Способ определения показателей технического качества магнитопровода индуктора линейного асинхронного электродвигателя Российский патент 2024 года по МПК G01R31/34 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к электротехнике, а именно к области определения показателей технического качества электротехнических объектов и может применяться для выходного контроля магнитопроводов при производстве индукторов линейных асинхронных электродвигателей (ЛАЭД), а также для подбора индукторов тяговых линейных модулей в групповые электроприводы на базе ЛАЭД.

Уровень техники

Известен способ определения качества магнитопровода, приведенный в описании полезной модели «Устройство для определения качества шихтованного магнитопровода» (патент RU на ПМ № 100848, опубл. 27.12.2010, МПК H01F 3/00). Согласно данному способу о качестве магнитопровода судят по величине электродвижущей силы, наводимой в измерительной обмотке разностью магнитных потоков, создаваемых одинаковыми намагничивающими токами в испытываемом и эталонном магнитопроводах.

Недостатком данного технического решения является сложность его практической реализации для магнитопроводов различных размеров и конфигураций, выполненных из различных сортов электротехнической стали.

Другим известным способом определения показателей технического качества магнитопровода является способ определения тока холостого хода и намагничивающего тока трёхфазного трансформатора, описанный в книге (Каганович Е.А., Райхлин И.М. Испытание трансформаторов мощностью до 6300 кВА и напряжением до 35 кВ. - 3-е изд., - М.: Энергия, 1980), согласно которому в режиме холостого хода одна из обмоток трансформатора подключается к источнику симметричного трёхфазного напряжения синусоидальной формы, после чего проводится измерение трёх действующих значений фазных напряжений, трёх действующих значений фазных токов и активной мощности трёхфазной системы. Затем рассчитываются ток холостого хода, активная составляющая тока холостого хода и намагничивающий ток трансформатора, по которым судят о качестве его магнитопровода.

Недостатком приведенного способа является методическая громоздкость, связанная с необходимостью измерения мощности трёхфазной системы. Другим недостатком данного способа является сложность его аппаратной реализации, связанная с необходимостью включения измерительных приборов во все фазы трёхфазной системы. Кроме того, в соответствии с ГОСТ 3484.1-88, способом предъявляются высокие требования к уровню симметрии и синусоидальности источника питающего напряжения.

Общим недостатком описанных выше способов определения показателей технического качества магнитопроводов является также их неадаптированность к оценке технического качества магнитопроводов электротехнических устройств с неравномерным распределением магнитных свойств вдоль магнитопровода, к числу которых относятся магнитопроводы индукторов ЛАЭД.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ определения показателей технического качества магнитопровода индуктора трёхфазного линейного асинхронного электродвигателя (патент RU № 2803039, опубл. 05.09.2023, МПК G01R 31/34, H02K 41/02), согласно которому для индуктора ЛАЭД, содержащего магнитопровод индуктора и трёхфазную обмотку индуктора, распределенную в виде катушек по Z пазам сердечника магнитопровода индуктора, техническое испытание магнитопровода индуктора проводят в форме последовательности из трёх различных тестирующих опытов, в каждом из которых формируют тестирующий сигнал по одной из трёх пространственных осей магнитопровода индуктора, в каждом опыте это осуществляют подачей уединённого узкого прямоугольного импульса напряжения, близкого по форме к дельта-функции Дирака, на соответствующую комбинацию фаз обмотки индуктора, после чего в каждом опыте фиксируют и сохраняют импульсы токов фаз обмотки индуктора, вызванные приложением к ней тестирующего напряжения, по результатам опытов в качестве дифференциальных показателей технического качества магнитопровода индуктора рассчитывают амплитуды намагничивающих токов по трём пространственным осям магнитопровода индуктора, в качестве интегрального показателя неравномерности распределения магнитных свойств магнитопровода индуктора рассчитывают среднее значение углов отклонения вектор-импульсов тока от трёх пространственных осей магнитопровода индуктора, в качестве интегрального показателя технического качества магнитопровода индуктора рассчитывают среднее значение амплитуд намагничивающих токов по трём пространственным осям магнитопровода индуктора, а по интегральным показателям, путем сравнения их с показателями эталонного магнитопровода индуктора судят о техническом качестве испытываемого магнитопровода индуктора.

