Способ косвенного контроля неравномерности воздушного зазора асинхронного двигателя

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН Э(511 0 01 Н 31 3 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ удово ескии ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Донецкий ордена Тр го Красного Знамени политехничинститут(53) 621.313.3 (088,8)(56) 1. Авторское свидетельство СССРМ 73697, кл. 0 01 В 7/14, 1948.2. Авторское свидетельство СССРМ 60960, кл. 0 01 в 7/14, 1840.3,Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2883433/24-07,кл. и 01 Н 31/34, 1980(прототип).(54)(57) СПОСОБ КОСВЕННОГО КОНТРОЛЯНЕРАВНОМЕРНОСТИ ВОЗДУШНОГО ЗАЗОРААСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ в процессеэксплуатации путем кратковременного подключения двигателя к сети,отключения его, измерения частотывращения ротора в момент отключения и ЗДС, наводимой магнитным полем ротора в обмотке, размещенной вне ротора, сопоставления измеренных величин с эталонными, определенными в началеэксплуатации двигателя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и уменьшения трудозатрат контроля, перед включением двигателя и в момент отключения измеряют температуру обмотки ротора, измеряют ускорение ротора в процессе его разгона и отключение двигателя от сети производят .при положительном значении. ускорения, после отключения измеряют постоянную времени уменьшения ЗДС в измерительной обмотке, разИ мещенной на внешней поверхности двигателя, и по сопоставлению температуры перегрева ротора и постоянной времени ЭДС с эталонными судят об изменении неравномерности воздушного зазора,1 5 10 15 20 65 Изобретение относится к электротехнике и может быть использованодля контроля неравномерности (эксцентриситета) воздушного зазораасинхронных двигателей, .Известен способ косвенного контроля неравномерности воздушного зазора асинхронных двигателей, согласно которому на зажимы асинхронноймашины подают постепенно повышаемое трехфазное напряжение, величина которого в момент трогания характеризует неравномерность воздушногозазора Ц .Однако этот способ недостаточно точен, так как напряжение трогания машины зависит от положенияротора.Известен способ контроля неравномерности воздушного зазора у асин хронных машин при помощи магнитоэлектрического гальванометра, подключенного к индикатору, возбуждаемому магнитным потоком в рабочемрежиме машины, Индикатором служит электромагнит с разомкнутоймагнитной цепью, который прикладывают в разных местах к наружной поверхности активного железа статора.По обнаруженной максимальной разницепоказаний гальванометра в диаметраль .но противоположных точках активногожелеза судят о неравномерности воздушного зазора 2 .Однако этот способ также трудоемои неэффективен для асинхронных машинсовременной конструкции, не имеющих доступа к .наружной поверхности активного железа статора.Наиболее близким к изобретению является способ косвенного контроля неравномерности воздушного зазора асинхронного двигателя в процессе .эксплуатации путем кратковременного подключения двигателя к сети, отключения его, измерения частоты вращения ротора в момент отключения и ЭДС, наводимой магнитным полем ротора в -обмотке, размещенной вне ротора, сопоставления измеренных величин с эталонными, определенными в начале эксплуатации двигателя 3 .Однако необходимость измерения ЭДС в цепи статора и неучет зависимости постоянной времени затухания этой ЭДС от изменения температуры об моток двигателя уменьшают точность контроля и увеличивают трудозатраты на его реализацию. Последнее связано с проведением дополнительных операций, связанных с подключением измерительного оборудования в силовую цепь двигателя, и обеспечением зациты его и обслуживающего персонала от высоких напряжений.Цель изобретения - уменьшение трудозатрат и повышение точности контроля. Для достижения поставленной целк перед включением двигателя и в момент отключения его От сети измеряют температуру обмотки ротора, измеряют ускорение ротора после включения двигателя и отключение его про. изводят при положительном значении ускорения, после отключения двигателя измеряют постоянную времени уменьшения ЭДС в измерительной обмотке, размещенной на внешней поверхности двигателя, и по сопоставлению температуры перегрева ротора и постоянной времени ЭДС с эталонными судят об изменении неравномерности воздушного зазора.Связь неравномерности воздушного зазора эксцентриситета) с постоянной времени и уменьшения ЭДС в измерительной обмотке обратной коэффициенту затухания магнитных полейрассеяния с следует из анализа выражения ф.=Ррхб + х(Е)25где- активное сопротивление обРмотки ротора;Гбр - индуктивное сопротивлениерассеяния обмотки ротора;Х(С) - сопротивление взаимоиндукцин между обмоткой статораи ротора,Сопротивление х, превышающее бок лее чем на порядок х , практически линейно зависит от величины эксцентриситета при параллельном смещении оси расточки ротора относительно оси расточки статора. Указанная зависимость для асинхронных машин при числе пар полюсов, более двух,40 является универсальной.