Электрическая машина Советский патент 1984 года по МПК H02K11/00 G01R31/34 H02H7/06 H02H7/08 

1} Изобретение относится к электрома шиностроению, а именно к средствам контроля их параметров, и может быт использовано при эксплуатацип мощных электрических машин с датчиками контроля величины воздушного зазора между статором и ротором при вращени электрической машины. В современных мощных синхронных мапшнах с малой скоростью вращения и с большим числом полюсов диаметр внутренней расточки стали статора достигает 10 и более метров. Вибрации и перегрузки могут вызвать дефор мацию статора, вьшолненного обычно у таких машин из отдельных сегментов и не имеющего поэтому достаточно высокой жесткости. Вследствие этого не обходимо контролировать воздушный зазор электрической машины в процессе ее эксплуатации, чтобы предотвра- тить возможную аварию. Известны электрические машины с устройствами контроля воздушного зазора на основе измерения ЭДС датчиков Холла, установленных в зазоре электрической машины. Величина ЭДС Холла, возникающей в датчике, пропорциональна индукции магнитного пола в месте его установки. Так как из менение воздушного зазора йвляется причиной изменения индукции, то датчики Холла позволяют получать информацию о величине воздушного зазо-. ра | . Недостатками датчиков подобного типа при измерении величины воздушно го зазора являются очень низкая их помехозащищенность, чувствительность к посторонним электромагнитным полям а также малое значение выходного сиг нала - ЭДС Холла. Кроме того, для питания цепей датчиков требуется спе циальный источник стабилизированного напряжения. Известны также электрические маши ны с устройствами контроля величины воздушного зазора на основе измере иия ЭДС, индуктируемой в проводниках размещенных в пазах статора. 2J . Недостатком датчиков подобного ти па является зависимость их выходного сигнала не только от индукции, определяемой величиной воздушного зазора .но и от скорости вращения масшны, которая может существенно изменяться в эксплуатационных режимах. Кроме того, эти датчики также под82всржены влиянию внешних переменных электромагнитных полей. Наиболее близка к предлагаемой электрическая машина, содержащая статор, явнополюсный ротор, механический датчик контроля воздушного зазора между статором и ротором и блоки коммутации, сигнализации и защиты, при этом датчик укреплен на боковой стороне полюса ротора и снабжен щупом, установленным с возможностью контакта с цилиндрической поверхностью статора и поворота относительно оси, связанной с полюсом ротора, в плоскости вращения машины, а блок коммутации соединен t указанной осью. Датчик выполнен в виде ролика, снабженного выступающим в зазор щупом, регулируемым по длине. При уменьшении зазора щуп задевает за статор, ролик поворачивается и осуществляет коммутацию сигнализирукицих и защитных блоков, отключающих машину . Недостатками прототипа являются необходимость приводить механические датчики в исходное сос.тояние после каждого аварийного отключения машины; отсутствие информации о фактической величине минимального воздушного зазора в процессе эксплуатации машты вплоть до ее отключения; величина минимального допустимого воздушного зазора, при котором д.олжен сработать механический датчик, устанавливается заранее, до пуска машины, и не может быть изменена в процессе работы машины без предварительной остановки. Цель изобретения - повьш1ение надежности машины, обеспечение непрерывной информахщи о величине фактического зазора и, з еличение точности его измерения. Указанная цель достигается тем, что электрическая машина содержит статор, явнополюсный ротор, механические датчики воздушного зазора мёжду статором и ротором и блоки коммутации, сигнализации и защиты. Каждый датчик ук еш1ен на боковой стороне .