Способ измерения относительного эксцентриситета электрической машины Советский патент 1985 года по МПК G01R31/34 

Изобретение относится к электрическим машинам и предназначено для измерения- относительного эксцентриситета в производстве и эксп луатации. Цель изоб ретения - уменьшение трудоемкости измерения относительн го эксцентриситета. На чертеже показана схема соединения для реализации способа. Схема содержит трехфазную обмот ку 1 статора электрической машины, симметричную звезду 2 резисторов, электронный вольтметр 3. Измерение эксцентриситета производят в режиме холостого хода при пониженном напряжении на зажимах обмотки статора. Вольтметром 3 измеряют, напряжение между нулевыми точками О и О. и по тарировочной зависимос ти, предварительно полученной на эталонной электрической машине с изменяемым эксцентриситетом, опред ляют значение относительного эксцентриситета , контролируемой элек рической машины/ При эксцентричном роторе дополнительно возникают гармоники поля с числом пар полюсов Р , где р - число пар полюсов ,,, 2, полюсов, Т( 3,..., и порядком -Oj 1+ - , индуцирующие в обмотке статора ЭДС частоты U) i uij, где и)- круговая частота питания, а и)д- частота. обусловленная динамическим .эксцент ситетом, вращающимся вместе с рото ро,м. При отсутствии динамического эксцентриситета u) О, Гармоники порядка -О обусловл составляю1Щ1ми магнитной проводамрс зазора, возникающими при эксцентри тете. Гармоники порядка л), взаимо действуют с обмоткой ротора, в рез тате чего возникает поле реакции этой обмотки,неподвижное относител а также высшие г но гармоники МОНИКИ с числом пар полюсов Р .; А IX -7 4-К2и и порядком 1±А. + : индуци .-2.р р ющие в обмотке статора ЭДС частоты ...t(,-s, К2. Z, - число пазов ротора; S - скольжение. В пр ;длагаемом способе измерени относите-гьного эксцентриситета электронным вольтметром измеряют 742 разность потенциалов между нейтральными точками звезды резисторов и звезды обмотки статора. Звезда резисторов состоит из линейных элементов одинакового соп-ротивления, поэтому при симметрии питающих напряжений вольтметр из-меряет ЭДС, индуцированную в фазных обмотках третьими и кратными трем гармониками полей в воздушном зазоре . Гармоники от главиого поля, высшие обмоточные гармоники и зубцовые гармоники статора не влияют на потенциал точки О звезды обмотки статора. Порядки всех остальных гармоник полей (гармоники от насыщения, от пазовости ротора, от взаимной пазовости ротора и статора, высшие гармоники ротора и гармоники от эксцент.риситёта) могут становиться кратными трем. Эти поля возникают как при эксцентриситете, так и при концентричном роторе. В последнем случае создается мeшaюpд й сигнал. Гармоники, обусловленньш насьш ением магнитной)цепи, имеют порядок -} 3 и могут индуцировать в фазах ЭДС частоты Зш. Для того, чтобы исключить (или значительно уменьшить) влияние этих гармоник, в предлагаемом способе рекомендуется проводить измерения при пониженном напряжении питания когда магнитная проницаемость стали сердечников близка к максимальной. При этом практически исчезают также поля более высокого порядка, связанные с насыщением. При концентричном роторе гармоники полей при определенных соотношениях KZ2/P и 2mq.K могут принимать . значения, крат.ные трем, и тем самым влиять на потенциал т.О звезды статора (т - число фаз, q - число пазов на полюс и фазу). I. С появлением эксцентриситета изменяется постоянная составляющая проводимости воздушного зазора, вследствие чего изменяется величина мешающего сигнала. Однако это изменение относительно мало. С появлением эксцентриситета значительное увеличение сигнала обусловлено появлением гармоник полей эксцентриситета - полезные гармоники. Амплитуды этих гармоник сильно зависят от величины .относительно эксцентриситета. ;При разных значениях /р и К7,2/Р всегда возникают кратные трем гармо ники полезных полей, влияющие на величину измеренного сигнала. Таким образом, вольтметром измеряется действующее значение гармони ЭДС третьего порядка, обусловленных эксцентриситетом, а также зубчато- стью и дискретностью расположения обмотки ротора. Для выяснения условий уменьшения мешающего сигнала выполнен анализ величины порядков мешающих гармоник Установлено, что при - ЗК отсут cтвyюt мешающие гармоники, кратные трем. При этом условии совместно с условием питания пониженным напря жением мешающий сигнал должен отсут ствовать. При значениях 2 /Р ЗК появляются кратные трем гармоники мешающих полей и даже при пониженно напряжении питания имеетсяпомеха в измеренном сигнале. Относительная .величина мешающего сигнала в измере ном сигнале возрастает с уменьшение величины эксцентриситета. Сущес твованием мешающего сигнала объясняется наличие зоны нечувствительности в кривой Ug f ( ) практически горизонтальный участок от , О до 20%. Ширина этой зоны зависит от величинь мешающего сигнала. Экспериментальные исследования проводились на разных асинхронньрс двигателях. Кривая напряжения Uj,наблюдалась на экране электронного осциллографа и представляла собой гармоники зубцового порядка, модулированные третьей гармоникой (частота 150 Гц) .При номинальгном напряжении питания амплитуда модулирующей.кривой составляла приблизительно половину средней амплитудь: зубцовых гармоник напряжения. При:пониженном напряжении питания, равном (25-30)% U, моду:ляцией зубцовыхгармоник можнобьшо пренебречь. Измерения показали, что ширина зоны нечувствительности не превышала допустимой величины относительного эксцентриситета (10-20%). С возрастанием эксцентриситета бы-стро росла величина полезного сигнала, так как интенсивно увеличивались гармоники полей, вызванные эксцентриситетом. Если контролируемая машина яв-ляется двигателем, то не требуется отсоединять ее от исполнительного механизма и сочленять со вспомога-тельным двигателем. Применение предлагаемого способа в производстве электрических машин позволит быстро и просто выявлять и устранять причины, вызвавшие эксцентриситет и, таким образом, повысит надежность выпуска-емых машин. Непрерывный контроль эксцентриситета в эксплуатации предлагаемым способом позволит своевременно выявить нарушение равномерности воздушного зазора вследствие подработки подшипников, либо неточ-ного монтажа и,таким образом, также повысить надежность машин.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОГО ЭКСЦЕНТРИСИТЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержащий трехфазную обмотку статора, соединенную по схеме звезды с нулевой точкой. путем подключения обмотки статора на трехфазное напряжение разгона электрической машины на холостом ходу, отличающийся тем, что, с целью уменьшения трудоемкости измерения, подключают к обмотке статора резисторы, соединенные по схеме симметричной звезды с нулевой точкой, измеряют разность потенциалов между нулевыми точками обмотки и резисторов и по величине разности потенциалов с помощью предварительно полученной тарировочной кривой определяют величину относительного эксцентриситета. (Л Од Ф