SU1120256A1

SU1120256A1 - Device for measuring leakage inductive reactance of electric machine stator winding

Info

Publication number: SU1120256A1
Application number: SU813354031A
Authority: SU
Inventors: Лев Александрович Суханов
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Электромашиностроения
Priority date: 1981-11-12
Filing date: 1981-11-12
Publication date: 1984-10-23

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНДУКТИВНЬТХ СОПРОТИВЛЕНИЙ РАССЕЯНИЯ ОБМОТКИ СТАТОРА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ преимущественно с немагнитным ротором , снабженным электропроводными замкнутыми цеп ми, содержащее измерительные катушки и элементы их креплени в расточке статора испытуемой электрической машины, о т л и ч а ющ а е с тем, что, с целью повышени точности измерени , конЛигураци измерительных катушек в плоскости намотки витков выполнена аналогичной конфигурации внешних контуров наибольших геометрических сечений электропроводных элементов ротора в пределах полюсного пространства, при этом количество измерительных ,каpyuieK выбрано равным количеству электропроводных цепей ротора испытуемой машины и они разме1чены и зафиксированы одна относительно другой в положени х, соответствукицнх относительным радиальным И аксиальным ( положени м замкнутых цепей ротора, причем указанные контуры соответст (/) d вуют сечени м электропроводных элементов ротора плоскост ми, параллельными оси ротора и перпендикул рными биссектрисе полюсного угла.A DEVICE FOR MEASURING INDUCTIVE RESISTANCES FOR SCATTERING THE WINDINGS OF THE ELECTRIC MACHINE STATOR, mainly with a nonmagnetic rotor, equipped with conductive closed circuits, containing the measuring coils and the elements of their mounting in the stator bore of the tested electric machine, which is set. In order to improve the accuracy of measurement, the measurement coils in the winding plane of the turns are made to be similar in configuration to the outer contours of the largest geometric cross sections. rotor elements within the pole space, while the number of measuring, kapuieK is chosen equal to the number of conductive rotor circuits of the tested machine and they are spaced and fixed one relative to the other in positions corresponding to the relative radial and axial positions (the positions of the closed rotor circuits, and the outlines correspond to the corresponding (axial) f) d in the cross sections of the electrically conductive elements of the rotor by planes parallel to the axis of the rotor and perpendicular to the bisector of the pole angle.