Наиболее существенным недостатком данного способа является низкая детальность диагностической информации. Другим недостатком способа является его методическая громоздкость, связанная с необходимостью проведения испытаний магнитопровода индуктора по трём различным схемам, а также с необходимостью хранения и анализа импульсных функций.

Методическим несовершенством способа является также то, что для оценки технического качества испытываемого магнитопровода он предполагает наличие данных эталонного магнитопровода. Последние зачастую отсутствуют при изготовлении единичных экземпляров или опытных образцов индукторов ЛАЭД. Кроме того, способ сложен в аппаратной реализации, так как предполагает наличие источника импульсного напряжения, токовых шунтов, трёхлучевого осциллографа и персонального компьютера с программой анализа токовых сигналов.

Раскрытие сущности изобретения

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение детальности диагностической информации до уровня контроля качества отдельных зубцовых делений или отдельных групп зубцовых делений магнитопровода индуктора.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении степени детальности и обоснованности заключений о качестве магнитопроводов индукторов ЛАЭД по результатам технических испытаний, снижении методической громоздкости технических испытаний и сложности аппаратной реализации технических испытаний магнитопроводов индукторов ЛАЭД.

Это достигается тем, что в известном способе определения показателей технического качества магнитопровода индуктора ЛАЭД, согласно которому для индуктора ЛАЭД, содержащего магнитопровод индуктора и обмотку индуктора, распределенную в виде катушек по Z пазам сердечника магнитопровода индуктора техническое испытание магнитопровода индуктора проводят в форме серии тестирующих опытов, при этом в каждом опыте формируют тестирующий сигнал и подают его на обмотку индуктора в соответствии со схемой проведения опыта, после чего фиксируют и сохраняют реакцию обмотки индуктора на тестирующий сигнал, по результатам опытов рассчитывают дифференциальные показатели технического качества магнитопровода индуктора, по дифференциальным показателям рассчитывают интегральный показатель неравномерности распределения магнитных свойств магнитопровода индуктора, а также интегральный показатель технического качества магнитопровода индуктора, а по интегральным показателям, путем сравнения их с соответствующими критериальными значениями судят о техническом качестве испытанного магнитопровода индуктора, причём, последовательность тестирующих опытов включает в себя (Z-1) стереотипный опыт с номерами опытов k=1…(Z-1), тестирующий сигнал представляет собой переменное синусоидальное электрическое напряжение Uk промышленной частоты, неизменное для всей серии опытов, в каждом опыте с номером k тестирующий сигнал подают на катушку обмотки индуктора с номером k, при этом все остальные катушки обмотки индуктора остаются разомкнутыми, фиксируют и сохраняют ЭДС Ek+1 катушки обмотки индуктора с номером k+1, по результатам серии опытов в качестве дифференциальных показателей технического качества магнитопровода индуктора рассчитывают коэффициенты затухания магнитного поля индуктора на k-том зубцовом делении, расположенном между катушками обмотки индуктора с номерами k и k+1

где - длина зубцового деления сердечника индуктора, м,

в качестве интегрального показателя неравномерности распределения магнитных свойств магнитопровода индуктора рассчитывают среднее квадратическое отклонение Δβ коэффициентов затухания магнитного поля индуктора от их среднего значения βср

где

в качестве интегрального показателя технического качества магнитопровода индуктора рассчитывают эквивалентную магнитную проницаемость стали сердечника индуктора

где - магнитная проницаемость воздуха; δ - высота воздушного зазора индуктора, м; h - высота спинки сердечника индуктора, м, а для вынесения заключения о техническом качестве магнитопровода индуктора используют критериальные соотношения

и

где - магнитная проницаемость электротехнической стали сердечника индуктора для ненасыщенного участка основной кривой намагничивания, при этом при выполнении обоих критериальных соотношений делают вывод о высоком техническом качестве магнитопровода индуктора, при невыполнении хотя бы одного из критериальных соотношений делают вывод о низком техническом качестве магнитопровода индуктора.

