Способ контроля неравномерности воздушного зазора асинхронного двигателя Советский патент 1985 года по МПК G01R31/34 

2. Способ по п. 1,отличающ и и с я тем, что в момент трогания ротора с места измеряют сопротивления резистора, а о неравномерности воздушного зазора судят по отношению измеренного значения сопротивления к эталонному , определенному предварительно при Отсутствии неравномерности зазора двигате ля.

6275

3. Способ по п. 1,отличаю Щ и и с я тем, ;что в момент трогания ротора с места измеряют ток в фазе обмоток статора, в цепь которой включен резистор, а о неравномерности воздушного зазора судят по отношению измеренного значения тока к зталонному, определенному предварительно при отсутствии неравномерности роздушного зазора двигателя.

1. СПОСОБ-КОНТРОЛЯ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ВОЗДУШНОГО ЗАЗОРА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ, заключающийся в подтключении многофазной обмотки статора к источнику питания, плавном увеличении пускового момента двигателя . путем изменения напряжения на обмотке статора при неподвижном роторе и в измерении в момент трогания ротора с места параметров двигателя, зависящих от неравномерности воздушного зазора, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности контроля путем увеличения чувствительности, перед подключением обмотки статора к источникупитания в разрыв одной из фаз обмотки включают переменный резистор, выбирая первоначальную величину его сопротивления из условия сохранения ротором неподвижного состояния при подключении источника, питания, устанавливают максимально возможн Чй из. условия допустимого нагрева двигателя при (Л контроле уровень напряжения на источнике питания и затем плавно уменьшают сопротивление резистора до момента трогания ротора с места. Л СП

1

Изобретение относится к электричеким машинам,а именно к методам испытания асинхронных двигателей, служит дпя определения неравномерности воздушного зазора косвенным путем и может быть использовано для диагностирования подшипников асинхронных двигателей в процессе эксплуатации, так как при износе подшипников появляется неравномерность воздушного зазора (радиальный зазор является основным параметром для подшипников, характеризующим их техническое со стояние/.

Цель изобретения . - повьш1ение точности контроля путем увеличения чувствительности.

На фиг.1 и 2 показаны схемы включения трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами,. у которых статорные обмотки включены соответственно звездой (фиг.1 ) и треугольником (фиг.2 ),; на фиг.З и 4 - схемь включения двигателей в однофазную сеть при двухфазной обмотке (фиг.З), регулируемое сопротивление включено последовательно с их пусковой обмоткой, и с трехфазной обмоткой на статоре (фиг.4).

. Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит многофазную обмотку статора 1, короткозамкнутый ротор 2. Обмотки статора 1 подключены к клеммам 3 для соединения с источником питания. В разрыв одной из фаз обмотки статора 1 включен регулируемый резистор 4 в виде активного, индуктив эго либо емкостного сопротивления. Позицией 5 обозначен пусковой конденсатор С.

Известно, что трехфазный асинхронный двигатель при отключении одной .из фаз обмотки статора 1 пусковой момент не развивает вследствие 5 равенства токов и магнитных потоков прямой и обратной последовательности фаз независимо от величины подводимого напряжения. Механическая характеристика, представляющая собой зависимость частоты вращения ротора 2 от вращающего момента, проходит через начало координат. Отключение фазы обмотки статора 1 в трехфазном двигателе почти равносильно последовательному включению с ней достаточно большого резистора активного, индуктивного или емкостного сопротивлений, чтобы ток в этой фазе был намного меньше, чем в остальных.

0 При таком включении результирующий пусковой момент получается равным нулю и .двигатель не может тронуться с места даже при малом тормозном мог менте на валу и достаточно большом

5 подводимом напряжении. При уменьшении сопротивления ток в фазе, с которой это сопротивление включено последовательно, увеличивается. Тогда момент, созданный, например, прямо

Q вращающимся полем, будет увеличиваться, а обратно вращающимся полем - уменьшаться. Появится результирующий пусковой момент.

При определенном значении тока в этой фазе (определенных значениях сопротивлений) пусковой момент двигателя возрастает до момента трогания, и это достигается без изменения подводимого напряжения, величина которо-го может быть различной. Значения

этих сопротивлений и тока зависят от

эксцентриситета и связанной с ним несимметрии магнитного поля, так как при ее изменении изменяются как момент сопротивления на валу двигателя в связи с изменением силы одностороннего магнитного притяжения, так и вращающий момент двигателя, которые при начале трогания равны друг Другу, Эта зависимость и положена в основу предлагаемого способа контроля неравномерности воздушного зазора асинхронных двигателей. I Таким образом, способ косвенного контроля степени неравномерности воздушного зазора трехфазных асинхронных двигателей состоит в увеличении вращающего момента двигателя до момента трогания путем плавного уменьшения активного, индуктивного или емкостного сопротивлений, включаемых последовательно с одной из фаз двигателя. Напряжение, подводимое к двум другим фазам, при этом не изменяется. Уровень его ограничивается только допустимым нагревом двигателя за время контроля. В связи с крат ковременностью операции контроля ток в фазах может намного превышать номи нальный. Номинальным ток будет при подводимом напряжении, примерно равном 20-25% от номинального ( напряжение короткого замывания двигателя ), Если необходимо, уровень подводимого напряжения можно снизить при помощи трансформатора с мо1чностью, соответствующей лишь потерям мощноети двигателя при осуществлении контроля и времени контроля, т.е. намного меньшей номинальной мощности двигателя, О неравномерности воздушного зазора двигателя судят по величине указанных сопротивлений 4 или по току в фазе, последовательно с которой включено одно из этих сопротивлений. С этой целью, например, испол зуется градуировочная кгвал, получаемая заранее экспериментально для каждого типа контролируемых двигателей. Плавно уменьшая сопротивление в фазе с измерительным элементом до начала трогания ротора, судят об экс центриситете ротора в расточке стато ра по зависимости: ЛК Кизм/ н«ч ; /iXj M.,nci4 начальное, d Хс сиэ« снач начальное от экс5ентриситета е, где R , L, и5« С - измеренные значения активног 1НДУКТИВНОГО или емкостного сопротив

