Способ определения гармоник магнитной индукции и датчик магнитного поля для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК G01R33/02 

r---dj;-4,

Изобретение относится к испытаниям электрических машин (ЭМ) переменного тока. Способ определения гармоник магнитной индукции (МИ) реализован датчиком магнитного поля. Измерительную обмотку (ИО) из одинаковых витков 1 разбивают на группы 2 по числу гармоник МИ. Количество витков в каждой группе равно (2К+1) Ь, j , где К - 0,1,2,.. .; ) j - порядковый номер гармоники; Т - полюсное деление ЭМ. Витки должны располагаться симметрично продольной оси о о . Располагают и закрепляют ИО на внутренней поверхности статора Таким образом, чтобы контактные лепестки 3 витков находились за пределами магнитопровода статора. Шаг обмотки , где Ь, - иирина витка ИО. Рассчитывают значения коэффигр ентов избирательности групп витков К;. и чувствительности «итка К-: для всех ;)..К;- .cagi/sin р-- irb, Tb, л , ч D ( I л II D1 sinN). , где со, - число 0 / с витков в группах. OopNmpyroT квадратную матрицу K;j К ; , размерность которой равна числу гармоник, подлежащих определению в ЭМ. Вводят ЭМ в рабочий режим, вьдапяют сигнал с угловой частотой гармоник О, -Определяют амплитуды гармоник В, из решения матричного уравнения Т ( 1/S -Q ) хЕ;, где Sj - площадь витка ИО; к - обратная матрица коэффициентов К;- ; Е; - матрипл-столбец электродвижущей силы группы витков. Способ имеет повышенную точность измерений. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л 4i О 4

ffpaj nazHUjnonpoSoda статора

4r

Изобретение относится к области испытаний электрических машин переменного тока и предназначено для определения амплитуд пространственных гармоник магнитной ивдукции, наблюдаемых, преимущественно, в воздушном зазоре этих машин.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повьшгение точности измерений.

На чертеже изображена измерительная обмотка и схема ее подключения к измерительньм приборам.

Измерительную обмотку, состоящую из одинаковых последовательно соединенных витков 1 разбивают на отдельные группы 2 витков (пунктиром вьще- лена одна группа). Число групп принимают равным числу гармоник магнит- ной индукции, которые наблюдаются в воздушном зазоре электрической машины и амплитуды которых необходимо определить. Количество витков в каждой группе принимают равным целой части числа, найденного по выражению

(2K+i) s; ьГ

где ,1,2,..,.;

о - полюсное деление основной гарМОНИКИ;;

Ь - шаг обмотки;

; - порядковый номер гармоники. Для основной гармоники ()) считают , что позволяет разместить всю измерительную обмотку на протяжении одного полюсного деления этой гармоники. Для остальных, высших, гармоник ()1) значение козффищгента К принимают таким, чтобы получить при- мерно равномерную разбивку измерительной обмотки на группы витков. Расположенные вблизи оси симметрии обмотки витки могут входить в состав нескольких групп. Витки, входящие в состав Групп выбирают так, чтобы они бьши расположены симметрично относительно продольной оси о О измерительной обмотки, для чего число витков в группах принимают одновременно четным или наоборот, нечетным.

Располагаю1г и закрепляют измерительную обмотку на внутренней поверхности статора так, чтобы контактные лепестки 3 витков находились за пределами магнитопровода статора. С помощью выводных проводников 4 контактные лепестки соединяются с клеммником 5,

Рассчитывают значения коэффициентов избирательности групп витков Kj- и чувствительности витка Кд: обмотки для всех порядковых номеров 0; гармоник, подлежащих определению, соответственно по формулам

. т iTbi. sin lj-co;2

J 2Г

, . l J 2г

где b - шаг измерительной обмотки; СО; - число витков в группах; Ь, - ширина витка.

Формируют квадратную матрицу , элементы которой определяют по формуле

Kjj К; Kijj ..

Размерность матрицы равна числу гармоник, подлежашдх определению в данной электрической машине.

Вводят испытуемую машину в рабочий режим, вьщеляют с помощью фильтра 6 сигнал определенной частоты СО. Измеряют прибором 7 амплитуды ЭДС. Е| всех выбранных групп витков, из которых формируют вектор-столбец Е. Амплитуды гармоник магнитной индукции В -определяют из решения матричного уравнения

)

где Sg - площадь витка измерительI ной. обмотки;

к - обратная матрица коэффициентов ,К;: .

Решение матричного уравнения осуществляют с помощью ЭВМ.

Измерительная обмотка состоит из одинаковых последовательно соединенных витков шириной Ь, , вьшолненных с шагом Ь и снабженных контактными лепестками 3. Шаг Ь принимают, с одной стороны, минимально возможньм по технологическим соображениям, что обеспечивает максимальное значение коэффициента избирательности для гармоник магнитной индукции с наибольшими порядковыми номерами (последние Имеют незначительные амплитуды) . С другой стороны, шаг принимают не меньшим 20-кратной привода обмотки. Вызвано это необходи 14

мостью исключить погрешность от неопределенности шага при малой его величине, сравнимой с толпрной провода обмотки.

Значение ширины витка Ь, практически не сказывается на чувствительности обмотки. Принимают Ь,0,5Ь. Длину обмотки 1 выбирают не больше длины магнитопровода статора.

Предлагаемую обмотку целесообразно изготавливать фотоспрсобом из фольгированных эластичных материалов по технологии, применяемой для изго- товления фольговых тензорезисторов.

Формула изобретения

- 1 Г 1 -

.M Е,,

I SeCO

где Б - матрица-строка амплитуд гармоник;

0

5

Se 15

10

25 О

с 0

площадь витка измерительной обмотки;

СО - угловая частота гармоник; Е, - матрица-столбец ЭДС групп

витков;

к - обратная матрица коэффициентов, элементы которой рассчитывают по формуле

. ч пЪ,. . 7Ьг

sin J; :г7г- sin-J U; т:. i

К | () с / J . 5Lb. 2Г J 2

где Sj - порядковый номер гармоники

поля;

Ъ| - ширина витка измерительной обмотки;

полюсное деление машгны; Ъ - шаг обмотки; О); ЧИСЛО витков в группе.

.группах принимают равным целому чис- |лу, ближайшему к значению (2К+1)2Г

ТьГ

где ,1,2,... .

,, где b - ширина витка измерительной

обмотки.