полюса ротора и снабжен щупом, установленньм с возможностью контакта с цилиндрической поверхностью статора и поворота относительно оси, связанной с полюсом ротора, в плоскости вращения машины, а блок коммутации соединен с указанными датчиками, статор снабжен направляющим полозом. установленным на его цилиндрической поверхности, а каждый датчик - храпо вым механизмом с колесом, размещенны на оси поворота щупа, с фиксатором и управляющим электромагнитом, с якорем которого соединен фиксатор, при этом щуп размещен в направляющем полозе . На фиг. I приведено межполюсное окно ротора электрической мапшны с системой датчиков; на фиг. 2 - кине матическая схема датчика контроля воздушного зазора. Электрическая мащина содер сит ста тор 1 с расположенным на его внутрен ней поверхности направляющим изоляционным полозом 2, ротор 3с явновыраженными полюсами 4, к башмакам 5 которого крепятся датчики 6. Каждый датчик 6 состоит из вращающегося на оси 7 щупа 8, прижатого в рабочем положении пружиной 9 к направляющему полозу 2. На этой же оси 7 закреплен храповое колесо 10 с фиксатором II, который связан с якорем 12 злектромагнита 1.3. С осью 7 непосредственно или через редуктор 14 связан подвижный контакт 15. коммутирующего блока, ламели 16 которого включены в це пи сигнализации о величине воздушного зазора (не показаны). Рассмотрим работу электрической машины с-датчиками контроля воздушHofо зазора. Вследствие возможной неравномерности воздушного зазора в разных точках по окружности машины щуп 8, скользящий по полозу 2 при вращении машины, отклоняется на различные угл и фиксируется храповым механизмом lO 11 в положении, соответствующем минимальному в пределах одного оборота ротора зазору, что исключает изнашиваемость щупа, т.е. увеличивает точность измерения. Подвижный контакт 15 коммутирует соответствующую цепь сигнализации. При необходимости очередного конт 1 роля минимальиого зазора осуществляется освобождение храпового колеса 10за счет отключения фиксатора 11 электромагнитом 13 и возврат щупа 8 пружиной 9 до прижатия к направля ощему полозу 2 на статоре 1, После снятия питания с электромагнита 13 фиксатор 11 вновь прижимается к храповому колесу 10 и по окончании одного оборота ротора 3 датчик 6 вновь выдает информацию о минимальном зазоре в рассматриваемом режиме работы машины. При длительной работе без отключения фиксатора 1I датчик 6 дает информацию о минимальном зазоре за период от последнего отключения фиксатора 11до текущего момента. При уменьшении зазора до величины меньшей допустимой во всех случаях происходит остановка (отключение) электрической машины ввиду замыкания контактом 15 цепи аварийного отключения. За счет включения в цепь аварийной остановки машины различных контактов 15 коммутирующего блока можно, не останавливая машину, обеспечить ее отключение при уменьшении зазора до любой наперед заданной величины. Таким образом, предлагаемая электрическая машина с датчиками контроля минимального зазора по сравнению с прототипом повышает эксплуатацион- ную надежность, позволяет получить непрерьшную информацию о величине минимального зазора и увеличить точность его измерения. Кроме того, появляется возможность задавать требуемую минимальную допустимую величину зазора, не останавливая машину, а лишь подключая различные ламели контактного блока к исполнительным органам. Установка подобных электрических машин с датчиками минимальиого зазора позволит ие только обеспечить их надежную работу, но и получить количествеицые данные об изменениях воздушного зазора при предельных цагрузках, .выявить наиболее Опасные режимы работы и предаварийныё ситуации.

фи9.2

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА, содер- ^ жацая статор, явнополюснь1й ротор, ' механические датчики воздушного зазора между статором и ротором иблоки коммутации, сигнализации и защиты, при этом каждый датчик укреплен на боковой стороне полюса ротора и снабжен щупом, установленн1Л< с возможностью контакта с цилиндрической поверхностью статора и поворота относительно оси, связанной с полюсом ротора, в плоскости вращения машины, а блок коммутации соединен с указанными датчиками, отличающая- с я тем, что, с целью .повьшения надежности машины при одновременном обеспечении непрерьганой информации о величине минимального задора и по- вьшюния точности его измерения, статор снабжен направлякяцим полозом, установленным на его цилиндрической поверхности, а каяодьй датчик - храповым механизмом с колесом, размещенным на оси поворота щупа, с фиксатором и управляювщм электромагнитом, с 5псорем koTOpioro соединен фиксатор, при -этом щуп размещен в направляю- . щем полозе.9^§О ЭОО^ >&9X)4м1