SU1117750A1 - Способ контрол подшипников трехфазной электрической машины - Google Patents

Abstract

1. СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПОДШИПНИКОВ ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, подключенной к сети, состо щий в том, что фильтруют напр жение сети от высших гармоник, измер ют ток в каждой фазе электрической машины, выдел ют одну и ту же гармонику в фазных токах, отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей за счет контрол  подшипников скольжени  и аэростатических опор, выдел ют огибаюшие этой гармоники, измер ют синхронно напр жени  огибающих, суммируют их как векторы , исход щие из одной точки и сдвинутые между собой на угол пространственного смещени  фазных обмоток, сравнивают полученный результат с допустимым значением и по результату сравнени  определ ют работоспособность подшипника. 2.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что синхронное измерение напр жени  огибающих выполн ют измерением амплитуды т-полупериода гармоники, счита  с момента начала измерени , причем m меньше номера гармоники. 3.Способ по п. 1, отличающийс  тем. что сравнение с допустимым значением про извод т подачей результата суммировани  (Л на индикатор кольцевой развертки, синхронизированный с вращением ротора электрической машины, а допустимые значени  располагают на экране индикатора в виде окружностей .

Description

Изобретение относитс  к контролю состо ни  электрических машин и йредназначено дл  определени  технического состо ни  подшипников электрических машин в процессе их работы, а также дл  определени  степени износа.

Получение информации о техническом состо нии подшипников электрических машин без усложнени  их конструкции или разборки - задача актуальна . Необходимость решени  этой задачи возникает особенно остро в случа х, когда невозможно или нецелесообразно вмешиватьс  в конструкцию электрической машины.

Известен способ контрол  зазора- в подшипниках электродвигателей, по- которому кольцу подшипника с валом сообщают возвратно-поступательное перемещение в радиальном направлении, подава  на обмотки или отдельные части обмоток напр жение, достаточное дл  перемещени  ротора в радиальном направлении, и измер ют величину перемещени  1.

Недостатки способа - низка  точность измерени , необходимость проведени  непосредственных измерений, а также непригодность дл  контрол  подшипников закрытых электродвигателей или наход щихс  в труднодоступном месте.

Известен также способ измерени  толщины сло  диэлектрической смазки в подщипнике , заключающийс  в том, что преобразуют значение толщины смазочного сло  с помощью емкостного преобразовател  в электрический сигнал, в качестве обкладок емкостного преобразовател  используют кольца подщипни ков 2.

Недостатки способа - необходимость установки изол ции на контролируемые подшипники , что значительно сокращает возможность применени  способа, и непригодность его дл  контрол  технического состо ни  подшипников закрытых электродвигателей .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  .способ контрол  состо ни  подщипников электрической машины , подключенной к сети, заключающийс  в том, что фильтруют питание, измер ют ток электрической машины, выдел ют из него определенную гармонику, соответствующую щариковой частоте, и по ее амплитуде суд т о выработке поДщипника 3.

Однако дл  известного способа характерны недостаточные функциональные возможности , так как он ие пригоден дл  контрол  электрических мащин, имеющих подшипник скольжени  и аэродинамические опоры.

Цель изобретени  - расширение функциональныХ возможностей способа за счет контрол  подщипников скольжени  и аэростатических опор.

Указанна  цель достигаетс  тем, что при способе контрол  подщипников трехфазной электрической машины, подключенной к сети, состо щем в фильтрации напр жени  сети от высщих гармоник, измерений тока в каждой фазе электрической машины, выделении одной и той же гармоники в фазных токах, выдел ют огибающие этой гармоники, измер ют синхронно напр жени  огибающих, суммируют их как векторы, исход щие из одной точки и сдвинутые между собой на угол пространственного смещени  фазных обмоток, сравнивают полученный результат с допустимым значением и по результату сравнени  определ ют работоспособность подщипника.

