Способ контроля обрыва стержня ротора короткозамкнутого асинхронного электродвигателя

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 119) 11) 3 А Ш 1 Г 01 й 31/3 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИ(71) Азербайджанский институт нефтии химии им, М. Азизбекова(56) 1, Гемке Р.Г. Неисправностиэлектрических машин. Л "Энергия",1975, с, 161,2. Жерве Г.К. Промышленные испытания электрических машин ГЭИ. М,-Л,1959, с. 441-442.3. Ре 1 пЬатйй. Методы обнаруженияповреждений короткозамкнутых клетокроторов асинхронных машин.-"25.1 птХ 1 зз. Ко 11 од, 11 непац, 27-31 ОкЕ.1980, НеЕС 2, Уотттад-зт, А 2"11 вепац, Я. 105-108.(54) (57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ОБРЫВАСТЕРЖНЯ РОТОРА КОРОТКОЗАМКНУТОГОАСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ путемподключения обмотки статора к сети,приведения ротора во вращение и измерения тока статора, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности контроля, из тока статора выделяют третью гармонику, измеряют пульсации ее амплитуды и поуровню пульсаций судят о наличии обрыва стержней обмотки ротора.Изобретение относится. к диагностике технического состояния электрических машин и может быть использован для контроля исправности стержней ротора короткозамкнутых асинхронных электродвигателей.Эксплуатация короткозамкнутогоасинхронного электррдвигателя при наличии даже одного-двух оборванныхстержней в роторе приводит к дальнейшему выходу иэ строя других стержнейи отказу двигателя в работе.Известны способы проверки исправности стержней ротора асинхронныхкорбткозамкнутых электродвигателей,разработанные для случаев заторможенного ротора, один из которых основан на измерении по окружности ротора магнитного потока рассеяния, образующегося вокруг стержней роторапри питании его переменным током пониженного напряжения, равного 20-25номинального. На каждый паз выступающей части ротора поочередно накладывают тонкую стальную пластину, перекрывающую два зубца ротора. Чри этом. над пазами, в которых нет стержнейс обрывом, пластинка притягиваетсяи дрЕбезжит, а при наличии обрывапритяжение и дребезжание исчезают 13,Известен также, способ контроля обрыва стержня ротора, при котором ротор затормаживают и в статор подаютпониженное напряжение, равное 20-25номинального. Затем ротор медленнопроворачивают и измеряют силу тока в,статоре, При отсутствии обрыва стерж.ня сила тока фазы в статоре во всехположениях ротора одинакова, а приобрыве изменяется в зависимости отположения ротора 23.Недостатком описанных способов является непригодность их для применения на работающих машинах. Наиболее близким к предлагаемому является способ контроля обрыва стержня ротора короткозамкнутого асинхронного электродвигателя путем подключения обмотки статора к сети, приведения ротора во вращение и измерения тока. статора 33.Известно, что при наличии обрыва стержня ротора в токе статора появляются гармоники, кратные частоте скольжения. Известный способ основан на измерении пульсации полного , тока статора с частотой скольжения. Эти пульсации малы по величине, происходят не с постоянной частотой, а с частотой скольжения, зависящей от нагрузки электродвигателя, что требует подстройки контура выделения контролируемого сигнала. Все это снижает точность контроля.Цель изобретения - повышение точности контроля. 5 10 20 25 30 35 40 45 50 55 0 65 Поставленная цель достигается тем, что по способу контроля обрыва стержня ротора короткозамкнутого асинхронного двигателя путем подключения обмотки статора к сети, приведения ротора во вращение и измерения тока статора, из тока статора выделяют третью гармонику, измеряют пульсации ее амплитуды и по уровню пульсаций судят о наличии обрыва стержней обмотки ротора,Физическая сущность изобретения основана на взаилодействии (интерференции, возникающем при обрыве стержня (несимметрии обмотки ротора 1 между магнитныи потоком обратных токов третьей. гармоники ротора н магнитным потоком третьей гармоники статора.Наличие в фазных величинах обмотки статора третьей гармоники и кратных ей гармоник) обусловлено насыщением магнитной системы основным потоком намагничивания, определяемым величиной намагничивающего тока машины. Ток намагничивания и соответствующий ему основной поток намагничивания при изменении нагрузки от нуля до номинальной величины практическине изменяются. Остается постояннойи третья гармоника, обусловленнаянасыщением магнитной системы указанным потоком. Ври этом результирующийпоток от третьей гармоники в пространстве отсутствует, так как в условиях симметричности трехфазной обмотки и при нагружении ее симметричными токами в любой момент временинамагничивающие силы, созданнйе токами третьей гармоники, совпадают цофазе и их сумма равна нулю. Однакоэлектрическая несимметрия обмотки ротора при обрыве стержня определеннымобразом обуславливает несимметриютретьих гармоник в Фазных величинахобмотки статора. В таком случае намагничивающие силы, созданные токами третьей гармоники статора, в трех фазах представляют уже несимметричную систему и их сумма не равняется нулю. Благодаря этому в пространстве появляется результирующий поток частоты ЗХ (Г, - частота сети), вращающийся в йаправлении вращения потока основной гармоники.