Устройство для измерения электромагнитных параметров магнитопровода электрической машины
Союз Соаетскик
Социалистические
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
< >938230 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) ЗаЯвлено 22. 12.80 (2l ) 3221086/18-21 (51)М. Кл.
5 01 R 33/12
1 с присоединением заявки М (23) Приоритет
5Ъеударетюеый квинтет
СССР ао делам взееретений и еткрыткй (53) УДК 621.317. .44 (.088.8) Опубликовано 23.06.82. Бюллетень № 23
Дата опубликования описания 25.06.82 (72) Авторы . изобретения
Я. М. Хант и А. А. Рывкин е г"
/;,1.
Всесоюзный научно-исследовательский, йроеитнОконструкторский и технологический институт электромуцжостроения
* ° .-. (, (73) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ
ПАРАМЕТРОВ МАГНИТОПРОВОДА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ
МАШИНЫ
Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для контроля магнитных свойств ферромагнитных материалов, в частности для измерения электромагнитных параметров магнитопроводов электрических машин.
Известны устройства для проведения измерений потерь в стали статора малогабаритных, электрических машин в пульсируюшем и бегушем магнитных полях промышленной частоты, состояшие из испытуемого статора с трехфазной обмоткой и неподвижного при измерении вспомогательного магнитного ротора с измерительной обмоткой, замыкающего магнитную. цепь. При. пса мальной, крнсв-рукции испытуемого статора вспомогательный ротор вставляется в расточку статора, при обращенной конструкции— устанавливается на статоре (1).
Однако в данном устройстве необходимо поддерживать высокую точность
- соосности калиброванного эталона (статор, ротор) с пакетом статора с целью
2 уменьшения влияния вариации размера воздушного зазора на результат измерения потерь; неотъемлемым условием является испытание обмотанного статора, что удорожает испытание, так как в случае брака магнитопровода обмотку необходимо вынимать; устройство имеет большие габариты, относительно низкую производительность контроля в силу косвенного метода измерения потерь.
Известен тарированный ротор для определения потерь в стали пакетов статоров электрических машин, состоящий иэ магнитопровода с трехфаэной намагничиваюшей и измерительной обмотками, уложенными в пазы ротора, и однофазной измерительной обмотки, расположенной в ирме ротора, а для обеспечения равномерности воздушного зазора ротор снабжен немагнитными накладками, расположенными на его наружной поверхности (21.
Однако укладка намагничивающей и измерительной обмоток в узкие пазы требует особого внимания обмотчика, мат
МЙ230
3 нитопровод необходимо выполнять из специальной стали для снижения собственных потерь, а у таких сталей низкая индукция намагничивания, что снижает энергетические возможности ротора при испытании, рассеяние магнитного потока в воздушном зазоре снижает точность измерения, при выходе из строя какой либо из обмоток замене подлежат все обмотки, тарировка ротора процесс громоздкий и имеет ряд своих недостатков, контроль характеристик при испытаниях по трем вольтметрам, трем амперме1 рам и трем ваттметрам одним HcHbITB телем крайне сложен, а увеличение числа испытателей удорожает процесс контроля и вводит субъективизм при отсчете показаний на приборах, что снижает точность измерений.
Цель изобретения — повышение точности измерений.
Поставленная цель достигается тем, что и устройстве для измерения электромагнитных параметров магнитопровода электрической машины, содержащем шихтованный магнитопровод с полюсной измерительной и намагничивающей обмотками, магнитопровод выполнен в виде диска с сквозными прорезями, расположенными симметрично относительно оси полюса, расстояние между прорезями и внешним диаметром выбрано равным или меньшим толщины шихтованного слоя, а расстояние между прорезями соседних полюсов равно двум или более толщинам
35 шихтованного слоя, при этом число. проре зей выбрано re ycnoamto
«Р 2= — 1 где р — полюс измерительного устройства;
<0
2 - число прорезей, шт.