Магнитные поля рассеяния асинхронного двигателя в режиме выбегаротора машины после отключения отсети затухают с тем же коэффициентом,45 что и свободный переходный ток в обмотке ротора, бросок которого возникает.,в момент отключения цепи статора от шин питающего напряжения всоответствии с законом сохранения. потокосцепления ротора неизменным50в первый момент внезапного изменениярежима. Поэтому выражение Ц можетбить использовано для контроля неравномерности воздушного зазора по степени изменения сопротивления взаимоиндукции асинхронного двигателя;О коэффициенте затухания магнитных полей рассеяния можно судить попоказателю степени экспонентЫ, опи"сывающей огибающую мгновенных зна 60 чений ЭДС, индуктируемую магнитнымполем рассеяния в измерительной катушке, расположенной вблизи вала иликорпуса машины, Измерение достаточновыполнить только в одной точке окружающего двигатель пространства. 11043574 ВНИИПИ Заказ 7332/48 Тираж 710 Подписное Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,4 Величина коэффициента затухания.магнитного поля рассеяния не зависитот уровня сигнала датчика - ЭДС измерительной катушки, поэтому стационарная установка последней не целесообразна и датчик используется какпереносное средство измерения.В качестве базовой величины для.определения эксцентриситета служитзначение коэффициента затуханиямагнитного поля, измеренное приотключении от сети асинхронного двигателя с заведомо равномерным воздушным зазором, например, после монтажа или капитального ремонта ( в начале эксплуатации двигателя),Как следует из выражения (1) коэффициент затухания зависит от температуры обмотки ротора, поэтому дляповышения точности контроля необходимо измерение температуры ротора.Определение температуры обмоткиротора асинхронного двигателя в момент отключения от сети осуществляется следующим образом. До включения двигателя в сеть измеряется исходная температура обмотки ротора,равная температуре окружающей среды.Температура обмотки ротора в моментотключения двигателя от сети определяется по величине приобретеннойротором кинетической энергии в процессе увеличения частоты его вращения .после подключения к сети. Опре.деление последней осуществляетсяпо величине скорости ротора в ьюмент отключения двигателяРТ" (1.) (г)Сбде с - перегрев обмотки ротора;Р - номинальная мощность двигателя;- постоянная инерции двигателя;С - теплоемкость активногоматериала обмотки ротора;б - вес обмотки ротора;5 - скольжение ротора в моментотключения 5 =1 -ИР,/0) - частота вращения ротора.Учет влияния температурных изменений активного сопротивления роторапроизводится на основе данных, полученных при измерении указанных величин в контрольных опытах Гр, посравнению с базовым гБ по соотношению23 Уф 1 кр=рбЗ)Асинхронный двигатель отключаетсяот сети в процессе увеличения частоты вращения до момента достижениячастоты вращения ротора предельногозначения, соответствующего частотевращения на холостом ходу двигателя(при частоте вращения равной 0,5- 5 0,95 номинального значения), Ускорение ротора в момент отключения недолжно быть равно нулю. Если операцию отключения выполнять в установившемся режиме по частоте вращения, 10 тогда температуру ротора определитьпо выражению (2) невозможно, так какэнергия, получаемая от сети и расходуемая, в частности, на нагрев обмотки ротора при более длительном прио де. времени, чем время пуска на холостом ходу асинхронной машины, можетсущественно изменить температуруэтой обмотки.В предлагаемомспособеесли механизм отсоединен, точность измерениятемпературы ротора за счет снижениявремени протекания пусковых токов встаторе и роторе увеличивается, таккак в этом случае тепловой процессможет считаться изотермическим (безотдачи тепла во внешнюю среду) и.тогда условия проведения измеренияблизки к тем, при которых полученовыражение (1).Последовательность операций приосуществлении способа.Измеряют температуру окружающейдвигатель среды, которая равна температуре обмотки ротора.Подключают двигатель к сети и в 35 процессе его разгона измеряют час.тоту вращения и ускорение ротора,При положительном значении ускорения ротора отключают его от сети,измеряют в момент отключения частоф) ту вращения и постоянную времениуменьшения ЭДСв измерительной обмотке, размещенной на внешней поверхности двигателя. По зависимости (2),определяют температуру обмотки рото Ра. По сопоставлению постоянной времени ЭДС измерительной обмотки, отнесенной к перегреву обмотки ротора, измеренной в начале эксплуатации 50 и в период эксплуатации, судят обизменении величины неравномерности воздушного зазора. Учет изменения перегрева обмотки55 ротора и использование в качествеизмерительной обмотки специальнойобмотки, не связанной с силовойцепью двигателя, повышает точностьконтроля и уменьшает трудозатраты на60. его проведение.