При этом последовательность значений даёт возможность выявить номера зубцовых делений магнитопровода индуктора с повышенными значениями коэффициента затухания магнитного поля, вносящими наибольший вклад в снижение интегральных показателей технического качества магнитопровода индуктора.

Краткое описание чертежей

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан индуктор ЛАЭД, на фиг. 2 представлена расчетная схема магнитного поля k-той катушки обмотки индуктора, на фиг. 3 представлена схема проведения k-ого опыта тестирования индуктора, на фиг. 4 представлены графики распределений по длине индуктора векторного магнитного потенциала магнитного поля для двух катушек с током, на которые поочерёдно подан тестирующий сигнал, на фиг. 5 представлены значения ЭДС катушек однородного индуктора в серии из тридцати пяти опытов, на фиг. 6 представлены значения коэффициента затухания магнитного поля однородного индуктора в серии из тридцати пяти опытов, на фиг. 7 представлены значения ЭДС катушек неоднородного индуктора в серии из тридцати пяти опытов, на фиг. 8 представлены значения коэффициента затухания магнитного поля неоднородного индуктора в серии из тридцати пяти опытов.

Осуществление изобретения

Индуктор ЛАЭД, изображенный на фиг.1, представляет собой двухсторонний электромагнит, симметричный относительно продольной оси х, содержащий сердечник индуктора 1, обмотку индуктора 2 и направляющую арматуру 3 лобовых частей обмотки 2 индуктора. Обмотка индуктора 2 выполнена из Z катушек, намотанных через пазы сердечника индуктора 1 и направляющую арматуру 3 лобовых частей обмотки индуктора 2. Катушки обмотки индуктора 2, имеющие нумерацию от 1 до Z, на фиг. 1 изображены разомкнутыми, поскольку при изготовлении индукторов ЛАЭД испытание их магнитопроводов предполагается проводить до операции пайки межкатушечных соединений. Индексами k и k+1 на фиг. 1 показаны текущие номера катушек обмотки индуктора 2.

Расчетная схема магнитного поля k-той катушки обмотки индуктора 2 представлена на фиг. 2. Здесь показаны: оси координат индуктора x и z, спинка 4 сердечника 1 индуктора, имеющая высоту h, катушки 5, 6, 7 обмотки индуктора 2 с номерами k-1, k, k+1 соответственно, воздушный зазор 8 индуктора, имеющий высоту δ. Кроме того, на фиг. 2 показаны: зубцовые деления сердечника 1 магнитопровода индуктора, имеющие длину t_z, и полный ток k -той катушки обмотки индуктора 2, возникающий в ней при приложении тестирующего сигнала.

Схема проведения одного из серии Z-1 стереотипных опытов тестирования магнитопровода индуктора представлена на фиг. 3. Опыт имеет текущий номер k. Схема содержит катушку c номером k обмотки индуктора 2, на которую подано тестирующее напряжения U_k и катушку обмотки индуктора 2 с номером k+1. На фиг. 3 отмечено направление протекания тока I_k по катушке с номером k. Для контроля подаваемого напряжения U_k на обмотку k и для измерения ЭДС. E_k+1 в катушке k+1 используются изображенные на фиг. 3 вольтметры V₁ и V₂ соответственно, подключённые к катушкам параллельно.

На фиг. 4 показаны расчётные графики распределения векторного магнитного потенциала по длине опытного образца индуктора при поочерёдном приложении тестирующего сигнала к первой и двенадцатой катушкам обмотки 2 индуктора соответственно. На фиг. 3 по вертикальной оси откладывается значение векторного магнитного потенциала, измеряемое в Вб/м, а по горизонтальной оси - длина индуктора, измеряемая в метрах.