Description

Изобретение относитс к электромашиностроению и может быть использ вано преимущественно в машинах пере менного тока с немагнитным ротором дл определени индуктивных сопроти лений рассе ни обмотки статора. Индуктивные сопротивлени рассе ни обмотки статора электрической машины переменного тока вл ютс йа Ными параметрами, используемыми в практике расчетов нормальных и аварийных режимов. Известно устройство дл измерени индуктивного сопротивлени рассе ни обмотки статора электрической машины , содержащее враиаклпийс измерительный виток между статором и рото ром испытуемой машины ij , Точность измерений сопротивлений рассе ни при немагнитном роторе ма ла, поскольку не учитываютс дополни Тельные магнитные пол рассе ни -, чыход 1дие в расточку статора. Известно также устройство дл из мерени индуктивных сопротивлений рассе ни обмотки статора электриче кой машины, содержащее измерительные катушки и элементы их креплени в расточке статопа испытуемой электрической машины 2 . Измерение индуктируемых ЭДС в ка тушках, производитс в режиме питани обмотки статора симметричныгл напр жением и вынутом роторе. Катушки закрепл ют ка поверхности расточки статора. Применение устройств l и 2 ,б зируетс на допущении, что магнитный поток рассе ни статора замыкаетс исключительно в пазовой части его сердечника. Это справедливо только дл электрических машин с ферромагнитным ротором. Дополнительные потоки рассе ни обмотки статора, которые имеют место при немагнитном роторе и в св зи с существенно меньшими размерами его основных электрюпроводных элементов (по сравнению с диаметром расточки статора), оказываютс неучтенными при измерении. ЭлекТпопроводные элементы конструкции - это электрически замкнутые цепи ротора, выполненн 1ге из материалов с высокой удельной электропроводностью . Они наход тс , как правило, внутри цилиндрических немагнитных оболочек. В немагнитном ро торе, в частности с применением глубокого охлаждени , имеетс большое количество замкнутых цепей с высокой электропроводностью, в том чис ле обмотка возбуждени , электромагнитные и тепловые экраны. Индуктируемые в них токи вытесн ют перемен ный по времени магнитный поток на пути рассе ни . Дл проектировани и расчетов режимов рассматриваемых машин необходимо знать игадуктивные сопротивлени обмотки статора по отношению к указанным замкнутым электропроводным элементам, однако известные устройства в случае немагнитного ротора не позвол ют правиль- . но определить эти индуктивные сопротивлени рассе ни обмотки статора . Измеренные индуктивные сопротивлени рассе ни обмотки статора существенно занижены по сравнению с действительными значени ми, поскольку не учитываютс дополнительные потоки рассе ни в пространстве между расточкой статора и электропроводными элементами ротора. Погрешность тем-болыче, чем меньше размеры jJacсматриваемого элемента ротора и чем дальше этот элемент удален от поверхнести расточ1 к статора. Цель изобретени - повышение точ-нести определени индуктивных сопротивлений рассе ни обмотки статора. Поставленна цель достигаетс тем, что в устройстве дл измерени индуктиБНых сопротивлений рассе ни обмотки статора электрической машины , содержащем измерительные катушки и элементы их креплени в рас ,точке статора испытуемой электричес-кой MaiinHb, конфигураци измерительных катугиек Б плоскости намотки витков выполнена аналогичной конфигурации BHciijHHx контуров наибольишх геометрических сечений электропроводных элементов ротора в пределах полюсного пространства, при этом количество измерительных, катушек выбрано равны-м количеству электропроводннх цепей ротора испытуемой ма11ины и они размещенн и зафиксированы одна относительно другой в положени х , соответствующих относительным радиальным и аксиальнь 1 положени м замкнутых цепей ротора, причем указанные контуры соответствуют сечени м электропроводных элементов ротора плоскост ми, параллельными оси ротора и перпендикул рными биссектрисе полюсного угла. Необходимость соответстви конфигурап .ий измерительных катушек замкнутнх контуров, а также расположение катушек идентично контурам в расточке статора,- следует из методики прин того определени индуктивных сопротивлений рассе ни выбранного контура. Чтобы вычислить индуктивное сопротивлений рассе ни обмотки статора относительно заданного контура ротора, следует из ее полного индуктивного сопротивлени вьг-гесть индуктивное сопротивление, .взаимоиндукции , которое пропорционально наибольшему потоку, пронизывающему этот контур . Наибольшим поток, проход щий . через выбранный конструктивный электропровол ний элемент -ротора в пределах его полюсного пространства, будет в том случае, если провести зам нутый контур таким образом, чтобы о охватывал наибольшую внешнюю цилинд рическую поверхность электропровод щего элемента ротора. Действительно, дл правильного о ределени предлагае иым устройством индуктивного сопротивлени взаимоин дукции, например, И-го контура, необходимо измерить наибольший магнит ный поток, который пронизывает этот элемент ротора, когда тот находитс в расточке статора. Дл этого доста точно поместить в расточку статора измерительный виток (катушку из тон ких проводников) вместо контура и измерить индуктируемую ЭДС в рамке от переменного магнитного пол в расточке статора при питании симмет ричным напр жением многофазной обмо ки статора испытуемой машины. Например, дл полого цилиндричес кого элемента (экрана) двухполюсной ма1чины, таким замкнутт-.iM контуром бу дет седлообразна рамка со сторонами , проход щими по образующим цилиндра и полуокружност м его торцовых частей. Дл испытуемой машины с числом пар полюсов, равным р, вместо полуокружностей будут дуги, длиной /V.