Способ определения скольжения асинхронного двигателя с фазным ротором

Авторы патента:

Глазырина Татьяна Анатольевна (RU)

Гольдштейн Ефрем Иосифович (RU)

H02K17/02 - асинхронные двигатели

G01R31/34 - испытание электрических машин (испытание электрических обмоток G01R 31/06; способы и устройства для изготовления, эксплуатации и ремонта электрических машин H02K 15/00)

Владельцы патента RU 2390036:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский политехнический университет" (RU)

Изобретение относится к электротехнике, преимущественно к электрическим машинам и измерительной технике, предназначено для определения скольжения асинхронного двигателя с фазным ротором. Задачей изобретения является расширение арсенала средств аналогичного назначения. Осуществляют цифровую регистрацию мгновенной величины потребляемого им тока на одной из фаз питания асинхронного двигателя с фазным ротором, в установившемся режиме функционирования асинхронного двигателя одновременно проводят цифровую регистрацию мгновенных величин потребляемого тока на одной из фаз питания и мгновенных величин тока на одной из фаз ротора, производят дискретное преобразование Фурье, получая амплитудно-частотные характеристики сигналов, выделяют основные составляющие с наибольшей амплитудой потребляемого тока с частотой f_с и тока ротора с частотой F_p, используя которые, определяют скольжение ротора, скольжение ротора определяют по формуле . 1 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

Известен способ определения скольжения ротора асинхронного электродвигателя [Патент РФ 2209442, МПК7 G01R 31/34, опубл. 27.07.2003], выбранный в качестве прототипа, заключающийся в том, что на одной из фаз кабеля питания асинхронного электродвигателя осуществляют цифровую регистрацию мгновенной величины потребляемого им тока во времени, путем преобразования Гильберта выделяют низкочастотную огибающую амплитудно-модулированного сигнала потребляемого тока и определяют: численные значения амплитуды потребляемого асинхронным электродвигателем тока, коэффициент амплитудной модуляции и скольжение ротора.

Недостатком известного способа является то, что он требует большего количество операций для осуществления.

Задачей изобретения является расширение арсенала средств аналогичного назначения.

Это достигается тем, что в способе определения скольжения ротора асинхронного двигателя так же, как в прототипе, осуществляют цифровую регистрацию мгновенной величины потребляемого им тока на одной из фаз питания асинхронного двигателя с фазным ротором.

Согласно изобретению в установившемся режиме функционирования асинхронного двигателя одновременно проводят цифровую регистрацию мгновенных величин потребляемого тока на одной из фаз питания и мгновенных величин тока на одной из фаз ротора, производят дискретное преобразование Фурье, получая амплитудно-частотные характеристики сигналов, выделяют основные составляющие с наибольшей амплитудой потребляемого тока с частотой f_c и тока ротора с частотой f_p, используя которые, определяют скольжение ротора.

Скольжение ротора определяют по формуле

Использование такого подхода уменьшает количество операций для определения скольжения ротора.

На фиг.1 приведена схема устройства, реализующего рассматриваемый способ определения скольжения асинхронного двигателя.

На фиг.2 приведена осциллограмма тока одной из фаз питания асинхронного двигателя.

На фиг.3 приведена осциллограмма тока одной из фаз ротора.

На фиг.4 приведена амплитудно-частотная характеристика тока одной из фаз питания асинхронного двигателя.

На фиг.5 приведена амплитудно-частотная характеристика тока одной из фаз ротора.

На фиг.6 приведена осциллограмма выходного сигнала датчика частоты вращения.

В табл.1 приведены наибольшие амплитуды и соответствующие им частоты амплитудно-частотных характеристик сигналов.

Заявленный способ может быть осуществлен с помощью устройства (фиг.1), содержащего первый датчик сигнала 1 (ДС1), подключенный к одной из фаз питания асинхронного двигателя. К первому датчику сигнала 1 (ДС1) последовательно подключены первый программатор дискретного преобразования Фурье 2 (ПДПФ1), первый программатор выделения основной частоты 3 (ПОЧ1) и программатор определения скольжения 4 (ПС), который связан с дисплеем или ЭВМ (не показано на фиг.1). Второй датчик сигнала 5 (ДС2) подключен к одной из фаз ротора асинхронного двигателя. Ко второму датчику сигнала 5 (ДС2) последовательно подключены второй программатор дискретного преобразования Фурье 6 (ПДПФ2), второй программатор выделения основной частоты 7 (ПОЧ2) и программатор определения скольжения 4 (ПС).

В качестве датчиков сигнала 1 (ДС1) и 5 (ДС2) могут быть использованы датчики тока - промышленный прибор КЭИ-0,1. Программаторы дискретного преобразования Фурье 2 (ПДПФ1) и 6 (ПДПФ2), программаторы выделения основной частоты 3 (ПОЧ1) и 7 (ПОЧ2), программатор определения скольжения 3 (ПС) могут быть выполнены на микроконтроллере серии 51 производителя amtel AT89S53.

Для проверки работоспособности предложенного способа определения скольжения первый датчик сигнала 1 (ДС1) подключили к одной из фаз питания универсального асинхронного двигателя с фазным ротором (2p=4, n_c=1500 об/мин), второй датчик сигнала 5 (ДС2) подключили к одной из фаз ротора асинхронного двигателя с фазным ротором. Регистрационные записи мгновенных значений величины потребляемого асинхронным двигателем тока i_c и величины тока ротора i_p получили в установившемся режиме функционирования асинхронного двигателя в течение 1 с (фиг.2 и фиг.3). В программаторах дискретного преобразования Фурье 2 (ПДПФ1) и 6 (ПДПФ2) получали амплитудно-частотные характеристики сигналов. Зависимость амплитуды тока одной из фаз питания A_ic, A, от частоты f_c, Гц, приведена на фиг.4. Зависимость амплитуды тока одной из фаз ротора A_iр, A, от частоты f_p, Гц, приведена на фиг.5. В табл.1 представлены наибольшие амплитуды токов и соответствующие им частоты.