для заданной степени исследуемой неисправности можно принять, что величина результирующего потока от третьих гармочик в фазах обмотки статора, обусловленных потоком намагничивания, практически остается постоянной так же, как и сам поток намагничивания, при изменении нагрузкимашины от нуля для номинальной величины. Не изменяется также ЭДС индуцирования результирующим потокомтретьей гармоники в обмотке статора.Величина ЭДС третьей гармоники,.индуцированная в обмотке ротора ука.занным результирующим потоком, зависит уже от скольжения ротора. Таким образом, несмотря на постоянство ЭДС третьей гармоники в обмотке статора, величина этой ЭДС в обмотке ротора изменяется при изменении нагрузки от нуля до номинальной величины. При нагрузке из-за увеличения скольжения величина указанной ЭДС увеличивается и ее интерференция должна, усилить О пульсацию третьей гармоники в обмотке статора. Что касается результируюшего потока первой гармоники, то, как известно, его величина по сравнению с величиной результируюшего 15 потока третьей гармоники несоизмеримо велика. Кроме того, в отличие от третьей гармоники, величина реэУльтируюшего потока первой гармоники не остается постоянной, а изменяется в соответствии с изменением нагрузки от нуля до номинальной величины. Поэтому незначительная электрическая несимметрия короткоэамкнутой обмотки ротора в виде беличьей клетки (обрыв одного-двух стержней) не может вызвать большую пульсацию этой гармоники.Проведено экспериментальное диагностическое исследование укаэанной неисправности ротора в ряде коротко- замкнутых асинхронных электродвигателей. Искусственно задан обрыв стержня ротора (путем сверления стержня в пазу) и по предлагаемому способу осуществлен контроль за маши ной путем гармонического анализа и осциллографирования Фазных величин (тока и напряжения) и их гармонических составляюших.На фиг.1-6 приведены осциллограм мы (симметричная половина) при холостом ходе (фиг,1, 3 и 5) и нагрузке (фиг.2, 4 и б) соответственно полно- го Фазного тока (Фиг,1 и 2), его первой (фиг,3 и 4) и третьей (Фиг.5 и 6) 45 гармоник, снятые на асинхронномэлектродвигателе при обрыве двух стержней (один иэ которых неполностью высверлен) в пазах ротора; на фиг,7, 8 и 9 - кривые, показывающие характер изменения пульсаций соответственно Фазного тока, его первой и третьей гармонических составляющих при.холостом ходе (кривые 1) и нагрузке (кривые 2).Кривые 1 и 2 получены соответст венно из осциллограмм .Фиг.1-6 путем обработки их в долях относительных величин осциллографированных токов. При обработке принято, чтоЙП .А= 2 ф +АфА фо А -А оАгде А , А. - максимальные и минимальные размахи амплитуд осциллографированных величин.Для простоты точки, характеризующие вершины пульсаций, соединены прямыми линиями,Как показывает анализ полученныхрезультатов, при сравнительно малойстепени исследуемой неисправности(обрыв одного-двух стержней) пульсация тока Фазы фиг.7 и его первойгармоники (фиг.8.) в режиме холостогохода (кривые 1)практически отсутствует. Слабо проявляется пульсацияукаэанных величин также в режиме нагрузки машины (кривые 2,фиг.7 и 8),В значительной степени проявляетсяпульсация третьей гармоники в режиме нагрузки машины (Фиг.9, кривые 2)При этом пульсация укаэанной гармоники четко проявляется и на измерительной икале анализатора гармоник,Амплитуда (или размах) пульсации выделенной третьей гармоники почти в3,5 раза больше, чем амплитуда пульсации тока Фазы. При этом амплитудапульсации первой гармоники несоизмеримо мала по сравнению с пульсацией третьей гармоники. Таким образом, пульсация третьей гармоники в Фазных величинах обмотки статора является наиболее информативньщ диагност.еским признаком (параметром ) обрыва стержней асинхронной машины, на котором основано изобретение.Предлагаемый способ по сравнениюс прототипом позволяет более эФФективно контролировать состояние стержней ротора, так как пульсация третьей гармоники в большей степени зависит от обрыва стержня, чем пульсация первой гармоники и полной фаэной величины; дает возможность контролировать состояние стержней при работе машины под нагрузкой; может быть использован для определения неисправности стержней при питании обмотки статора пониженным напряжением, равным 20-25% номинального; путем мед- ленногопроворачивания ротора (т.е.имитации больших скольжений) на профилактических испытаниях асинхронных двигателей без их разборки; позволя-, ет не только констатировать факт наличия обрыва, но и определить число оборванных стержней (по числу пиков пульсаций за один оборот ротоРа), а также степень обрыва (по амплитуде пульсаций).1121633 Составитель В.Никаноровактор И.Рыбченко Техред Н.Коцибнрк ректор В. Бутяг аказ 7976/36ВНИ писное 035, М илиал ППП фПатент", г. Ужгород, ул ектная, 4 Тираж 710 Государственно елам изобретен сква, Ж, Ра комитета СССРи открытий ская наб., д, 4/