Способ косвенного определения эксцентриситета воздушного зазора электрической машины Советский патент 1984 года по МПК G01R31/34 

а

О1

«

00

со

.f

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к способам контроля параметров электрических машин, и может быть использовано для определения одного из параметров электромагнитной системы статор ротор электрической машины, а именно эксцентриситета воздушного зазора.

Известен способ косвенного определения эксцентриситета воздушного зазора электрической машины, основанный на определении максимальной и минимальной амплитуд зубцовых гармоник ЭДС, наводимой магнитным полем рассеяния в специальной обмотке на корпусе электрической машины, измеряемых на холостом ходу в моменты времени, отстоящие друг от друга на 1/2 оборота ротора, в сравнении их значений и определении величины .эксцентриситета воздушного зазора по результатам сравнения l .

Недостатком указанного способа является низкая точность определения величины эксцентриситета воздушного зазора из-за экранирования измеряемого магнитного поля корпусом электрической машины, а также невозможность определения Статического эксцентриситета воздушного зазора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ косвенного определения эксцентриситета воздушного зазора электрической машины, заключающийся в измерении сигнала с вибродатчика, фильтрации указанного сигнала ив измерении параметров модуляции сигнала вибрации, согласно которому измеряют спектр сигнала вибрации электри.ческой машины, выделяют отдельные

гармонические составляющие, и сравг.нивают их с пороговыми значениями сигналов и определяют ик вид дефекта 2 .

Недостатком указанного способа является малая чувствительность и низкая точность определения величины эксцентриситета,, вызываемые тем, что для определения величины эксцентриситета используется только одна из составляющих вибраций электрической машины и параметры амплитудной модуляции этой составляющей.

Цель изобретения - повьЯиение точности определения величины эксцентриситета воздушного зазора.

V..

Поставленная цель достигается, тем что согласно способу косвенного определения эксцентриситета воздушно-: го зазора электрической машины, заключающемуся в измерении сигнала с вибродатчика, фильтрации указанного сигнала и в измерении параметров модуляции сигнала вибрации, отфильтрованный сигнал логарифмируют с помощью логарифмического усилителя, пЬлученный сигнал еще раз фильтруют, определяют разность амплитуд полученого после второй фильтрации сигнала, сравнивают ик с пороговыми значениями и определяют ве личину эксцетриситета.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что для определения величины эксцентриситета воздушного зазора электрической машины используют эффекты, связанные с амплитудной и частотной модуляцией сил электромагнитного происхождения действующих между статором и роторо Вибрации, создаваемые модулированными силами, также приобретают амплитудную и частотную модуляцию, а в спектре вибрации наблюдается периодичность в интенсивностях амплитуд составлянмцик сигнала вибрации по частоте. В зависимости от вида эк-, сцентриситета воздушного зазора наблюдаются периодичности либо с частотой вращения ротора, (динамический эксцентриситет)„ либо с двойной частотой электрической сети (статический эксцентриситет). Характеристики этих периодичностей определяют величину эксцентриситета с большей точностью, чем характеристики амплитудной или частотной модуляции зубцовых составляющих спектра вибраций электрической машины. Указанные периодичности, анализ которы в прямом спектре затруднен большого количеству дискретных сое-тавляющих на узком интервале частот могут быть вьвделены с помощью кепстрального преобразования исходного сигнала вибрации,

КепстраЛьное преобразование сигнала математически описывается уравнением ,

( 1 SWoo52Ttf f

гдеК() - амплитуда;.составляющих

спектра, дБ;

F - диапазон частот, исполь зуемых для получения спектра;

Т

-ллительность реализации сигнала, поступающего в анализатор спектра;

S(t)

-исходный сигнал вибрации

i t f

-частота, Гц;

-время, с;

-частота спектра, имеющая размерность 1/f, с.

Логический спектр представляет собой спектр логарифма спектра сигнала вибрации.

На фиг. 1 изображена блок-схема одного из вариантов устройства, реализующего предложенный, способ; на фиг. 2 и 3 - спектры сигналов вибрации асинхронного электродвигателя при отсутствии и наличии эксцентриситета воздушного зазора. Устройство для косвенного определения эксцентриситета воздушного зазора электрической машины состоит из датчика 1 вибраций, усилителя 2, узкополосных анализаторов 3 и 4 спек-i тра логарифмирующего блока 5, блока 6 сравнения и индикатора 7. Способ осуществляется следунвдим образом. Исходный сигнал вибрации воспринимается датчиком 1 вибраций, усиливается усилителем 2, анализируется анализатором 3 спектра, полученный на выходе анализатора спектр логарифмируется логарифмирунвдим блоком 5 затем логарифмированный спектр исходного сигнала анализируется анализатором 4 спектра, в котором выделяются периодичности, имеюрдиеся в спек тре исходного сигнала, полученный спектр логарифма спектра (спектр) исходного сигнала поступает в блок 6 сравнения, где вычисляются разности между уровнями его сОставлякнцих и полученные разности сравниваются с пороговыми значениями, затем результаты сравнения поступают на индикаiTOp 7. Частоты дискретных составляющих ;спектра соответствуют модулирующим частотам исходного сигнала вибрации определяемьин видами эксцентриситета Амплитуды дискретных составлйющих кепсТра соответствуют интегральной (суммарной) глубине амплитудной и частотной модуляции и определяются величиной эксцентриситета. В качестве примера, иллюстрирующего предлагаемый способ, на фиг. 3 приведены полученные экспериментальным путем спектры сигналов вибрации асинхронного электродвигателя при различных величинах эксцентриситета воздушного зазора. При увеличении эксцентриситета от С, до С увеличиваются амплитуды; кепстра на частотах l/igpgM динамическом и l/2icetnu при статическом эксцентриситете. Применение спектра сигнала вибрации позволяет повысить точность определения, вели шны эксцентриситета воздушного зазора электрической машины за счет уменьшения уровня помех по сравнению с известным способом, основанным на измерении спектра. Физический смысл измерения спектра заключается в одновременном учете всех спектральных составляющих, каждая из которых может быть искажена помехами. При диагностировании по амплитудам отдельных составляющих в случае измерения спектра это . уменьшает точность диагностирования. При измерении же спектра влияние независимых помех на амплитуде его составляющих уменьшается за счет их взаимной компенсации. Таким образом, предлагаемый способ косвенного определения эксцентриситета вoздs lIнoгo зазора электрической машины, позволяет по сравнению с извёстньил прототипом, повысить точность определения величины эксцентриситета воздушного зазора электрической машины в два раза, а также определить наряду с динамическим и статический эксцентриситет.

СПОСОБ КОСВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКСЦЕНТРИСИТЕТА ВОЗДУШНОГО ЗАЗОРА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, заключающийся в измерении сигнала с вибродатчика, фильтрации указанного сигнала и в измерении параметров модуляции сигнала вибрации, о т л и ч аю щ и и с я тем, что,С целью повышения точности определения величины эксцентриситета, отфильтрованный сигнал логарифмируют с помощью логарифмического усилителя , полученный сигнал еще раз фильтруют, определяют .разность амплитуд полученного после второй фильтрации сигнала, сравнивают их с порбговыми значениями и оп- Q ределяют величину эксцентриситета.

fSpcfUf.