SU1203444A1 - Способ контрол неравномерности воздушного зазора асинхронного двигател - Google Patents

Abstract

Изобретение позвол ет повысить чувствительность и точность контрол . Способ включает в себ  дополнительный разгон ротора до номинальной частоты вращени , пов- торньй выбег осуществл ют при подключении статорной обмотки к многофазному источнику питани  с тем же пор дком следовани  фаз, что и у сети. При токе ротора, равном нулю, измер ют врем  останова, а об изменении неравномерности воздушного зазора суд т по относительному изменению времени останова при наличии и отсутствии пол  в зазоре по заранее сн той кривой. 2 З.П., ф - лы 1 ил. (Л

Description

п

Изобретение относитс  к области. испытани  асинхронных дви1-ателей и служит дл  контрол  неравномерности воздушного зазора асинхронных дв иг а т елей.

Цель изобретени  - повьпиение чувствительности и точности контрол  путем создани  дополнительного момента торможени  от электромагнитных сил одностороннего прит жени  ,

Неравномерность воздушного зазор асинхронного двигател  возникает в процессе эксплуатации вследствие износа подшипников и увеличени  в св зи с этим их радиального зазора, причем радиальный зазор в подшипниках  вл етс  основным параметром, хара ктеризующим их техническое состо ние ,

В процессе эксплуатации электроприводов , от которых требуетс  повышенна  надежность, и при малых воздушных зазорах необходимо регул рно контролировать степень неравномерности воздушного зазора двигател , так как чрезмерный износ подти НИКОВ приводит к эксцентричному положению ротора в расточке статора и росту силы односторон- , него магнитного прит жени , котора  снижает долговечность подшипников. С увеличением силы одностороннего магнитного прит жени  еще больше увеличиваетс  эксцентриситет , В результате возникают значительные дополнительные нагрузки на опоры, что может привести к задеванию ротора о статор с последущей аварией электродвигател . Поэтму разработка и совершенствование способов контрол  степени неравномерности воздушного зазора двигател , позвол ющих определ ть эксцентриситет ротора в процессе эксплуатации двигател  без его демонтажа и без внесени  каких-либо изменений н его конструкцию, повышение чувствительности способов контрол  представл ет важную задачу.

Момент сопротивлени  в подшипниках можно представить состо щим из двух частей: момента сопротивлени , не завис щего от радиального зазора в подшипнике, и момента сопротивле15

20

25

034442

НИИ,  вл ющегос  функцией радиального зазора .

Момент трени  включенного двигател  зависит от степени неравномернос- 5 ти его воздушного зазора. От момента трени  (момента сопротивлени ) зависит врем  торможени  выбега) двигател  при его остановке: М KN,

где К - коэффициент трени  качени ; N - сила нормального давлени  в подшипниках, определ ема  действием силы одностороннего магнитного прит жени  и весом ротора.

Сила одностороннего магнитного прит жени , увеличива  давление на опоры (подшипники), увеличивает механический момент сопротивлени  двигател  (тормозной момент).

Сила одностороннего магнитного - прит жени  в двигателе возникает только с по влением неравномерности воздушного зазора ( эксцентриситета) и  вл етс  функцией эксцентриситета ротора. Следовательно, сила одностороннего магнитного прит жени   вл етс  надежным информативным парамет- . ром, по которому можно судить о степе- ни неравномерности воздушного зазора двигател . Установлено, что она при значени х эксцентриситета, не превышающих 0,2, почти линейно зависит от эксцентриситета ротора.

35 Даже при незначительном эксцентриситете ротора можно получить существенное увеличение момента сопротивлени  двигател  за счет увеличени  магнитной индукции в воздуш- ном зазоре двигател , от которой сила одностороннего магнитного прит жени  РО зависит в квадрате.

Увеличение силы РО с ростом индукции в воздушном зазоре происходит до определенного предела, после которого начинаетс  ее уменьшение, что объ сн етс  насыщением магнитной системы машины. Как показьшают расчеты , сила РО дл  авиационных ма- 50 шин переменного тока достигает максимума при индукци х в воздушном зазоре, близких к 0,7 Тл.

На чертеже схематически показано устройство дл  реализации пред- 55 лагаемого способа.

Схема содержит испытуемый двигатель 1, датчик 2 частоты вращени  ротора,, преобразователь 3 частоты,

10

15

20

31203444

синхронизированный от дачика частоты вращени .

При наличии эксцентриситета и торможени  двигател , когда через его воздушный зазор.проходит магнитный - поток, механический момент сопротивлени  двигател  будет иным, чем при отсутствии магнитного пол  в воздушном зазоре двигател .

Механический момент сопротивлени  двигател  при прочих равных услови х возрастает с увеличением эксцентриситета ротора вследствие увеличени  силы одностороннего магнитного прит жени .

