RU2566394C2 - Measuring method of magnetisation current of asynchronous motor with phase rotor, which operates under load - Google Patents

Measuring method of magnetisation current of asynchronous motor with phase rotor, which operates under load Download PDF

Info

Publication number
RU2566394C2
RU2566394C2 RU2014106040/28A RU2014106040A RU2566394C2 RU 2566394 C2 RU2566394 C2 RU 2566394C2 RU 2014106040/28 A RU2014106040/28 A RU 2014106040/28A RU 2014106040 A RU2014106040 A RU 2014106040A RU 2566394 C2 RU2566394 C2 RU 2566394C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
motor
winding
rotor
stator winding
current
Prior art date
Application number
RU2014106040/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014106040A (en
Inventor
Дмитрий Васильевич Гуков
Андрей Константинович Васильев
Иван Владимирович Колесник
Антон Валентинович Вендт
Original Assignee
Федеральное Государственное Казённое Военное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Военная Академия Материально-Технического Обеспечения Имени Генерала Армии А.В. Хрулева" Министерства Обороны Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Казённое Военное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Военная Академия Материально-Технического Обеспечения Имени Генерала Армии А.В. Хрулева" Министерства Обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное Государственное Казённое Военное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Военная Академия Материально-Технического Обеспечения Имени Генерала Армии А.В. Хрулева" Министерства Обороны Российской Федерации
Priority to RU2014106040/28A priority Critical patent/RU2566394C2/en
Publication of RU2014106040A publication Critical patent/RU2014106040A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2566394C2 publication Critical patent/RU2566394C2/en

Links

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention relates to electromechanics. In order to measure magnetisation current of an asynchronous motor with a phase rotor, which operates under load, the motor is connected through a shaft to a similar asynchronous motor; rotor winding of the first motor is connected to rotor winding of the second motor, and stator winding of the second motor is short-circuited. Measurements of an instantaneous value of magnetisation current of the first motor are made from two similar shunts, one of which is connected to primary winding (stator winding) of the first motor, and the second one is connected to stator winding of the second motor, with that, measuring terminals of shunts are in-series connected in an opposite manner.
EFFECT: provision of possible measurement of magnetisation current of an asynchronous motor at operation under load.
1 dwg

Description

Способ относится к электромеханике, может быть использован в демонстрационных или исследовательских целях.The method relates to electrical engineering, can be used for demonstration or research purposes.

Известен способ по патенту РФ №1017083, G01R 31/34, «Способ измерения намагничивающего тока асинхронного двигателя», авторы: Ушаков А.В., Младенцев В.И. - [1], который предполагает измерение параметров тока только в первичной обмотке трансформатора, при отсутствии нагрузки, то есть в режиме холостого хода. Недостатком способа [1] является невозможность измерения намагничивающего тока при работе под нагрузкой. При работе асинхронного двигателя под нагрузкой намагничивающий ток входит в состав первичного тока и нет такого участка электрической цепи, где намагничивающий ток протекал бы без нагрузочной составляющей и его можно было бы измерить. Вместе с тем известно, что намагничивающий ток с появлением тока нагрузки не остается постоянным, таким же, как в режиме холостого хода, а снижается. Причина снижения намагничивающего тока - падение напряжения на индуктивности рассеяния магнитного потока первичной обмотки (обмотки статора) и активное сопротивлениие обмотки статора.The known method according to the patent of the Russian Federation No. 1017083, G01R 31/34, "A method of measuring the magnetizing current of an induction motor", authors: Ushakov A.V., Mladentsev V.I. - [1], which involves the measurement of current parameters only in the primary winding of the transformer, in the absence of load, that is, in idle mode. The disadvantage of this method [1] is the impossibility of measuring the magnetizing current when operating under load. When an asynchronous motor operates under load, the magnetizing current is part of the primary current and there is no section of the electric circuit where the magnetizing current flows without a load component and could be measured. However, it is known that the magnetizing current with the appearance of the load current does not remain constant, the same as in idle mode, but decreases. The reason for the decrease in the magnetizing current is the voltage drop on the scattering inductance of the magnetic flux of the primary winding (stator winding) and the active resistance of the stator winding.

