Способ испытания на механическую прочность модели обмоточного слоя беспазовой электрической машины Советский патент 1986 года по МПК G01R31/34 

1

Изобретение относится к электротехнике , 3. именно к электромашиностроению, и может быть использовано для испытания на механическую прочность обмоточного слоя беспазовых электрических машин как постоянного, так и переменного тока.

Цель изобретения - повышение точности моделирования и повьшение достоверности получаемой информации.

На фиг,1 показана конструктивная схема исполнения машины постоянного тока на двойном полюсном делении; на фиг«2 - характер иэменения тока do) в проводниках обмотки ротора, распределение индукции (В) магнитного поля в воздушном зазоре по окружности ротора н характер распределения электродинамических усилий F 5 возникааддих Б результате взаимо действия магнитного поля в зазоре и- тока, протекающего по обмотке, а также распределение це 1тробежных усилий Ц , действующих на проводники обмотки ротора; на фиг.З - уст- ройстззо для реализации способа, общий вид,

.. Устройство имеет сердечник 1, на котором размещены катушки 2 и 3, составляющие о б МО TIC у 4 возбувдения. В зазоре 5 сердечника 1 размещена модель обмоточного слоя 6,состоящая из проводников 7 (стержне) и макета сердечника 8, неподвижно закрепленная посредс1-зом блока 9 неподвижно- го з.акрегшения. Катушки 2 и 3 об- MOTkH 4 возб;гдцения подсоединены-к регулируемом источнику 10 постоянно го тока, а щюноднйки 7 модели об-, моточного слоя .6 подсоединены к кс- точнику Т| регулируемого импульсного тока. Модель обмоточного слоя 6 снабжена регулируемым блоком 12 охлажде- |дая (в случае газового охлаждез ия обмотки это вентилятор с регулируе- мой величиггой воздушного потока, например, посредством диафрап ы 13),

В электрических машинах с беспа- зовым исполнением ротора (статора)- электромагнитный, момент приложен к обмотке в отличие от машин-с традиционным зубчатым выполнением ротора (стато ра)1.в которых момент прилагается в основном к зубцам, экранируюццлм обмотку от действия на нее магнитного поля.

Обмоточный слой беспазовой электрической машины представляет собой

5

3

S 0

о , Q

0

5

92

конструкц)ю, состоящую из стержней обмотки и элементов, -несущих нагрузку по удержан-ию обмотки- от перемещения относительно сердечника ротора или статора.

Рассмотрим качественно характер усилий действуюищх на обмотку ротора беспазовой машины постоянного то- к а.

Распределение индукции магнитного поля в воздушном зазоре носит знако- переменний трапецеидальньй характер, лри этом форма трапеции может искажаться под действием поля реакции якоря при работе машины под нагрузкой и отсутствии компенсационной обмотки.

Распределение тока в проводниках обмотки ротора носит также явно выраженный трапецеидальный характер, где боковые CTOpoffbi трапеции, как правило, отличак тся от прямых ввиду замедленного г-иш ускоренного характера коммл тации.

Электродинамические усилия Fj- , создающее электромагнитный элемент, возтшкающий от взаимодействия магнитного поля в зоне обмотки ротора с током ротора. Имеют знакопостоянный пульсируюШ;И1 1 характер. Помимо рассмотренных электродинамических уси- ЛР5Й на обмотку действует совокупность УСИЛИЙ, вызванных нагревом обмотки. Эти усилия вoзкикaюt вследствие раз- -;ости коэф 11ициентов объемного и ли- м сйтюго расширения проводникового ;..-1Ти риала изоляции обмотки и пакета с i ji,(И сердечника ротора или статора.

Иа обметки роторов, кроме того , де1 1ствуют цегттробежные усилия F , предетазляюрше собой постоянные по направлению усилия, величина и характер изменения которых, зависит от закона регулирования частоты вращения ротора. Остальные усилия являются иезпачительныт-ш. Соотновгелие между величинами усилий зависит от коикрет- Нпк условий эксплуатации.

