Способ измерения неравномерности магнитной проводимости многофазной электрической машины и устройство для его осуществления Советский патент 1985 года по МПК G01R31/34 

2. Устройство для измерения неравномерности магнитной проводимости многофазной электрической машины.переменного тока, содержащее источник напряжения, блок подключения источника напряжения к одной из фаз испытуемой электрической машины, фильтр, блок его подключения к другой фазе испытуемой электрической машины, регистрирующий прибор, соединенный с выходом фильтра, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно содержит электропривод с регулируемой частотой вращения, предназначенный для соединения с валом испытуемой электричской машины, интегратор с источником 1 опорного напряжения, датчик частоты вращения привода, амплитудный детектор, при этом фильтр выполнен с узкой полосой пропускания, а регистрирующий прибор снабжен вторым измерительным входом

на который подключен выход датчика частоты вращения, причем амплитудный детектор включен между выходом узкополосного фильтра и первым входом регистрирующего прибора, а интегратор подключен к входу электропривода .

1. Способ измерения неравномерности магнитной проводимости многофазной электрической машины переменного тока, основанный на подключении одной из фаз статорной обмотки к напряжению источника питания, приведения ротора во вращение, измерении ЭДС, наводимой на другой фазе статорной обмотки, фильтрации указанного сигнала и формировании из него контролируемого сигнала,пропорционального неравномерности магнитной проводимости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, фазу статорной обмотки подключают на постоянное напряжение, ротор электрической машины приводят во вращение от посто(Л роннего привода, а из измеренного сигнала ЭДС другой фазы выделяют гармоники магнитной проводимости, кратные удвоенной частоте вращения привода. оо

1

Изобретение относится к электромеханике и может быть использовано для.оперативного технологического контроля неравномерности магнитной проводимости при производстве электрических машин и микpioмaшин переменного тока.

Цель изобретения - повышение тоности измерения.

На фиг.1 приведена схема, поясияющая предлагаемый способ измерения; на фиг.2 - векторная диаграмма магнитных потоков в электрической машине переменного тока; на фиг.З - схема устройства для осуществления способа измерения.

Устройство состоит из источника 1 постоянного тока, электрической машины 2 переменного тока, узкополосного фильтра 3, амплитудного детектора 4, привода 5, датчика 6 частоты вращения, интегратора 7 и регистрирующего прибора 8. Источник 1 постоянного тока подключен к одной из статорных обмоток электрической машины 2 переменного тока, к другой статорной обмотке подключен вход узкополосного фильтра 3, электрическая машина приводится в движение с постоянной частотой вращения приводом 5, для измерения частоты вращения с валом привода 5 соединен датчик частоты 6 вращения. Выход интегратора 7,

вход которого соединен с шиной опорного напряжения, подключен к входу .управления приводом 5. Два входа регистрирующего прибора 8 соединены с выходами амплитудного детектора 4 и датчика 6 частоты вращения.

Способ основан на том, что при неравномерности магнитной проводимости электрических машин переменного тока между двумя произвольно расположенными обмотками 9 и 10 статора электрической машины 2 переменного тока (фиг. 1) возникает взаимоиндуктивность, зависящая от неравномерности магнитной проводимо сти.

Магнитная проводимость электрической машины переменного тока является функцией, зависящей от угла поворота ротора 6 и направления оси А, по которому измеряется магнитная проводимость,определяемого углом у.Поэтому ее можно разложить в ряд Фурье. Приняв направление оси m обмотки 9 статора за ось действительных чисел, а - мнимых, находят изменение комплексной магнитной проводимости:

лА-1(я,(г;0+ч;), где i 1,2,3...; Д;- амплитуда i-й составляющей проводимости, Mi - фаза i-й составляющей проводимости. При создании режима равномерного вращения вала ротора электрической машины переменного тока с частотой uJ угол поворота 0 tJt. С целью определения неравномерности магнитной проводимости магнитопровода, которая однозначно определяется коэффициентом ряда изменения проводимости Я( , запитывают обмотку 9 статора от источника I постоянного тока, выбрав его вели чину равной амплитудному значению тока в номинальном режиме работы. В этом случае в направлении оси обмотки 9 статора (фиг.2) создается магнитный поток . В случае равномерного вращения р тора этот магнитный поток можно представить как сумму неподвижного магнитного потока То совпадающего п направлению с осью m и дополнительных магнитных потоков ДФго и , направленных по осям m и , пульсирующих с частотой, определяем частотой вращения ротора и номером гармоники изменения магнитной проводимости. Из диаграммы (фиг.2) видно, что случае неравномерности магнитной проводимости появляется изменяющееся во времени потокосцепление между обмотками 9 и 10 статора с осями где Nrti и Nh - число витков обмоток 9 и 10 статора. ЭДС, созданная этим потокосцеплением в обмотке статора 10, E- W-NHiN ini l/titJAJzOCo ptZ;-- Полученная зависимость для ЭДС показывает, что ее спектральный сос тав определяется только неравномерн стью магнитной проводимости при N N, in, и u) - постоянных величинах в связи с чем по ней можно судить о величинах Л. Дпя определения неравномерноети магнитной проводимости ротор эле рической машины переменного тока 2 не должен содержать короткозамкнутых обмоток. Если электрическая машина 2 имеет короткозамкнутые вторичные обмотки, то опыт по определению неравномерности магнитной проводимости необходимо проводить на промежуточном технологическом этапе, когда ротор не содержит короткозамкнутых обмоток. Устройство работает следующим образом. Электрическая машина переменного тока 2 приводится во вращение приводом 5 с регулируемой частотой вращения вала, преимущественно электрическим. Так., в предлагаемом устройстве может быть применен комплексный электропривод типа ЭШИР-1. Изменение частоты вращения привода 5 осуществляется по линейному закону за счет подачи на его вход линейного изменяющегося напряжения с вькода интегратора 7. Время интегрирования интегратором 7 опорного напряжения выбирается достаточно большим, чтобы в испытуемой машине не возникали переходные процессы, связанш 1е с измерением частоты вращения. Текущее значение частоты вращения вала электрической машины переменного тока 2 определяется с помощью датчика .6 частоты вращения. Одна из обмоток 9 статора подключается к источнику 1 постоянного тока и в электрической машине 2 переменного тока возникают потоки, соответствующие диаграмме на фиг.2. ЭДС, снимаемая с другой обмотки 10 статора подается на вход узкополосного фильтра 3 со средней частотой пропускания cj. В этом случае амплитуда напряжения на выходе узкополосного фильтра 3 соответствует коэффициенту разложения ряда Фурье неравномерности магнитной проводимости по следующему выражениюUi )im{li2t4jK где К - коэффициент усиления узкополооного фильтра 3. Порядковый номер гармоники i определяется следующим образом: i и)о /2iO. Напряжение с выхода узкополосного фильтра 3 поступает на амплитудный детектор 4, где вьшрямляется. Значение амплитуды напряжения Uj и текущего значения и) фиксируется регистрирующим прибором 8, в качестве которого может быть использован многоканальный самопишущий потенциометр, шлейфовый осциллограф, цифропечатающее устройство и т.д. Анализируя значения Ui и tO , по вьшеприведенным вьфажениям определяют спектральный соетав неравномерности магнитной проводимости электрической машины пере менного тока. В устройстве, реализующем способ, применен принцип развертывающе го преобразования, используемый при снятии спектральных характеристик автоматически, сущность которого заключается в следующем. Медленно изменяя частоту вращения вала, чтобы процесс являлся квазиустановивши ся, фиксируют одновременноамплитуду на выходе узкополосного фильтра 3 и текущее значение частоты, т.е. получают спектрограмму. Частота настройки узкополосного фильтра 3 зависит от пределов изменения частоты вращения привода 5 и от максимально желаемого значения частоты в разложении ряда Фурье неравномерности магнитной прово димости. Так, если пределы изменени частоты вращения вала составляют bJniin-i fTWkX,. то частота настройки фильтра должна быть равна4x30 2cJmu.xt.B этом случае определяют первый член разложения в ряд Фурье Соответственно, при изменении част ты вращения привода 5 можно определить амплитуду разложения с максимальным порядковым номером i «-о ,, /uJmH Частота вращения cJ и частота, на которую настроен фильтр, а)о раз личны. Измерения не проводят на той частоте вращения, на которую настро ert фильтр. Частота вращения определяется из выражения i uV2tJ. Датчик 6 частоты вращения необходим для построения спектрограммы автоматически. Двукоординатный регистрирующий прибор 8 необходим для автоматического построения спектрограмм. ЭДС, снимаемая с обмотки 10 статора, несет информацию только о неравномерности магнитной проводимости, а спектральная фильтрация сигнала осуществляется не с целью выделения сигнала, несущего информацию о величине неравномерности магнитной проводимости, а с целью определения спектрального состава неравномерности проводимости. В известном устройстве питание осуществляется переменным током, и на выходе отключенной обмотки имеется сумма трансформаторной и информационной ЭДС, а также напряжение питания. Фильтрация осуществляется с целью вьщеления информационной ЭДС. Этот процесс вносит погрешность, завися-, щую от добротности фильтрующего устройства и температуры. Выделение одной лишь зубцовой гармоники не всегда информативно. Что особенно важно для вращающихся трансформаторов, когда необходимо выявить неравномерность магнитной проводимости, обусловленной магнит-, ной анизотропией ротора, определить форму изменения магнитной проводимости, обусловленную зубчатостью. Информацию о форме неравномерности зубцовой проводимости несет ряд Фурье высщих гармонических составляющих, кратных зубцовой гармонике. Использование предлагаемого способа измерения неравномерности магнитной проводимости электрических машин переменного тока по сравнению с известными способами сокращает время измерения неравномерности магнитной проводимости и обеспечирает получение истинного закона изменения магнитной проводимости в зависимости от углового положе-. ния ротора, а также возможность автоматизации процесса измерения неравномерности магнитной проводимости.