Наиболее близким к предлагаемому является способ по патенту РФ №2328749, G01R 19/00, «Способ измерения намагничивающего тока трансформатора, работающего под нагрузкой», авторы: Гуков Д.В., Гуков А.Д. и др. - [2], который предполагает использование двух шунтов, один из которых включают в первичную, а второй во вторичную обмотку трансформатора, причем измерительные клеммы шунтов соединяют последовательно встречно, а шунты откалиброваны таким образом, что отношение падений напряжения на шунтах при протекании одинакового тока равно коэффициенту трансформации трансформатора. Недостатком способа [2] является невозможность измерения намагничивающего тока у асинхронного двигателя, поскольку частота тока в первичной обмотке (обмотке статора) равна частоте питающей сети - 50 Гц, а частота тока вторичной обмотки (обмотки ротора) равна частоте скольжения. Сложение или вычитание сигналов различной частоты не может выделить сигнал, пропорциональный намагничивающему току.Closest to the proposed is the method according to the patent of the Russian Federation No. 2323749, G01R 19/00, "Method for measuring the magnetizing current of a transformer operating under load", authors: Gukov D.V., Gukov A.D. and others - [2], which involves the use of two shunts, one of which is included in the primary and the second in the secondary winding of the transformer, the measuring terminals of the shunts being connected in series in the opposite direction, and the shunts are calibrated so that the ratio of the voltage drops on the shunts during flow the same current is equal to the transformation ratio of the transformer. The disadvantage of this method [2] is the impossibility of measuring the magnetizing current of an induction motor, since the frequency of the current in the primary winding (stator winding) is equal to the mains frequency - 50 Hz, and the frequency of the secondary winding current (rotor winding) is equal to the slip frequency. Adding or subtracting signals of different frequencies cannot isolate a signal proportional to the magnetizing current.

Предлагаемый способ измерения намагничивающего тока асинхронного двигателя с фазным ротором, работающего под нагрузкой, заключается в том, что асинхронный двигатель с фазным ротором соединяют валом с точно таким же асинхронным двигателем, обмотку статора первого двигателя подключают к сети, обмотку ротора первого двигателя соединяют с обмоткой ротора второго двигателя, а обмотку статора второго двигателя замыкают накоротко. Измерения мгновенного значения намагничивающего тока первого двигателя производят с двух одинаковых шунтов, один из которых включают в первичную обмотку (обмотку статора) первого двигателя, а второй в обмотку статора второго двигателя, причем измерительные клеммы шунтов соединяют последовательно встречно.The proposed method for measuring the magnetizing current of an asynchronous phase rotor motor operating under load is that the asynchronous motor with the phase rotor is connected by a shaft to the exact same asynchronous motor, the stator winding of the first motor is connected to the network, the rotor winding of the first motor is connected to the rotor winding the second motor, and the stator winding of the second motor is short-circuited. Measurements of the instantaneous value of the magnetizing current of the first motor are made from two identical shunts, one of which is included in the primary winding (stator winding) of the first motor, and the second in the stator winding of the second motor, and the measuring terminals of the shunts are connected in series.

