Устройство для определения места и степени повреждения стержней короткозамкнутой беличьей клетки ротора асинхронного двигателя
Использование: в электроизмерительной технике, для определения места и степени повреждения стержней коротко-замкнутых обмоток роторов асинхронных двигателей. Сущность изобретения: устройство содержит 2 магнитопровода с измерительной и намагничивающей обмотками устанавливаются последовательно над каждым стержнем, измерительная обмотка включается в цепь напряжения ваттметра, намагничивающая обмотка подключается через токовую цепь ваттметра к дополнительному источнику напряжения пониженной частоты 5-10 Гц. При наличии обрыва, трещины, некачественной пайки к короткозамкнутым кольцам сопротивление стержня возрастает, мощность, передаваемая по стержню, уменьшается, что регистрируется ваттметром. По показаниям ваттметра определяется качественное состояние стержня. 3 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИС ГИ РЕСПУБЛИК (я> G 01 R 31/06 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4920383/21 (22) 19.03,91 (46) 07.12,92. бюл. N 45 (71) Кировский политехнический институт (72) Е.А,Хагемейстер и А.В.Голговских (56) 1. Авторское свидетельство СС Р ¹ 1352417, кл. G 01 К 31/06, 1985. 2. Авторское свидетельство CCC.- ¹ 1651248, кл. G 01 R 31/06, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА И СТЕПЕНИ ПОВРЕЖДЕНИЯ СТЕРЖНЕЙ КОРОТКОЗАМКНУТОЙ БЕЛИЧЬЕЙ КЛЕТКИ РОТОРА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ (57) Использование: в электроизмерительной технике, для определения места и степени повреждения стержней короткоИзобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для определения состояния короткозамкнутых обмоток роторов асинхронных двигателей. Известно устройство контроля стер>кней беличьей клетки роторов асинхронных двигателей, состоящее иэ нагрузочной и измерительной цепей, расположенных на общем Ш-образном магнитопроводе. Недостатком этого устройства является то, что при неисправности двух проверяемых стержней возможны ложные суждения об их целостности. Устройство не позволяет определять место и степень повреждения стержня ротора. Известно устройство, содержащее намагничивающую и измерительные цепи. Питание намагничивающей цепи осуществ Ы 1780057 А1 замкнутых обмоток роторов асинхронных двигателей. Сущность изобретения: устройство содержит 2 магнитопровода с измерительной и намагничивающей обмотками устанавливаются последовательно над каждым стержнем. Измерительная обмотка включается в цепь напряжения ваттметра, намагничивающая обмотка подключается через токовую цепь ваттметра к дополнительному источнику напряжения пониженной частоты 5-10 Гц, При наличии обрыва, трещины, некачественной пайки к короткозамкнуть:м кольцам сопротивление стержня возрастает, мощность, передаваемая по стержню, уменьшается, что регистрируется ваттметром. По показаниям ваттметра on ределяется качественное состояние стержня, 3 ил, ляется от сети переменного напряжения 50 Гц. Однако это устройство недостаточно чувствительно при повреждении стержня в пазовой части, Это связано с тем, что индуктивная составляющая сопротивления стержня, согласно результатам экспериментов, на порядок выше активной составляющей, Так как стержень лежит в пазу, по всей длине которого осуществляется металлический контакт, часть тока обтекает поврежденный участок через железо ротора и соседние стержни (фиг.1). Сопротивление стержня на частоте 50 Гц соразмеримо (меньше в 1,51,5 раза) с сопротивлением железа ротора между двумя стержнями. Поэтому при обрыве часть тока будет протекать по стержню. Цель изобретения — повышение точности определения степени повреждения 1780057 55 стержней ротора в сборе путем измерения активного сопротивления на более низкой частоте, чем у прототипа. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения места и степени повреждения стержней беличьей клетки ротора асинхронного двигателя, содержащем намагничивающую и измерительную цепи, питание намагничивающей цепи осуществляется от дополнительного источника напряжения пониженной частоты. Предлагаемое устройство позволяет повысить точность определения степени повреждения стержней за счет того, что измеряет активные потери в стержнях ротора на более низкой частоте (5 — 10 Гц). На более низких частотах по сравнению с частотой 50 Гц уменьшается индуктивная cocTBBëÿþùàÿ сопротивления стержня и становится меньше активной составляю щей. Сопротивление стержня на часто-:,. 5 — 10 Гц меньше сопротивления железа ротора между стержнями в 10 — 20 раз. Позто: значительно меньшая часть тока при обрь: ве стержня будет протекать по стержкго Кроме того, при измерении на более низки;-. частотах уменьшаются потери на гистерь зис и вихревые токи в намагничивающем измерительных индукторах и в железе ротора, что повышает точность измерения активных потерь в контролируемом медном стержне. На фиг,2 представлена электрическая схема предлагаемого устройства. Устройство содержит первый индуктор 1, выполненный в виде П-образного магнитопровода с HBMQTBHHQA на нем обмоткой 2 возбуждения, второй индуктор 3, выполненный в виде П-образного магнитопровода с намотанной на нем измерительной обмоткой 4, ваттметр 5, обмотка напряжения которого подключена параллельно источнику 6 питания низкой частоты и возбуждающей обмотке 2, а токовая обмотка ваттметра 5 включена между первым и вторым выводами измерительной обмотки 4. Индукторы 1 и 3 прикладываются к ротору 7 асинхронного двигателя над проверяемым стержнем 8. . Устройство работает следующим образом. Над каждым стержнем 8 короткозаь<кнутого ротора 7 последовательно устанавливают одновременно индукторы 1 и 3 и подключают устройство к источнику напряжения частотой 5 — 10 Гц. Ток I >, протекая по обмотке 2 первого индуктора 1. создает в его магнитопрбводе поток Ф1, который охватывает стержень 7 и наводит в нем ток l,. i0 5 >и Этот ток, в свою очередь, создает магни..