Способ контроля неравномерности воздушного зазора асинхронного двигателя

 

1. СПОСОБ-КОНТРОЛЯ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ВОЗДУШНОГО ЗАЗОРА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ, заключающийся в подтключении многофазной обмотки статора к источнику питания, плавном увеличении пускового момента двигателя . путем изменения напряжения на обмотке статора при неподвижном роторе и в измерении в момент трогания ротора с места параметров двигателя, зависящих от неравномерности воздушного зазора, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности контроля путем увеличения чувствительности , перед подключением обмотки статора к источникупитания в разрыв одной из фаз обмотки включают переменный резистор, выбирая первоначальную величину его сопротивления из условия сохранения ротором неподвижного состояния при подключении источника, питания, устанавливают максимально возможн Чй из. условия допустимого нагрева двигателя при (Л контроле уровень напряжения на источнике питания и затем плавно уменьшают сопротивление резистора до момента трогания ротора с места. Л СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 R 31 34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСМОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2.ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

Г1О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3712441/24-07 (22) 19.03.83 (46) 30.08.85. Бюл. У 32 (72) В.А.Повстень и В.B.Áàðàíîâ (7l) Киевский ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров гражданской авиации им. 60-летия СССР (53) 621.313(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 480501, кл. G 01 В 7/14, 1973.

Авторское свидетельство СССР

У 73697, кл. G 01 В 7/14, 1948. (54)(57) 1. СПОСОБ КОНТРОЛЯ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ВОЗДУШНОГО ЗАЗОРА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ, заключающийся в под-. ключении многофазной обмотки статора к источнику питания, плавном увеличении пускового момента двигателя путем изменения напряжения на обмотке статора при неподвижном роторе и

„„SU„„3 6275 А в измерении в момент трогания ротора с места параметров двигателя, зависящих от неравномерности воздушного зазора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля путем увеличения чувствительности, перед подключением обмотки статора к источнику питания в разрыв одной из фаз обмотки включают переменный резистор, выбирая первоначальную величину его сопротивления из условия еохранения ротором неподвижного состояния при подключении источника питания, устанавливают максимально возможнЬ1й яз условия допустимого нагрева двигателя при контроле уровень напряжения на источнике питания и затем плавно уменьшают сопротивление резистора до момента трогания ротора с места.

1! 76275

2. Способ по п. l,.о т л и ч а юшийся тем, что в момент трогания 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, служит для определения неравномерности воздушного зазора косвенным путем и может быть использовано для диагностирования подшипников асинхронных двигателей в процессе эксплуатации, так как при износе подшипников появляется неравномерность. воздушного !О зазора (радиальный зазор является основным параметром для подшипников, характеризующим их техническое состояние), Цель изобретения — повышение точ- !5 ности контроля путем увеличения чувствительности.

На фиг,1 и 2 показаны схемы включения трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами,. 20 у которых статорные обмотки включены соответственно звездой (фиг,l ) и треугольником (фиг.2 ); на фиг.3 и 4 — схемы. включения двигателей в однофазную сеть при двухфазной об- 25 мотке (фиг,3), регулируемое сопротивление включено последовательно с их пусковой обмоткой, и с трехфазной обмоткой на статоре (фиг.4 ).

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит многофазную обмотку статора 1, короткозамкнутый р0тор 2. Обмотки статора l подключены к клеммам 3 для соединения с источ15 ником питания. В разрыв однои из фаэ обмотки статора 1 включен регулируе-, мый резистор 4 в виде активного, индуктив1 ого либо емкостного сопротив» ления. Гозицией 5 обозначен пусковой

40 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 вследствие равенства 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 значениях сопротивлений ) пусковой момент двигателя возрастает до момента трогания, и это достигается без изменения подводимого напряжения, величина которо.го может быть различной. Значения этих сопротивлений и тока зависят от

11762

3 эксцентриситета и связанной с ним несимметрии магнитного поля, так как при ее изменении изменяются как момент сопротивления на валу двигателя в связи с изменением силы односто5 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 асинхронных15 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 к

> 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 (напряже30 ние короткого замыкания двигателя ).

Если необходимо, уровень подводимого напряжения можно снизить при помощи трансформатора с мощностью„ соответствующей лишь потерям мощнос- З5 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- 45 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: аК = К м/К„„ц, ЙХ = Х1 и,„/Х „<„— начальное, а Хс

Х /Х вЂ” начальное от экс- 55

C изм

1ентриситета е, где К, Х1 с квм измеренные значения активного (ндуктивного или емкостного сопротив75 4 лений 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 представляет 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 симметричном трехфазном режиме. Так, в частности, при изменении эксцентриситета от 0 до 707. в трехфазном симметричном режиме питания максимальный момент уменьшается примерно на 10Х а в однофазном — на 257..

Способ осуществим и при питании трехфазного асинхронного двигателя от однофазыой сети и для однофазных асинхронных двигателей. С этой целью фаза трехфазного двигателя, последовательно с которой включено регулируемое измерительное сопротивление, подсоединяется к той же клемме сети, что и любая его фаза (фиг.4 ). Это сопротивление одновременно обеспечивает определенный сдвиг токов по фазе в обмотках двигателя, что является необходимым условием для трогания двигателя. Вслучае однофазных асинхронных двигателей регулируемый резистор 4 включается последовательно с их пусковой обмоткой, Предлагаемый способ контроля не равномерности воздушного зазора асин-., хронных двигателей обладает как по казали расчеты и опыты, в 10-10 раэ

Т большей чувствительностью, чем известный,в связи с тем, что без нагрузки трогание ротора начинается при незначительно(м подведенном напряжении, равном (0,02-0,03)()„, где

VH — номинальное напряжение. Способ1

1176275 позволяет,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 составля<т

0 = (0,15 — 0,25) U,.

Момент сопротивления на валу двигателя можно представить состоящим из двух частей

Мс = и„+ аМЕ

15 где M — момент сопротивления при

1 отсутствии эксцентриситета;

ДМ вЂ” дополнительное увеличение момента сопротивления, вызываемое увеличением давления в подшипниках силой одностороннего магнитного притяжения, возникающей при наличии эксцентриситета е.

Сила одностороннего магнитного притяжения при одноми томже эксцент-, риситете зависит от квадрата индукции в воздушном зазоре двигателя (квадрата напряжения 7. В такой же степени будет зависеть от напряжения

30 и приращение момента сопротивлений

dN . При трогании вращающий момент двигателя М равен моменту сопротив,ления Мс M z = Мс. Чувствительность способа по моменту S определяется производной

jM дЩ е

de ле поэтому она при данном прйращении эксцентриситета возрастает в такой же степени. как и приращение момента сопротивления Мс. Повышение чувствительности предлагаемого способа позволяет судить о реальном эксцентриситете ротора даже при значительном его изменении в процессе эксплу атации (е = 5-10X ) 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 д"= 0,2

0,3 мм — это одновременно при значительно более высокой частоте вращения.

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 установки. 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 подводимого напряжения во всех фазах. Кроме того, 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..

1176275

Составитель В.Никаноров

Техред Ж.Кастелевич

Корректор И.Иуска

Редактор К. Волоц ук

Заказ 5356/46 Тираж 748

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная 4