В предлагаемом способе стержни сбыо гоч1-1ого слоя являются не пассив- н,ыми элементами, над которыми произ- Tfop,fiT действия, а активньп-ш элемен- тамИз создаюп1ими усилия, действующие на средства закрепления их на модели сердечника якоря (статора), что соответствует реальнь}м условиям нагружения в нат рной машине. Величина и характер усилий, пepeдaвae ыx посредством стержней на средства их закрепления на сердечнике в модели

обмоточного слоя, определяются величиной индукции магнитного поля, в котором размещены стержни, а также параметрами импульсов тока, проте- какгоего по стержням. При выполнении условий, по которым индукция магнитного поля, в котором размещена модель обмоточного слоя якоря (статора) , равна индукции магнитного поля имитируемой машины в зоне разме.щ ния обмоточного слоя, а по проводникам модели пропущен пульсирующий ток (амплитуда которого равна величине тока в проводниках имитируемой машины в исследуемом режиме), на стержни действуют усилия, идентичны усилиям, действугацим на обмоточный слой в имитируемой машине. Тепловой режим работы модели обмоточного сло определяется посредством внешнего регулируемого источника охлазкцения, например в случае воздушного охлаж- Дения имитируемой машины, вентилятора с регулируемым потоком воздуха, необходимость которого определяется тем, что при протекании тока по мо- дрли вьщеляется тепло, а для работы модели в условиях, имитирующих работу натурной машины, необходимо поддерживать температуру на уровне реальной.

Обеспечение формы импульса тока, повторяющего форму распределения индукции в воздушном зазоре в зоне обмоточного слоя имитирующей машины, позволяет уточнить сведения о механической прочности закрепления обмоточного слоя для конкретного ;класса машин, так как форма распределения индукции магнитного поля в воздушном зазоре машин постоянного тока отличается между собой.

Для проведения испытаний на механическую прочность модель обмоточного слоя 6 беспазовой электрической машины неподвижно закрепляют посредством блока неподвижного закрепления 9 в зазоре 5 сердечника 1.

В зоне расположения модели обмоточного слоя 6 создают магнитное поле, направленное перпендикулярно поверхности проводников 7. Для этого катушки 2 и 3 обмотки 4 возбуждения подключают к регулируемому источнику 10 постоянного тока и, регулируя величину тока и изменяя величину индукции поля в зазоре 5, устанавливают значение индукции магнитного поля

5

20

$ 10

5

0

5

0

равным значению индукции в имитируемой электрической машине.

Проводники 7 модели обмоточного слоя 6 подключают к источнику 11 регулируемого импульсного тока и устанавливают амплитуду пульсирующего тока, равной амплитуде пульсирующего тока в имитируемой электрической машине.. Частоту пульсаций тока выбирают пропорционально числу пар полюсов машины и чистоте ее вращения.

При протекании тока по проводникам в них вьщеляется тепло, поэтому для стабилизации и регулирования температуры обмоточного слоя на уровне имитируемой машины в исследуемом режиме на модель воздействуют посредством внешнего регулируемого блока 12 Охлаждения, например, при воздушном охлаждении обмоточного слоя посредством вентилятора с регулируемым потоком воздуха.

При необходимости получения уточненных данных о механической прочности обмоточного слоя в зависимости от рода тока маптны и распределения индукции магнитного поля в воздушном зазоре форму импульса тока, протекающего по проводникам модели, выполняют повторякмцей распределения индукции в воздушном зазоре машины в зоне размещения обмотки. Длительность нагружения модели обмоточного слоя фактически не лимитируется и может быть определена исходя из конструктивного решения закрепления обмоточного слоя, например, в случае закрепления полимерным связукяцим - сроками его старения, в случае дискретных металлических элементов - количеством циклов, определяющих усталостную прочность элементов .