На чертеже изображено устройство для измерения электромагнитных параметр» ров магнитопровода электрической машиBbb
Устройство содержит испытуемый мапнитопровод статора 1, с пазами под обмотку 2, тарированный ротор 3, с прорезями 4 под измерительные и намагничивающие обмотки, измерительную обмотку 8, 0 намагничивающую обмотку 6, отверстие под вал 7, магнитную нейтраль В, диэлектрический фиксатор 9, прорезь 10 под диэлектрический фиксатор. Для наглядности чертежа в разных прорезях выделены Ы отдельно намагничивающая и измерительная обмотки, показаны вместе в одной прорези пустые прорези, 4
Измерительное устройство представляет собой беээубцовый магнитопровод— его периферия, обращенная к испьггуемому магнитопроводу, выполнена гладкой.
На чертеже показан тарированный ротор с четырехполюсной обмоткой. На каждый пслюс приходится по две прорези
4 в которые вводят намагничивающую и измерительную обмотки 6, 5. Оси симь)етрии делят полюса пополам, а прорези расположены симматрично по отношению к оси полюса. На чертеже полюс P охвачен стрелками. Количество полюсов может быть и иным, в зависймости от испытуемого магнитоцровода. Если пакет статора имеет шесть пар полюсов, то и измерительное устройство может иметь шесть пар полюсов. Но возможны варианты, когда измерительное устройство имеет два, четыре или шесть полюсов, а размерами соответствует пакету с иным числом полюсов. Принцип .перемагничивання сохраняется, значит т кие параметры как потери в стали и магнитная прони:цаемость (или ток намагничивания) опре. делить возможно. Расположение прорезей должно соответствовать таким требованиям, как отстояние.cL от края кромки мат нитопровода и расстояние до ближайшей прорези соседнего полюса в. Размер а не должен превышать толщину шихтованного слоя. После доводки внешнего диа-. метра до заданных размеров перемычка между прорезью и внешним диаметром уменьшается.
Устройство работает следующим образом.
Во время процесса намагничивания из мерительного устройства магнитный поток замыкаясь по полюсам пересекает магнитную перемычку (размер а) и через воздушный зазор направляется к пакету статора 1. В данный момент перемычка входит в насыщение, магнитная проницаемость материала в этом месте приближается к 1уО (как у воздуха) происходит искусственное раскрытие перемычки н магнитный поток не замыкается вокруг прорези, а направляется лишь к испытуемому пакету.
Расстояние между прорезями соседних полюсов (размер и) должен превышать размер р. в два и более раза. Эта часть магнитопровода выполняет функцию магнитного шунта, в котором взаимоуничтожаются магнитные потоки от соседних обмоток и тем самым нет влияния одной обмотки на другую. Камагничиваюшие обмотки 6, уложенные в прорези 4 могут быть
81 61++83
Тл.
5 93S самостоятельными (охватывать каждый полюс) или могут быть соединены в пары полюсов (в зависимости от того какую цель преследует измеритель).
Измерительные обмотки 5 уложены в те же прорези 4, что и намагничивающие, они охватывают полюс в разных его сече. ниях по высоте прорези и усредненные показания являются источником информации. 10
В процессе промышленных измерений 1S можно пользоваться лишь одной, например средней обмоткой.
Возможно исполнение устройства для измерения электромагнитных параметров магнитопровода,; где между прорезями 20 соседних полюсов имеется прорезь 10 под диэлектрический фиксатор 9. Диэлек трический фиксатор необходим при установке измерительиогоустройствасогласовано с испытуемым пакетом, а это значит, что полюс тарированного ротора должен противостоять против полюсного деления испытуемого статора, чтобы при иэмер ниях зубцы статора 1 были расположены против краев полюса ротора 3, иначе про-З0 извольное расположение испытуемого пакета будет вводить дополнительную погрешность. Диэлектрический фиксатор 9 может быть выполнен из гетинакса, текстолита, стеклотекстолита. Он устанавли35 вается в измерительном устройстве, ширина его за пределами устройства должна соответствовать ширине раскрытия паза
2 испытуемого пакета, поэтому испытуемый статор нанизывают на выступающие, фиксаторы. Количество их может быть любым, но не меныае одного. При наличии в измерительном устройстве диэлектрических фиксаторов, требования к размеру .в" щюдъявляются такие, как к размеру в.