На фиг. 5 и фиг. 6 представлены результаты серии из тридцати пяти опытов по тестированию опытного образца магнитопровода индуктора при однородном (неповреждённом) сердечнике 1 индуктора. На фиг. 5 по вертикальной оси отложены значения ЭДС E_k+1 катушки с номером k+1, k=1…Z-1, а по горизонтальной оси отложен номер катушки k, на которую подается напряжение U_k. На фиг. 6 по вертикальной оси отложены значения коэффициента затухания магнитного поля индуктора β на k-том зубцовом делении сердечника 1 магнитопровода индуктора, измеряемые в м^-1, а по горизонтальной оси отложены номера катушек k=1…Z-1, на которые подается напряжение U_k.

На фиг. 7 и фиг. 8 представлены результаты серии из тридцати пяти опытов по тестированию опытного образца магнитопровода индуктора при неоднородном (повреждённом) сердечнике 1 индуктора. На фиг. 7 по вертикальной оси отложены значения ЭДС E_k+1 катушки с номером k+1, k=1…Z-1, а по горизонтальной оси отложен номер катушки k, на которую подается напряжение U_k. На фиг. 8 по вертикальной оси отложены значения коэффициента затухания магнитного поля индуктора β на k-том зубцовом делении сердечника 1 магнитопровода индуктора, измеряемые в м^-1, а по горизонтальной оси отложены номера катушек k=1…Z-1, на которые подается напряжение U_k.

Способ определения показателей технического качества магнитопровода индуктора линейного асинхронного электродвигателя осуществляется следующим образом.

Согласно заявляемому способу для индуктора ЛАЭД, содержащего, как это показано на фиг. 1, сердечник 1 магнитопровода индуктора и обмотку индуктора 2, распределенную в виде Z разомкнутых катушек по пазам сердечника 1 магнитопровода индуктора техническое испытание магнитопровода индуктора проводят в форме серии из Z-1 стереотипных тестирующих опытов, при этом в каждом опыте с номером k=1…(Z-1) формируют тестирующий сигнал, представляющий собой переменное синусоидальное электрическое напряжение промышленной частоты с действующим значением Uk, неизменным для всей серии опытов и подают его на катушку обмотки индуктора 2 с номером k, при этом все остальные катушки обмотки индуктора остаются разомкнутыми, после чего фиксируют и сохраняют ЭДС Ek+1 катушки обмотки 2 индуктора с номером k+1, по результатам серии опытов рассчитывают следующие показатели технического качества магнитопровода индуктора ЛАЭД, в качестве дифференциального показателя: коэффициенты затухания магнитного поля индуктора на k-том зубцовом делении, расположенном между катушками обмотки индуктора с номерами k и k+1, показанного на фиг. 2

(1)

где - длина зубцового деления сердечника индуктора, м.

в качестве интегрального показателя неравномерности распределения магнитных свойств по длине индуктора: среднее квадратическое отклонение коэффициентов затухания магнитного поля индуктора от их среднего значения

(2)

(3)

в качестве интегрального показателя технического качества магнитопровода индуктора: эквивалентную магнитную проницаемость стали сердечника 1 индуктора

(4)

где - магнитная проницаемость воздуха; - высота воздушного зазора индуктора, м; - высота спинки сердечника индуктора, м.

Для вынесения заключения о техническом качестве магнитопровода индуктора используют критериальные соотношения

(5)

и

(6)

где - магнитная проницаемость ненасыщенного участка основной кривой намагничивания электротехнической стали, из которой выполнен сердечник индуктора.

При выполнении обоих критериальных соотношений делают вывод о высоком техническом качестве магнитопровода индуктора, при невыполнении хотя бы одного из критериальных соотношений делают вывод о низком техническом качестве магнитопровода индуктора.

При этом последовательность значений даёт возможность выявить номера зубцовых делений магнитопровода индуктора с повышенными значениями коэффициента затухания магнитного поля, вносящими наибольший вклад в снижение интегральных показателей технического качества магнитопровода индуктора.

Определённые в соответствии с заявляемым способом по выражениям (1) - (4) величины показателей технического качества индукторов и способ их оценки по критериальным соотношениям (5), (6) адаптированы к задачам технического контроля при производстве индукторов ЛАЭД. Данные показатели дают возможность техническому персоналу производить детализированный выходной контроль качества магнитопроводов индукторов ЛАЭД, производить подбор индукторов одинакового качества в групповые модульные электроприводы, диагностировать производственные повреждения магнитопроводов индукторов ЛАЭД и принимать обоснованные решения о целесообразности их эксплуатации.

