Устройство для измерения индуктивных сопротивлений рассеяния обмотки статора электрической машины Советский патент 1984 года по МПК G01R31/34 

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использ вано преимущественно в машинах пере менного тока с немагнитным ротором для определения индуктивных сопроти лений рассеяния обмотки статора. Индуктивные сопротивления рассея ния обмотки статора электрической машины переменного тока являются йа Ными параметрами, используемыми в практике расчетов нормальных и аварийных режимов. Известно устройство для измерени индуктивного сопротивления рассеяни обмотки статора электрической машины, содержащее враиаклпийся измерительный виток между статором и рото ром испытуемой машины ij , Точность измерений сопротивлений рассеяния при немагнитном роторе ма ла, поскольку не учитываются дополни Тельные магнитные поля рассеяния-, чыходя1дие в расточку статора. Известно также устройство для из мерения индуктивных сопротивлений рассеяния обмотки статора электриче кой машины, содержащее измерительные катушки и элементы их крепления в расточке статопа испытуемой электрической машины 2 . Измерение индуктируемых ЭДС в ка тушках, производится в режиме питания обмотки статора симметричныгл напряжением и вынутом роторе. Катушки закрепляют ка поверхности расточки статора. Применение устройств l и 2 ,б зируется на допущении, что магнитный поток рассеяния статора замыкается исключительно в пазовой части его сердечника. Это справедливо только для электрических машин с ферромагнитным ротором. Дополнительные потоки рассеяния обмотки статора, которые имеют место при немагнитном роторе и в связи с существенно меньшими размерами его основных электрюпроводных элементов (по сравнению с диаметром расточки статора), оказываются неучтенными при измерении. ЭлекТпопроводные элементы конструкции - это электрически замкнутые цепи ротора, выполненн 1ге из материалов с высокой удельной электропроводностью. Они находятся, как правило, внутри цилиндрических немагнитных оболочек. В немагнитном ро торе, в частности с применением глубокого охлаждения, имеется большое количество замкнутых цепей с высокой электропроводностью, в том чис ле обмотка возбуждения, электромагнитные и тепловые экраны. Индуктируемые в них токи вытесняют перемен ный по времени магнитный поток на пути рассеяния. Для проектирования и расчетов режимов рассматриваемых машин необходимо знать игадуктивные сопротивления обмотки статора по отношению к указанным замкнутым электропроводным элементам, однако известные устройства в случае немагнитного ротора не позволяют правиль- . но определить эти индуктивные сопротивления рассеяния обмотки статора. Измеренные индуктивные сопротивления рассеяния обмотки статора существенно занижены по сравнению с действительными значениями, поскольку не учитываются дополнительные потоки рассеяния в пространстве между расточкой статора и электропроводными элементами ротора. Погрешность тем-болыче, чем меньше размеры jJacсматриваемого элемента ротора и чем дальше этот элемент удален от поверхнести расточ1 к статора. Цель изобретения - повышение точ-нести определения индуктивных сопротивлений рассеяния обмотки статора. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения индуктиБНых сопротивлений рассеяния обмотки статора электрической машины, содержащем измерительные катушки и элементы их крепления в рас,точке статора испытуемой электричес-кой MaiinHb, конфигурация измерительных катугиек Б плоскости намотки витков выполнена аналогичной конфигурации BHciijHHx контуров наибольишх геометрических сечений электропроводных элементов ротора в пределах полюсного пространства, при этом количество измерительных, катушек выбрано равны-м количеству электропроводннх цепей ротора испытуемой ма11ины и они размещенн и зафиксированы одна относительно другой в положениях, соответствующих относительным радиальным и аксиальнь 1 положениям замкнутых цепей ротора, причем указанные контуры соответствуют сечениям электропроводных элементов ротора плоскостями, параллельными оси ротора и перпендикулярными биссектрисе полюсного угла. Необходимость соответствия конфигурап.ий измерительных катушек замкнутнх контуров, а также расположение катушек идентично контурам в расточке статора,- следует из методики принятого определения индуктивных сопротивлений рассеяния выбранного контура. Чтобы вычислить индуктивное сопротивлений рассеяния обмотки статора относительно заданного контура ротора, следует из ее полного индуктивного сопротивления вьг-гесть индуктивное сопротивление, .взаимоиндукции, которое пропорционально наибольшему потоку, пронизывающему этот контур. Наибольшим поток, проходящий . через выбранный конструктивный электропроволяний элемент -ротора в пределах его полюсного пространства, будет в том случае, если провести зам нутый контур таким образом, чтобы о охватывал наибольшую внешнюю цилинд рическую поверхность электропроводя щего элемента ротора. Действительно, для правильного о ределения предлагае иым устройством индуктивного сопротивления взаимоин дукции, например, И-го контура, необходимо измерить наибольший магнит ный поток, который пронизывает этот элемент ротора, когда тот находится в расточке статора. Для этого доста точно поместить в расточку статора измерительный виток (катушку из тон ких проводников) вместо контура и измерить индуктируемую ЭДС в рамке от переменного магнитного поля в расточке статора при питании симмет ричным напряжением многофазной обмо ки статора испытуемой машины. Например, для полого цилиндричес кого элемента (экрана) двухполюсной ма1чины, таким замкнутт-.iM контуром бу дет седлообразная рамка со сторонами, проходящими по образующим цилиндра и полуокружностям его торцовых частей. Для испытуемой машины с числом пар полюсов, равным р, вместо полуокружностей будут дуги, длиной /V.-. и О. - каждая, где С - диаметр цилиндра. Для прямоугольной в плане полюс ной катушки с более широким основанием , дальше удаленным от оси врашения многополюсного ротора, получим рамку с линейными размерами, близкими к размерам широкого основания катушки. Положение измерительной катушки должно соответствовать положению най денного контура для заданного электропроводямего элемента ротора, т«е. для катушки необходимо обеспечить одинаковые с контуром расстояния как от оси вращения ротора, так и от торца статора испытуемой машины. Поскольку при измерениях к многоЛазной обмотке статора подается симметричное переменное напряжение и в рас точке создается вращакэдееся магнитное поле, то угловые положения радиальных осей измерительных катушек в расточке статора могут быть произвольными, так как индуктированные в кат оиках величины (ампл.итуд) ЭЛС не зависят от их углового положения. В частном случае рднойазной машины при пульсирующем магнитном поле необходимо дополнительно обеспечить совпадение радиальной.оси измеритель ной катушки и оси рднофйзной обмотки статора, либо учест -соответствуюыий угол расхождения упомянутых осей, если он имел место при установке измерительных катушек. Измерительные катушки в расточке статора крепятся на растяжках,. Каждая растяжка крепится одним концом к катушке, а другим - к поверхности сердечника статора. Устройства указанных креплений могут быть различны ги, например в виде петель, либо крючков. Для фиксации формы катуш-ки (витка) в зависимости от ее размеров могут быть использованы по ее длине распорки из немагнитных ма териалов, либо каркасы для придания конфигурации лобовых частей катушек очертаний лобовых частей электропроводящих элементов ротора. Перечисленные элементы являются не принципиальными для предлагаемого устройства, поэтому более детально не описываются. На фиг.1 показано размещение катушек и растяжек в статоре двухполюсной маишны при одной электрически замкнутой цепи ротора; на фиг.2 то же, при двух цепях; на фиг.З - то же, для статора четырехполюсной машины. На чертежах показаны измерительные катушки 1 и 2, соответствующие наиболылему диаметральному размеру электромагнитного экрана и обмотки Бозбуждения, радиальные растяжки 3 и крепление 4 растяжек. Число катушек соответствует количеству замкнутых электропроводяпшх цепей на роторе, по отношению к которым определяются индуктивные сопротивления. Угол сектора, в пределах которого размещаются обмотки 1 к 2, составляет oi. 180/р. Так как магнитное поле в расточке статора является вратагодимсяf то измарительные обмотки 1 и 2 в расточке статора могут быть повернуты относительно центра расточки статора на произвольный угол по сравнению с указанными на рисунках. На Лиг,3 пунктиром для наглядности показаны линии магнитного поля в произвольный момент времени. Индуктивное сопротивление обмотки статора относительно п-го контура ротора в Омах вычисляется по формуле , где индуктивное сопротивление фазы обмотки статора ч 1 о / р-.2 ). индуктивное сопротивление взаимоиндукции между обмоткрй статора и л-и измерительной катушкой г приведенной в обмотке статора, е„ WK,v П 1 , 2 , 3 ,

