Способ контроля неравномерности воздушного зазора асинхронного двигателя с трехфазной обмоткой на статоре

 

Изобретение касается , испытания асинхронных двигателей и может быть использовано для диагностирования состояния асинхронных двигателей. Целью изобретения является упрощение процессов контроля и расширение области использования способа контроля неравномерности воздушного зазора асинхронного двигателя с трехфазной обмоткой на статоре. Устройство для оценки степени неравномерности воздушного зазора асинхронных двигателей по изменениям в момент трогания ротора с места, электрических параметров двигателя при наличии в воздушном зазоре машины магнитного поля, возбуждаемого постоянным током , и при отсутствии или уменьшении такого возбуждения, для чего с ф го 00 00 S5

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЩЮЛИСТИЧЕСНИХ

1ЕСГ1УБЛИН

А1 (51)4 С 01 К 31/34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и авторском свидкткльствм

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

llo делАм изОБРетеНий и ОтнРытий (21) 3871212/24-07 (22) 22.03 ° 85 (46) 07.02.87. Бюл. № 5 (71) Киевский институт инженеров гражданской авиации им. 60-летия

СССР (72) В.A.Ïîâñòåíü и В.В.Баранов (53) 621. 313 (088. 8) (56) Таран В.Н. Диагностирование электрооборудования. Киев: Техника, 1983, с. 200.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1250998, кл. G 01 R 31/34, 1984.

Босый H.Ä. Электрические фильтры.

Киев, 1957, с. 514. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ НЕРАВНОМЕРНОСТИ

ВОЗДУШНОГО ЗАЗОРА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ТРЕХФАЗНОЙ ОБМОТКОЙ НА СТАТОPE (57) Изобретение касается, испытания асинхронных двигателей и может быть использовано для диагностирования состояния асинхронных двигателей.

Целью изобретения является упрощение процессов контроля и расширение области использования способа контроля неравномерности воздушного зазора асинхронного двигателя с трехфазной обмоткой на статоре. Устройство для оценки степени неравномерности воздушного зазора асинхронных двигателей по изменениям в момент трогания ротора с места, электрических параметров двигателя при наличии в воздушном зазоре машины магнитного поля, возбуждаемого постоянным током, и при отсутствии или уменьшении такого возбуждения, для чего

128 двигатель доводится до трогания путем плавного увеличения его вращающего момента, содержит источник 1 питания трехфазного переменного тока, источник 2 постоянного тока и регистратор начала трогания ротора.

Устройство содержит заграждающие электрические фильтры 5, 8, позволяющие при любом применяемом способе соединения фаз обмотки статора подключать к ней одновременно источник постоянного тока для увеличения силы одностороннего магнитного притяя<ения и источник переменного тока для доведения двигателя до трогания.

Источник 2 постоянного тока соединен с выводами обмотки статора через заграждающий электрический фильтр 5 для тока с частотой питающего переменного напряжения, а источник 1 переменного тока соединен

8636 с выводами обмотки статора через заграждающий электрический фильтр

8 для постоянного тока. В случае использования способа при отсутствии доступа к валу двигателя путем дистанционной фиксации начала трогания по появлению размагничивающего действия реакции якоря устройство содеря<ит регистратор начала трогания, который представляет собой высокочувствительный измеритель 9 напряжения, соединенный с выводами обмотки статора через дополнительный заграждающий электрический фильтр 11, аналогичный фильтру 8. Процесс контроля упрощается за счет упрощения подготовки двигателя к испытаниям, отпадает необходимость в переключениях в статорной обмотке. Кроме того,можно контролировать погружные асинхронные двигатели. 2 ил.

Изобретение относится к испытаниям асинхронных двигателей и может быть использовано для определения степени неравномерности воздушного зазора косвенным путем, а также для диагностирования состояния подшипников асинхронных двигателей в процессе эксплуатации. Реальный зазор для подшипников является QcHoBHblM диагностическим параметром, характеризующим их техническое состояние.

Целью изобретения является упрощение процес.са контроля и расшире" ние области использования для контроля в асинхронных двигателях; не имеющих выведенного нейтрального провода.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства для реализации способа; на фиг ° 2 — электрическая схема Гобразного заграждающего электрического фильтра для тока с частотой питающего переменного напряжения.

