УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ РОТОРОВ КОРОТКОЗАМКНУТЫХ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Российский патент 1997 года по МПК G01R31/06 

Изобретение относится к электротехническим устройствам контроля, используемым вихретоковые методы неразрушающего контроля, и может быть использовано в электротехнике при контроле качества изготовления или ремонта короткозамкнутых обмоток роторов асинхронных двигателей.

Известно устройство трансформаторного типа для обнаружения скрытых дефектов роторных клеток асинхронных двигателей [1] содержащее индуктор, питающийся от сети 50 Гц, датчик трансформаторного типа, выходная обмотка которого включена на выпрямитель и конденсатор.

Недостатком устройства является то, что оно обладает низкой информативностью и достоверностью контроля, так как содержит фильтрующий конденсатор, который искажает полученную информацию о состоянии роторной обмотки и не позволяет использовать устройство в системах автоматизированного контроля при массовом производстве роторов короткозамкнутых асинхронных двигателей.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является устройство, описанное в [2] Известное устройство содержит дуговой статор, имеющий обмотку постоянного тока промышленной частоты для вращения и возбуждения ротора с к.з. обмоткой, обмотку постоянного тока, датчик трансформаторного типа и измерительный прибор.

Недостатком известного устройства является то, что применение измерительного прибора и человека-оператора, оценивающего дефекты обмоток, снижают производительность труда и достоверность при массовом контроле роторов. Применение указанного устройства не позволяет автоматизировать процесс контроля при сохранении высокой достоверности контроля дефектов ротора.

Цель настоящего изобретения повышение производительности труда и достоверности результатов контроля при автоматизированном процессе контроля роторов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее статор электрической машины с трехфазной обмоткой переменного тока, узел установки контролируемого ротора эксцентрично внутри статора, датчик токов роторной обмотки и измерительный прибор, дополнительно введены блок стабилизации низкой частоты вращения ротора, подключенный к выводам обмотки статора, последовательно соединенные выпрямитель и апериодический фильтр, подключенные между выходом датчика токов роторной обмотки и измерительным прибором, схема сравнения, входы которой подключены соответственно к выходу апериодического фильтра и выходу источника опорного напряжения, а выход подключен к блоку индикации, выходы которого подключены к исполнительным элементам, при этом ось симметрии датчика токов роторной обмотки размещена в одной плоскости с продольными осями статора и контролируемого ротора.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства, на фиг. 2 -графики выходных временных значений ЭДС и напряжений блоков, поясняющих принцип работы предложенного устройства;
а) при исправном роторе;
б) при дефектном роторе.

Устройство содержит статор с симметрической трехфазной обмоткой 1, питающейся от сети переменного тока с вторичными концами обмоток, подключенными к блоку стабилизации низкой частоты вращения ротора 2, контролируемый ротор 3, вихретоковый трансформаторный датчик ЭДС, пропорциональной токам роторной обмотки 4, выпрямитель 5, апериодический фильтр 6, индикаторный прибор 7, схему сравнения 8, источник опорного напряжения 9, блок индикации 10, исполнительные элементы 11 "Годен", 12 - "Брак".

Контролируемый ротор 4 устанавливается относительно статора 1 с трехфазной обмоткой эксцентрично, при этом ось симметрии ротора находится в одной плоскости с продольными осями статора и датчика ЭДС Для стабилизации низкой частоты вращения ротора 3 применен блок 2. Обмотка трансформаторного датчика 4 через выпрямитель 5 подключена к апериодическому фильтру 6, выход которого подключен к измерительному прибору 7 и первому вход у схемы сравнения 8, ко второму входу которой подключен источник опорного напряжения 9.

Выход схемы сравнения 9 соединен с входом блока индикации
10, выходы которого подключены к исполнительным элементам 11 "Годен", 12 "Брак". Ось симметрии датчика токов роторной обмотки 4 размещена в одной плоскости с продольными осями статора 1 и короткозамкнутого ротора 3.

Блок 2 обеспечивает низкую стабильную частоту вращения ротора 3, чем гарантируется получение информативного сигнала с датчика ЭДС 4, так как в этом случае в сигнале датчика ЭДС практически исключаются оборотные гармоники от изменения скольжения ротора 3, а чувствительность датчика по амплитуде измеренной ЭДС высокая.