При работе первого асинхронного двигателя с фазным ротором в роторе наводится ЭДС, величина которой определяется коэффициентом трансформации (отношением числа витков обмотки статора к числу витков обмотки ротора), частота ЭДС - частота скольжения равна fs=f1(n0-n)/n0; где: fs - частота скольжения; f1 - частота питающей сети (50 Гц); n0 - синхронная скорость вращения асинхронного двигателя; n - реальная скорость вращения асинхронного двигателя; Под действием ЭДС в обмотке ротора протекает ток с частотой скольжения. Этот ток протекает по обмотке ротора второго асинхронного двигателя и создает там вращающее магнитное поле со скоростью вращения ns=60*fs/p, где: p - число пар полюсов. При этом ротор второго двигателя вращается со скоростью n (его вращает первый двигатель). Скорость вращения магнитного поля ротора второго двигателя относительно статора равна: n+ns=n0 и не меняется при изменении скорости вращения двигателя n (при условии правильной фазировки). Соответственно и частота тока в обмотке статора второго двигателя будет постоянна и равна частоте питающей сети (50 Гц); При этом напряжение в обмотке статора второго двигателя будет равно:During operation of the first induction motor with a phase rotor, an EMF is induced in the rotor, the magnitude of which is determined by the transformation coefficient (the ratio of the number of turns of the stator winding to the number of turns of the rotor winding), the EMF frequency is the slip frequency f s = f 1 (n 0 -n) / n 0 ; where: f s - slip frequency; f 1 - frequency of the supply network (50 Hz); n 0 - synchronous speed of rotation of an induction motor; n is the actual rotation speed of the induction motor; Under the influence of EMF, a current with a slip frequency flows in the rotor winding. This current flows through the rotor winding of the second induction motor and creates there a rotating magnetic field with a rotation speed n s = 60 * f s / p, where: p is the number of pole pairs. In this case, the rotor of the second engine rotates at a speed n (it is rotated by the first engine). The rotation speed of the magnetic field of the rotor of the second motor relative to the stator is: n + n s = n 0 and does not change when the rotation speed of the motor n is changed (provided that the phasing is correct). Accordingly, the frequency of the current in the stator winding of the second motor will be constant and equal to the frequency of the supply network (50 Hz); In this case, the voltage in the stator winding of the second motor will be equal to:

U1*Kтр*1/Kтр=U1, то есть равно напряжению питающей сети. Таким образом, ток, протекающий по замкнутой накоротко обмотке статора второго двигателя можно считать нагрузочной составляющей первого асинхронного двигателя, а второй двигатель в данной конструкции используется в качестве преобразователя частоты и напряжения для обмотки ротора первого двигателя. Второй двигатель также будет потреблять намагничивающий ток, который может исказить результат измерения, но поскольку второй двигатель используется в режиме короткого замыкания, магнитный поток и намагничивающий ток будут пренебрежимо малы.U 1 * K Tr * 1 / K Tr = U 1 , that is, equal to the voltage of the supply network. Thus, the current flowing through the short-circuited stator winding of the second motor can be considered the load component of the first asynchronous motor, and the second motor in this design is used as a frequency and voltage converter for winding the rotor of the first motor. The second motor will also consume magnetizing current, which can distort the measurement result, but since the second motor is used in short circuit mode, the magnetic flux and magnetizing current will be negligible.

Заявляемое устройство для сварки отвечает требованию "новизна", так как имеет новые признаки:The inventive device for welding meets the requirement of "novelty", as it has new features:

1) асинхронный двигатель с фазным ротором соединяют валом с точно таким же асинхронным двигателем;1) an asynchronous motor with a phase rotor is connected by a shaft with exactly the same asynchronous motor;

2) обмотку ротора первого двигателя соединяют с обмоткой ротора второго двигателя, а обмотку статора второго двигателя замыкают накоротко;2) the rotor winding of the first engine is connected to the rotor winding of the second engine, and the stator winding of the second engine is short-circuited;

3) измерения мгновенного значения намагничивающего тока первого двигателя производят с двух одинаковых шунтов, один из которых включают в первичную обмотку (обмотку статора) первого двигателя, а второй в обмотку статора второго двигателя, причем измерительные клеммы шунтов соединяют последовательно встречно.3) measurements of the instantaneous value of the magnetizing current of the first motor are made from two identical shunts, one of which is included in the primary winding (stator winding) of the first motor, and the second in the stator winding of the second motor, and the measuring terminals of the shunts are connected in series.