Предлагаемый способ обладает высокой детальностью и позволяет получить информацию о техническом качестве фрагментов магнитопровода индуктора - отдельных зубцовых делений или отдельных групп зубцовых делений. Такая информация позволяет вносить оперативные изменения в технологический процесс производства индукторов с целью повышения их качества. Отмеченного качества лишены существующие способы технического контроля магнитопроводов индукторов ЛАЭТ, включая и способ - прототип.

Методическим достоинством способа является стереотипная схема и алгоритм проведения серии опытов, а также опора на применение и измерения синусоидальных сигналов промышленной частоты.

Методическим достоинством способа является также то, что для оценки технического качества испытываемого магнитопровода он не предполагает наличие данных эталонного магнитопровода.

Кроме того, способ прост в аппаратной реализации, так как он предполагает наличие технических средств массового использования.

Техническая возможность реализации способа подтверждена путем математического моделирования магнитных полей и ЭДС катушек обмотки 2 индуктора, при приложении к ним тестирующего напряжения в соответствии с заявляемым способом. На заключительном этапе моделирования по выражениям (5), (6) рассчитывались и оценивались показатели технического качества однородного (неповреждённого) магнитопровода индуктора и неоднородного (повреждённого) магнитопровода индуктора.

Моделирование магнитных полей и ЭДС катушек обмотки 2 индуктора, при приложении к ним тестирующего напряжения, производилось в соответствии с расчётной схемой, представленной на фиг. 2. Схема соответствует опыту с текущим номером k в серии из Z-1 стереотипных опытов и предполагает питание напряжением Uk катушки 6 с текущим номером k обмотки 2 индуктора. При этом катушки 5 и 7 на фиг. 2, имеющие текущие номера k-1 и k+1, как и все остальные катушки обмотки 2 индуктора остаются разомкнутыми. Расчётная схема на фиг. 2 предполагает, что магнитная проницаемость электротехнической стали спинки 4 сердечника индуктора в направлении оси x равна , а магнитная проницаемость воздушного зазора 8 в направлении оси z равна Гн/м.

Полный ток k-той катушки при приложении к ней напряжения Uk равен IkWk, где Ik - ток катушки, Wk - число витков катушки. Полный ток IkWk создает в спинке 4 сердечника магнитопровода индуктора и в воздушном зазоре 8 магнитное поле, распределённое по оси x магнитопровода и наводящее ЭДС во всех катушках обмотки 2 индуктора. В частности, в катушке 6 (с текущим номером k) наводится ЭДС EkUk, а в расположенной справа от катушки 6 катушке 7 (с текущим номером k+1) наводится ЭДС Ek+1<Ek, что связано с затуханием магнитного поля при удалении от k-той катушки. Коэффициент затухания этого поля зависит от технического качества магнитопровода индуктора и в предлагаемом изобретении принят в качестве его показателя на соответствующем зубцовом делении.

Для произвольной фиксированной координаты x на фиг. 2 справедлива дифференциальная формулировка закона полного тока

(7)

где - вектор напряженности магнитного поля в точке х, А/м, - линейная плотность полного тока в точке х, А/м.

Выполняя дифференциальную операцию, получаем

(8)

где - компоненты вектора по осям x и z.

При этом справедливо выражение

(9)

где - напряженность магнитного поля в точке х спинки 4 индуктора, А/м, A - векторный магнитный потенциал магнитного поля в точке x воздушного зазора 8, Вб/м.

Также справедливо выражение

(10)

Подставляя (8) - (10) в (7), получаем дифференциальное уравнение для определения векторного магнитного потенциала магнитного поля произвольной фиксированной катушки обмотки 2 индуктора c линейной плотностью полного тока

(11)

где

(12)

- коэффициент затухания магнитного поля по длине индуктора, м^-1.

