Способ контроля неравномерности воздушного зазора асинхронного двигателя с трехфазной обмоткой на статоре Советский патент 1987 года по МПК G01R31/34 

двигатель доводится до трогания путем плавного увеличения его вращающего момента, содержит источник 1 питания трехфазного переменного тока, источник 2 постоянного тока и регистратор начала трогания ротора. Устройство содержит заграждающие электрические фильтры 5, 8, позволяющие при любом применяемом способе соединения фаз о&мотки статора подключать к ней одновременно источник постоянного тока для увеличения силы одностороннего магнитного притяжения и источник переменного тока для доведения двигателя до трогания. Источник 2 постоянного тока соединен с выводами обмотки статора через заграждающий электрический фильтр 5 для тока с частотой питающего переменного напряжения, а источник 1 переменного тока соединен

1

Изобретение относится к испытаниям acinixpoHHbix двигателей и может быть использовано для определения степени неравномерности воздушного зазора косвенным путем, а также для диагностирования состояния подшипников асинхронньк двигателей в процессе эксплуатации. Реальный зазор для подшипников является основным диагностическим параметром, характеризующим 1-гх техн1гческое состояние.

Целью изобретения является упрощение процесса контроля и расшире- ние области использования для контроля в асинхронных двигателях, не имеющих выведенного нейтрального провода.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства для реализации способа; на фиг, 2 - электрическая схема Г- образного заграждающего электрического фильтра для тока с частотой питающего переменного напряжения.

Устройство содержит источник 1 питания трехфазного переменного тока, источник 2 питания постоянного тока и регистратор начала трога чия ротора асинхронного двигателя.Источник 1 питания-выполнен с регулятором 3 напряжения, например, в

с ьыводами обмотки статора через заграждающий электрический фильтр 8 для постоянного тока. В случае использования способа при отсутствии доступа к валу двигателя путем дистанционной фиксации начала трогания по появлению размагничивающего действия реакции якоря устройство содержит регистратор начала трогания, который представляет собой высокочувствительный измеритель 9 напряжения, соединенный с выводами обмотки статора через дополнительный заграждающий электрический фильтр 11, аналогичный фильтру 8. Процесс контроля упрощается за счет упрощения подготовки двигателя к испытаниям, отпадает необходимость в переключениях в статорной обмотке. Кроме того,можно контролировать погружные асинхронные двигатели. 2 ил.

виде лабораторного автотрансформатора, подключенного к сети переменного тока. К выходу регулятора 3 подключен измеритель 4 напряжения, который,например,представляет собой вольтметр. К выходу регулятора 3 напряжения через заграждающий электрический фильтр 5 для постоянного тока, который выполнен, например,

в виде конденсаторов в каждом линейном проводе, подключены все три среды контролируемого трехфазного .асинхронного двигателя 6.1;1сточник 2 питания,который представляет собой.

например, аккумулятор, через выключатель 7 и заграждающий электрический фильтр 8 для тока с частотой питающего переменного напряжения подключен к двум выводам фаз обмотки статора двигателя 6.Электрический

фильтр 8 выполнен,например,в виде Г-образного заграждающего фильтра (фиг. 2).

Регистратор начала трогания содержит измеритель 9 напряжения,который через усилитель 10 и второй заграждающий электрический фильтр 11 для тока с частотой питающего переменного напряжения подключен к

двум выводам фаз обмотки статора контролируемого двигателя 6. Измеритель 9 напряжения представляет собой, например, вольтметр, а электрический фильтр 11 аналогичен по конструкции электрическому фильт- РУ 8.

Сущность изобретения заключается в доведении двигателя до трогания путем плавного увеличения его вращающего момента и оценке степени неравномерности воздушного зазора двигателя по изменениям в момент трогания электрическмх параметров двигателя (например, напряжения трогания) при наличии в воздушном зазоре двигателя магнитного поля, возбуждаемого постоянным током,и при отсутствии такого возбуждения.