лений для асинхронного двигателя данного типа.

Благодаря использованию несимметричного включения в сеть трехфазного асинхронного двигателя предлагаемый способ обладает более высокой чувствительностью, так как ампли туда вращающейся результирующей МДС не постоянна, а изменяется во времени по эллиптическому закону. Годограф вращающегося вектора результирующей магнитодвижущей силы в двигателе с несимметричным питанием представляет собой эллипс. Это ведет к более значительному уменьшению вращающего момента двигателя при увеличении эксцентриситета ротора, чем в случае симметричного питания, когда годограф перемещения вектора результирующей магнитодвижущей силы по развертке машины представляет собой окружность. Как показали эксперимен-. тальные данные, вращающий момент двигателя при однофазном включении более чувствителен к изменению эксцентриситета, чем в симметричном трехфазном режиме. Так, в частности, при изменении эксцентриситета от О до 70% в трехфазном симметричном режиме питания максимальный момент уменьшается примерно на 10%, а в однофазном - на 25%. Способ осуществи и при питании трехфазного асинхрсГйного двигателя от однофазной сети и для однофазных асинхронных двигателей. С этой целью фаза трехфазного двигателя, последовательно с которой включено регулируемое измерительное сопротивление, подсоединяется к той же клемме сети, что и любая его фаза (фиг,4|. Это сопротивление одновременно обеспечивает определенный сдвиг токов по фазе в обмотках двигателя, что является необходимым условием для трогания двигателя. Вслучае однофазных асинхронных двигателей регулируемый резистор 4 включается последовательно с их пусковой обмоткой. Предлагаемый способ контроля не- . равномерности воздушного зазора асин-:. хроннык двигателей обладает д как показали расчеты и опыты, в раз большей чувствительностью, чем из вестный,в связи с тем, что без нагрузки трогаиие ротора начинается при незначительно подведенном на- , пряжении, равном (0,02-0,03)(J , где Ju - номинальное напряжение. Спосо позволяет, не нагружая двигатель, поднять это напряжение, которое и при начальном пусковом токе, близком к номинальному, может быть в 10 раз большим, так как напряжение короткого замыкания дпя асинхронных двигателей составляв; (0,15 - 0,25) Момент сопротивления на валу дви гателя можно представить состоящим из двух частей MC м, где М - момент сопротивления при отсутствии эксцентриситета Mg - дополнительное увеличение момента сопротивления, выз ваемое увеличением давлени в подпшпниках силой одност роннего магнитного притяже ния, возникающей при налич эксцентриситета е. Сила одностороннего магнитного притяжения при одном и том же эксцент риситете зависит от квадратаиндукции в воздушном зазоре двигателя (квадрата напряжения), В такой же степени будет зависеть от напряжени и приращение момента сопротивлений ilMg. При трогании вращающий момент двигателя Мg равен моменту сопротив ления MC М g Мр. Чувствительность способа по моменту S определяется производной die ле поэтому она при данном приращении эксцентриситета возрастает в такой же степени, как и приращение момент сопротивления ДМ. Повьшение чувствительности предлагаемого способа позволяет сУдить о реальном эксцентриситете ротора даже при значительном его изменении в процессе эксплу атации ( е 5-10% ), что особенно важно для авиационных асинхронных двигателей, которые имеют небольшой воздушный зазор. Это приводит к повьш1ению точности контроля. Дпя самолетных асинхронньк двигателей мощностью от нескольких ватт от 5 кВт этот зазор равен всего (Л 0,2 0,3 мм - это одновременно при значительно более высокой частоте вращения. Использование предлагаемого способа контроля неравномерности воздушногё зазора асинхронных двигателей не требует внесения каких-либо изменений в существующую конструкцию двигателя и осуществляется без демонтажа двигателя с объекта установки. Отсутствие регулятора с плавным регулированием подводимого ко всем фазам двигателя напряжения позволяет упростить и снизить стоимость устройства для реализации способа. Способ применим как для трехфазных асинхронных двигателей, так и для однофазных и не требует- изменения подводимого напряжения во всех фазах. Кроме того, применение способа создает предпосьшку для перевода технического обслуживания и ремонта асинхронных двигателей на более прогрессивную технолозтаю -на обслуживание по состоянию, а также позволяет осуществлять прогнозирование вероятности отказа двигателей, связанно го с износом подшипНИКОВ, приводящего к появлению эксцентриситета ротора,