Устройство содержит источник 1 питания трехфазного переменного тока, источник 2 питания постоянного тока и регистратор начала трогания ротора асинхронного двигателя.Источник 1 питания выполнен с регулятором 3 напряжения, например, в виде лабораторного автотрансформатора, подключенного к сети переменного тока. K выходу регулятора 3 подключен измеритель 4 напряжения, ко" торый,например, представляет собой вольтметр. К выходу регулятора 3 напряжения через заграждающий электрический фильтр 5 для постоянного тока, который выполнен, например, 10 в виде конденсаторов в каждом линейном проводе, подключены все три среды контролируемого трехфазного ,асинхронного двигателя 6.1 сточник 2 питания, который представляет собой, 15 напри. ер, аккумулятор, через выклю- чатель 7 и заграждающий электрический фильтр 8 для тока с частотой питающего переменного напряжения подключен к двум выводам фаз обмотки статора двигателя 6. Электрический фильтр 8 выполнен, например,в виде Г-обРазного заграждающего фильтра (фиг. 2).

Регистратор начала трогания содержит измеритель 9 напряжения,который через усилитель 10 и второй заграждающнй электрический фильтр

11 для тока с частотой питающего переменного напряжения подключен к

1288636 двум выводам фаэ обмотки статора контролируемого двигателя 6 ° Измеритель 9 напряжения представляет собой, например, вольтметр, -а электрический фильтр 11 аналогичен по конструкции электрическому фильтру 8.

Сущность изобретения заключается в доведении двигателя до трогания путем плавного увеличения его вращающего момента и оценке степени неравномерности воздушного зазора двигателя по изменениям в момент трогания электрическмх параметров двигателя (например, напряжения трогания) при наличии в воздушном зазоре двигателя магнитного поля, возбуждаемого постоянным током,и при отсутствии такого возбуждения.

Путем возбуждения магнитного поля в воздушном зазоре двигателя постоянным током увеличивается сила одностороннего магнитного притяжения ротора к статору. Сила одностороннего магнитного притяжения ротора к статору возникает всегда с появлением неравномерности воздушного зазора (эксцентриситета).Она является функцией эксцентриситета и определяется формулой

Р = 0,5 10 3 D 4 (В/0,5) dB 1 dH

35 где е — относительный эксцентриситет;

 — магнитная индукция в воздушном зазоре;

D,(— внутренний диаметр и дли- 40 на пакета ротора;

К вЂ” коэффициент Картера;

Н вЂ” напряженность магнитного поля.

Увеличение силы одностороннего 45 магнитного притяжения ведет к увеличению нагрузки на опоры и росту момента сопротивления двигателя (тормозного момента), обусловленного силами трения в двигателе. Момент тре- 50 ния М = К N, где К вЂ” коэффициент трения качения; N — сила нормального давления в подшипниках, определяемая

1 весом ротора и силой одностороннего магнитного притяжения. 55

От магнитной индукции сила одностороннего магнитного притяжения зависит в квадрате.Чем выше будет индукпия магнитного поля в воздушном зазоре двигателя (до определенного предела, определяемого насыщением магнитной цепи),тем более значительным будет увеличение.. момента сопротивления двигателя при одном и том же значении эксцентриситета,т.е. выше чувствительность устройства.

Двигатель 6 до трогания доводят путем подключения всех фаз его обмотки статора к источнику 1 питания переменного тока. Напряжение, подводимое от источника питания переменного тока, плавно увеличивается регулятором 3 напряжения до начала трогания ротора с места. Чем больше момент сопротивления двигателя, тем вьппе напряжение источника переменного тока, необходимое для начала трогания ротора с места.

Напряжение питания переменного тока, необходимое для начала трогания ненагруженного двигателя, мало(0,02 V„, где V„ номинальное напряжение). При таком сильно пониженном подводимом напряжении будет незначительным и значение магнитной индукции, создаваемой источником переменного тока в воздушном зазоре двигателя и, следовательно, будет низкой чувствительность устройства.

Для повышения чувствительности устройства магнитное поле требуемой интенсивности в воздушном зазоре двигателя создается независимо источником

2 постоянного тока.

При контроле устройством (с помощью измерителя 4) определяются информативные параметры (переменное напряжение или ток),характеризующие неравномерность воздушного зазора двигателя, последовательно при включенном выключателем 7 и отключенном постоянном напряжении, степень неравномерности воздушного зазора двигателя определяется по относительным изменениям этих информативных параметров в момент трогания при включенном и отключенном постоянном напряженки.

Для обеспечения возможности нормальной совместной работы источников постоянного 2 и переменного 1 тока при любых применяемых способах соединения фаэ обмотки статора устройство дополнительно содержит соответ- ствующие эаграждающие электрические фильтры. При этом источник 2 постоянного тока подсоединен к выводам двух

1288636 фаз обмотки статора через заграждающий электрический фильтр 8 для тока с частотой источника переменного напряжения, Электрическая схема одного из таких фильтров показана на фиг. 2.

