Способ контроля неравномерности воздушного зазора асинхронного двигателя с трехфазной обмоткой на статоре

.ТЕЛЬСТВ 4-07 ко ни ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ ОПИСАНИ(71) Киевский институт инженеров гражданской авиации им. 60-летия СССР(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ВОЗДУШНОГО ЗАЗОРА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ТРЕХФАЗНОЙ ОБМОТКОЙ НА СТАТО(57) 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 конт 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 том, и при отсутствии или уменьшен такого возбуждения, для чего128двигатель 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 обмотки статора подключать к ней одновременно источник постоянного тока для увеличения силы одностороннего магнитного притяяения 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 8636с ыводами обмотки статора череззаграждающий электрический фильтр8 для постоянного тока, В случае использования способа при отсутствиидоступа к валу двигателя путем дистанционной Фиксации начала троганияпо появлению размагничивающего действия реакции якоря устройство содеряит 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 контроляупрощается за счет упрощения подготовки двигателя к испытаниям, отпадает необходимость в переключенияхв статорной обмотке. Кроме того,можно контролировать погружные асинхронные двигатели. 2 ил, Изобретение относится к испытаниям асинхронных двигателей и может быть использовано для определения степени неравномерности воздушного зазора косвенным путем, а также для диагностирования состояния подшипников асинхронных двигателей в процессе эксплуатации. Реальный зазор для подшипников является основным диагностическим параметром, характеризующим их техническое состояние.Целью изобретения является упрощение процесса контроля и расшире" ние области использования для контроля в асинхронных двигателях; не имеющих выведенного нейтральногопровода.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 трогания ротора асинхронного двигателя.Источник 1 питания выполнен с регулятором 3 напряжения, например, в виде лабораторного автотрансформатора, подключенного к сети переменного тока. К выходу регулятора 3 подключен измеритель 4 напряжения, ко"торый,например, представляет собойвольтметр. К выходу регулятора 3напряжения через заграждающий электрический Фильтр 5 для постоянноготока, который выполнен, например, 1 О в виде конденсаторов в каждом линейном проводе, подключены все трисреды контролируемого трехфазного)1 например, аккумулятор, через выключатель 7 и заграждающий электрический фильтр 8 для тока с частотойпитающего переменного напряженияподключен к двум выводам фаз обмоткистатора двигателя 6. Электрическийфильтр 8 выполнен, например,в виде Г-образного заграждающего Фильтра(Фиг. 2). Регистратор начала трогания содержит измеритель 9 напряжения,который через усилитель 10 и второй заграждающнй электрический фильтр 11 для тока с частотой питающего переменного напряжения подключен кдвум выводам Фаэ обмотки статора контролируемого двигателя 6Измеритель 9 напряжения представляет собой, например, вольтметр, а электрический фильтр 11 аналогичен по конструкции электрическому Фильтру 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 (эксцецтриситета).Она является функцией эксцентриситета и определяется формулой30Р = 0 5 10 Ъ ЭдРа (В/О 5) дБ 3 дН 35 где е - относительный эксцентриситет;В - магнитная индукция в воздушном зазоре;ф вцутренции диаметр и длц 40на пакета ротора;К - коэфФициент Картера;Н - напряженность магнитногополя.Увеличение силы одностороннего 45 магнитного притяжения ведет к увеличению нагрузки на опоры и росту момента сопротивления двигателя (тормозного момента), обусловленного силами трения в двигателе. Иомент тре ния И = К М, где К - коэффициент трения качения; И - сила нормального давления в подшипниках, определяемая1 весом ротора и силой одностороннего магнитного притяжения, 55От магнитной индукции сила одностороннего магнитного притяжения зависит в квадрате,Чем выше будет индукпия 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 вьппе напряжение источника переменного тока, необходимое для начала трогания ротора с места.Напряжение питания переменного тока, необходимое для начала трогания ненагруженного двигателя, мало ( 0,02 Ч , где К - 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 повышения чувствительности устройства магнитное поле требуемой интенсивности 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 постоянцом напряжении, степень неравномерности воздушного зазора двигателя определяется по относительным изменениям этих информативных параметров в момент трогания при включенном и отключенном постоянном напряженки.Для обеспечения возможности нормальной совместной работы источников постоянного 2 и переменного 1 тока при любых применяемых способах соединения фаэ обмотки статора устройство дополнительно содержит соответ- ствующие эаграждающие электрические фильтры. При этом источник 2 постоянного тока подсоединен к выводам двух50 55 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 Ь, (Е, - активное сопротивление этой катушки,К- сопротивление конденсатора), настроенного в резонанс для частоты питающего напряжения переменного тока (резонанс токов) и ветви, состоящей из последовательно соединенных конденсатора С и катушки индуктивности Ь (к - активное сопротивление этой катушки), также настроенной в резонанс для этой частоты (резонанс напряжений), Включением такого фильтра практически исключается воэможность замыкания переменного тока частоты питающего переменного напряжения через источник постоянного тока, возбуждающий в двигателе постоянное магнитное поле, которое является основнымВ основу методики расчета таких электрических фильтров положены условия резонанса тойов 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 ста" новится синхронным генератором смалым воздушным зазором, характерным для асинхронных машин, Обмотка его ротора (якоря) замкнута накоротко эамыкающими 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, создаваемое постоянным 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. 10 15 20 25 30 35 40 45 нитный поток в машине при этомуменьшается. 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 сместа, что полностью исключает необходимость в каком-либо доступе квалу двигателя для фиксации началатрогания ротора.Регистратор начала трогания представляет собой измеритель 9 напряжения, который через второй заграждающий электрический Фильтр 11 длятока с частотой питающего переменного напряжения и усилитель 10 напряжения также подсоединен к выводамобмотки статора,Заграждающий электрический фильтр8 при этом служит для исключениявлияния источника переменного токана показания регистратора, так какдля 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 вобмотке ротора незначительно.Технико-экономическая эффективность заявляемого изобретения определяется следующим,Предлагаемый способ упрощает процесс контроля, так как уменьшаетсяподготовка контролируемого двигателя. Для осуществления контроля с помощью предлагаемого способа ненужно 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 беэ вывода нейтрального провода и не дают возможности осуществить включение об7 128 моток статора в открытый треугольник. ставитель В.Никаноровхред М. Ходанич Корре Редактор Л.Шандор екм Тираж 752 НИИПИ Государственног по делам изобретений 13035, Москва, Ж,аказ 7804 Подписнокомитета СССРоткрытийаушская наб д. 4/ ческое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 изводственно-поли Ф о р м у л а 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 при подключении постоянного тока к обмотке статора, в плавном увеличении электромагнитного момента путем изменения переменного напряжения при неподвижном роторе, в изменении в момент трогания ротора величины указанного напряжения при подключении и отключении постоянного напряжения 8636 8от обмотки двигателя, при этом остепени несимметрии воздушного зазора судят по разнице указанных переменных напряжений, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью упрощения процесса контроля и расширения области использования для контроля в асинхронных двигателях, неимеющих выведенного нейтрального 10 провода, переменное напряжение подключают одновременно ко всем фазамдвигателя, а постоянное - к выводамдвух фаз, в момент трогания фиксируют измеряя низкочастотные пульсации напряжения в цепи двух фазобмотки, причем подключение источников постоянного и переменного токаосуществляют через заграждающиефильтры соответственно для перемен ного и постоянного токов.