Способ контроля неравномерности воздушного зазора асинхронного двигателя

(51)4 С 01 К 31 ГОСУДАРСТВЕННЫЙГ 1 О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕ МИТЕТ СССРЙ И ОТКРЫТИЙ И Н АВТОРС ВИДЕТЕЛЬС рановвого Краснерон гражия СССР во СССР1973 СССР 1948. Я НЕРАВНО- АСИНХРОНйся в лод-. ки статовном ведвиг ател на обмо рот ПИСАНИЕ ИЭОБР(71) Киевский ордена Трудоного Знамени институт инжеданской авиации им. 60-лет(54)(57) 1. СПОСОБ КОНТРОЛМЕРНОСТИ ВОЗДУШНОГО ЗАЗОРАНОГО ДВИГАТЕЛЯ, заключающиключении многофазной обмотра к источнику питания, плличении пускового моментапутем изменения напряженияке статора при неподвижном Я 01 6275 А в измерении в момент трогания ротора с места параметров двигателя, зависящих от неравномерности воздушного зазора, отличающийсятем, что, с целью повышения точности контроля путем увеличения чувствительности, перед подключением обмотки статора к источнику питания вразрыв одной из фаз обмотки включаютпеременный резистор, выбирая первоначальную величину его сопротивления из условия еохранения ротором неподвижного состояния при подключении источника питания, устанавливаютмаксимально возможнйй яз условиядопустимого нагрева двигателя приконтроле уровень напряжения на источнике питания н затем плавно уменьшают сопротивление резистора до момента трогания ротора с места.1 76275 2, Способ по п. 1,.о т л и ч а ющ и й с я тем, что в момент трога" ния ротора с места измеряют сопротивления резистора, а о неравномерности воздушного зазора судят по отношению измереййого значения сопротивления к эталонному , определенному предварительно при отсутствии неравномерности зазора двигате - ля. Изобретение относится к электрическим машинам,а именно к методам испытания асинхронных двигателей, служитдля определения неравномерности воздушного зазора косвенным путем иможет быть использовано для диагностирования подшипников асинхронныхдвигателей в процессе эксплуатации,так как при износе подшипников появляется неравномерность. воздушного Озазора ( радиальный зазор являетсяосновным параметром для подшипников,характеризующим их техническое состояние),Цель изобретения - повышение точности контроля путем увеличения чувствительности.На фиг,1 и 2 показаны схемы включения трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами,. 20у которых статорные обмотки включены соответственно звездой (фиг, )и треугольником фиг,2 ). на фиг.Зи 4 - схемы включения двигателей воднофазную сеть при двухфазной обмотке фиг.З), регулируемое сопротивление включено последовательно сих пусковой обмоткой, и с трехфазной обмоткой на статоре (фиг,4 ). 30Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит многофазную обмотку статора 1, короткозамкнутый ротор 2. Обмотки статора 1 подключены к клеммам 3 для соединения с источч 5 ником питания. В разрыв однои из фаэ обмотки статора 1 включен регулируе-, мый резистор 4 в виде активного, индуктив ого либо емкостного сопротивления. Гозицией 5 обозначен пусковой40 конденсатор С. 3. Способ по п, 1, о т л и ч а ющ и Й с я тем, .что в момент трогания ротора с места измеряют ток в фазе обмоток статора, в цепь которой включен резистор, а о неравномерности воздушного зазора судят по отношению измеренного значения тока к эталонному, определенному предварительно при отсутствии неравномерности роздушного зазора двигателя. Известно, что трехфазный асинхронный двигатель при отключении одной из фаз обмотки статора 1 пусковой момент не развивает вследствиеравенства токов и магнитных потоков прямой и обратной последовательности Фаз независимо от величины подводимого напряжения. Механическая характеристика, представляющая собой зависимость частоты вращения ротора 2 от вращающего момента, проходит через начало координат, Отключение фазы обмотки статора 1 в трехфазном двигателе почти равносильно последовательному включению с ней достаточно большого резистора активного, индуктивного или емкостного сопротивлений, чтобы ток в этой фазе был намного меньше, чем в остальных.При таком включении результирующий пусковой момент получается равным нулю и .двигатель не может тронуться с места даже при малом тормозном мо," менте на валу и достаточно большом подводимом напряжении. При уменьшении сопротивления ток в фазе, с которой это сопротивление включено последовательно, увеличивается. Тогда момент, созданный, например, прямо вращающимся полем, будет увеличиваться, а обратно вращающимся полем - уменьшаться. Появится результирующий пусковой момент.При определенном значении тока в этой Фазе (определенных значенияхсопротивлений ) пусковой момент двигателя возрастает до момента трогания,и это достигается без изменения подводимого напряжения, величина которо.го может быть различной. Значенияэтих сопротивлений и тока зависят от117623эксцентриситета и связанной с ним не- симметрии магнитного поля, так как при ее изменении изменяются как момент сопротивления на валу двигателя в связи с изменением силы односто 5 роннего магнитного притяжения, так и вращающий момент двигателя, которые при начале трогания равны друг другу, Эта зависимость и положена в основу предлагаемого способа контроля 10 неравномерности воздушного зазора асинхронных двигателей.Таким образом, способ косвенного контроля степени неравномерности воздушного зазора трехфазных асинхронных 15 двигателей состоит в увеличении вращающего момента двигателя до момен- . та трогания путем плавного уменьшения активного, индуктивного или емкостного сопротивлений, включаемых последовательно с одной из фаз двигателя Напряжение, подводимое к4 двум другим фазам, при этом не изменяется, Уровень его ограничивается только допустимым нагревом двигателя за время контроля, В связи с кратковременностью операции контроля ток в фазах может намного превышать номинальный. Номинальным ток будет при подводимом напряжении, примерно равном 20-25 от номинального (напряже 30 ние короткого замыкания двигателя ). Если необходимо, уровень подводи- мого напряжения можно снизить при помощи трансформатора с мощностью соответствующей лишь потерям мощнос ти двигателя при осуществлении контроля и времени контроля, т.