При этом синхронное измерение напр жени  огибающих выполн ют измерением амплитуды fn-полу периода гармоники, счита  с момента начала измерени , причем m меньще номера гармоники.

Сравнение с допустимым значением можно производить, подава  результат суммировани  на индикатор кольцевой развертки, синхронизированный с вращением ротора электрической мащины, при этом допустимые значени  располагают на экране индикатора в виде окружностей.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства дл  контрол  подшипников электрических машин по данному способу; на фиг. 2 - принцип возникновени  модул ции гармоник; на фиг. 3 - спектр нелинейных искажений тока статора; на фиг. 4 - 5-  гармоника спектра нелинейных искажений; на фиг. 5 - изменение амплитуды 2-го полупериода 5-й гармоники фазных токов в зависимости от смещени  ротора; на фиг. 6 - результирующее смещение ротора в статоре при фиксированном угловом положении ротора; на фиг. 7 - эквивалентна  и допустима  области выработки подшипников.

Устройство содержит три блока выделени  амплитуды заданной гармоники, входы которых соединены с трансформаторами тока в фазах контролируемой машины 1, на первом входе каждого блока установлен фильтр 2, к выходу которого подключен масщтабный усилитель 3, соединенный с входом ключа 4, управл ющий вход которого св зан с устройством 5 контрол  оборотов через фазосдвигающую цепь б и формирователь 7 импульсов. К выходу ключа 4 через детектор 8 подключен усилитель 9. Выходы усилителей 9 всех блоков соединены с логическим устройством 10, к которому подключено выходное устройство 11, соединенное с устройством 5 контрол  оборотов через генератор 12 кольцевой развертки. Машина 1 соединена с сетью через сетевой фильтр 13.