Путем возбуждения магнитного поля в воздушном зазоре двигателя постоянным током увеличивается сила одностороннего магнитного притяжения ротора к статору. Сила одностороннего магнитного притяжения ротора к статору возникает всегда с появлением неравномерности воздушного зазора (зксцентриситета).Она является функцией эксцентриситета и определяется формулой

Ь где

Р 0,5- 10 7 ВцЕо dB dH

(В/0,5)

В

D

3

относительный эксцентриситет;

магнитная индукция в воздушном зазоре; внутренний диаметр и длина пакета ротора; коэффициент Картера; напряженность магнитного поля.

Увеличение силы одностороннего магнитного притяжения ведет к увеличению нагрузки на опоры и росту момента сопротивления двигателя (тормозного момента), обусловленного силами трения в двигателе. Момент тре- .НИЛ М К N, где К - коэффициент трения качения; N - сила нормального давления в прдшипниках, определяемая весом ротора и силой одностороннего магнитного притяжения..

От магнитной индукции сила одностороннего магнитного притяжения зависит в квадрате.Чем выше будет инfO

88636

дукция магнитного поля в воздушном зазоре двигателя (до определенного предела,определяемого насыщением магнитной цепи), тем более значительным будет увеличение. момента сопротивления двигателя при одном и том же значении эксцентриситета,т.е. выше чувствительность устройства.

Двигатель 6 до трогания доводят путем подключения всех фаз его обмотки статора к источнику 1 питания переменного тока. Напряжение, подводимое от источника питания переменного тока, плавно увеличивается регулятором 3 напряжения до начала трогания ротора с места. Чем больше момент сопротивления двигателя, тем выше напряжение источника переменного тока, необходимое для начала трогания ротора с места.

Напряжение питания переменного тока, необходимое для начала трогания ненагруженного двигателя, мало

J5

20

5

0

5

0

5

0

5

( 0,02 V, где V номинальное напряжение). При таком сильно пониженном подводимом напряжении будет незначительным и значение магнитной индукции, создаваемой источником переменного тока в воздушном зазоре двигателя и, следовательно, будет низкой чувствительность устройства. Для повьш1ения чувствительности устройства магнитное поле требуемой ин- ,тенсивности в воздушном зазоре двигателя создается независимо источником 2 постоянного тока.

При контроле устройством (с помощью измерителя 4) определяются информативные параметры (переменное напряжение или ток),характеризующие неравномерность воздушного зазора двигателя, последовательно при включенном выключателем 7 и отключенном постоянном напряжении, степень неравномерности воздушного зазора двигателя определяется по относительным изменениям этих информативных параметров в момент трогания при включенном и отключенном постоянном напряжении.

Для обеспечения возможности нормальной совместной работы источников постоянного 2 и переменного 1 тока при любьк применяемых способах соединения фаз обмотки статора устройство дополнительно содержит соответ- ствующие заграждающие электрические фильтры. При этом источник 2 постоянного тока подсоединен к выводам двух

фаз обмотки статора через заграждающий электрический фильтр 8 для тока с частотой источника переменного напряжения. Электрическая схема одного из таких фильтров показана на фиг. 2. Он состоит из контура, образованного параллельно соединенными конденсатором С , и катушкой индуктивности L (К. 1 активное сопротивление этой катушки ,R| - сопротивление конденсатора), настроенного в резонанс для .частоты питающего напряжения переменного тока (резонанс токов) и ветви, состоящей из последовательно соединенных конденсатора Cj и катушки индуктивности L (R, - активное сопротивление этой катушки), также настроенной в резонанс для этой частоты (резонанс напряжений). Включением такого фильтра практически исключается возможность замыкания переменного тока частоты питающего переменного напряжения через источник постоянного тока, возбуждающий в двигателе пос

тоянное магнитное поле, которое является основным.

в основу методики расчета таких электрических фильтров положены условия резонанса то1сов и напряжений.

Для определения начала трогания ротора с места дистанционным путем устройство содержит регистратор начала трогания по появлению размагничивающего действия реакции якоря.