е. намного меньшей номинальной мощности двигателя, 0 неравномерности воздушного зазора двигателя судят по величине указанных сопротивлений 4 или по току в фазе, последовательно с которой включено одно из этих сопротивлений. С этой целью, например, используется градуировочная к. ная, полу чаемая заранее экспериментально для каждого типа контролируемых двигателей,Плавно уменьшая сопротивление в фазе с измерительным элементом до 50 начала трогания ротора, судят об эксдентриситете ротора в расточке статора по зависимости: йК = КиюмИнфчХ, = Хи мХьнач начальное, й Хс - Х /Х - начальное от эксизм с Мак1 ентриситета е, где К и, Х 1 С ивм измеренные значения активного индуктивного или емкостного сопротив 75 4лений для асинхронного двигателя данного типа,Благодаря использованию несимметричного включения в сеть трехфазного асинхронного двигателя предлагаемый способ обладает более высокой чувствительностью, так как ампли - туда вращающейся результирующей МДС не постоянна, а изменяется во време-. ни по эллиптическому закону. Годограф вращающегося вектора результирующей магнитодвижущей силы в двигателе с несимметричным питанием пред" ставляет собой эллипс. Это ведет к более значительному уменьшению вращающего момента двигателя при увеличении эксцентриситета ротора, чем в случае симметричного питания, когда годограф перемещения вектора результирующей магнитодвижущей силы по развертке машины представляет собой окружность. Как показали эксперимен-. тальные данные, вращающий момент двигателя при однофазном включении более чувствителен к изменению эксцентриситета, чем в симметричномтрехфазном режиме. Так, в частности,при изменении эксцентриситета от 0до 70 . в трехфазном симметричном режиме питания максимальный моментуменьшается примерно на 10%, а в однофазном - на 25Способ осуществим и при питаниитрехфазного асинхрсбного двигателяот однофазыой сети и для однофазныхасинхронных двигателей. С этой цельюфаза трехфазного двигателя, последовательно с которой включено регулируемое измерительное сопротивление, подсоединяется к той же клемме сети, чтои любая его фаза (фиг.4 ), Это сопротивление одновременно обеспечиваетопределенный сдвиг токов по фазе вобмотках двигателя, что является необходимым условием для трогания двигателя. Вслучае однофазных асинхронных двигателей регулируемый резистор 4 включается последовательно с ихпусковой обмоткой,Предлагаемый способ контроля неравномерности воздушного зазора асин-.,хронных двигателей обладает как показали расчеты и опыты, в 10-10 раэбольшей чувствительностью, чем известный,в связи с тем, что без нагрузки трогание ротора начинаетсяпри незначительно(м подведенном напряжении, равном (0,02-0,03) У где11 Н - номинальное напряжение. Способ 1позволяет,не нагружая двигатель, поднять это напряжение, которое и при начальном пусковом токе, близком к номинальному, может быть в 10 раэ большим, так как напряжение короткого замыкания для асинхронных двигателей составляр0 = (0,15 - 0,25) У 1,10Момент сопротивления на валу двигателя можно представить состоящим из двух частейМс = М 1+ дМЕ у15где М - момент сопротивления приотсутствии эксцентриситета;ДМ - дополнительное увеличениемомента сопротивления, вызываемое увеличением давленияв подшипниках силой одностороннего магнитного притяжения, возникающей при наличииэксцентриситета е.Сила одностороннего магнитного притяжения при одноми томже эксцент-, риситете зависит от квадрата индукции в в здушном зазоре двигателя (квадрата напряжения , В такой же степени будет зависеть от напряжения30 и приращение момента сопротивлений ДМ . При трогании вращающий момент двигателя Мравен моменту сопротивления Мс М = Мс, Чувствительность способа по моменту 8 определяется производной3 М дМРЗЕ ДЕпоэтому она при данном прйращении эксцентриситета возрастает в такой же степени, как и приращение момента сопротивления ЬМс. 11 овышение чувствительности предлагаемого способа позволяет судить о реальном эксцентриситете ротора даже при значительном его изменении в процессе эксплу атации ( е = 5-103 , что особенно важно для авиационных асинхронных двигателей, которые имеют небольшой воздушный зазор. Это приводит к повышению точности контроля. Для самолетных асинхронных двигателей мощностью от нескольких ватт от 5 кВт этот зазор равен всего у = 0,2 0,3 мм - это одновременно при значительно более высокой частотевращения.Использование предлагаемого способа контроля неравномерности воздушногб зазора асинхронных двигателей не требует внесения каких-либо изменений в существующую конструкцию двигателя и осуществляется без демонтажа двигателя с объекта установ" ки. Отсутствие регулятора с плавным регулированием подводимого ко всем фазам двигателя напряжения позволяет упростить и снизить стоимость устройства для реализации способа. Способ применим как для трехфазных асинхронных двигателей, так и для однофазных и не требует. изменения подводи- мого напряжения во всех фазах. Кроме Втого, применение способа создает предпосылку для перевода технического обслуживания и ремонта асинхронных двигателей на более прогрессивную технологию - на обслуживание по состоянию, а также позволяет осуществлять прогнозирование вероятности отказа двигателей, связанного с износом подшипников, приводящего к появлению экс- центриситета ротора./46 Тираж 748ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб. д, 14/5 аказ 53 Подпис ал ППП "Патент", г.ужгород, ул, Проектная 4 Составитель В,НиканороРедактор К,Волоцук Техред Ж.Кастелевич