Далее в программаторах выделения основной частоты 3 (ПОЧ1) и 7 (ПОЧ2) выделили основные составляющие с наибольшей амплитудой потребляемого тока с частотой f_c=50 Гц и тока ротора с частотой f_p=20 Гц. Выделенные частоты f_c и f_pпередали в программатор определения скольжения 4 (ПС), где определили скольжение ротора s

Частоту вращения ротора определили по формуле

n_p=(1-s)·n_c=(1-0,4)·1500=900 об/мин.

Для проверки правильности определения частоты вращения на валу асинхронного двигателя с фазным ротором расположили фотоэлектрический датчик частоты вращения ЛИР-51 (фиг.6). Среднее значение частоты вращения ротора с датчика частоты вращения n_p=883.31749 об/мин.

Таким образом, хорошо совпадают результаты расчета с экспериментальными данными.

1. Способ определения скольжения асинхронного двигателя с фазным ротором, включающий цифровую регистрацию мгновенной величины потребляемого им тока на одной из фаз питания асинхронного двигателя с фазным ротором, отличающийся тем, что в установившемся режиме функционирования асинхронного двигателя одновременно проводят цифровую регистрацию мгновенных величин потребляемого тока на одной из фаз питания и мгновенных величин тока на одной из фаз ротора, проводят дискретное преобразование Фурье, получая амплитудно-частотные характеристики сигналов, выделяют основные составляющие с наибольшей амплитудой потребляемого тока с частотой f_c и тока ротора с частотой f_p, используя которые определяют скольжение ротора.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что скольжение ротора определяют по формуле .

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей конструктивного выполнения регулируемых электрических машин переменного тока. .

Ротор торцовой электрической машины // 2321139

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при разработке асинхронных электрических машин с короткозамкнутым ротором. .

Репульсионный бесколлекторный электродвигатель // 2304838

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам. .

Устройство для измерения абсолютного скольжения асинхронного двигателя // 2271013

Изобретение относится к области измерения угловой скорости с помощью электрических или магнитных средств и может быть использовано для измерения абсолютного скольжения асинхронного двигателя (преимущественно герметичного электронасоса).

Асинхронный двигатель с полым ротором // 2232460

Изобретение относится к области электромашиностроения, а именно к асинхронным исполнительным двигателям с полым ротором. .

Синхронно-асинхронный электродвигатель с короткозамкнутой обмоткой ротора // 2153755

Изобретение относится к области электротехники, а именно к универсальным бесконтактным электродвигателям переменного тока с плавным регулированием частоты вращения или скорости перемещения якоря.

Способ создания многофазного бегущего электромагнитного поля // 2150777

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности к способам создания многофазного бегущего электромагнитного поля в электрических машинах переменного тока.

Электрическая машина // 2148885

Изобретение относится к электрическим машинам с вращающимся ротором и может быть использовано в механизмах промышленного и бытового назначения. .

Асинхронный двигатель для низкоскоростного безредукторного электропривода // 2075814

Изобретение относится к области электротехники, а именно - к электрическим машинам, и может быть использовано для низкоскоростных безредукторных асинхронных электроприводов, механизмов и установок различного назначения.

Обращенный асинхронный электродвигатель // 2038678

Способ определения технического состояния электродвигателя переменного тока и устройство для его осуществления // 2389121

Изобретение относится к области технической диагностики и может быть использовано для контроля технического состояния электродвигателя переменного тока без его разборки, а также прогнозирования остаточного ресурса.

Способ и устройство детектирования и измерения частотных возмущений скорости вращения ротора // 2383894

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для детектирования изменения режима (R) ротора. .

Устройство для диагностики состояния коммутации коллекторных электрических машин // 2383030

Изобретение относится к области электромеханики и может быть использовано для определения степени их искрения. .

Способ измерения тока щеток щеточно-контактного аппарата синхронных генераторов // 2383029

Изобретение относится к измерительной технике. .

Способ защиты цепей генераторов с водяным охлаждением // 2380809

Изобретение относится к области электротехники, в частности к технологическому контролю мощных генераторов, и может быть использовано на электростанциях для защиты от увлажнения изоляции электрических цепей генераторов.

Способ оперативного определения электромагнитной постоянной времени короткозамкнутого ротора асинхронного двигателя // 2374752

Изобретение относится к области электротехники. .

Способ диагностирования повреждений частотно-регулируемого асинхронного двигателя // 2373548

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способам, предназначенным для диагностирования электрических и механических повреждений асинхронного двигателя, питаемого от преобразователя частоты.

Способ определения места локализации и вида дефектов в активной части электрической машины, находящейся в рабочем режиме // 2370784

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для диагностики состояния изоляции высоковольтного оборудования. .

Способ контроля и диагностики теплового состояния турбогенераторов // 2366059

Изобретение относится к области электротехники, касается техники эксплуатации турбогенераторов, предназначено для контроля теплового и технического состояния турбогенераторов (ТГ), а также оборудования систем охлаждения ТГ и может быть использовано для диагностики мощных турбогенераторов со смешанным типом охлаждения.

Способ контроля качества коммутации секций коллекторных электрических машин // 2363008

Изобретение относится к области электротехники. .

Способ определения параметров и рабочих характеристик асинхронного двигателя без сопряжения с нагрузочным устройством // 2391680

Изобретение относится к измерительной технике