При моделировании магнитного поля по уравнению (11) катушки обмотки 2 индуктора считались сосредоточенными, что дает возможность записать для любой фиксированной катушки обмотки 2 индуктора с полным током IkWk уравнение (11) в окончательном виде

(13)

где - дельта-функция Дирака.

Применяя к уравнению (13) интегральное преобразование Фурье по параметру s, получаем Фурье-образ его решения

(14)

Применяя к (14) обратное интегральное преобразование Фурье, получаем решение уравнения (13) для векторного магнитного потенциала сосредоточенной катушки с полным током IkWk, расположенной в точке x=0 (см. фиг.2)

(15)

Для произвольной фиксированной катушки обмотки 2 c текущим номером k, смещенной относительно начала координат на расстояние (k-1)t_z, справедливо следующее выражение

(16)

ЭДС, наводимая магнитным полем в k-той катушке, при подаче на неё тестирующего напряжения Uk, независимо от её расположения равна

(17)

где - частота питающего напряжения, Гц.

ЭДС, наводимая магнитным полем в катушке с номером k+1, при подаче тестирующего напряжения Uk на катушку с номером k

(18)

Из (17), (18) следует формула для расчёта коэффициента затухания магнитного поля на k-том зубцовом делении сердечника 1 магнитопровода индуктора, расположенном между катушками обмотки 2 с номерами k и k+1 (см. фиг. 2)

(19)

Моделирование процедуры определения показателей технического качества магнитопровода индуктора по заявляемому способу проводилось по формулам (16), (18), (19), (2) - (6).

Объектом моделирования служил индуктор опытного образца ЛАЭД, проектирование которого проведено в публикации: Курилин С.П. Математическая модель для компоновочного проектирования линейных асинхронных электродвигателей // Вестник МЭИ. 2023. № 3. С. 11-20. DOI: 10.24160/1993-6982-2023-3-11-20.

Индуктор имеет следующие технические данные:

- длина индуктора 2а=0,72 м

- ширина индуктора 2с=0,2 м

- число катушек в обмотке 2 индуктора Z=36

- число витков в катушке обмотки 2 индуктора Wk=20

- зубцовое деление сердечника 1 индуктора tz=0,02 м

- высота спинки 4 сердечника 1 индуктора h=0,08 м

- высота воздушного зазора 8 индуктора м

- материал сердечника 1 индуктора ‘сталь 2013 по ГОСТ 21427.2-83

- магнитная проницаемость стали сердечника 1 индуктора для ненасыщенного участка основной кривой намагничивания Гн/м

Определение показателей технического качества магнитопровода индуктора в соответствии с заявляемым способом требует проведения серии из Z-1=36-1=35 стереотипных опытов с номерами k=1…35. Схема проведения одного из них, с фиксированным номером k, приведена на фиг. 3. В опыте участвуют катушки 6, 7 обмотки 2 индуктора с текущими номерами k и k+1. На катушку с текущим номером k подают тестирующий сигнал - переменное синусоидальное напряжение Uk, контролируемое вольтметром V1. Под его действием в катушке устанавливается ток Ik, создающий переменное магнитное поле, распределённое вдоль индуктора. ЭДС этого поля E_k+1 в катушке с текущим номером k+1 фиксируют вольтметром V2.

На фиг. 4 показаны распределения векторного магнитного потенциала магнитного поля вдоль индуктора опытного образца ЛАЭД, рассчитанные по (16) для Uk=18 В, f=50 Гц, Ik=1,05 А, β=0,46 м^-1 для первого (k=1) и двенадцатого (k=12) опыта серии.

При моделировании всей серии из 35 опытов в формулу (18) вводился поправочный коэффициент kp, представляющий собой случайное число в диапазоне 0,999…1,001. Таким образом учитывался разброс значений токов Ik катушек с номерами k=1…35, связанный с естественным технологическим разбросом параметров катушек. После этого формула (18) принимала вид

(20)

На фиг. 5 и фиг 6 представлены результата моделирования по (20), (19) серии из 35 опытов (k=1…35), проведенных с индуктором опытного образца ЛАЭД при Uk=18 В, f=50 Гц, Ik=1,05 А, β=0,46 м^-1. Приведенные результаты - ЭДС катушек и коэффициенты затухания магнитного поля , несмотря на их естественный разброс, в целом характеризуют магнитопровод индуктора как однородный. На то же указывают и интегральные показатели неравномерности распределения магнитных свойств магнитопровода. Их расчет по (2), (3) дает выражение

,

что удовлетворяет критериальному соотношению (5)

Для однородного магнитопровода эквивалентная магнитная проницаемость стали сердечника 1 индуктора по (4) равна

Гн/м.