Из существующего уровня техники и технической литературы известны электромашинные преобразователи напряжения и частоты с асинхронными двигателями, имеющими фазный ротор. Но именно применение такого сочетания признаков позволяет получить новое качество способу измерения намагничивающего тока асинхронного двигателя с фазным ротором - возможность измерения под нагрузкой. Это позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".From the current level of technology and technical literature known electrical machine voltage and frequency converters with asynchronous motors having a phase rotor. But it is the application of such a combination of features that allows to obtain a new quality to the method of measuring the magnetizing current of an induction motor with a phase rotor - the ability to measure under load. This allows us to conclude that the criterion of "inventive step".

На фиг. 1 представлена схема для реализации способа измерения намагничивающего тока асинхронного двигателя с фазным ротором. На схеме представлены: АДФ1 - асинхронный двигатель с фазным ротором; АДФ2 - вспомогательный двигатель для производства измерений. Ш1 - шунт в цепи обмотки статора АДФ1; Ш2 - шунт в цепи обмотки статора АДФ2; Устройство состоит из первичной обмотки 1, вторичной обмотки 2 и магнитопровода 3. Измерительные клеммы от шунтов Ш1 и Ш2 соединены встречно-последовательно.In FIG. 1 shows a diagram for implementing a method for measuring the magnetizing current of an asynchronous motor with a phase rotor. The diagram shows: ADP1 - an asynchronous motor with a phase rotor; ADF2 is an auxiliary engine for making measurements. Sh1 - a shunt in the stator winding circuit ADF1; Sh2 - a shunt in the stator winding circuit ADF2; The device consists of a primary winding 1, a secondary winding 2 and a magnetic circuit 3. The measuring terminals from the shunts Ш1 and Ш2 are connected counter-in-series.

Измерение по предлагаемому способу, представленному на фиг. 1, производят следующим образом. В статорные цепи двигателей АДФ1 и АДФ2 включают шунты Ш1 и Ш2, шунты выбирают одинаковыми. Клеммы шунтов Ш1 и Ш2 соединяют таким образом, чтобы падение напряжения на шунте Ш2 от тока статорной обмотки АДФ2 i 2 ' ( t )

Figure 00000001
вычиталось из падения напряжения на шунте Ш1 от тока i1(t). Осциллограф в такой схеме должен показать намагничивающий ток iнам(t), поскольку i н а м ( t ) = i 1 ( t ) = i 1 ( t ) i 2 ' ( t )
Figure 00000002
.Measurement by the proposed method presented in FIG. 1 is produced as follows. The stator circuits of ADF1 and ADF2 motors include shunts Ш1 and Ш2, the shunts are chosen the same. The terminals of the shunts Ш1 and Ш2 are connected so that the voltage drop on the shunt Ш2 from the current of the stator winding ADF2 i 2 '' ( t )
Figure 00000001
subtracted from the voltage drop on the shunt Ш1 from the current i 1 (t). The oscilloscope in such a circuit should show the magnetizing current i to us (t), since i n but m ( t ) = i one ( t ) = i one ( t ) - i 2 '' ( t )
Figure 00000002
.

Испытания проводились на лабораторной установке с двумя соединенными валами крановыми двигателями MTF-012-6 с номинальной мощностью 2,2 кВт, номинальной скоростью вращения 890 об/мин, номинальным напряжением 380 В, номинальным током статора 7,6 А, номинальным током ротора 11,5 А. Шунты Ш1, Ш2 применялись стандартные 10 А; 75 мВ; осциллограф С1-65. В ходе эксперимента необходимо произвести фазировку, то есть подобрать фазу, в которую нужно включить шунт Ш2 и обеспечить встречное включение шунтов. После выполнения настройки схемы на осциллографе отражается намагничивающий ток. При увеличении питающего напряжения он возрастает, увеличивается его несинусоидальность, при увеличении нагрузки на двигатель (с помощью рабочего механизма) намагничивающий ток снижается.The tests were carried out in a laboratory setup with two shafts connected by MTF-012-6 crane motors with a rated power of 2.2 kW, rated rotation speed of 890 rpm, rated voltage of 380 V, rated stator current of 7.6 A, rated current of rotor 11, 5 A. Shunts Sh1, Sh2 used standard 10 A; 75 mV; Oscilloscope S1-65. During the experiment, it is necessary to perform phasing, that is, to select the phase in which you want to include the Ш2 shunt and to ensure the on-board inclusion of the shunts. After tuning the circuit, the magnetizing current is reflected on the oscilloscope. With an increase in the supply voltage, it increases, its non-sinusoidality increases, with an increase in the load on the motor (using the working mechanism), the magnetizing current decreases.