Неподвижное закрепление модели обмоточного слоя 6 в зазоре 5 магнитной системы, в которой возбуждается магнитное поле, позволяет нагружать средства закрепления проводников 7(стержней) модели обмоточного слоя 6 усилием, зависящим от величины магнитного поля в зазоре 5 и тока, протекающего по проводникам 7 (стержням).

Подключение модели обмоточного слоя 6 к источнику 11 регулируемого

,импульсного тока позволяет имитировать различные режимы работы машины, отличающиеся как по величине тока, так и по частоте вращения.

Подключение обмотки 4 нозбулчде- ния к незаинскмому регу.пируемому источнику to псстоялного тока позволяет изменять величину нат 1 нтного псхпя п зазоре 5 сердечника, а следо;зательио, и усилия, действующие на прово/гянки 7 модели обмс,1Точного слоя 6, что o6ecne4HjjaeT имитацию работы машины в различных режимах с регулиров ой еличинъ a гнйтпoJ o потока.

Подключение проволни7 :ов 7 обмотк модели обмоточного слоя 6 и обмотки 4 возбз кдеиия к раздельным источникам питания позвол-чет получить два канала управления усилиями дейст- на прово.цники 7, а следовательно, обеспечивает выбор , наиболее полно совпадающих с условиями в реальной машине.

Ийличие регулируемого блока 12 охлажценЕ я тгозволяет имитировать различные варианты теплового состоя ния реальной- .

ТСаким образом, предлагаемый ciio- соб позволяет получать достоверную информацисо о работоспособности об- мото;чного слоя в условпяк эксплуатации и уменьшить стоимость испытаний.

Формула изобретения

1,Способ испытания на механичес- кую прочность модели обмоточного

5 слоя беспазовой электрической машины, заключающийся в приложении уси- jjnii г модели обмоточного слоя, выполненной в виде проводников, укреп- ленньк на поверхности сердечника, и

to в измере:нии этих усилий, о т л и - ч а ю щ и и с я тем, что, с целью тювг.ииения точности моделирования и повыигения достоверности получаемой и)1формац), проводники модели под15 ключа-ют к источнику пульсирующего тока., в зоне расположения модели создают маг ннтное поле, направленное пе1М1ондикул;1рно поверхности провод- никоЕ и стабилизируют температуру

20 обмоточного слоя, при этом величину индукции магнитного поля, амплитуду пульсирующего тока и уровень температуры выбирают равными соответствующим величинам в имитируемой эле- 25 кч рической машине.

2.Способ ПОП.1, отличаю- щ и и с я тем. что формируют импульсы тока, протекающего по проводникам модели обмоточного слоя, повто30 ряющие по форме распределения индукции aгнитнoгo поля в воздушном зазоре в зоне обмоточного слоя имитирую- машины,

.

//

13

Фиг.З

Редактор С.Патрушева

Составитель В.Никаноров

Техред Г.Гербер КорректорЕ.Сирохман

Заказ 3085/47 Тираж 728Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СшРпо делам изобретений н открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно- полиграфическ:ое предприятие, г.Ужгород,ул.Проектная,4

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано для испытания на механическую прочность обмоточного слоя беспазовых электрических машин. Цель изобрете-. ния - повышение точности моделнрова- . ния и повьппение достоверности получаемой информации. Способ заключается в приложении усилий к модели обмоточного слоя, выполненной в виде проводников, укрепленных на поверхнос ти сердечника, и измерении этих усилий. В зоне расположения модели создают магнитное поле, направленное перпендикулярно поверхности проводников и стабилизируют температуру обмоточного слоя, при этом величину индукции магнитного поля, амплитуду пульсирующего тока и уровень температуры выбирают равными соответствующим величинам в имитируемой маигине. Эффективность способа состоит в том, что на этапе предварительных испытаний производят испытания на механическую прочность на моделях. Это позволяет на стадии испытаний иметь информацию о работоспособности обмоточного слоя. Достоверность iнфop- мации позволяет отказаться от экспериментального образца и проведения его ресурсных испытаний, 1 з.п, (ii-лы, 3 ил. (О (Л К) оо а СлЭ to