измеренные фазные ток и напряжение обмотки статора; измеренные потери активной

мощности обмотки статора; измеренная ЭДС катуаЬ

ки;

числа последовательных витков S фазе обмотки статора и п-и катушке;

- основной обмоточный коэффициент статорной обмотки. Выполнение измерительных катушек по числу, конфигурации и положению, соответствующими электрическим контурам элементов ротора, позволяет повысить точность измерения индуктивных сопротивлений рассеяния обмотки статора.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНДУКТИВНЬТХ СОПРОТИВЛЕНИЙ РАССЕЯНИЯ ОБМОТКИ СТАТОРА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ преимущественно с немагнитным ротором, снабженным электропроводными замкнутыми цепями, содержащее измерительные катушки и элементы их крепления в расточке статора испытуемой электрической машины, о т л и ч а ющ а е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, конЛигурация измерительных катушек в плоскости намотки витков выполнена аналогичной конфигурации внешних контуров наибольших геометрических сечений электропроводных элементов ротора в пределах полюсного пространства, при этом количество измерительных ,каpyuieK выбрано равным количеству электропроводных цепей ротора испытуемой машины и они разме1чены и зафиксированы одна относительно другой в положениях, соответствукицнх относительным радиальным И аксиальным ( положениям замкнутых цепей ротора, причем указанные контуры соответст(/) d вуют сечениям электропроводных элементов ротора плоскостями, параллельными оси ротора и перпендикулярными биссектрисе полюсного угла.

с/г.2

e/z.J