Этот результат также удовлетворяет критериальному соотношению (6)

Таким образом для испытанного в серии из 35 опытов магнитопровода опытного образца индуктора можно сделать заключение о том, что он обладает как высоким уровнем технического качества, так и высоким уровнем однородности магнитных свойств.

По выражениям (16), (20), (19), (2) - (6) также были оценены показатели технического качества магнитопровода индуктора с неоднородными магнитными свойствами. Для него на зубцовых делениях с номерами k=10…25 был сохранён коэффициент β=0,46 м^-1, а для остальных девятнадцати зубцовых делений был задан коэффициент β=0,56 м^-1.

На фиг. 7 и фиг 8 представлены результата моделирования по (20), (19) серии из 35 опытов (k=1…35), проведенных с неоднородным индуктором опытного образца ЛАЭД при Uk=18 В, f=50 Гц, Ik=1,05 А. Приведенные результаты - ЭДС катушек и коэффициенты затухания магнитного поля , в целом характеризуют магнитопровод индуктора как неоднородный. Об этом свидетельствует спадание катушечных ЭДС (см. фиг. 7) и нарастание коэффициентов затухания магнитного поля (см. фиг. 8), наблюдающиеся на левом и правом краях магнитопровода индуктора.

Интегральные показатели по (2) - (4) и их оценки по критериальным соотношениям (5), (6) в данном случае имеют величины:

,

Гн/м,

,

.

В данном случае критериальные соотношения (5), (6) не удовлетворены. Таким образом, для испытанного в серии из 35 опытов неоднородного магнитопровода индуктора можно сделать заключение о том, что он обладает низким уровнем технического качества и низким уровнем однородности магнитных свойств. При этом предлагаемый способ указывает на те фрагменты магнитопровода, которые внесли вклад в снижение показателей качества магнитопровода индуктора. Судя по рассчитанным в последнем случае коэффициентам затухания магнитного поля, к неудовлетворительному качеству магнитопровода индуктора привело техническое состояние магнитопровода на зубцовых делениях с номерами k=1…9 и k=26…35. Об этом свидетельствуют значения , приведенные на фиг. 8.

Результаты моделирования подтверждают техническую возможность реализации заявленного способа и позволяют констатировать, что предлагаемый способ определения показателей технического качества магнитопроводов индукторов ЛАЭД адекватно отражает их техническое качество, чувствителен к его изменениям и может служить инструментом технического контроля магнитопроводов индукторов. При этом предлагаемый способ обладает достаточной для технического контроля магнитопроводов детальностью диагностической информации. Способ дает информацию не только о магнитных свойствах магнитопровода индуктора в целом, но и о фрагментах магнитопровода - отдельных зубцовых делениях или их группах, которые находятся в неудовлетворительном техническом состоянии. Такая информация необходима для технического контроля магнитопроводов при производстве индукторов ЛАЭД и позволяет вносить изменения в технологический процесс производства индукторов с целью повышения их качества. Кроме того, предлагаемый способ обладает методическими и аппаратными преимуществами по отношению к существующим способам (включая способ-прототип).

Использование изобретения позволяет повысить степень детальности и обоснованности заключений о качестве магнитопроводов индукторов ЛАЭД по результатам технических испытаний, снизить методическую громоздкость технических испытаний и сложность аппаратной реализации технических испытаний магнитопроводов индукторов ЛАЭД.

