимость которого определяется тем, что при протекании тока по модели выделяется тепло, а для работы модели в условиях, имитирующих работу натурной машины, необходимо поддерживать температуру на уровне реальной.

Обеспечение формы импульса тока, повторякщего форму распределения индукции в воздушном зазоре в зоне обмоточного слоя имитирующей машины, позволяет уточнить сведения о механической прочности закрепления обмоточного слоя для конкретного класса машин, так как форма распределения индукции магнитного поля в воздушном зазоре машин постоянного тока отличается между собой. равным значению индукции в имитируе" мой электрической машине.

Проводники 7 модели обмоточного слоя 6 подключают к источнику 11 регулируемого импульсного тока и устанавливают амплитуду пульсирующего тока, равной амплитуде пульсирующего тока в имитируемой электрической машине.. Частоту пульсаций тока выби" 1О рают пропорционально числу пар полюсов машины и чистоте ее вращения.

При протекании тока по проводникам в них выделяется тепло, поэтому для стабилизации и регулирования тем15 пературы обмоточного слоя на уровне имитируемой машины в исследуемом режиме на модель воздействуют посредством внешнего регулируемого блока 12 охлаждения, например, при воздушном охлаждении обмоточного слоя посредством вентилятора с регулируемым потоком воздуха.

При необходимости получения уточненных данных о механической прочнос25 ти обмоточного слоя в зависимости от рода тока машины и распределения индукции магнитного поля в воздушном зазоре форму импульса тока, нротекающего по проводникам модели, выполняют повторяющей форму распределения индукции в воздушном зазоре машины в зоне размещения обмотки.

Длительность нагружения модели обмоточного слоя фактически не лими35 тируется и может быть определена исходя иэ конструктивного решения закрепления обмоточного слоя, например, в случае закрепления полимерным связующим — сроками его старения, в

40 случае дискРетных металлических элементов — количеством циклов, определяющих усталостную прочность элементов, Неподвижное закрепление модели обмоточного слоя 6 в зазоре 5 магнитной системы, в которой возбуждается магнитное поле, позволяет нагружать средства закрепления проводников 7.(стержней) модели обмоточ. ного слоя 6 усилием, зависящим от величины магнитного поля в зазоре 5 и тока, протекающего по проводникам

7 (стержням).

Подключение модели обмоточного слоя 6 к источнику 11 регулируемого ,импульсного тока позволяет имитировать различные режимы работы машины, отличающиеся как по величине то-ка, так и по частоте вращения.

12 16 192 цейстследоварежимов, с усло1 1

Подключение обмотки 4 возбуждения к незаlтттсттмомъ егy нlтруеттому 11« точттттку 1П пос,0!1!!t«;го тока позволттиз31",еттЯт т ВР t"IIчт н"» !I!1 ттттт!101 0 110J!11 В зазоре 5 с рдечника, « лед«1 «тельно, к усилтп! < дей твъют "те HD прэвоцн111си

7 мОДе ти 06ttoT0 11;ого сттоЯ 6 обеспечи,,ает имитгттит. работы машины

В Р::т ЗЛИЧ111.1Х РЕЖИМ«к С РЕ1 УХ1ИР0131< ОИ

ВеличИНы !!3 T !1>!T!101 О пот оlса .

Подкттютетттте ттрстттс,.ттнитсав 7 оттмотки модели Обмоточного слоя б и обмотки

4 Возбуждеттия к разцельным ттсточттикам питания позволяет получить два канала правления усилиями

В У1(11Цттмтт гт а ПР «В Ст Г Питт>1 li тельно, Обеспечивает выбор

НаябОЛЕЕ ПСтптто СОттпгдаЮШИХ вртямтт в регль11(1й мсттдитте

Наличие регулируемого блока 12 охлажденття позлс.ляе г имитиротзать различные варианты теплового состояния реальной матпиньт.

7аким «бра зом, тр с длат" а емыт: с- ттс- соб позволяет получать достовернуто информацию о работоспособност 1 обмоточного слоя В условиях эксллуатацтттт и уметтьшить стоимость испыФорттутта изобретения

), Способ испытания на механическую прс>чность модели обмоточного с,.тт«я 6есстттзовой электрической маши1 1.1, заключакчцийся в приложении уситптй к модели обмоточного слоя, выполненной В виде проводников, укреплеттттьгс тта поверхности сердечника, и

10 В измерении этих усилий, о т л и— а ю шийся тем, что, с целью т оттт,ттттеттитт точности моделирования и т овтятттения достоверности получаемой ит формации, проводники модели под15 ктнв ают к источттику пульсирующего

-ока, г, -.0!te расположения модели создают магнитное поле, направленное пет111етцтикутптртто поверхности провод" ников и стабилизируют температуру

26 обмоточного слоя, при этом величину индукции магнитного поля, амплитуду пу.тьсирующегo тока и уровень температуры выбирают равными соответстВу:стшттм Вегтичинам в имитируемой эле25 ктрической машине.

2.. СпОсОб ЛО и 1 О T л и ч а ю ят и и с тем„ что формируют импуль— сы тока, протекгютцего 110 проводникам модели обмоточного слоя, повторяющие по форме распределения индукции м тгнитного поля в воздушном зазоре В зоне ОбмОточнОГО слОЯ имитирую и;ей машины

1236392

Составитель В.Никаноров

Редактор С.Патрушева Техред Г.Гербер Корректор Е.Сирохман

Заказ 3085/47

Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород,ул.Проектная,4