При отсутствии питания обмотки статора переменным током и возбуждении магнитного поля в воздушном зазоре постоянным током двигатель становится синхронным генератором с ма-- лым воздушным зазором, характерным для асинхронных машин. Обмотка его ротора (якоря) замкнута накоротко замыкающими кольцами ротора.При отсутствии вращения ротора ток в этой обмотке отсутствует. Если же ротор привести во вращение, то в обмотке индуктируется ЭДС, и вызванный ею . ток создает свое магнитное поле (реакция якоря), влияние которого на основное магнитное поле, создаваемо постоянньм током, в связи с малым воздушным зазором является более сильным, чем у обычных синхронных машин.

Так как реактивная составляющая тока в обмотке ротора имеет индуктивный характер, действие реакции якоря является размагничивающим.Маг

5

5

0

5

0

5

0

5

нитньи поток в машине при этом уменьшается. При изменении магнитного потока в связи с появлением реакции якоря в обмотке статора по закону электромагнитной индукции индуктируется ЭДС. По появлению этой ЭДС и фиксируется измерителем 9 напряжение начала трогания ротора с места, что полностью исключает необходимость в каком-либо доступе к валу двигателя для фиксации начала трогания ротора.

Регистратор начала трогания представляет собой измеритель 9 напряжения, который через второй заграждающий электрический фильтр 11 для тока с частотой питающего переменного напряжения и усилитель 10 напряжения также подсоединен к выводам обмотки статора.

Заграждающий электрический фильтр 8 при этом служит для исключения влияния источника переменного тока на показания регистратора, так как для трогания ротора с места обмотка статора подключается на пониженное переменное напряжение. Необходимость в усилителе диктуется тем, что при малой скорости вращения (начало трогания) изменение тока в обмотке ротора незначительно.

Технико-экономическая эффективность заявляемого изобретения определяется следуюащм.

Предлагаемый способ упрощает процесс контроля, так как уменьшается подготовка контролируемого двигателя. Для осуществления контроля с помощью предлагаемого способа не нужно предварительно делать переключения в статорной обмотке двигателя, что значительно уменьшает трудозатраты на проведение контроля (в среднем вдвое).

Кроме того, изобретение может быть применено для дистанционного контроля неравномерности воздушного зазора таких асинхронных двигателей, у которых затруднен доступ к валу, например погружные электродвигатели. Также расширена область применения предлагаемого устройства для контроля асинхронных двигателей специального назначения, которые в большинстве своем выполняются без вьгеода нейтрального провода и не дают возможности осуществить включение обмоток статора в открытый треугольник.

Формула изобретения

Способ контроля неравномерности

воздушного зазора асинхронного двигателя с трехфазной обмоткой на статоре, заключающийся в подключении двигателя на многофазное Напряжение, в создании искусственной несимметрии поля в воздушном зазоре нри подключении постоянного тока к обмотке статора, в плавном увеличении электромагнитного мокента путем измене- ния переменного напряжения при не- подвижном роторе, в изменении в момент трогания ротора величины указанного напряжения при подключении и отключении постоянного напряжения

LJ

от обмотки двигателя, при этом о степени несимметрии воздушного зазора судят по разнице указанных переменных напряжений, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса контроля и расширения области использования для контроля в асин-хронных двигателях, не имеющих выведенного нейтрального провода, переменное напряжение подключают одновременно ко всем фазам двигателя, а постоянное - к вьшодам двух фаз, в момент трогания фиксируют измеряя низкочастотйые пуль- сации напряжения в цепи двух фаз обмотки, причем подключение источников постоянного и переменного тока осуществляют через заграждающие фильтры соответственно для переменного и постоянного токов.

Кг

-cpHt

К,Ci

Изобретение касается , испытания асинхронных двигателей и может быть использовано для диагностирования состояния асинхронных двигателей. Целью изобретения является упрощение процессов контроля и расширение области использования способа контроля неравномерности воздушного зазора асинхронного двигателя с трехфазной обмоткой на статоре. Устройство для оценки степени неравномерности воздушного зазора асинхронных двигателей по изменениям в момент трогания ротора с места, электрических параметров двигателя при наличии в воздушном зазоре машины магнитного поля, возбуждаемого постоянным током, и при отсутствии или уменьшении такого возбуждения, для чего с ф го 00 00 S5

Редактор А.Шандор Заказ 7804АА

Составитель В.Никаноров

Техред М.Ходанич Корректор С.Шекмар

Тираж 752Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4