Апериодический фильтр 6 работает на принципе экспоненциального сглаживания [3] при котором сглаженная функция наблюдений St текущего значения величины Vt равна
St=αVt+(1-α)St-1
т. е. текущее значение сглаженной величины St в момент времени равно предыдущему ее значению при t 1 плюс доля разности между текущим и предыдущим значениями сглаженной величины. При этом величина St является линейной комбинацией всех предыдущих наблюдений K=1/α, вес которых уменьшается со временем по геометрической прогрессии. Апериодический фильтр 6, выполняющий операцию экспоненциального сглаживания, является предсказывающим, при этом предсказывающее значение некоторой функции Х(t) может быть выражено рядом Тэйлора:

Преобразование Лапласа К(р) для оператора экспоненциального сглаживания имеет вид Кр 1/1 + pT, где Т постоянная времени, определяемая параметрами апериодического фильтра [4]
Работает устройство следующим образом.

Контролируемый ротор 3 помещают относительно статора 1 эксцентрично так, что между частью поверхности статора 1 и каждого контролируемого ротора 3 сохраняется постоянный воздушный зазор, ротор может вращаться относительно статора. Подключают напряжение на обмотку статора 1. Под воздействием вращающего магнитного поля, создаваемого обмоткой статора 1, ротор 3 начинает вращаться. Одновременно ротор 3 с обмоткой ротора возбуждаются вращающимся магнитным полем, а в обмотках к.з. ротора возникают токи, которые наводят вторичные магнитные потоки, индуктирующие ЭДС в датчике 4. ЭДС переменной частоты, полученную с датчика 4, с помощью выпрямителя 5 выпрямляют и подают на апериодический фильтр 6. Временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства с исправным и неисправным ротором, приведены на фиг. 2,а,б соответственно.

Полученный сигнал с выхода апериодического фильтра 6, пропорциональный величине сопротивления части обмотки контролируемого ротора, преобразованный в напряжение, может быть использован для оперативного контроля с помощью измерительного прибора 7 или для управления блоками 8, 10, используемыми для автоматизации контроля. При наличии сигнала с выхода апериодического фильтра 7 больше уставки схемы сравнения 8 Uоп (фиг. 2а), которая может быть задана от источника опорного напряжения 9, на выходе схемы сравнения будет сигнал, включающий блок индикации 10 в состояние "Годен". При этом включится исполнительный элемент 11 "Годен". При контроле другого ротора, например с оборванным стержнем (фиг. 2б), и наличии сигнала апериодического фильтра меньше напряжения уставки узла сравнения 8 Uоп на выходе устройства сравнения будет сигнал, включающий блок индикации 10 в состояние "Брак". При этом включится исполнительный элемент 12 "Брак".

Таким образом, предложенное устройство обеспечивает получение высокой достоверности контроля при автоматизированном процессе контроля испытуемых роторов. Регулируя напряжение можно устанавливать величину уставки, пропорциональную конкретному дефекту ротора, т.е. можно производить и отбраковку роторов по конкретным неисправностям, что обеспечивает высокую производительность процесса контроля.

Использование: в электротехнических устройствах контроля, используемых вихретоковые методы неразрушающего контроля, в частности контроль качества приготовления или ремонта короткозамкнутых обмоток роторов асинхронных двигателей. Сущность изобретения: устройство контроля роторов короткозамкнутых асинхронных двигателей содержит статор с симметричной трехфазной обмоткой, питающейся от сети переменного тока со вторичными концами обмоток, подключенными к блоку стабилизации низкой частоты вращения ротора, контролируемый ротор, вихретоковый трансформаторный датчик ЭДС, пропорциональный токам роторной обмотки, выпрямитель, апериодический фильтр, индикаторный прибор, схему сравнения, источник опорного напряжения, блок индикации, исполнительные элементы 11-"Годен", 12-"Брак". Изобретение позволяет повысить производительность труда и достоверность результатов контроля при автоматизированном процессе контроля роторов. 2 ил.

Устройство контроля роторов короткозамкнутых асинхронных двигателей, содержащее статор электрической машины с трехфазной обмоткой переменного тока, узел установки контролируемого ротора эксцентрично внутри статора, датчик токов роторной обмотки и измерительный прибор, отличающееся тем, что в него введены блок стабилизации низкой частоты вращения ротора, подключенный к выводам обмотки статора, последовательно соединенные выпрямитель и апериодический фильтр, подключенные между выходом датчика токов роторной обмотки и измерительным прибором, блок сравнения, входы которого подключены соответственно к выходу апериодического фильтра и выходу источника опорного напряжения, а выход подключен к блоку индикации, выходы которого подключены к исполнительным элементам, при этом ось симметрии датчика токов роторной обмотки размещена в одной плоскости с продольными осями статора и контролируемого ротора.