Проведенные испытания позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "промышленная применимость".The tests carried out allow us to conclude that the claimed invention meets the criterion of "industrial applicability".

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №1017083, G01R 31/34, «Способ измерения намагничивающего тока асинхронного двигателя», авторы: Ушаков А.В., Младенцев В.И.1. RF patent No. 1017083, G01R 31/34, “Method for measuring the magnetizing current of an induction motor”, authors: Ushakov A.V., Mladentsev V.I.

2. Патент РФ №2328749, G01R 19/00, «Способ измерения намагничивающего тока трансформатора, работающего под нагрузкой», авторы: Гуков Д.В., Гуков А.Д. и др.2. RF patent №2328749, G01R 19/00, "Method for measuring the magnetizing current of a transformer operating under load", authors: Gukov DV, Gukov AD and etc.

Claims (1)

Способ измерения намагничивающего тока асинхронного двигателя с фазным ротором, работающего под нагрузкой, отличающийся тем, что асинхронный двигатель с фазным ротором соединяют валом с точно таким же асинхронным двигателем, обмотку статора первого двигателя подключают к сети, обмотку ротора первого двигателя соединяют с обмоткой ротора второго двигателя, а обмотку статора второго двигателя замыкают накоротко, измерения мгновенного значения намагничивающего тока первого двигателя производят с двух одинаковых шунтов, один из которых включают в первичную обмотку (обмотку статора) первого двигателя, а второй в обмотку статора второго двигателя, причем измерительные клеммы шунтов соединяют последовательно встречно. A method of measuring the magnetizing current of an asynchronous motor with a phase rotor operating under load, characterized in that the induction motor with a phase rotor is connected by a shaft to the exact same asynchronous motor, the stator winding of the first motor is connected to the network, the rotor winding of the first motor is connected to the rotor winding of the second motor and the stator winding of the second motor is short-circuited, the instantaneous values of the magnetizing current of the first motor are measured with two identical shunts, one of which include in the primary winding (stator winding) of the first motor, and the second in the stator winding of the second motor, and the measuring terminals of the shunts are connected in series in the opposite direction.
RU2014106040/28A 2014-02-18 2014-02-18 Measuring method of magnetisation current of asynchronous motor with phase rotor, which operates under load RU2566394C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014106040/28A RU2566394C2 (en) 2014-02-18 2014-02-18 Measuring method of magnetisation current of asynchronous motor with phase rotor, which operates under load

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014106040/28A RU2566394C2 (en) 2014-02-18 2014-02-18 Measuring method of magnetisation current of asynchronous motor with phase rotor, which operates under load

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014106040A RU2014106040A (en) 2015-08-27
RU2566394C2 true RU2566394C2 (en) 2015-10-27

Family

ID=54015326

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014106040/28A RU2566394C2 (en) 2014-02-18 2014-02-18 Measuring method of magnetisation current of asynchronous motor with phase rotor, which operates under load

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2566394C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU245939A1 (en) * И. В. Пентегов, В. С. Гавриш , Ю. С. Гродецкий Институт электросварки Е. О. Патона METHOD OF MEASUREMENT OF MAGNETIZING CURRENT OF TRANSFORMERS IN LOAD MODE
US6577111B1 (en) * 2001-09-06 2003-06-10 Abb Technology Ag Controlling magnetizing current in a transformer by comparing the difference between first and second positive peak values of the magnetizing current with a threshold
SU1017083A1 (en) * 1981-11-13 2005-08-20 А.В. Ушаков METHOD OF MEASURING MAGNETIZING CURRENT ASYNCHRONOUS ENGINE
DE102005047548A1 (en) * 2005-09-30 2007-02-15 Siemens Ag Measuring load current flowing through inductance, e.g. in cryostats or on rotating shafts, involves determining load current for coil from primary side current of transformer and previously determined magnetizing current of transformer
RU2328749C1 (en) * 2007-01-29 2008-07-10 Военный инженерно-технический университет Method of measurement of magnetising current of transformer that operates under load