-. и О. - кажда , где С - диаметр цилиндра . Дл пр моугольной в плане полюс ной катушки с более широким основанием , дальше удаленным от оси врашени многополюсного ротора, получим рамку с линейными размерами, близкими к размерам широкого основани катушки. Положение измерительной катушки должно соответствовать положению най денного контура дл заданного электропровод мего элемента ротора, т«е. дл катушки необходимо обеспечить одинаковые с контуром рассто ни как от оси вращени ротора, так и от торца статора испытуемой машины. Поскольку при измерени х к многоЛазной обмотке статора подаетс симметричное переменное напр жение и в рас точке создаетс вращакэдеес магнитное поле, то угловые положени радиальных осей измерительных катушек в расточке статора могут быть произвольными , так как индуктированные в кат оиках величины (ампл.итуд) ЭЛС не завис т от их углового положени . В частном случае рднойазной машины при пульсирующем магнитном поле необходимо дополнительно обеспечить совпадение радиальной.оси измеритель ной катушки и оси рднофйзной обмотки статора, либо учест -соответствуюыий угол расхождени упом нутых осей, если он имел место при установке измерительных катушек. Измерительные катушки в расточке статора креп тс на раст жках,. Кажда раст жка крепитс одним концом к катушке, а другим - к поверхности сердечника статора. Устройства указанных креплений могут быть различны ги , например в виде петель, либо крючков. Дл фиксации формы катуш-ки (витка) в зависимости от ее размеров могут быть использованы по ее длине распорки из немагнитных ма териалов , либо каркасы дл придани конфигурации лобовых частей катушек очертаний лобовых частей электропровод щих элементов ротора. Перечисленные элементы вл ютс не принципиальными дл предлагаемого устройства, поэтому более детально не описываютс . На фиг.1 показано размещение катушек и раст жек в статоре двухполюсной маишны при одной электрически замкнутой цепи ротора; на фиг.2 то же, при двух цеп х; на фиг.З - то же, дл статора четырехполюсной машины . На чертежах показаны измерительные катушки 1 и 2, соответствующие наиболылему диаметральному размеру электромагнитного экрана и обмотки Бозбуждени , радиальные раст жки 3 и крепление 4 раст жек. Число катушек соответствует количеству замкнутых электропровод пшх цепей на роторе, по отношению к которым определ ютс индуктивные сопротивлени . Угол сектора, в пределах которого размещаютс обмотки 1 к 2, составл ет oi. 180/р. Так как магнитное поле в расточке статора вл етс вратагодимс f то измарительные обмотки 1 и 2 в расточке статора могут быть повернуты относительно центра расточки статора на произвольный угол по сравнению с указанными на рисунках. На Лиг,3 пунктиром дл нагл дности показаны линии магнитного пол в произвольный момент времени. Индуктивное сопротивление обмотки статора относительно п-го контура ротора в Омах вычисл етс по формуле , где индуктивное сопротивление фазы обмотки статора ч 1 о / р-.2 ). индуктивное сопротивление взаимоиндукции между обмоткрй статора и л-и измерительной катушкой г приведенной в обмотке статора, е„ WK,v П 1 , 2 , 3 ,The invention relates to electrical engineering and can be used primarily in alternating current machines with a non-magnetic rotor for determining the inductive resistance of the stator winding. Inductive dissipation resistances of the stator winding of an AC electrical machine are two parameters used in the practice of calculating normal and emergency modes. A device for measuring the inductive dissipation resistance of the stator winding of an electric machine is known, which contains a twisted measurement loop between the stator and the rotor of the test machine ij. The accuracy of the measurements of the resistance of the dispersion with a non-magnetic rotor is small, since the additional magnetic fields of the diffraction scattering 1die are not taken into account into the bore of the stator. It is also known a device for measuring inductive resistances of a stator winding dissipated by an electrical machine, containing measuring coils and their fastening elements in the bore of the strop electric machine 2 under test. The measurement of inducible emf in coils is made in the power mode of the stator winding by a symmetrical voltage and a rotor taken out. The coils are fixed to the surface of the stator bore. The use of devices l and 2 is based on the assumption that the stray magnetic flux is closed exclusively in the groove part of its core. This is true only for electric machines with a ferromagnetic rotor. Additional streams of stator winding that occur with a non-magnetic rotor and in connection with the substantially smaller dimensions of its main electrically conductive elements (compared to the bore diameter of the stator) are unrecorded in the measurement. Electrical elements of construction are electrically closed rotor circuits made from materials with high electrical conductivity. They are, as a rule, inside cylindrical nonmagnetic shells. In a non-magnetic rotor, in particular with the use of deep cooling, there are a large number of closed circuits with high electrical conductivity, including an excitation winding, electromagnetic and heat shields. The currents induced in them displace the time-varying magnetic flux in the scattering path. In order to design and calculate the modes of the machines under consideration, it is necessary to know the igaductive resistances of the stator winding with respect to the specified closed conductive elements, however, the known devices in the case of a non-magnetic rotor do not allow correct. but determine these inductive resistances of the stator winding. The measured inductances of the stator winding dissipation are significantly underestimated in comparison with the actual values, since the additional scattering fluxes in the space between the stator bore and the electrically conductive rotor elements are not taken into account. The error is the larger, the smaller the size of the jJ-viewed rotor element and the further this element is removed from the surface of the bore to the stator. The purpose of the invention is to increase the accuracy of the determination of the inductive resistance