При движении ротора радиусом R рабочий зазор f вследствие биений оси ротора измен етс  на величину дб, когда ось ротора движетс  no траектории S. В спектре пульсаций (фиг. 3) тока J (в зависимости от отношени  частоты гармоники f к частоте вращени  fo) имеютс  утолщенные участки величиной д J, соответствующие изменению амплитуды данной гармоники. Эти изменени  амплитуды различны при изменении положени  ротора и показаны в зависимости от времени t за период Т (фиг. 4) и дл  трех фаз А, В, С в зависимости от номера полупериода N (фиг. 5). Векторное сложение величин амплитуд дл  положений ротора b и d (фиг. 6) определ ет отклонение оси ротора в этих положени х. . 7 дано изображение траектории движени  оси, получаемое на индикаторе кольцевой развертки. Если в машине имеетс  подшипник скольжени , обойма и вал которого представл ют собой не идеальные окружности, а, например , овалы, то центр оси ротора двигаетс  по кривой (фиг. 2, пунктирна  лини ), а следовательно, воздушный зазор между статором в точке а и вращающимс  ротором мен етс . Измен ющийс  воздушный зазор измен ет удельную магнитную проводимость воздушного зазора, следовательно , магнитна  индукци  модулирована по закону изменени  воздушного зазора и отклонений от круглости статора и ротора. Дл  определени  формы движени  оси ротора в подшипнике достаточно исследовать только одну гармонику пол . При установившихс  электромагнитных процессах гармоники пол  в зазоре электрической машины, создаваемые гармониками магнитодвижущей силы ротора, индуктируют в обмотке статора дополнительные ЭДС и токи, которые тоже модулированы измен ющимс  воздущным зазором. Напр жение, пропорциональное протекающему через фазу статора току контролируемого электродвигател  1, поступает на полосовой фильтр 2, настроенный на одну из гармоник спектра (фиг. 3). Выделенна  гармоника , показанна  на фиг. 4 в виде амплитудно-временной зависимости, поступает на масштабный усилитель 3, где независимо от входной амплитуды усиливаетс  до заданного уровн  и поступает на вход ключа 4, который открываетс  управл ющим импульсом устройства 5 контрол  оборотов через фазосдвигающую цепь 6 в схему формировани  длительности управл ющего импульса . Фазосдаигающа  цепь необходима дл  того, чтобы выделить ш-полупериоды, п-гармоники за один оборот ротора, во всех трех фазах. Выделенна  гармоника поступает на детектор 8, а затем на усилитель 9. С усилителей сигналы поступают на логическое устройство 10, где происходит сложение напр жений как векторных величин со сдвигом 120°. Результирующее напр жение поступает на синхронизируемое генератором 12 кольцевой развертки выходное устройство 11, где формируетс  нагл дное изображение формы движени  оси ротора в подшипнике . При испытани х устройства опробовано также определение качества работы подшипников генератора по его напр жению в режиме холостого хода. Наводима  ЭДС в обмотках статора 18,5 В при частоте 50 Гц. Дл  измерени  биени  оси ротора в подшипниках выбрана 5-  гармоника, амплитуда которой 280 мВ. Дл  ее выделени  примен етс  фильтр с полосой пропускани  30 Гц. В качестве устройства контрол  оборотов используетс  компаратор, на который подаетс  через фазосдвигающую цепь напр жение 1 В с одной из фаз генератора. Напр жение детектированного сигнала после усилител  составл ет 2 В при 200 мкм биени  оси ротора в подшипниках, что подтверждает высокую чувствительность способа. На вход анализатора спектра параллельного действи  подаетс  сигнал спектра нелинейных искажений тока одной из обмоток статора синхронного генератора с частотой вращени  50 об/с .(фиг. 3). На Bciex спектральных составл ющих имеютс  утолщени  которые  вл ютс  следствием неравномерности поверхности статора и ротора, статического и динамического . эксцентриситета, неравномерности магнитной проницаемости стали и т.д. Однако изменение амплитуды, например, второго полупериода 5-й гармоники (фиг. 4, точка а) при фиксированном положении ротора относительно статора зависит только от величины воздушного зазора , а следовательно, от положени  оси ротора в подщипнике. Вращающийс  ротор, совершающий хаотическое движение в подшипнике , измен ет амплитуду гармоники (фиг. 5, пунктиром показаны аналогичные изменени  по двум остальным фазам). Дл  определени  положени  центра оси ротора в момент измерени  необходимо сложить полученные изменени  амплитуды второго полупериода 5-й гармоники как векторные величины , сдвинутые между собой на угол смещени  статорных обмоток. После проведени  серии измерений получаетс  совокупность точек, а соедин юща  из крива  ( фиг. 7, пунктирна  лини ) представл ет выработку подшипников дл  выбранного масштаба усилени . Работоспособность подшипников электрической машины определ етс  с помощью верхнего и нижнего допусковых пределов, устанавливаемых конкретно дл  каждого типа электрической машины. В услови х серийного производства и ксплуатации при сплошном неразрущаю

Claims (3)

1. СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПОДШИПНИКОВ ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, подключенной к сети, состоящий в том, что фильтруют напряжение сети от высших гармоник, измеряют ток в каждой фазе электрической машины, выделяют одну и ту же гармонику в фазных токах, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет контроля подшипников скольжения и аэростатических опор, выделяют огибающие этой гармоники, измеряют синхронно напряжения огибающих, суммируют их как векторы, исходящие из одной точки и сдвинутые между собой на угол пространственного смещения фазных обмоток, сравнивают полученный результат с допустимым значением и по результату сравнения определяют работоспособность подшипника.

2. Способ по π. 1, отличающийся тем, что синхронное измерение напряжения огибающих выполняют измерением амплитуды m-полупериода гармоники, считая с момента начала измерения, причем m меньше номера гармоники.

3. Способ по π. 1, отличающийся тем. что сравнение с допустимым значением про- § изводят подачей результата суммирования на индикатор кольцевой развертки, синхронизированный с вращением ротора электрической машины, а допустимые значения располагают на экране индикатора в виде окружностей.