Чем выпе индукци  магнитного пол  (до определенного предела), тем большим приращение момента сопротивлени  при одном и том же изменении эксцентриситета . С увеличением механического момента сопротивлени  двигател  уменьшаетс  врем  торможени  ротора . Следовательно, по изменению времени торможени  двигател  при наличии магнитного пол  в воздушном зазоре двигател , когда оно не вы- звшает образовани  электромагнитного момента на его валу, и при отсутствии этого магнитного пол  можно рудить о величине эксцентриситета ротора (неравномерности воздушного зазора ).

В асинхронных двигател х с фазным ротором такой способ контрол  ожно реализовать путем сопоставлени  в ремени торможени  ротора включенного двигател , но при размыкании обмотки ротора и времени торможени  при отключении двигател  от сети. При размыкании обмотки ротора электромагнитный момент на валу двигател  отсутствует.

25

30

35

40

ма дв с  от эт го ро не ве

гд

Дл дв чт ша та

со ты с ра дв от то на за ви та ус дл га

об

се но От р  до те но ны пр ис ем об

У синхронных двигателей с корот- козамкнутьпч ротором обмотка ротора на период торможени  не может быть разомкнута. Поэтому, когда, силовые линии магнитного пол  пересекают короткозамкнутую обмотку ротора, по ней протекает ток и в результате образуетс  электромагнитный момент на валу двигател , вли ющий, на процесс вращени  ротора, причем это вли ние может быть очень сильным. Однако, если при повторном разгоне двигател  переключить его на источник питани , частота которого будет мен тьс  пропорционально частоте вращени  ротора, то в этом случае

магнитное поле в воздушном зазоре двигател  при его торможении вращаетс  синхронно с ротором и поэтому относительно него неподвижно. При этом ЭДС в обмотке короткозамкнуто- го ротора не индуктируетс  и электромагнитный момент на вапу двигател  не возникает. Частота на вьпсоде инвертора при этом равна

IVP

60

где

гизмен юща с  на выбеге частота вращени  ротора; р - число пар полюсов двигател .

0

5

0

0

5

0

5

Дл  сохранени  магнитного потока в двигателе неизменным необходимо, чтобы и напр жение при этом уменьшалось пропорционально частоте питани  .

Дл  реализации этого варианта способа используют преобразователь частоты , датчик частоты которого св зан с валом двигател . Об изменении неравномерности воздушного зазора двигател  эксцентриситета) суд т по относительному изменению времени торможени  двигател  или выбега при наличии магнитного пол  в воздушном зазоре двигател  и при его отсутствии . Зависимость их от эксцентриситета ротора в относительных единицах устанавливают заранее опытным путем дл  каждого типа контролируемых двигателей .

Способ осуществл ют следующим образом.

Подключают двигатель к трехфазной сети. Ротор разгон етс  до номинальной частоты вращени  на холостом ходу-. Отключают двигатель от сети и измер ют врем  его останова. Производ т . дополнительный запуск двигател  путем включени  его на ту же сеть до номинальной частоты вращени . Повторный выбег двигател  осуществл ют при его включении на многофазный источник питани  с тем же направлением следовани  фаз и при обесточенной обмотке -ротора.

Дл  асинхронного двигател  с фазным ротором повторный выбег осуществл ют при его включении на сеть : и при отключении фазной обмотки ротора .

Дл  асинхронного двигател  с ко- роткозамкнутой обмоткой дл  исключени  протекани  тока в обмотке ротора при повторном выбеге двигатель подключают к источнику питани  с переменной частотой питани  и напр жением , при этом частота питани  пропорциональна частоте вращени  ро- тора, а напр жение питани  - частоте питани .

Особенностью способа  вл етс  то, что оценка степени неравномерности воздушного зазора производитс  путем сравнени  данных, которые получены в процессе контрол , т.е. при одних и тех же подшипниках, когда количество смазки и ее физи1 о-хими- ческое состо ние, степень загр знени  и р д других факторов, от которых также зависит момент сопротивлени  двигател , не успевают изменитьс  в св зи с относительно небольшой продолжительностью процесса контрол , и поэтому не внос т допсгани- тельной погрешности. Это существенно повышает достоверность получаемых результатов контрол . Сравниваютс  данные, которые получены при наличии асинхронно вращающегос  с ротором магнитного пол  в воздушном за. эоре двигател  и при его отключении, когда состаЕл юща  в моменте сопротивлени , обусловленна  силой одностороннего магнитного прит жени  и поэтому непосредственно св занна  со степенью неравномерности воздушного зазора двигател , становитс  незначительной .