of a stator winding dissipation. This goal is achieved by the fact that in the device for measuring the inductance resistances of the stator winding of an electric machine containing measuring coils and their fastening elements in the races, the stator point of the tested electric MaiinHb, the configuration of the measuring coils B of the winding plane of the turns is the same configuration of the BHciijHHx contours of the most powerful geometric sections of the conductive elements of the rotor within the pole space, with the number of measuring coils selected equal to They are placed and fixed relative to each other in positions corresponding to the relative radial and axial 1 positions of the closed rotor circuits, and these contours correspond to sections of the conductive rotor elements with planes parallel to the rotor axis and perpendicular to the bisector and the field of the rotor. angle. The need to match the configurations of the measuring coils of the closed circuits, as well as the arrangement of the coils is identical to the circuits in the stator bore, follows from the method of the adopted determination of the inductance of the dissipation of the selected circuit. To calculate the inductive resistance of the stator winding relative to a given rotor circuit, it follows from its total inductive resistance to inductive resistance, mutual induction, which is proportional to the largest flux penetrating this circuit. The largest stream passing. through the chosen constructive electrowire element of the - rotor within its pole space, will be if a closed circuit is conducted in such a way that it covers the largest outer cylindrical surface of the electrically conductive rotor element. Indeed, in order for the proposed inductive impedance of mutual induction to be correctly determined, for example, the AND circuit, it is necessary to measure the largest magnetic flux that penetrates this rotor element when it is in the bore of the stator. For this, it is sufficient to place a measuring turn (coil of thin conductors) instead of a circuit into the stator bore and measure the induced EMF in the frame from the alternating magnetic field in the stator bore when powered by the symmetric voltage of the multiphase stator winding of the tested machine. For example, for a hollow cylindrical element (screen) of a bipolar machine, such a closed-.iM contour will have a saddle-like frame with sides passing along the generator of the cylinder and the semicircles of its end parts. For a test machine with a number of pole pairs equal to p, instead of semicircles there will be arcs, the length /V.-. and O. are each where C is the diameter of the cylinder. For a rectangular pole coil with a wider base, further away from the axis of the multipolar rotor, we obtain a frame with linear dimensions close to those of the wide coil base. The position of the measuring coil must correspond to the position of the detected circuit for a given electric wire of the rotor element, that is. for the coil, it is necessary to ensure the same distance with the contour as from the axis of rotation of the rotor, and from the stator end of the tested machine. Since during measurements a symmetric alternating voltage is applied to a multi-Lase stator winding and a rotating field is created in rotation, the angular positions of the radial axes of the measuring coils in the stator bore can be arbitrary, since the values (amplitude of particles) induced by the ELS are not depend on their angular position. In the particular case of a single-phase machine with a pulsating magnetic field, it is necessary to additionally ensure the coincidence of the radial axis of the measuring coil and the axis of the fundamental stator winding, or the corresponding angle of divergence of the said axes, if it occurred during the installation of the measuring coils. The measuring coils in the stator bore are fastened on tension,. Each stretch is attached at one end to the coil and the other to the surface of the stator core. The devices of these mounts can be different gi, for example in the form of loops, or hooks. To fix the shape of the coil (coil), depending on its size, spacers from non-magnetic materials can be used along its length, or frames to shape the configuration of the front parts of the coils of the outlines of the front parts of the electrically conductive elements of the rotor. The listed elements are not critical for the proposed device, therefore are not described in more detail. Figure 1 shows the arrangement of the coils and extensions in the stator of a two-pole motor with one electrically closed rotor circuit; in figure 2 the same, with two chains; in FIG. 3 - the same for the stator of the four-pole machine. The drawings show the measuring coils 1 and 2 corresponding to the largest diameter of the diametral size of the electromagnetic screen and the excitation winding, the radial tension 3 and the fastening 4 of the stretching. The number of coils corresponds to the number of closed electric wires of pshh circuits on the rotor, in relation to which inductive resistances are determined. The angle of the sector within which windings 1 to 2 are located is oi. 180 / r. Since the magnetic field in the bore of the stator is rotated f, the wound windings 1 and 2 in the bore of the stator can be rotated relative to the center of the bore of the stator at an arbitrary angle compared to those shown in the figures. On Lig, 3, the dotted lines show the magnetic field lines at an arbitrary time for clarity. The inductive resistance of the stator winding relative to the n-th rotor circuit in ohms is calculated by the formula, where the inductive resistance of the stator winding phase is 1 o / p-2. inductive resistance of mutual induction between the stator winding and l and measuring coil g given in the stator winding, e „WK, v П 1, 2, 3,