Изобретение относится к электротехнике и может применяться для выходного контроля магнитопроводов при производстве индукторов линейных асинхронных электродвигателей (ЛАЭД). Изобретение направлено на повышение степени детальности и обоснованности заключений о качестве магнитопроводов индукторов ЛАЭД, снижение громоздкости испытаний и сложности аппаратной реализации. Сущность: испытание магнитопровода индуктора проводят в форме серии тестирующих опытов. Серия тестирующих опытов включает в себя (Z-1) стереотипный опыт. Тестирующий сигнал представляет собой переменное синусоидальное электрическое напряжение Uk промышленной частоты, которое подают на катушку обмотки индуктора с номером k. При этом все остальные катушки обмотки индуктора остаются разомкнутыми. Фиксируют и сохраняют ЭДС Ek+1 катушки обмотки индуктора с номером k+1. В качестве дифференциальных показателей технического качества магнитопровода индуктора рассчитывают коэффициенты затухания магнитного поля индуктора на k-том зубцовом делении, расположенном между катушками обмотки индуктора с номерами k и k+1. В качестве интегрального показателя неравномерности распределения магнитных свойств магнитопровода индуктора рассчитывают среднее квадратическое отклонение. В качестве интегрального показателя технического качества магнитопровода индуктора рассчитывают эквивалентную магнитную проницаемость стали сердечника индуктора. На основе полученных интегральных показателей делают вывод о техническом качестве магнитопровода индуктора. 8 ил.

Способ определения показателей технического качества магнитопровода индуктора линейного асинхронного электродвигателя (ЛАЭД), содержащего магнитопровод индуктора и обмотку индуктора, распределенную в виде Z катушек по пазам сердечника магнитопровода индуктора, состоящий в том, что техническое испытание магнитопровода индуктора проводят в форме серии тестирующих опытов, при этом в каждом опыте формируют тестирующий сигнал и подают его на обмотку индуктора в соответствии со схемой проведения опыта, после чего фиксируют и сохраняют реакцию обмотки индуктора на тестирующий сигнал, по результатам опытов рассчитывают дифференциальные показатели технического качества магнитопровода индуктора, по дифференциальным показателям рассчитывают интегральный показатель неравномерности распределения магнитных свойств магнитопровода индуктора, а также интегральный показатель технического качества магнитопровода индуктора, а по интегральным показателям путем сравнения их с соответствующими критериальными значениями судят о техническом качестве испытанного магнитопровода индуктора, отличающийся тем, что серия тестирующих опытов включает в себя (Z-1) стереотипный опыт с номерами опытов k=1…(Z-1), тестирующий сигнал представляет собой переменное синусоидальное электрическое напряжение Uk промышленной частоты, неизменное для всей серии опытов, в каждом опыте с номером k тестирующий сигнал подают на катушку обмотки индуктора с номером k, при этом все остальные катушки обмотки индуктора остаются разомкнутыми, фиксируют и сохраняют ЭДС Ек+1 катушки обмотки индуктора с номером k+1, по результатам серии опытов в качестве дифференциальных показателей технического качества магнитопровода индуктора рассчитывают коэффициенты затухания магнитного поля индуктора на k-том зубцовом делении, расположенном между катушками обмотки индуктора с номерами k и k+1

где t_z - длина зубцового деления сердечника индуктора, м,

в качестве интегрального показателя неравномерности распределения магнитных свойств магнитопровода индуктора рассчитывают среднее квадратическое отклонение Δβ коэффициентов затухания магнитного поля индуктора от их среднего значения β_ср

где

в качестве интегрального показателя технического качества магнитопровода индуктора рассчитывают эквивалентную магнитную проницаемость стали сердечника индуктора

где μ₀=4π⋅10^-7 Гн/м - магнитная проницаемость воздуха; δ - высота воздушного зазора индуктора, м; h - высота спинки сердечника индуктора, м, а для вынесения заключения о техническом качестве магнитопровода индуктора используют критериальные соотношения

и

где μ_Fe - магнитная проницаемость электротехнической стали сердечника индуктора для ненасыщенного участка основной кривой намагничивания, при выполнении обоих критериальных соотношений делают вывод о высоком техническом качестве магнитопровода индуктора, при невыполнении хотя бы одного из критериальных соотношений делают вывод о низком техническом качестве магнитопровода индуктора.