Тарировка измерительного устройства осуществляется по вольчамперной харак-. теристике как со статором, так и беэ него. Оценка качества испытуемого магнитопровода производится по кривым, построенным опытным путем или вычита50 нйем из суммарных потерь известные потери намагничивающего устройства..
Вольчамперная характеристика намаг ничйвающего устройства определяется сле дующим образом. Намагничивающие обмотки 6 всех полюсов соединяются между собой последовательно, свободные концы подключаются к регулировочному устрой230 6 ству. Изменяя величину напряжения питания измеряют электромагнитную мощность и ток в обмотке. Затем строится график, где при разных значениях напряжения указывают Потери в стали намагничивающего устройства. Потери в стали определяют по формуле
Р ст.осн. = g gy, 8т; где Р - потери в обмотке намагничивающего (измерительного) устройства, Вт;
Р„- суммарные потери измеренные при данном напряжении, Вт.;
Рст.осн.g — основные потери а ста" ли устройства, Вт, После этих измерений электрическую схему измерительного устройства разбирают и соединяют в соответствии с числом полюсов данного устройства по полюсно.
Ротор вводят в расточку статора, под-. ключают к источнику питания и при заданном напряжении измеряют силу тока и потребляемую мощность
В данном случае потребляемая мощность имеет ряд составляющих: =% .осН.1 п . 1цлб. %ст;ace Q NQQ1S 1. где Po - потери холостого хода измеряемого статора с измерительным устройством, Вт;, Р „ — основные потери а стали статоgÒ- ОСНОВ ра, Вт;
Р,я - потери в приборах, Вт;
Рцб- потери в питающем кабеле, Вт;
Р - основные потери в стали рото: Ст.оСН.Ч. ра, Вт;
Р - потери в намагничивакхдей обм1о мотке ротора, Вт;
Добавочные потери колостогв кода от-; сутствуют, так как ротор не вращается.
Иэ всех составляющих потерь ранее известными при тарировке оказываются
9р1 Ркиб Рс .осн.t ° ego> которые суммируются; Р— тарировочные поте» ри, которые могут быть, представлены в виде кривой для данного измерительного устройства. Таким образом, при любом заданном значении подаваемого на устройство с испытуемым пакетом напряжения, можно определить потери в стали пакета ста-. торае
Измерительное устройство может иметь и другие исполнения, например, для контроля качества пакета ротора возможно измерительное устройство на том же принципе измерения, только конструкция будет обращенной — полюса будут направлены к ротору и будут расположены вокруг
7 М8230 ротор», Устройство может быть и не ших- э товапцым, а состоять из одного — двух т листов и контролировать качество отдель- и ных штамповок статора или ротора. к
Эффективность данного устройства 5 состоит в том, что измерительные и на- р магничивающие обмотки защищены от ll повреждений при многократных цеховых ж испытаниях, так как уложены в закрытые прорези, однофазная измерительная >0 и схема позволила сократить число измерительнах приборов и обслуживающего персонала, 6еззубцовая поверхность из мерительного устройства позволила улучшить картину поля в воздушном зазоре 15 з и тем самым способствовала повышению точности измерений, конструкция измерительного устройства позволила сов- r местить электромагнитные измерения с линейными, сократив тем самым число 20 измерительных операций. Формула изобретения
Устройство для измерения электромагнитных параметров магнитопровода лектрической машины, содержащее ших.— ованный магнитопровод с полюсной змерительной и намагничивающей обмотами,отличающееся тем, то, с целью повышения точности измеений, магнитопровод выполнен в виде иска со сквозными прорезями, располоенными симметрично относительно оси полюса, расстояние между прорезями внешним диаметром выбрано равным или меньшим толщины шихтованного слоя, растояние между прорезями соседних олюсов равно двум или более толщинам ихтованного слоя, при этом число прореей выбрано по условию
Р
2= — l де р — полюс устройства для измерения;
1 — число прорезей, шт.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Труды Московского ордена Ленина энергетического института, 1970, т. 312, с. 51-57. д 2. Авторское свидетельство СССР
% 448549, кл. 5 01 К ЗЗ/12, 1974.
ВНИИПИ Заказ 44
Тираж 71 7 Поцп
Филиал ППП "Патент, . Ужгород,ул. Проектная, °