измеренные фазные ток и напр жение обмотки статора; измеренные потери активнойmeasured phase current and stator winding voltage; measured loss active

мощности обмотки статора; измеренна ЭДС катуаЬpower stator winding; measured emf catua

ки;ki;

числа последовательных витков S фазе обмотки статора и п-и катушке;the number of consecutive turns of the S phase of the stator winding and the p-and coil;

- основной обмоточный коэффициент статорной обмотки. Выполнение измерительных катушек по числу, конфигурации и положению, соответствующими электрическим контурам элементов ротора, позвол ет повысить точность измерени индуктивных сопротивлений рассе ни обмотки статора. - the main winding coefficient of the stator winding. The execution of the measuring coils according to the number, configuration and position corresponding to the electric circuits of the rotor elements, allows to increase the accuracy of measuring the inductive resistances of the stator winding.

с/г.2s / g.2

e/z.Je / z.J

Claims

DEVICE FOR MEASURING INDUCTIVE RESISTANCE OF SCATTERING OF A STATOR OF AN ELECTRIC MACHINE WINDING mainly with a non-magnetic rotor equipped with electrically conductive closed circuits, containing measuring coils and their fastening elements in the stator bore of the tested electric machine, characterized in that, in order to increase the measurement plane, it is possible to increase the measurement plane • winding of turns; a similar configuration of the external • contours of the largest geometric sections of the electrically conductive elements the rotor within the pole space, the number of measuring disturbed selected equal to the number of conductive circuits of the rotor of the tested machine and they are placed and fixed one relative to the other in positions corresponding to the relative radial and axial positions of the closed circuits of the rotor, and these contours correspond to the sections of the conductive elements of the rotor by planes, parallel to the axis of the rotor and perpendicular to the bisector of the pole angle.