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU245939A1 (en) * И. В. Пентегов, В. С. Гавриш , Ю. С. Гродецкий Институт электросварки Е. О. Патона METHOD OF MEASUREMENT OF MAGNETIZING CURRENT OF TRANSFORMERS IN LOAD MODE
SU1017083A1 (en) * 1981-11-13 2005-08-20 А.В. Ушаков METHOD OF MEASURING MAGNETIZING CURRENT ASYNCHRONOUS ENGINE
US6577111B1 (en) * 2001-09-06 2003-06-10 Abb Technology Ag Controlling magnetizing current in a transformer by comparing the difference between first and second positive peak values of the magnetizing current with a threshold
DE102005047548A1 (en) * 2005-09-30 2007-02-15 Siemens Ag Measuring load current flowing through inductance, e.g. in cryostats or on rotating shafts, involves determining load current for coil from primary side current of transformer and previously determined magnetizing current of transformer
RU2328749C1 (en) * 2007-01-29 2008-07-10 Военный инженерно-технический университет Method of measurement of magnetising current of transformer that operates under load

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014106040A (en) 2015-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bruzzese Diagnosis of eccentric rotor in synchronous machines by analysis of split-phase currents—Part II: Experimental analysis
Stumberger et al. Evaluation of experimental methods for determining the magnetically nonlinear characteristics of electromagnetic devices
US9977084B2 (en) Method and system for determining core losses in a permanent magnet synchronous motor
Poncelas et al. Motor fault detection using a Rogowski sensor without an integrator
Miller Methods for testing permanent magnet polyphase AC motors
Ehya et al. Pattern recognition of inter-turn short circuit fault in wound field synchronous generator via stray flux monitoring
RU2566394C2 (en) Measuring method of magnetisation current of asynchronous motor with phase rotor, which operates under load
Yamamoto et al. Prediction of starting performance of PM motors by DC decay testing method
RU2687298C1 (en) Method for measuring active resistances to direct current windings of a power transformer
RU2328749C1 (en) Method of measurement of magnetising current of transformer that operates under load
Plantic et al. Determining parameters of a three-phase permanent magnet synchronous machine using controlled single-phase voltage source
RU2636796C1 (en) Method for determining instant values of currents in three-core cable without metal cover
Božić et al. Efficiency classes of three-phase, cage-induction motors (IE-code) software
Petryna et al. Calculating an electromechanical torque of a squirrel cage motor based on an axial flux obtained by the FEM
Chuang et al. Developing measuring inductance strategies on a direct current machine using a DC source with magnetic saturation
Donolo et al. Effects of negative sequence voltage on the core losses of induction motors
Poncelas et al. Design and application of Rogowski coil current sensor without integrator for fault detection in induction motors
Kutt et al. SSFR test of synchronous machine for different saturation levels using finite-element method
CN109581221A (en) A kind of method for accurate testing of PWM driving source magneto efficiency
Gopalakrishna et al. Design margin for short circuit withstand capability in large power transformers
Idziak et al. Spectral analysis of phase currents of LSPMSM at asymmetric voltage supply
RU2714532C1 (en) Differential method of detecting coil short circuits in a three-phase transformer
Gerada et al. An investigation into the suitability of unbalanced motor operation, the eh-star-circuit for stray load loss measurement
RU2685571C1 (en) Device for measuring leakage inductances of individual windings of a two-winding transformer
SU124524A1 (en) The method of measuring the torque of AC electric machines

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160219