Он состоит из контура, образованного параллельно соединенными конденсатором С, и катушкой индуктивности

L, (R, — активное сопротивление этой катушки,R „ — сопротивление конденсатора), настроенного в резонанс для частоты питающего напряжения переменного тока (резонанс токов) и ветви, состоящей из последовательно соединенных конденсатора С и катушки индуктивности L (R — активное сопротивление этой катушки), также настроенной в резонанс для этой частоты (резонанс напряжений). Включением такого фильтра практически исключается воэможность замыкания переменного тока частоты питающего переменного напряжения через источник постоянного тока, возбуждающий в двигателе постоянное магнитное поле, которое является основным.

В основу методики расчета таких электрических фильтров положены условия резонанса тойов и напряжений.

Для определения начала трогания ротора с места дистанционным путем устройство содержит регистратор начала трогания по появлению размагничивающего действия реакции якоря.

При отсутствии питания обмотки статора переменным током и возбуждении магнитного поля в воздушном зазоре постоянным током двигатель ста" новится синхронным генератором сма-" лым воздушным зазором, характерным для асинхронных машин. Обмотка его ротора (якоря) замкнута накоротко эамыкающими кольцами ротора.При отсутствии вращения ротора ток в этой обмотке отсутствует. Если же ротор привести во вращение, то в обмотке индуктируется ЭДС, и вызванный ею . ток создает свое магнитное поле (реакция якоря), влияние которого на основное магнитное поле, создаваемое постоянным током, в связи с малым воздушным зазором является более сильным, чем у обычных синхронных машин.

Так как реактивная составляющая тока в обмотке ротора имеет индуктивный характер, действие реакции якоря является размагничивающим.Иаг50

45 нитный поток в машине при этом уменьшается. При изменении магнитного потока в связи с появлением реакции якоря в обмотке статора по закону электромагнитной индукции индуктируется ЭДС. По появлению этой

ЭДС и фиксируется измерителем 9 напряжение начала трогания ротора с места, что полностью исключает необходимость в каком-либо доступе к валу двигателя для фиксации начала трогания ротора.

Регистратор начала трогания представляет собой измеритель 9 напряжения, который через второй заграждающий электрический фильтр 11 для тока с частотой питающего переменного напряжения и усилитель 10 напряжения также подсоединен к выводам обмотки статора.

Заграждающий электрический фильтр

8 при этом служит для исключения влияния источника переменного тока на показания регистратора, так как для трогания ротора с места обмотка статора .подключается на пониженное переменное напряжение. Необходимость в усилителе диктуется тем, что при малой скорости вращения (начало трогания) изменение тока в обмотке ротора незначительно.

Технико-экономическая эффективность заявляемого изобретения определяется следующим.

Предлагаемый способ упрощает процесс контроля, так как уменьшается подготовка контролируемого двигателя. Для осуществления контроля с помощью предлагаемого способа не нужно предварительно делать переключения в статорной обмотке двигателя, что значительно уменьшает трудозатраты на проведение контроля (в среднем вдвое).

Кроме того, изобретение может быть применено для дистанционного контроля неравномерности воздушного зазора таких асинхронных двигателей, у которых затруднен доступ к валу, например погружные электродвигатели.

Также расширена область применения предлагаемого устройства для контроля асинхронных двигателей специального назначения, которые в большинстве своем выполняются беэ вывода нейтрального провода и не дают возможности осуществить включение об7 128 моток статора в открытый треугольник.

Составитель В.Никаноров

Техред М. Ходанич Корректор С.Шекмар

Редактор A.Øàíäîð

Заказ 7804/44

Тираж 752 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Способ контроля неравномерности воздушного зазора асинхронного двигателя с трехфазной обмоткой на статоре, заключающийся в подключении двигателя на многофазное напряжение, в создании искусственной несимметрии поля в воздушном зазоре при подключении постоянного тока к обмотке статора, в плавном увеличении электромагнитного момента путем изменения переменного напряжения при неподвижном роторе, в изменении в момент трогания ротора величины указанного напряжения при подключении и отключении постоянного напряжения

8636 8 от обмотки двигателя, при этом о степени несимметрии воздушного зазора судят по разнице указанных переменных напряжений, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения процесса контроля и расширения области использования для контроля в асинхронных двигателях, не имеющих выведенного нейтрального

10 провода, переменное напряжение подключают одновременно ко всем фазам двигателя, а постоянное — к выводам двух фаз, в момент трогания фиксируют измеряя низкочастотиые пульсации напряжения в цепи двух фаз обмотки, причем подключение источников постоянного и переменного тока осуществляют через заграждающие фильтры соответственно для перемен20 ного и постоянного токов.