— ный поток 42 в магнитопроводе второг:. индуктора 3. Под воздействием магнитно о потока в обмотке 4 возникает ЭДС, Исправный стержень 8 имеет сопроти ление, определенное поперечным сечени=. ; и удельным сопротивлением материала. Плохое качество соединения с кольцом, замыкающим все стержни, а также наличие: стержне повреждения в виде трещин и раз рывов увеличивает сопротивление стерж.:.-. тем больше, чем существеннее наиспра:: ность, Сопротивление стержня, имеюще» разрыв, равняется приблизитель,, Ьес ".-.: нечности. При исправном стержне 8 ток I2 тер х<не 8 максимален, так как сопротивление указанного стержня мало, следовательно, максимален магнитный поток % в маг- итопроводе второго индуктора 3, Слсдовател ио, ма.:.Симальны Эqс M тоK Iз, -)авсдимь; . магни. ным по-: о::а; < Ф2 в измерительной с-: мотке 4. Ecли т р.- <ед4g 8 имеeT скры-.;,-: с. фе .< .> . ". » ;тив iGB сопротивление <."опь ;с г,;"оти;.:;л:е.-<ия исправно.-о стерх<н, то.< протекающи; -,;=-р з дефект,:ый стержен: = . ум< н i цае л, . : i A зт ." меньшими оуд, . Если стержень 8 имее обры;., то ток 2 ЭДС обмотки 4 равны нулю. Таким образом, чем серьезнее дефект стержня 8, тем больше em сопротивление, меньше ток I2, меньше ток la. наводимый в обмотке 4, чтс отражается в показаниях ваттметра 5. С помощью ватт;.;.-тра измеряется произведение тока в измерительь.>й обмотке— з=-К211, (К2 — козффициент трансформаци ., на напряжение питания U>=i> U2 (U2 — падение напря>кения в стержне; К1 — коэффициент трансформации) и косинус угла между ними Р=!3. U .сов(!зЛ31)=К.I1.U2 х х соз(Г1,J2), К=К1 K2 По результатам контроля всех стержней составляет график показаний ваттметра 5 от номера стержня (фиг.3). Нулевые показания ваттметра 5 свидетельствуют о разрыве стержня, Отклонения показания ваттметра 5 от среднего Р я более чем на 50 $ в сторону уменьшения с:;-,идетельствуют о наличии дефекта в стержне, который может привести к разрыву стержня в процессе эксплуатации, Причем чем меньше показания ваттметра, чем более существенным является дефект. Полное сопротивление стержня ротора равно 1780057 Zc= Хс + Ес /2 2 Индуктивная составляющая сопротивления пропорциональна частоте х =2 л 1Л, где L — индуктивность стержня, лежащего в пазу ротора асинхронного двигателя. Если полное сопротивление стержня, лежащего в пазу, как показали результаты измерений, при f=50 Гц составляет 5,1 х х10 Ом, то его активное сопротивление 0,610" Ом, а индуктивное сопротивление 5,08 10 Ом. При снижении частоты до 5 — 10 ц индуктивное сопротивление уменьши я соответственно в 5 — 10 раз и станет приблизительно равным активному сопротивлению, Сопротивление железа ротора между стержнями, шунтирующее сопротивление стержня, я вля ется и реимущественно активным и с понижением частоты изменяется незначительно. Таким образом, если при частоте 50 Гц сопротивление стержня и шунтирующее сопротивление окружающего его железа соотносятся как 1:(2-3), то на частоте 5 — 10 Гц как 1:(:9-20) Значительно меньшая часть тока при обрыве стержн:, будет протек".ть по стержню. Применение источника питания частотой 5-10 Гц снижает потери ча гистереэис Р;-К f и вихревые токи Р,=К fz (К и Xz — коэффициенты) соответственно в 5 и 25 раз. Как показали результаты измерений, применение источника питания пониженной частоты позволяет повысить чувствительность устройства при контроле стержня 5 в пазовой части по сравнению с устройством с источником питания 50 Гц приблизительно в 2-2,5 раза. 10 Формула изобретения Устройство для определения места и степени повреждения стержней короткоэамкнутой беличьей клетки ротора асинхронного двигателя, содержащее источник 15 питания, первый индуктор, первый вывод обмотки возбуждения которого соединен с первым выводом ваттметра, второй индуктор. первый и второй выводы измерительной обмотки которого соединены 20 соответственно с вторым и третьим выводами ваттметра, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью повышения точности определения повреждения стержней, в устройство введен дополнительный источник напряжения 25 частотой 5 — 10 Гц, первый, второй, третий, четвертый выводы которого соединены соответственно со вторым выводом обмотки возбуждения первого индуктора, с четвертым выводом ваттметра, с первым и вторым 30 выводами источника питания, 1780057 Х:уг Р 2 5 4 5 6 7 Ф 4Иг, 3 Составитель Е. Хагемейстер Редактор С. Кулакова Техред Ы.Моргентал Корректор С. Лисина Заказ 4435 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101