Оценка степени изменени  воздушного зазора асинхронного двигател  с целью проверки способа осуществлена дл  асинхронного двигател  с фазным ротором мощностью 2,8 кВт. Дл  этого двигатель комплектуют подшипниками поочередно с малым и увеличенным радиальными зазорами. Величина радиального зазора подшипников измер етс  на специальной установке . Технологи  контрол  неравномерности воздушного зазора заключаетс  в проведении двух операций. Двигатель, включенный на переменное напр жение промьпштенной частоты 50 Гц и доведенный до скорости вращени  холостого хода, переводитс  в режим самосто тельного торможени  поочередно путем отключени  напр жени  питани  и путем размыкани  фазной обмотки ротора. Врем  торможени  замер етс  с помощью механического секундомера (точность измерени  0,1 с ).

Экстерименты показьшают повьшге- ние чувствительности способа в п ть раз .

Определение изменени  неравномерности воздушного зазора асинхронного двигател  с короткозамкнутьм

O ротором осуществл етс  по такой же методике, но по схеме,изображенной , на чертеже.

Асинхронный двигатель 1 питаетс  переменным напр жением от преоб5 разовател  3 частот, построенного на базе электромагнитного преобразовател , или статического преобразовател . Датчиком 2 частоты преобразовател  3  вл етс  тахогенератор, меQ ханически св занный с ротором двигател  1. По мере торможени  асинхронного двигател  частота на выходе преобразовател  измен етс  от -Г 400 Гц до f 0.

5 Предлагаемый способ позвол ет

осуществл ть контроль неравномерности воздушного зазора асинхронных корот- .козамкнутых двигателей в процессе их эксплуатации без разборки и демонQ тажа двигател  с объекта установки и при этом повысить чувствительность и точность контрол ..

Повышение чувствительности контрол  достигаетс  за счет вли ни  магнит ного пол  на ту часть механического момента сопротивлени  двигател , котора  непосредственно зависит от неравномерности его воздушного зазора .

Q Дл  силы одностороннего магнитного прит жени  эта сила при одном и том же эксцентриситете зависит от квадрата индукции в воздушном зазоре двигател  (квадрата напр жени ).

2 В такой же степени зависит от индукции приращение момента сопротивлени .

Чувствительность способа по моменту механического сопротивлени  на валу двигател  определ етс  производной .

Поэтому она при данном приращении эксцентриситета возрастает в такой же степени, как и приращение момента сопротивлени . Повьш1ение чувствительности предлагаемого способа позвол ет судить о реальном эксцентриситете ротора даже при незначительном его изменении в

7

процессе эксплуатации С5-10%), что особенно важно дл  авиационных асинхронных двигателей, которые имеют небольшой воздушный зазор. Так, дл  самолетлых асинхронных двигателей мощностью от нескольких ватт до 5 кВт этот зазор равен всего о 0,2-0,3 мм и это одновременно при значительно более высокой частоте вращени .

Применение способа улучшает лови  дл  перевода технического обслуживани  и ремонта асинхронных двигателей на более прогрессивную технологию - на обслуживание по состо нию, а также дает возможность осуществл ть прогнозирование веро тности отказа двигателей, св занного с износом подшипников, привод щего к по влению эксцентриситета ротора.

Claims (1)

1.Способ контрол  неравномерности воздушного зазора асинхронного двига- тел  с обмоткой на роторе, заключающийс  в подключении его к сети, разгоне на холостом ходу до номинальной частоты вращени , отключении .двигател  от сети и измерении времени останова двигател , отличающийс  тем, что, с целью

Составитель В.Никаноров Редактор Н.Тупица Техред Т.Дубинчак Корректор В.Бут га

Заказ 8411/48 Тираж 747Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб,,.д, 4/5

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул. Проектна .

034448

пов;-)И1;аг1ИЛ чувс гвитс.льнос7 и и точности контрол  путем создани  дополнительного момента торможени  от электромагнитных сил одностороннего при5 т жени , дополнительно разгон ют ротор до номинальной частоты вращени , а его повторньй выбег осуществл ют при подключении его статорной обмотхи к многофазному источ10 нику питани  с тем же пор дком следовани  фаз, что и у сети,, и при токе в роторе, равном нулю, измер ют при это врем  останова, а об изменении неравномерности воз15 душ}1ого зазора суд т по относительному изменен1-тю времен останова при

наличии и отсутствии пол  в ВОЗДУ1УНОМ

зазоре по заранее сн той тарироночной коивой.

2,Способ по п,1, о т л и ч а ю- щ и и с   тем. что при повторном выбеге обмотку ротора размыкают, а качестве многофазного источника ис- польз тот сеть,

3 , Способ по п, . о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что в качестве многофазного источника питани  используют управл емый источник питани ,. амплитуду и частоту напр жени  которого лт теньшают пропорционально частоте вращени  ротора на выбеге.